RU2208441C2

RU2208441C2 - Perfluoropolymer-containing carbon hemosorbent and method for its preparing

Info

Publication number: RU2208441C2
Application number: RU2001113424/14A
Authority: RU
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Техно-ТМ"
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2003-07-20

Abstract

FIELD: medicinal technique. SUBSTANCE: invention relates to hemosorbents used for sorption clearing blood, lymph and plasma exhibiting selective sorption indices, elevated capacity by large-molecular compounds and supermolecular complexes and to method for its preparing. Method provides preparing heme-compatible perfluoropolymer-containing carbon hemosorbent exhibiting mechanical and physical-chemical stability, no forming dust particles during hemosorption and retaining high specific surface. Hemosorbent shows enhanced adsorption capacity to hydrophobic and nonpolar toxins that allows to provide good heme dynamics and kinetics of sorption of end metabolites. EFFECT: improved preparing method, improved and valuable properties of sorbent. 3 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к синтезу модифицированного перфторполимерсодержащего углеродного гемосорбента для сорбционной очистки крови с избирательными сорбционными характеристиками с увеличенной емкостью по крупномолекулярным соединениям и надмолекулярным комплексам, механической и физико-химической стабильностью и к способу его получения. The invention relates to medical equipment, namely to the synthesis of a modified perfluoropolymer-containing carbon hemosorbent for sorption blood purification with selective sorption characteristics with an increased capacity for large molecular compounds and supramolecular complexes, mechanical and physico-chemical stability, and a method for its preparation.

Известны способы получения биосовместимых и селективных гемосорбентов основными приемами которых являются: введение разнополярных групп, капсулирование и нанесение полимерного слоя на поверхность сорбента. Все эти методы имеют существенные недостатки, заключающиеся в снижении эффективности извлечения токсичных соединений из крови, снижении объема пор, вымывании нанесенного полимерного покрытия, ухудшении динамики сорбции, а также снижении адсорбционной емкости из-за блокирования толстой (2000-5000 нм) пленкой полимера входов вглубь пористой структуры. Known methods for producing biocompatible and selective hemosorbents whose main methods are: the introduction of bipolar groups, encapsulation and applying a polymer layer to the surface of the sorbent. All these methods have significant drawbacks consisting in reducing the efficiency of extracting toxic compounds from the blood, reducing the pore volume, washing out the applied polymer coating, worsening the dynamics of sorption, as well as reducing the adsorption capacity due to the blocking of the deep-hole polymer film (2000-5000 nm) with the polymer film porous structure.

Известен способ получения углеродного гемосорбента, включающий капсулирование углеродных гемосорбентов полимерами [1]. Таким способом получен углеродный гемосорбент ACAC (coated charcoal - покрытый древесный уголь) [2]. У этого гемосорбента оболочка капсулы экранирует поверхность гемосорбента, исключая ее взаимодействие с форменными элементами крови (эритроциты лейкоциты и др.). A known method of producing carbon hemosorbent, including the encapsulation of carbon hemosorbent polymers [1]. In this way, the ACAC carbon hemosorbent (coated charcoal - coated charcoal) was obtained [2]. In this hemosorbent, the capsule shell shields the surface of the hemosorbent, excluding its interaction with the formed elements of the blood (erythrocytes, leukocytes, etc.).

Недостатками полученного углеродного гемосорбента являются:
- уменьшение эффективности извлечения токсичных соединений из крови в результате появления лимитирующей стадии диффузии через оболочку;
- низкая адсорбционная емкость углеродного гемосорбента, обусловленная блокированием толстой (несколько микрометр) пленкой полимера входов вглубь пористой структуры с результирующим снижением проницаемости и практической закупоркой всех пор.The disadvantages of the obtained carbon hemosorbent are:
- a decrease in the efficiency of extraction of toxic compounds from the blood as a result of the appearance of a limiting stage of diffusion through the membrane;
- low adsorption capacity of carbon hemosorbent, due to blocking of a thick (several micrometer) polymer film of the inputs deep into the porous structure with a resulting decrease in permeability and practical blockage of all pores.

Известен способ химической модификации углеродных гемосорбентов путем газофазного окисления. При этом по этому способу на поверхности углеродного гемосорбента образуются протоногенные группы [3]. A known method of chemical modification of carbon hemosorbents by gas-phase oxidation. Moreover, according to this method, protonogenic groups are formed on the surface of the carbon hemosorbent [3].

Этот способ повышает гидрофильность поверхности углеродных гемосорбентов и приводит к существенному снижению объема микропор. Недостатками углеродного гемосорбента, полученного по этому способу, являются: низкая гемосовместимость и пылеобразование. This method increases the hydrophilicity of the surface of carbon hemosorbents and leads to a significant reduction in the volume of micropores. The disadvantages of the carbon hemosorbent obtained by this method are: low hemocompatibility and dust formation.

