RU2369410C1 - Method of body fluid (blood) cleaning from virus infection by sorption on magnetocontrollable nanoparticles and method of implementation - Google Patents
Method of body fluid (blood) cleaning from virus infection by sorption on magnetocontrollable nanoparticles and method of implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2369410C1 RU2369410C1 RU2008117345/14A RU2008117345A RU2369410C1 RU 2369410 C1 RU2369410 C1 RU 2369410C1 RU 2008117345/14 A RU2008117345/14 A RU 2008117345/14A RU 2008117345 A RU2008117345 A RU 2008117345A RU 2369410 C1 RU2369410 C1 RU 2369410C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nanoparticles
- magnetic
- biological fluid
- zone
- magnetic field
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области медицины, в частности к очистке биологической жидкости организма (крови) от вирусной инфекции, осуществляемой посредством нанотехнологии, в которой используются уникальные свойства веществ на расстояниях, соизмеримых с атомными и молекулярными размерами, и создаются принципиально новые возможности для разработки технологических приемов в научных исследованиях и промышленности.The invention relates to medicine, in particular to the purification of a biological fluid of an organism (blood) from a viral infection carried out by means of nanotechnology, which uses unique properties of substances at distances commensurate with atomic and molecular sizes, and creates fundamentally new opportunities for the development of technological methods in scientific research and industry.
Известно, что нано- и микроразмерные частицы вещества обладают рядом уникальных физико-химических свойств, в том числе необычно большой удельной поверхностью и высокой адсорбционной активностью; наночастицы могут быть электрически заряженными, иметь магнитные свойства, что усиливает процессы адсорбции на их поверхности различных токсикантов биологических структур. Последние два фактора дают основу для проектирования устройств магнитной фильтрации биологических сред (крови, плазмы и т.п.) организма с целью очистки их от токсикантов и вирусов.It is known that nano- and micro-sized particles of a substance possess a number of unique physicochemical properties, including an unusually large specific surface area and high adsorption activity; nanoparticles can be electrically charged, have magnetic properties, which enhances the adsorption processes of various toxicants of biological structures on their surface. The last two factors provide the basis for the design of devices for magnetic filtration of biological media (blood, plasma, etc.) of the body in order to clean them from toxicants and viruses.
Известен способ удаления циркулирующих иммунных комплексов из плазмы крови путем пропускания ее через фильтры, при этом в плазму после разделения крови добавляют поливинилпирролидон с молекулярной массой 25000 в концентрации 2,8-3,2%, после чего проводят фильтрование через фильтры с диаметром пор 0,2-0,3 мм [1].A known method of removing circulating immune complexes from blood plasma by passing it through filters, in this case, after separation of the blood, polyvinylpyrrolidone with a molecular weight of 25,000 at a concentration of 2.8-3.2% is added to the plasma, after which filtering is carried out through filters with a pore diameter of 0, 2-0.3 mm [1].
Очистка плазмы крови от циркулирующих комплексов в этом способе осуществляется по технологии макроскопической фильтрации, что обуславливает достаточно низкую степень извлечения циркулирующих комплексов (60%) и большую длительность (около 2 часов) этого процесса.The purification of blood plasma from circulating complexes in this method is carried out using macroscopic filtration technology, which leads to a rather low degree of extraction of circulating complexes (60%) and a long duration (about 2 hours) of this process.
Известны также «способ очистки крови при лечении больных, страдающих почечной недостаточностью, и устройство для его осуществления» [2] и «способ очистки крови от токсических веществ и устройство для реализации способа» [3], которые находят широкое применение в клинической практике.Also known are the "method of blood purification in the treatment of patients suffering from renal failure, and a device for its implementation" [2] and "a method of purifying blood from toxic substances and a device for implementing the method" [3], which are widely used in clinical practice.
В основе вышеотмеченных способов и устройств для их реализации лежат такие известные методы, как гемодиализ, ультрафильтрация и гемосорбция, которые используются для детоксикации биологической жидкости организма. Однако ни один из этих методов не позволяет очищать организм от вирусной инфекции.The above methods and devices for their implementation are based on such well-known methods as hemodialysis, ultrafiltration and hemosorption, which are used to detoxify the body fluid. However, none of these methods can cleanse the body of a viral infection.