Известен способ получения биосовместимого углеродного гемосорбента созданием полимерного покрытия из полиамида на поверхности активированного угля [4]. Углеродный гемосорбент, полученный по этому способу, имеет низкую биосовместимость и низкую скорость извлечения низкомолекулярных веществ. Низка скорость детоксикации. A known method of producing a biocompatible carbon hemosorbent by creating a polymer coating of polyamide on the surface of activated carbon [4]. The carbon hemosorbent obtained by this method has a low biocompatibility and a low rate of extraction of low molecular weight substances. Detoxification rate is low.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является перфторполимерсодержащий углеродный гемосорбент, состоящий из углеродного пористого носителя и перфторполимерного покрытия а также способ его получения [5]. Исходный углеродный гемосорбент в этом случае имеет преимущественно микро- и мезопористую структуру. Способ получения перфторполимерсодержащего углеродного гемосорбента включает вакуумирование углеродного гемосорбента при остаточном давлении 10 Торр и температуре (277±0,5)^oС, последующее охлаждение его до комнатной температуры, после чего добавляют тетрафторэтилен из расчета 10-30 грамм на 100 грамм углеродного гемосорбента, затем систему выдерживают в течение 5-8 часов при комнатной температуре, охлаждают до 196^oС (температура жидкого азота) со скоростью 4-6 град./мин, затем активируют углеродный гемосорбент источником гамма-облучения дозой 3-5 Мрад, подключив вакуум 10 Торр, удаляют непрореагировавший мономер, после чего дополнительно добавляют газообразный перфторолефин из ряда CF₂= CF R-R, где R - перфторалкил, до прекращения падения давления в течение 3-5 часов, после чего удаляют избыток перфторолефина при температуре (127±1)^oС.The closest analogue to the proposed solution in terms of technical nature and the achieved effect is a perfluoropolymer-containing carbon hemosorbent, consisting of a carbon porous carrier and a perfluoropolymer coating, as well as a method for producing it [5]. The initial carbon hemosorbent in this case has a predominantly micro- and mesoporous structure. A method of producing a perfluoropolymer-containing carbon hemosorbent involves vacuuming the carbon hemosorbent at a residual pressure of 10 Torr and a temperature of (277 ± 0.5) ^o C, then cooling it to room temperature, then tetrafluoroethylene is added at the rate of 10-30 grams per 100 grams of carbon hemosorbent, then the system is kept for 5-8 hours at room temperature, cooled to 196 ^o C (temperature of liquid nitrogen) at a speed of 4-6 deg./min, then activate the carbon hemosorbent source of gamma radiation dose 3-5 Mrad, connecting a vacuum of 10 Torr, the unreacted monomer is removed, after which gaseous perfluoroolefin from the series CF ₂ = CF RR, where R is perfluoroalkyl, is additionally added until the pressure drop ceases for 3-5 hours, after which excess perfluoroolefin is removed at temperature (127 ± 1) ^o C.

По этому способу получается биосовместимый углеродный гемосорбент, не повреждающий форменных элементов крови, сохраняющий пористую исходную структуру и высокую удельную поверхность углеродного гемосорбента (практически неизменным), не образующий пылевых частиц и обеспечивающий высокую гемодинамику и кинетику детоксикации. By this method, a biocompatible carbon hemosorbent is obtained that does not damage blood cells, preserves the porous initial structure and high specific surface of the carbon hemosorbent (almost unchanged), does not form dust particles and provides high hemodynamics and detoxification kinetics.

Недостатками получаемых биосовместимых углеродных гемосорбентов является их низкая емкость по высокомолекулярным соединениям и надмолекулярным комплексам, связанная с наличием преимущественно микро- и мезопор, и большой диапазон размеров пор. The disadvantages of the obtained biocompatible carbon hemosorbents are their low capacity for high molecular weight compounds and supramolecular complexes, associated with the presence of mainly micro- and mesopores, and a large range of pore sizes.

Таким образом, известные технические решения не позволяют достичь одновременно большей совокупности требуемых свойств, а именно:
- избирательных сорбционных характеристик;
- увеличенной емкости по крупномолекулярным соединениям и надмолекулярным комплексам;
- повышенной гемосовместимости для сорбционной очистки крови
- повышенной механической и физико-химической стабильности.Thus, the known technical solutions do not allow to achieve at the same time a larger set of required properties, namely:
- selective sorption characteristics;
- increased capacity for large molecular compounds and supramolecular complexes;
- increased hemocompatibility for sorption blood purification
- increased mechanical and physico-chemical stability.

Вышеперечисленную совокупность указанных свойств можно получить предлагаемым способом, включающим:
а) выбор в качестве исходного углеродного гемосорбента углеродного адсорбента, например, марки "СКТ-6А" [6], "ИГИ", "СУМС" с повышенным содержанием мезо- и макропор,
б) предварительную адсорбцию тетрафторэтилена (ТФЭ) на поверхность исходного углеродного гемосорбента при комнатной температуре,
в) замораживание этой системы со скоростью 4-6 град./мин,
г) активацию источником гамма-излучения,
д) размораживание системы до образования полимерного покрытия,
е) удаление непрореагировавшего мономера,
ж) обработку образовавшегося модифицированного углеродного гемосорбента при комнатной температуре перфторолефином, выбранным из ряда CF₂=CF-R, где R - перфторалкил,
з) удаление перфторолефина после прекращения падения давления (3-5 часов) при температуре (127±10)^oС.The above set of these properties can be obtained by the proposed method, including:
a) the choice as the source of carbon hemosorbent carbon adsorbent, for example, the brand "SKT-6A" [6], "IGI", "SUMS" with a high content of meso- and macropores,
b) preliminary adsorption of tetrafluoroethylene (TFE) on the surface of the initial carbon hemosorbent at room temperature,
c) freezing of this system at a speed of 4-6 degrees / min,
g) activation by a source of gamma radiation,
d) defrosting the system until a polymer coating is formed,
e) removal of unreacted monomer,
g) processing the resulting modified carbon hemosorbent at room temperature with perfluoroolefin selected from the series CF ₂ = CF-R, where R is perfluoroalkyl,
h) removal of perfluoroolefin after stopping the pressure drop (3-5 hours) at a temperature of (127 ± 10) ^o C.

В результате перечисленных выше операций получают перфторполимерсодержащий углеродный гемосорбент (ПУГ), который обладает повышенной адсорбционной емкостью к гидрофобным и неполярным токсинам. Сохранение структуры и объема пор основы позволит обеспечить хорошую гемодинамику и кинетику сорбции целевых метаболитов. Равномерное, тонкое и плотное покрытие поверхности основы пленкой тефлона позволит улучшить физико-химические характеристики основы и решить проблему "пыления". Благодаря экранированию поверхности основы химически пришитой тонкой пленкой тефлона, исключающей взаимодействие основы с форменными элементами крови, получаемые перфторполимерсодержащие углеродные гемосорбенты приобретают био- и гемосовместимость. As a result of the above operations, a perfluoropolymer-containing carbon hemosorbent (PAG) is obtained, which has an increased adsorption capacity for hydrophobic and non-polar toxins. Preserving the structure and pore volume of the base will allow for good hemodynamics and sorption kinetics of the target metabolites. A uniform, thin and dense coating of the surface of the base with a Teflon film will improve the physico-chemical characteristics of the base and solve the problem of "dusting". Due to the screening of the surface of the base with a chemically sewn thin Teflon film, which excludes the interaction of the base with the formed elements of the blood, the resulting perfluoropolymer-containing carbon hemosorbents acquire bio- and hemocompatibility.

Основным методом управления селективностью при использовании активных углей является варьирование пористости. Это достигается выбором определенного типа сырья, изменением условий проведения синтеза и активации. Например, углеродный гемосорбент на основе скорлупы фруктовых косточек (гемосорбенты КАУ) имеют развитую микропористость и эффективны лишь при выведении низкомолекулярных соединений типа креатинина, мочевой кислоты, барбитуратов и др. При использовании в качестве сырья спекающихся углей (типа ИГИ) получены мезопористые структуры, хорошо извлекающие из крови средне- и высокомолекулярные соединения (полипептиды, некоторые белки, липопротеиды и др.). Углеродные гемосорбенты на базе торфа (типа СКТ) характеризуются большим количеством макропор. Макропоры являются транспортными порами и углеродные гемосорбенты с повышенной макропористостью аналогичны по сорбционным характеристикам мезопористым, но более эффективным и селективным. Для достижения поставленной нами цели макропоры играют существенную роль, ибо крупномолекулярным соединениям и надмолекулярным комплексам микро- и мезопоры малодоступны. The main method for controlling selectivity when using active carbons is to vary porosity. This is achieved by choosing a certain type of raw material, by changing the conditions for the synthesis and activation. For example, carbon-based hemosorbent based on fruit-shell shells (KAU hemosorbents) have developed microporosity and are effective only for the removal of low molecular weight compounds such as creatinine, uric acid, barbiturates, etc. When using sintering coals (such as IGI) as raw materials, mesoporous structures are obtained that are well extracting medium and high molecular weight compounds from the blood (polypeptides, some proteins, lipoproteins, etc.). Peat-based carbon hemosorbents (type SKT) are characterized by a large number of macropores. Macropores are transport pores and carbon hemosorbents with increased macroporosity are similar in sorption characteristics to mesoporous, but more effective and selective. To achieve our goal, macropores play an essential role, because for large-molecular compounds and supramolecular complexes, micro- and mesopores are inaccessible.