Гемодиализ и ультрафильтрация в основном используются для удаления низкомолекулярных соединений. Соединения со средними и высокими молекулярными весами не проходят через мембрану диализатора. Метод гемосорбции с использованием стандартных колонок, заполненных гемосорбентами, позволяет расширить диапазон выводимых из крови токсикантов, однако имеет ряд негативных сторон: большой объем выводимой из организма крови, низкая эффективность сорбции токсикантов, травматизация крови и изменение ее биохимических показателей. Отрицательное воздействие на кровь обусловлено как длительным контактом крови (более 1 часа) с активированным углем, наиболее широко используемым в качестве гемосорбента, так и с высоким гидравлическим сопротивлением из-за необходимости применения определенного типа насосов прокачки для большого объема крови через колонку.Hemodialysis and ultrafiltration are mainly used to remove low molecular weight compounds. Compounds with medium and high molecular weights do not pass through the dialyzer membrane. The hemosorption method using standard columns filled with hemosorbents allows you to expand the range of toxicants removed from the blood, however, it has a number of negative aspects: a large amount of blood removed from the body, low sorption efficiency of toxicants, blood trauma and a change in its biochemical parameters. The negative effect on blood is caused by both prolonged blood contact (more than 1 hour) with activated carbon, which is most widely used as a hemosorbent, and with high hydraulic resistance due to the need to use a certain type of pumping pump for a large volume of blood through the column.
В отличие от вышеотмеченных технических решений заявителем предлагается использовать в качестве сорбентов для очистки биологических жидкостей организма от вирусной инфекции магнитоуправляемые наночастицы, которые обладают высокой адсорбционной активностью вследствие их высокоразвитой поверхности и могут быть электрически заряженными, что усиливает процессы адсорбции на их поверхности различных токсикантов биологических структур.In contrast to the above technical solutions, the applicant proposes to use magnetically controlled nanoparticles as sorbents for purifying biological fluids of the body from viral infections, which have high adsorption activity due to their highly developed surface and can be electrically charged, which enhances the adsorption of various toxicants of biological structures on their surface.
Заявитель ставил перед собой практическую задачу разработки технологии слежения, исправления и контроля над биологическими системами человека на молекулярном уровне с использованием наноустройств и наноструктур; в частности, разработки способа и устройства для очистки биологической жидкости (крови) организма от вирусной инфекции путем сорбции на магнитоуправляемых наночастицах. Объектом исследования были выбраны образцы крови пациентов, инфицированных вирусом гепатита С и вирусом гепатита В. Очистка от вирусов осуществлялась за счет сорбционной способности к антигенам и вирусам наноразмерных магнитоуправляемых частиц оксидных ферримагнетиков, в частности кобальтовой феррошпинели CoFe2O4.The applicant set himself the practical task of developing a technology for tracking, correcting and controlling human biological systems at the molecular level using nanodevices and nanostructures; in particular, the development of a method and device for cleaning a biological fluid (blood) of an organism from a viral infection by sorption on magnetically controlled nanoparticles. The blood samples of patients infected with hepatitis C virus and hepatitis B virus were selected as the object of study. The viruses were cleaned due to the sorption ability of antigens and viruses of nanosized magnetically controlled particles of oxide ferrimagnets, in particular CoFe 2 O 4 cobalt ferrospinel.
Разработанные способ и устройство позволили получить положительный технический результат, заключающийся в их высокой сорбционной эффективности по отношению к антигенам и вирусам в широком диапазоне концентраций и снижении их концентрации в сорбирующем растворе ниже границы слабопозитивной реакции, составляющей согласно рекомендациям Минздрава 0,5 ME.The developed method and device allowed to obtain a positive technical result, which consists in their high sorption efficiency with respect to antigens and viruses in a wide range of concentrations and a decrease in their concentration in the sorbent solution below the border of a low-positive reaction, which is 0.5 ME according to the recommendations of the Ministry of Health.
Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному является способ и устройство для его осуществления, причем устройство включает магнитный фильтр, представляющий сосуд с размещенными в нем тонкими магнитными волокнами, покрытыми силиконовой смолой, и расположенные снаружи электромагниты, а также сосуд для подготовки суспензии и смешивания крови с магнитоуправляемыми частицами (патентный документ JP 1273583, опубликованный 01.11.1989 г.).The closest technical solution in relation to the proposed one is a method and device for its implementation, the device including a magnetic filter, which represents a vessel with thin magnetic fibers coated with silicone resin placed in it, and electromagnets located outside, as well as a vessel for preparing a suspension and mixing blood with magnetically controlled particles (patent document JP 1273583, published 01.11.1989).