Создание на поверхности углеродного гемосорбента перфторполимерного покрытия, придающего поверхности углеродного гемосорбента гемосовместимость, физико-химическую стабильность, дает возможность углеродному гемосорбенту обеспечить: 1) хорошую гемодинамику и кинетику детоксикации, 2) исключить образование пылевых частиц, 3) сохранить высокую адсорбционную емкость и 4) неизменность, первоначальную проницаемость в течение процесса гемосорбции. The creation of a perfluoropolymer coating on the surface of the carbon hemosorbent, imparting hemocompatibility to the surface of the carbon hemosorbent, physico-chemical stability, enables the carbon hemosorbent to provide: 1) good hemodynamics and detoxification kinetics, 2) eliminate the formation of dust particles, 3) maintain high adsorption capacity and 4) unchanged , initial permeability during the hemosorption process.

Условия прививки фторполимера позволяет получить фторполимерное покрытие равномерным, несмываемым, механически и химически стабильным и не приводить к сильным изменениям пористой структуры исходных углеродных гемосорбентов. Размеры макро- и мезопор уменьшаются на 1-2%, что практически не влияет на селективность ПУГ. The fluoropolymer grafting conditions make it possible to obtain a fluoropolymer coating uniform, indelible, mechanically and chemically stable and not lead to strong changes in the porous structure of the initial carbon hemosorbents. The sizes of macro- and mesopores are reduced by 1-2%, which practically does not affect the selectivity of PUGs.

Сущность изобретения заключается в следующем. Исходный углеродный гемосорбент с развитой макропористостью в выбранном количестве помещают в стеклянную ампулу, присоединяют к вакуумной установке. Ампулу нагревают в песочной бане до температуры 550±10 К при одновременном вакуумировании до остаточного давления 10^-3 Торр, охлаждают до комнатной температуры и заполняют ТФЭ из расчета 10-40 грамм на 100 г углеродного гемосорбента. Систему выдерживают при комнатной температуре до равномерной адсорбции ТФЭ примерно 5-8 часов и охлаждают до температуры жидкого азота со скоростью 4-6 град. /мин. При этой температуре облучают гамма-источником дозой 3-5 Мрад и размораживают, присоединив к вакуумной установке до комнатной температуры. Облучение источником гамма-излучения необходимо для равномерного образования на всей поверхности углеродного гемосорбента активных центров, которые обеспечивают проведение прививочной полимеризации мономера. Облучение системы при температуре жидкого азота необходимо для того, чтобы избежать образования гомополимера. За ходом прививочной полимеризации следят монометрически по падению давления ТФЭ. Избыточное количество мономера удаляют любым известным способом. Ампулу откачивают до остаточного давления 10^-4 Торр и дополнительно обрабатывают перфторолефином, выбранным из ряда CF₂=CF-R, где R - перфторалкил, после выдержки 3-5 часов избыток перфторолефина удаляют при температуре (400±10) К.The invention consists in the following. The initial carbon hemosorbent with developed macroporosity in a selected amount is placed in a glass ampoule, attached to a vacuum installation. The ampoule is heated in a sand bath to a temperature of 550 ± 10 K while evacuating to a residual pressure of 10 ^-3 Torr, cooled to room temperature and filled with TFE at the rate of 10-40 grams per 100 g of carbon hemosorbent. The system is kept at room temperature until the TFE is uniformly adsorbed for about 5-8 hours and cooled to a temperature of liquid nitrogen at a speed of 4-6 degrees. / min At this temperature, a gamma source is irradiated with a dose of 3-5 Mrad and thawed by attaching it to a room temperature in a vacuum unit. Irradiation with a gamma radiation source is necessary for the uniform formation of active centers on the entire surface of the carbon hemosorbent that provide for the grafting of the monomer. Irradiation of the system at liquid nitrogen temperature is necessary in order to avoid the formation of a homopolymer. The grafting polymerization is monometrically monitored by the pressure drop of TFE. Excess monomer is removed by any known method. The ampoule is pumped to a residual pressure of 10 ^-4 Torr and further treated with perfluoroolefin selected from the series CF ₂ = CF-R, where R is perfluoroalkyl, after holding for 3-5 hours, excess perfluoroolefin is removed at a temperature of (400 ± 10) K.

Сопоставительный анализ предлагаемого изобретения с прототипом выявил отличительные признаки, которые соответствуют критерию "новизна". A comparative analysis of the invention with the prototype revealed distinctive signs that meet the criterion of "novelty."