По сравнению с этим известным техническим решением предложенные способ и устройство обладают более высокой эффективностью удаления соединений различной молекулярной массы, не вызывают механических поврежедений форменных элементов биологической жидкости организма, нарушения ее электролитного баланса и сорбции белков, кроме того, предложенное техническое решение обеспечивает более высокую степень и скорость очищения биологической жидкости организма в течение более короткого времени (порядка 10 минут), что позволяет увеличить количество процедур с его примененем в лечебных стационарах и в конечном счете получить существенный социальный и экономический эффект в масштабе государства. Данный технический результат был достигнут за счет новой совокупности существенных признаков заявленного технического решения, приведенной в следующей формуле изобретения: «способ очистки биологической жидкости организма от вирусной инфекции, включающий сорбцию на магнитоуправляемых наночастицах, при этом перед проведением процесса сорбции суспензию наночастиц в виде нанофракции кобальтовой феррошпинели CoFe2O4 в спирте обрабатывают ультразвуком, затем инфицированную вирусами гепатита В или С биологическую жидкость перемешивают с суспензией наночастиц и пропускают через фильтр, имеющий входную зону, в которой создают однородное магнитное поле, зону грубой фильтрации, где создают градиентное магнитное поле от аксиально намагниченной втулки, зону тонкой фильтрации, в которой создают знакопеременное высокоградиентное магнитное поле, затем освобожденную от наночастиц с сорбированными на них вирусами биологическую жидкость направляют в емкость для сбора очищенной биологической жидкости; объем суспензии наночастиц в этиловом спирте, равный 0,5÷1,5 мл, при концентрации наночастиц С0=1 мг/мл смешивают с инфицированной вирусом гепатита В или С кровью объемом в 200 мл таким образом, что концентрация наночастиц в объеме с инфицированной кровью составляет С=0,005 мг/мл; индукция однородного магнитного поля входной зоны фильтрации магнитного фильтра составляет 50 миллитесла; индукция знакопеременного высокоградиентного магнитного поля тонкой зоны фильтрации магнитного фильтра составляет не менее 500 миллитесла на сантиметр; скорость протекания биологической жидкости через магнитный фильтр устанавливают в пределах 18÷23 мл/мин; суспензию обрабатывают ультразвуком в течение 4÷5 минут; устройство для очистки биологической жидкости организма от вирусной инфекции, включающее узел подготовки суспензии, содержащей магнитоуправляемые частицы сорбента, узел смешения биологической жидкости с суспензией и магнитный фильтр с ловушкой для осаждения частиц с адсорбированными на них вирусами; в устройство введен перистальтический насос для прокачки биологической жидкости и емкость для сбора очищенной от вирусов биологической жидкости, узел подготовки суспензии наночастиц снабжен ультразвуковым диспергатором малого объема, узел смешения выполнен в виде стакана и магнитной мешалки, магнитный фильтр - в виде внутренней и наружной трубок, коаксиально вставленных одна в другую с зазором для протекания биологической жидкости, внутренняя трубка выполнена из магнитомягкого материала, наружная - из магнитотвердого и каждая заключена в тонкостенные пластмассовые оболочки для обеспечения герметичности и стерильности пространства между ними, торцы трубок герметично закрыты заглушками с размещенными в них впускным и выпускным патрубками для подсоединения внешних магистралей, при этом наружная трубка составлена из трех втулок, создающих входную зону для дополнительного подмагничивания наночастиц, зону грубой и зону тонкой фильтрации, между внутренней трубкой и втулкой зоны тонкой фильтрации, внутренняя поверхность которой имеет магнитные полюса для формирования знакопеременного высокоградиентного магнитного поля, расположена вставка с винтовыми каналами; токностенные пластмассовые оболочки выполнены из медицинского ПВХ-пластиката; число магнитных полюсов на внутренней поверхности втулки зоны тонкой фильтрации составляет не менее шести.Compared with this known technical solution, the proposed method and device have a higher efficiency of removing compounds of various molecular weights, do not cause mechanical damage to the formed elements of the body fluid, disturbance of its electrolyte balance and protein sorption, in addition, the proposed