При реализации указанного способа получения гемосовместимых углеродных гемосорбентов на их поверхности образуется тонкое, равномерное и сплошное перфторполимерное покрытие, макромолекулы которого прочно удерживаются на поверхности углеродного гемосорбента за счет химических связей. Вакуумирование исходного углеродного гемосорбента при (550±10) К необходимо для того, чтобы удалить с поверхности различные адсорбированные вещества. Выдерживание системы углеродный гемосорбент + тетрафторэтилен при комнатной температуре 5-8 часов приводит к равномерному адсорбционному распределению молекул мономера на поверхности сорбента. Количество тетрафторэтилена менее 8-10 г на 100 г сорбента недостаточно для придания гемосовместимости, селективности и для предотвращения образования пылевых частиц. Количество ТФЭ выше 30 г на 100 г углеродного гемосорбента приводит не только к закупорке микропор, но и к постепенному уменьшению диаметра мезо- и макропор углеродного гемосорбента, что приводит к снижению селективности ПУГ. Процесс замораживания строго контролируется и проводится со скоростью в интервале 4-6 град./мин. При скорости замораживания более 6 град./мин, вероятнее всего, происходит неравномерное охлаждение всей массы сорбента, что приводит к десорбции мономера из более нагретых частей сорбента. В результате полимерное покрытие получается неравномерным по толщине. Снижение скорости охлаждения ниже 4 град. /мин не приводит к изменению свойств получаемого углеродного гемосорбента. Облучения системы проводят на гамма-источнике дозой 3-15 Мрад. Доза облучения менее 3 Мрад не обеспечивает необходимого для достижения положительного результата количества активных центров полимеризации на поверхности углеродного гемосорбента. Доза облучения выше 15 Мрад практически не приводит к заметному изменению свойств углеродного гемосорбента. Обработка другим перфторолефином является необходимой при реализации способа, так как было найдено, что отсутствие такой обработки не позволяет достичь цели изобретения. Время обработки перфторолефином менее 3 часов недостаточно для достижения цели изобретения, а более 5 часов практически не влияет на качество углеродного гемосорбента. Удаление перфторолефина при температуре (400±10) К необходимо для полного удаления избытка перфторолефина, при нагревании ниже (400±10) К время полного удаления перфторолефина увеличивается, нагревание выше (400±10) К не сильно уменьшает время удаления перфторолефина. When implementing this method of producing hemocompatible carbon hemosorbents, a thin, uniform and continuous perfluoropolymer coating is formed on their surface, whose macromolecules are firmly held on the surface of the carbon hemosorbent due to chemical bonds. Evacuation of the initial carbon hemosorbent at (550 ± 10) K is necessary in order to remove various adsorbed substances from the surface. Maintaining the system of carbon hemosorbent + tetrafluoroethylene at room temperature for 5-8 hours leads to a uniform adsorption distribution of monomer molecules on the surface of the sorbent. The amount of tetrafluoroethylene less than 8-10 g per 100 g of sorbent is not enough to give hemocompatibility, selectivity and to prevent the formation of dust particles. The amount of TFE above 30 g per 100 g of carbon hemosorbent not only leads to clogging of micropores, but also to a gradual decrease in the diameter of meso- and macropores of carbon hemosorbent, which leads to a decrease in the selectivity of PUGs. The freezing process is strictly controlled and carried out at a speed in the range of 4-6 degrees / min. At a freezing rate of more than 6 deg./min, most likely, uneven cooling of the entire mass of the sorbent occurs, which leads to desorption of the monomer from the more heated parts of the sorbent. As a result, the polymer coating is uneven in thickness. Decrease in cooling rate below 4 deg. / min does not change the properties of the obtained carbon hemosorbent. Irradiation of the system is carried out on a gamma source dose of 3-15 Mrad. An irradiation dose of less than 3 Mrad does not provide the number of active polymerization centers on the surface of the carbon hemosorbent necessary to achieve a positive result. A radiation dose above 15 Mrad practically does not lead to a noticeable change in the properties of carbon hemosorbent. Treatment with another perfluoroolefin is necessary in the implementation of the method, since it was found that the absence of such treatment does not allow to achieve the purpose of the invention. A treatment time with perfluoroolefin of less than 3 hours is not enough to achieve the objective of the invention, and more than 5 hours practically does not affect the quality of the carbon hemosorbent. The removal of perfluoroolefin at a temperature of (400 ± 10) K is necessary for the complete removal of excess perfluoroolefin, while heating below (400 ± 10) K, the time for complete removal of perfluoroolefin increases, heating above (400 ± 10) K does not significantly reduce the time for removal of perfluoroolefin.

Равномерность распределения полимерного покрытия по предлагаемому способу обеспечивается тем, что гамма-облучение позволяет образовывать активные центры полимеризации равномерно по всей поверхности и внутри пор, и поэтому фторопластовое покрытие распределено не только по геометрической поверхности углеродного гемосорбента, а по всей поверхности пор в объеме сорбента, доступной для проникновения газообразного ТФЭ. Полимерное покрытие равномерно наносится на уровне монослоя, сохраняя высокую удельную поверхность исходного углеродного гемосорбента. Равномерность распределения полимерного покрытия на поверхности углеродного гемосорбента определялась по данным ртутной порометрии, определяя распределение объема пор по их эффективным радиусам исходного углеродного гемосорбента и модифицированного углеродного гемосорбента. The uniform distribution of the polymer coating according to the proposed method is ensured by the fact that gamma irradiation allows the formation of active polymerization centers uniformly over the entire surface and inside the pores, and therefore the fluoroplastic coating is distributed not only over the geometric surface of the carbon hemosorbent, but over the entire surface of the pores in the volume of sorbent available for the penetration of gaseous TFE. The polymer coating is uniformly applied at the level of the monolayer, while maintaining a high specific surface area of the initial carbon hemosorbent. The uniformity of the distribution of the polymer coating on the surface of the carbon hemosorbent was determined according to mercury porosimetry, determining the distribution of pore volume by their effective radii of the original carbon hemosorbent and modified carbon hemosorbent.