technical solution provides a higher degree and the rate of purification of the body’s biological fluid for a shorter time (about 10 minutes), which allows increasing TVO procedures with its use in medical hospitals and ultimately get a significant social and economic impact on a national scale. This technical result was achieved due to a new set of essential features of the claimed technical solution, given in the following claims: “a method for purifying a biological fluid of an organism from a viral infection, including sorption on magnetically controlled nanoparticles, while before the sorption process the suspension of nanoparticles is in the form of a nanofraction of cobalt ferrospinel CoFe 2 O 4 in an alcohol sonicated, then infected with hepatitis B or C of the biological fluid is stirred a suspension of nanoparticles and passed through a filter having an input zone in which a uniform magnetic field is created, a coarse filtration zone where a gradient magnetic field from the axially magnetized sleeve is created, a fine filtration zone in which an alternating high gradient magnetic field is created, then freed from nanoparticles with sorbed viruses are sent to the biological fluid in a container to collect purified biological fluid; the volume of a suspension of nanoparticles in ethanol equal to 0.5 ÷ 1.5 ml, at a concentration of nanoparticles of C 0 = 1 mg / ml, is mixed with 200 ml of blood infected with hepatitis B virus or C, so that the concentration of nanoparticles in the volume with the infected blood is C = 0.005 mg / ml; the induction of a uniform magnetic field of the input filtering zone of the magnetic filter is 50 millitesla; the induction of an alternating high-gradient magnetic field of a thin filtering zone of a magnetic filter is at least 500 millilitles per centimeter; the flow rate of the biological fluid through the magnetic filter is set within 18 ÷ 23 ml / min; the suspension is treated with ultrasound for 4 ÷ 5 minutes; a device for cleaning the body’s biological fluid from a viral infection, including a suspension preparation unit containing magnetically controlled sorbent particles, a biological fluid mixing unit with a suspension, and a magnetic filter with a trap for settling particles with viruses adsorbed on them; A peristaltic pump for pumping biological fluid and a container for collecting virus-free biological fluid were introduced into the device, the nanoparticle suspension preparation unit is equipped with a small-volume ultrasonic disperser, the mixing unit is made in the form of a glass and a magnetic stirrer, and the magnetic filter is in the form of internal and external tubes, coaxially inserted one into another with a gap for the flow of biological fluid, the inner tube is made of soft magnetic material, the outer one is of hard magnetic material and each it is inserted into thin-walled plastic shells to ensure tightness and sterility of the space between them, the ends of the tubes are hermetically sealed with plugs with inlet and outlet pipes placed in them for connecting external highways, while the outer tube is composed of three bushings that create an input zone for additional magnetization of nanoparticles, a zone coarse and fine filtration zone, between the inner tube and the sleeve of the fine filtration zone, the inner surface of which has magnetic poles for forming I have an alternating high-gradient magnetic field, an insert with screw channels is located; current-walled plastic sheaths are made of medical PVC compound; the number of magnetic poles on the inner surface of the sleeve of the fine filtration zone is at least six.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена блок-схема устройства, посредством которого реализуется способ очистки биологической жидкости организма (крови) от вирусной инфекции путем сорбции на магнитоуправляемых наночастицах, выполненного согласно настоящему изобретению; на фиг.2 - принципиальная схема магнитного фильтра на фиг.1.The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a block diagram of a device by which a method for purifying a biological fluid of an organism (blood) from a viral infection by sorption on magnetically controlled nanoparticles made according to the present invention is implemented; figure 2 is a schematic diagram of a magnetic filter in figure 1.
Объектом заявленного способа были выбраны образцы крови пациентов, инфицированных вирусами гепатита В и С, которые сорбировали на наноразмерных частицах кобальтовой феррошпинели CoFe2O4, используя экстракорпоральную схему устройства магнитного нанофильтра. Блок-схема устройства нанофильтрации приведена на фиг.1. В состав этого устройства входят: емкость 1, содержащая кровь с вирусами; узел 2 для подготовки суспензии магнитного наносорбента, включающий в себя ультразвуковой диспергатор малого объема; узел 3 смешения крови с суспензией наносорбента, состоящий из стакана и магнитной мешалки; перистальтический насос 4 для прокачки анализируемой среды через рабочую зону; собственно магнитный фильтр 5, где отработанные наночастицы вместе с адсорбированными на них вирусами осаждаются магнитными силами на внутренних поверхностях магнитной ловушки; емкость 6 для сбора очищенной от вирусов крови.The object of the claimed method were selected blood samples of patients infected with hepatitis B and C viruses, which were sorbed on nanoscale particles of cobalt ferrospinel CoFe 2 O 4 using an extracorporeal magnetic nanofilter device. The block diagram of the nanofiltration device is shown in figure 1. The composition of this device includes: capacity 1, containing blood with viruses; node 2 for preparing a suspension of magnetic nanosorbent, including a small volume ultrasonic dispersant;
Магнитный фильтр предназначен для отделения магнитных наночастиц из потока жидкой среды органической или неорганической природы и последующего их осаждения на рабочих поверхностях устройства. Жидкой средой может быть биологическая жидкость (кровь, плазма и т.п.), смешанная с суспензией наноразмерных магнитных частиц различной природы с целью выведения токсических веществ из жидкости. В предложенном изобретении в качестве магнитных наночастиц использовали, как уже отмечалось, нанофракции CoFe2O4. Эти частицы благодаря малым размерам имеют высокую сорбционную емкость и высокую скорость удаления целевых компонентов из биологической жидкости. Важным параметром процесса очистки является скорость прокачки очищаемой жидкой среды (в данном случае крови) через рабочую зону устройства. Этот параметр можно позиционировать как «время экспозиции», то есть время, в течение которого очищаемая среда контактирует с сорбирующим нанопорошком. Время экспозиции, также как и концентрация наночастиц, определяют степень очистки биологической среды.The magnetic filter is designed to separate magnetic nanoparticles from the flow of a liquid medium of organic or inorganic nature and their subsequent deposition on the working surfaces of the device. A liquid medium can be a biological fluid (blood, plasma, etc.) mixed with a suspension of nanosized magnetic particles of various nature in order to remove toxic substances from the liquid. In the proposed invention as magnetic nanoparticles used, as already noted, nanofraction CoFe 2 O 4 . Due to their small size, these particles have a high sorption capacity and a high rate of removal of target components from biological fluid. An important parameter of the cleaning process is the pumping rate of the liquid to be cleaned (in this case, blood) through the working area of the device. This parameter can be positioned as “exposure time,” that is, the time during which the medium to be cleaned contacts the sorbing nanopowder. The exposure time, as well as the concentration of nanoparticles, determine the degree of purification of the biological medium.
Основными конструктивными элементами магнитного нанофильтра являются две трубки 7, 8, одна 7 из которых вставляется в другую 8 коаксиально с обеспечением некоторого расстояния (зазора) 9 между соответствующими (наружной и внутренней) поверхностями трубок 7, 8 для протекания биологической жидкости (крови). Внутренняя трубка 7 изготовлена из магнитомягкого материала. Поскольку функционально фильтр имеет три зоны фильтрации - входную, грубой и тонкой фильтрации, то наружная трубка 8 выполняется составной из трех частей, изготовленных из магнитотвердого материала, а именно: магнитной втулки 10 входной зоны для дополнительного подмагничивания наночастиц, магнитной втулки 11 зоны грубой фильтрации и магнитной втулки 12 зоны тонкой фильтрации.The main structural elements of the magnetic nanofilter are two
Предварительно для обеспечения герметичности и стерильности внутри пространства между трубками 7, 8 размещаются плотной посадкой тонкостенные оболочки 13, изготовленные из медицинского ПВХ-пластиката. Торцы 14, 15 конструкции нанофильтра герметично закрываются заглушками 16, 17 с впускным и выпускным патрубками 18, 19 для подсоединения внешних магистралей.Previously, to ensure tightness and sterility inside the space between the
Наружная втулка 10 входной зоны фильтрации намагничена таким образом, что в пространстве между трубками 7, 8 создается однородное диаметральное магнитное поле. Наружная втулка 11 зоны грубой фильтрации намагничена аксиально, а втулка 12 зоны тонкой фильтрации намагничена многополюсно с расположением полюсов на внутренней поверхности втулки 12, при этом число полюсов может меняться от 6-ти до 12-ти. В зону тонкой фильтрации между внутренней трубкой 7 и втулкой 12 введена пластмассовая вставка 20 со спиральными (винтовыми) каналами по ее внешней поверхности, организующими поток магнитной жидкости поперек силовых линий магнитного поля.The
Очистка крови по данному изобретению проводилась следующим образом. Для получения однородной дисперсной фазы магнитного нанопорошка перед его использованием и разрушения агломератов наночастиц, образовавшихся в процессе хранения последних, перед проведением процесса сорбции суспензию магнитных наночастиц в этиловом спирте обрабатывают ультразвуком посредством ультразвукового диспергатора малого объема в течение 4÷5 мин в узле 2 подготовки суспензии магнитного наносорбента (для этой цели можно использовать ультразвуковую ванну стандартной конструкции).Blood purification according to this invention was carried out as follows. To obtain a homogeneous dispersed phase of a magnetic nanopowder before its use and to destroy agglomerates of nanoparticles formed during storage of the latter, before the sorption process is carried out, a suspension of magnetic nanoparticles in ethanol is sonicated using a small volume ultrasonic dispersant for 4–5 min in unit 2 for preparing a magnetic suspension nanosorbent (for this purpose, you can use an ultrasonic bath of a standard design).