В соответствии с предлагаемым решением в качестве основы углеродного гемосорбента в данном способе получения перфторполимерсодержащего углеродного гемосорбента могут быть использованы все известные углеродные гемосорбенты, имеющие развитую макропористость и применяемые для очистки крови, плазмы или лимфы. In accordance with the proposed solution, all known carbon hemosorbents having developed macroporosity and used to purify blood, plasma or lymph can be used as the basis for carbon hemosorbent in this method for producing perfluoropolymer-containing carbon hemosorbent.

Лучшие варианты осуществления данного изобретения иллюстрируются следующими примерами. The best embodiments of the present invention are illustrated by the following examples.

Пример 1. Example 1

100 г СКТ-6А помещают в стеклянную ампулу, присоединяют к вакуумной установке. Ампулу откачивают при нагревании ее в песочной бане до 550 К при одновременном вакуумировании до остаточного давления 10 Торр, после чего охлаждают до комнатной температуры и добавляют 20 г ТФЭ. Систему выдерживают при комнатной температуре 6 часов, охлаждают до температуры жидкого азота со скоростью 5 град./мин и облучают источником гамма-облучения дозой 10 Мрад, ампулу присоединяют к вакуумной установке и размораживают до комнатной температуры, следя за ходом прививочной полимеризации с помощью ртутного манометра, и после выработки мономера ампулу вакуумируют до постоянного давления 10^-3 Торр. Добавляют газообразный гексафторпропилен (ГФП) (Р=200 Торр), и выдерживают 4 часа. Избыток ГФП вымораживают в резервную емкость при нагревании ампулы до 400 К. После этого ампулу охлаждают и отсоединяют от установки.100 g SKT-6A is placed in a glass ampoule, attached to a vacuum installation. The ampoule is pumped out by heating it in a sand bath to 550 K while evacuating to a residual pressure of 10 Torr, after which it is cooled to room temperature and 20 g of TFE are added. The system is kept at room temperature for 6 hours, cooled to a temperature of liquid nitrogen at a rate of 5 deg / min and irradiated with a gamma radiation source of 10 Mrad, the ampoule is connected to a vacuum unit and thawed to room temperature, following the progress of grafting polymerization using a mercury manometer , and after monomer production, the ampoule is evacuated to a constant pressure of 10 ^-3 Torr. Gaseous hexafluoropropylene (HFP) (P = 200 Torr) was added and incubated for 4 hours. The excess HFP is frozen in a reserve tank when the ampoule is heated to 400 K. After this, the ampoule is cooled and disconnected from the installation.

Получили перфторполимерсодержащий (14% от массы исходного сорбента) углеродный гемосорбент. Проведенные исследования физико-химическими методами (электронно-парамагнитный резонанс, электронная микроскопия, ртутная порометрия) показали, что получили перфторполимерное покрытие сплошным, равномерным по толщине (2-5 нм), макромолекулы которого химически связаны с основой и прочно удерживаются на поверхности ПУГ за счет химических связей. Биохимические и хроматографические исследования показали, что синтезированный ПУГ обладает повышенной био- и гемосовместимостью с увеличенной емкостью по крупномолекулярным соединениям и надмолекулярным комплексам, а также механической и физико-химической стабильностью. Received perfluoropolymer-containing (14% by weight of the original sorbent) carbon hemosorbent. Investigations by physicochemical methods (electron-paramagnetic resonance, electron microscopy, mercury porosimetry) showed that a perfluoropolymer coating was obtained by continuous, uniform in thickness (2-5 nm), whose macromolecules are chemically bonded to the base and are firmly held on the surface of the PUG due to chemical bonds. Biochemical and chromatographic studies showed that the synthesized PUG has increased bio- and hemocompatibility with increased capacity for large molecular compounds and supramolecular complexes, as well as mechanical and physico-chemical stability.

Пример 2. Example 2

Получение ПУГ ведут как в примере 1, но добавляют 10 г ТФЭ, облучают гамма-источником дозой 5 Мрад, а после удаления непрореагировавшего мономера в систему добавляют пары димера гексафторпропилена (ДГФП) При этом получается ПУГ, содержащий 8% перфторполимер со свойствами, такими как в примере 1. The preparation of PUGs is carried out as in Example 1, but 10 g of TFE are added, a gamma source is irradiated with a dose of 5 Mrad, and after removal of the unreacted monomer, hexafluoropropylene dimer pairs (DHFP) are added to the system. A PUG is obtained containing 8% perfluoropolymer with properties such as in example 1.