Затем определенный объем (0.5÷1.5 мл) суспензии наносорбента в этиловом спирте при концентрации С0=1 мг/мл смешивают в узле 3 смешения крови с суспензией наносорбента с инфицированной кровью пациентов (200 мл) таким образом, чтобы концентрация наночастиц в объеме с инфицированной кровью составляла примерно С0=0.005 мг/мл. После чего биологическая жидкая среда (кровь с вирусами), перемешанная с магнитной суспензией в устройстве 3, поступает в первую ступень (входную зону) магнитного фильтра через впускной патрубок 18 торцевой заглушки 16. Магнит наружной втулки 10 создает внутри однородное магнитное поле напряженностью около 50 миллитесла. Эта часть наружной втулки 10 намагничена таким образом, чтобы силовые линии магнитного поля были практически параллельны диаметру втулки 10, при этом внешнее магнитное поле отсутствует. Наночастицы дисперсной фазы суспензии намагничиваются в магнитном поле и становятся «микромагнитами», склонными к агрегации. Это существенно облегчает последующее их удаление. Следует отметить, что осаждения дисперсной фазы на рабочих поверхностях первой ступени фильтра практически не происходит.Then, a certain volume (0.5 ÷ 1.5 ml) of a suspension of nanosorbent in ethanol at a concentration of C 0 = 1 mg / ml is mixed in a
Далее очищаемая среда поступает во вторую ступень (зону грубой фильтрации) магнитного фильтра. На этой стадии биологическая жидкость, перемешанная с магнитными наночастицами, находится под воздействием градиентного магнитного поля от аксиально намагниченной втулки 11. На внутренней стенке втулки 11 второй ступени фильтра аккумулируется основная доля магнитного нанопорошка с адсорбированными на них вирусами - до 80÷90 процентов от общей массы дисперсной фазы.Next, the cleaned medium enters the second stage (coarse filtration zone) of the magnetic filter. At this stage, the biological fluid mixed with magnetic nanoparticles is exposed to a gradient magnetic field from the axially
На третьей ступени (зоне тонкой фильтрации) биологическая жидкость течет по винтовым каналам (подобным многозаходной резьбе) пластмассовой вставки 20, расположенной между внутренней трубкой 7 и втулкой 12. Внутренняя поверхность втулки 12 имеет несколько магнитных полюсов, что позволяет очищаемой биологической жидкости двигаться в знакопеременном высокоградиентном (не менее 500 миллитесла на сантиметр) магнитном поле. Предназначение этой ступени - полное удаление (осаждение) на внутренней поверхности оболочки 13 и винтовых каналов вставки 20 оставшихся в очищаемой среде наиболее мелких и трудноуловимых магнитных наночастиц.At the third stage (fine filtration zone), the biological fluid flows through screw channels (similar to multiple threads) of the
На последнем этапе биологическая жидкость (кровь), освобожденная от наночастиц с сорбированными на них вирусами, покидает магнитный фильтр через выпускной патрубок 19 заглушки 17 и поступает в емкость 6 для сбора очищенной от вирусов крови.At the last stage, biological fluid (blood), freed from nanoparticles with viruses sorbed on them, leaves the magnetic filter through the
На протяжении всего процесса очистки инфицированная кровь с наночастицами перемешивалась в устройстве 3 с помощью магнитной мешалки с небольшой скоростью вращения, достаточной для получения однородной смеси двух вязких жидкостей - крови и суспензии магнитных наночастиц. Скорость протекания крови с магнитной наножидкостью через магнитный фильтр варьировалась в пределах 18÷23 мл/мин.Throughout the entire cleaning process, infected blood with nanoparticles was mixed in
Результаты клинических испытаний in vitro (в искусственных условиях) по сорбции вирусов гепатита В и С магнитоуправляемыми наночастицами по заявленным способу и устройству, когда в качестве очищаемой жидкости была взята сыворотка донорской крови, инфицированной вирусами гепатита В и С, показали, что в течение 8÷10 минут количество вирусов в крови снижается примерно в 5 раз и далее асимптотически приближается (стабилизируется) к значению около 80000 МЕ/мл, при этом это значение соответствует режиму насыщения, определяемому сорбционной емкостью сорбента.The results of in vitro clinical trials (in artificial conditions) on the sorption of hepatitis B and C viruses by magnetically controlled nanoparticles according to the claimed method and device, when the serum of donated blood infected with hepatitis B and C viruses was taken as the cleaning fluid, showed that within 8 ÷ 10 minutes the number of viruses in the blood decreases by about 5 times and then asymptotically approaches (stabilizes) to a value of about 80,000 IU / ml, while this value corresponds to the saturation mode determined by the sorption capacity with orbent.
Увеличение времени экспозиции до 24 минут не приводило к деструкции форменных элементов крови, что свидетельствовало о правильном выборе скорости движения очищаемой биологической среды, обеспечивающем при смешивании и магистральном движении близкий к ламинарному режим течения. Скорость очищения биологической среды (крови) зависела от относительной концентрации магнитоуправляемых наночастиц линейным образом, при этом данная зависимость может быть легко описана простым аналитическим выражением, удобным для прогнозирования параметров процедуры очистки биологической жидкости (объема очищаемой среды, необходимой концентрации сорбирующих наночастиц и времени экспозиции).An increase in the exposure time to 24 minutes did not lead to the destruction of blood cells, which indicated the correct choice of the speed of the cleaned biological medium, which ensures, when mixing and mainline movement, a regime close to the laminar flow. The rate of purification of the biological medium (blood) depended on the relative concentration of magnetically controlled nanoparticles in a linear way, and this dependence can be easily described by a simple analytical expression, convenient for predicting the parameters of the biological fluid purification procedure (volume of the medium to be purified, necessary concentration of sorbing nanoparticles and exposure time).
Таким образом, предложенные способ и устройство очистки биологической жидкости организма (крови) от вирусной инфекции путем сорбции на магнитоуправляемых наночастицах ферромагнетика CoFe2O4 (кобальтовой феррошпинели) обеспечивают мощное сорбирующее действие по отношению к HBV и HCV (вирусам гепатита В и С) во всем диапазоне исследуемых концентраций и снижение количества этого вирусов в сорбирующем растворе в 5 и более раз, что связано с индуцированными дипольными взаимодействиями между полярными молекулами магнетита и кобальтового феррита, с одной стороны, и вирусами, а также антигенами, с другой.Thus, the proposed method and device for purifying a biological fluid of an organism (blood) from a viral infection by sorption on a magnetically controlled nanoparticle a CoFe 2 O 4 ferromagnet (cobalt ferrospinel) provides a powerful sorbing effect against HBV and HCV (hepatitis B and C viruses) throughout the range of studied concentrations and a decrease in the amount of this virus in the sorbing solution by 5 or more times, which is associated with induced dipole interactions between the polar molecules of magnetite and cobalt ferrite On the one hand, and viruses, as well as antigens, on the other.
Как показали микроскопические исследования очищенной крови, практически весь объем наночастиц оказывается собранным на стенках в магнитной ловушке фильтрующего устройства, что позволяет говорить о высокой эффективности предлагаемых способа и устройства и целесообразности их использования в медицинской практике.As shown by microscopic studies of purified blood, almost the entire volume of nanoparticles is collected on the walls in a magnetic trap of the filter device, which suggests the high efficiency of the proposed method and device and the appropriateness of their use in medical practice.
Источники информацииInformation sources
[1]. Патент Российской Федерации №2053797 «Способ удаления циркуляционных иммунных комплексов», класс А61М 1/38, заявл. 11.03.92, опублик. 10.02.96. Бюллетень №4.[one]. Patent of the Russian Federation No. 2053797 "Method for the removal of circulating immune complexes", class A61M 1/38, decl. 03/11/92, published. 02/10/96. Bulletin No. 4.
[2]. Патент Российской Федерации №2086264 «Способ очистки крови при лечении больных, страдающих почечной недостаточностью, и устройство для его осуществления», класс А61М 1/38, 1/34, заявл. 09.03.90, опублик. 10.08.97. Бюллетень №22.[2]. Patent of the Russian Federation No. 2086264 "A method for purifying blood in the treatment of patients suffering from renal failure, and a device for its implementation", class A61M 1/38, 1/34, decl. 03/09/90, published. 08/10/97. Bulletin No. 22.