Пример 3. Example 3

Получение ПУГ ведут как в примере 1, но процесс замораживания осуществляют со скоростью 4 град./мин, облучают источником гамма-облучения дозой 15 Мрад. При этом получается ПУГ, содержащий 18% перфторполимер со свойствами, такими как в примере 1. Obtaining PUG is carried out as in example 1, but the freezing process is carried out at a speed of 4 deg./min, irradiated with a gamma radiation source of 15 Mrad dose. This produces a PUG containing 18% perfluoropolymer with properties such as in example 1.

Пример 4. Example 4

Получение ПУГ ведут как в примере 1, но в качестве исходного углеродного сорбента берут углеродный сорбент марки АДБ, добавляют 30 г ТФЭ. При этом получается ПУГ, содержащий 20% перфторполимер со свойствами, такими как в примере 1. The preparation of PUGs is carried out as in Example 1, but the carbon adsorbent of the ADB grade is taken as the initial carbon sorbent, 30 g of TFE are added. This produces a PUG containing 20% perfluoropolymer with properties such as in example 1.

Пример 5. Example 5

Получение ПУГ ведут как в примере 1, но в качестве исходного углеродного сорбента используют углеродный сорбент марки ИГИ-3. При этом получается ПУГ, содержащий 17% перфторполимер со свойствами, такими как в примере 1. The preparation of PUGs is carried out as in Example 1, but the carbon sorbent of the IGI-3 brand is used as the initial carbon sorbent. This produces a PUG containing 17% perfluoropolymer with properties such as in example 1.

Пример 6. Example 6

Получение углеродного гемосорбента ведут как в примере 4, добавляют 15 г ТФЭ, процесс замораживания осуществляют со скоростью 6 град./мин, после удаления непрореагировавшего мономера добавляют пары ДГФП. При этом получается ПУГ, содержащий 10,5% перфторполимер со свойствами, такими как в примере 1. The production of carbon hemosorbent is carried out as in Example 4, 15 g of TFE are added, the freezing process is carried out at a rate of 6 deg./min, after removal of the unreacted monomer, pairs of DHFP are added. This produces a PUG containing 10.5% perfluoropolymer with properties such as in example 1.

Пример 7. Example 7

Получение углеродного гемосорбента ведут как в примере 5, но добавляют 30 г ТФЭ, после удаления непрореагировавшего мономера добавляют пары ДГФП. При этом получается ПУГ, содержащий 24% перфторполимер со свойствами, такими как в примере 1. The production of carbon hemosorbent is carried out as in example 5, but 30 g of TFE are added, and after removal of unreacted monomer, pairs of DHFP are added. This produces a PUG containing 24% perfluoropolymer with properties such as in example 1.

Пример 8. Example 8

Получение углеродного гемосорбента ведут как в примере 1, но в качестве исходного углеродного сорбента берут углерод-минеральный сорбент марки СУМС, добавляют 30 г ТФЭ и облучают источником гамма-облучения дозой 3 Мрад. При этом получается ПУГ, содержащий 22,5% перфторполимер со свойствами, такими как в примере 1. The production of carbon hemosorbent is carried out as in example 1, but as the starting carbon sorbent, a carbon-mineral sorbent of the SUMS brand is taken, 30 g of TFE are added and irradiated with a gamma radiation source of 3 Mrad dose. This produces a PUG containing 22.5% perfluoropolymer with properties such as in example 1.

Перфторполимерсодержащие углеродные гемосорбенты, полученные по примерам 1-8, с техническими параметрами, указанными в таблице 1, были использованы для сорбционной очистки крови. Perfluoropolymer-containing carbon hemosorbents obtained in examples 1-8, with the technical parameters listed in table 1, were used for sorption blood purification.

Пример 9. Example 9

Для гемосорбции использована беспородная собака 35 кг весом. Стандартная колонка для гемосорбции объемом 300 мл была снаряжена перфторполимерсодержащим СКТ-6А в количестве 87 г. Скорость прохождения крови 80 мл/мин. Длительность процесса 90 минут. Общая гепаринизация 350 единиц гепарина на 1 кг веса животного. В ходе гемосорбции существенного повышения давления в системе не отмечалось. Спекания донорской крови не наблюдалось. Количество эритроцитов и гемоглобина в начале и конце гемосорбции изменялось незначительно. Гемолиза не было. Гематокрит оставался неизменным. For hemosorption, a mongrel dog of 35 kg weight was used. A standard 300 ml hemosorption column was equipped with perfluoropolymer-containing SKT-6A in an amount of 87 g. Blood flow rate 80 ml / min. The duration of the process is 90 minutes. Total heparinization of 350 units of heparin per 1 kg of animal weight. During hemosorption, there was no significant increase in pressure in the system. No sintering of donor blood was observed. The number of red blood cells and hemoglobin at the beginning and end of hemosorption did not change significantly. There was no hemolysis. The hematocrit remained unchanged.

Полученные по примерам 1-8 перфторполимерсодержащие углеродные гемосорбенты использовались для очистки донорской крови. В таблицах 2 и 3 приведены результаты биохимических показателей донорской крови до и после сорбционной очистки. Obtained in examples 1-8 perfluoropolymer-containing carbon hemosorbents were used to purify donated blood. Tables 2 and 3 show the results of biochemical parameters of donated blood before and after sorption purification.

Промышленная применимость. Industrial applicability.

Широкая сырьевая база основы, простота и надежность способа являются критериями, способствующими их широкому применению в медицинской технике. The wide raw material base of the base, the simplicity and reliability of the method are the criteria contributing to their widespread use in medical technology.

Источники информации
1. Chang T.M.S. Removal of endogenous and exogenous toxins by a microencapsulated absorbent//Canad. J. Physiol. Pharmacology - 1969. - Vol.47 - P. 1043-1045.Sources of information
1. Chang TMS Removal of endogenous and exogenous toxins by a microencapsulated absorbent // Canad. J. Physiol. Pharmacology - 1969. - Vol. 47 - P. 1043-1045.

2. Chang T.M.S., Migchelsen M., Coffey J.F., Stark A. "Serum middle-molecule levels in uremic during long term intermittent hemoperfusions with the АСА (coated charcoal) microcapsule artificial kidney" Trans. Amer. Soc. Artif. Int. Organs. - 1974. - Vol.20. - P. 364-365. 2. Chang T.M.S., Migchelsen M., Coffey J.F., Stark A. "Serum middle-molecule levels in uremic during long term intermittent hemoperfusions with the ACA (coated charcoal) microcapsule artificial kidney" Trans. Amer. Soc. Artif. Int. Organs. - 1974. - Vol.20. - P. 364-365.

3. Бурушкина Т.Н., Алейников В.Г., Колычев В.И. и др. Углеводородные и химически модифицированные углеродные адсорбенты медико-биологического назначения. Сорбенты медицинского назначения и механизмы их лечебного действия: Тез. докл. Донецк, 1988. - С.9. 3. Burushkina T.N., Aleinikov V.G., Kolychev V.I. and others. Hydrocarbon and chemically modified carbon adsorbents for biomedical purposes. Medical sorbents and mechanisms of their therapeutic effect: Thes. doc. Donetsk, 1988 .-- p. 9.

4. Wicks S.R., Richardson N.E., Meakin В.J. Sorbtion studies on polyamide coated active carbon /Polym. Mater. Sci. End Proc. - 1985. - Vol.53. - P. 230-235. 4. Wicks S.R., Richardson N.E., Meakin B.J. Sorbtion studies on polyamide coated active carbon / Polym. Mater. Sci. End proc. - 1985. - Vol. 53. - P. 230-235.

5. Патент RU 2118898 C1. 5. Patent RU 2118898 C1.

6. Мухин В.М., Тарасов А.В., Клушин В.Н. Активные угли России. Под общей редакцией проф. Тарасова А.В. - M.: Металлургия, 2000. - 352 с. 6. Mukhin V.M., Tarasov A.V., Klushin V.N. Active coals of Russia. Under the general editorship of prof. Tarasova A.V. - M .: Metallurgy, 2000 .-- 352 p.

Claims

1. A perfluoropolymer-containing carbon hemosorbent containing carbon hemosorbent with developed macroporosity, with a continuous, thin, uniformly thick perfluoropolymer coating, with a preserved structure and pore volume of the base, and the coating macromolecules have a strong chemical bond with the base in a quantitative ratio, wt.%:
Perfluoropolymer - 8-25
Carbon Hemosorbent - Else
2. A method of producing a perfluoropolymer-containing carbon hemosorbent according to claim 1, including thermal vacuum treatment of the initial carbon hemosorbent with developed macroscopicity at 550 ± 10 K, adding 10-40 wt.% Tetrafluoroethylene, sorption of tetrafluoroethylene at room temperature until uniform adsorption, freezing to liquid nitrogen temperature , irradiation with a gamma radiation source with a dose of 3-15 Mrad, thawing to room temperature, removing unreacted monomer, additional treatment with perfluoroolefin selected from series CF ₂ = CF-R, where R is perfluoroalkyl, and the subsequent removal of its excess after stopping the pressure drop.

3. A method of producing a perfluoropolymer-containing carbon hemosorbent according to claim 2, wherein freezing to a temperature of liquid nitrogen is carried out at a speed of 4-6 deg./min.