[3]. Авторское свидетельство №757165 «Способ очистки крови от токсических веществ и устройство для реализации способа», класс А61М 1/38, заявлено 10.05.78, опубликовано 23.08.80. Бюллетень №31.[3]. Author's certificate No. 757165 “A method for purifying blood from toxic substances and a device for implementing the method”, class A61M 1/38, claimed on 05/10/78, published on 08/23/80. Bulletin No. 31.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008117345/14A RU2369410C1 (en) | 2008-05-06 | 2008-05-06 | Method of body fluid (blood) cleaning from virus infection by sorption on magnetocontrollable nanoparticles and method of implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008117345/14A RU2369410C1 (en) | 2008-05-06 | 2008-05-06 | Method of body fluid (blood) cleaning from virus infection by sorption on magnetocontrollable nanoparticles and method of implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2369410C1 true RU2369410C1 (en) | 2009-10-10 |
Family
ID=41260821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008117345/14A RU2369410C1 (en) | 2008-05-06 | 2008-05-06 | Method of body fluid (blood) cleaning from virus infection by sorption on magnetocontrollable nanoparticles and method of implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2369410C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2516961C1 (en) * | 2013-02-11 | 2014-05-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной механики Российской академии наук (ИПРИМ РАН) | Magnetically controlled sorbent for endo- and exotoxin elimination in humans |
| RU2550731C1 (en) * | 2013-12-18 | 2015-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательские инновационные разработки медтехники" (ООО "НИИРМ") | Device for purification of biological fluids |
| RU2624516C2 (en) * | 2015-05-22 | 2017-07-04 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭСДИАР" | Device for sorption purification of spent dialysing |
| RU2641960C2 (en) * | 2013-12-16 | 2018-01-23 | Дмитрий Анатольевич Складнев | Method for detecting microbial and viral contamination of solutions and biological fluids |
| CN114306790A (en) * | 2021-12-16 | 2022-04-12 | 江苏恰瑞生物科技有限公司 | Immobilized uricase perfusion apparatus and application thereof |
-
2008
- 2008-05-06 RU RU2008117345/14A patent/RU2369410C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ВЕЙНБЕРГ И.О. Механизмы транспорта ионов через нанометровые поры в модельных мембранах. Автореферат к.б.н. - СПб.: 2006, с.6-21. МЕНЬШУТИНА Н.В. Введение в нанотехнологию. Изд-во научной литературы Бочкаревой Н.Ф. - Калуга, 2006, с.15-28. ODABAŞ S. et al. Separation of mesenchymal stem cells with magnetic nanosorbents carrying CD 105 and CD73 antibodies in flow-through and batch systems. J. Chromatogr. В Analyt. Technol. Biomed. Life Sci. 2008 Jan 1; 861(1):74-80. Epub. 2007 Nov 23, реферат. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2516961C1 (en) * | 2013-02-11 | 2014-05-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной механики Российской академии наук (ИПРИМ РАН) | Magnetically controlled sorbent for endo- and exotoxin elimination in humans |
| RU2641960C2 (en) * | 2013-12-16 | 2018-01-23 | Дмитрий Анатольевич Складнев | Method for detecting microbial and viral contamination of solutions and biological fluids |
| RU2550731C1 (en) * | 2013-12-18 | 2015-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательские инновационные разработки медтехники" (ООО "НИИРМ") | Device for purification of biological fluids |
| RU2624516C2 (en) * | 2015-05-22 | 2017-07-04 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭСДИАР" | Device for sorption purification of spent dialysing |
| CN114306790A (en) * | 2021-12-16 | 2022-04-12 | 江苏恰瑞生物科技有限公司 | Immobilized uricase perfusion apparatus and application thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6616623B1 (en) | System for correction of a biological fluid | |
| RU2369410C1 (en) | Method of body fluid (blood) cleaning from virus infection by sorption on magnetocontrollable nanoparticles and method of implementation | |
| WO2001024850A1 (en) | A system for correction of a biological fluid | |
| EP1993631B1 (en) | Regeneratable filter for extracorporal treatment of liquids containing particles and use thereof | |
| CN102600521A (en) | Device and method for eliminating pathogens in blood | |
| US8556843B2 (en) | Blood purification method and apparatus for the treatment of malaria | |
| JP2014519389A (en) | Target-specific magnetic enhancement system for patient detoxification | |
| AU2014204314B2 (en) | Device and method for removing protein-bound toxins from the blood of patients using a high-frequency, electromagnetic field and an electrostatic direct current field | |
| KR20140145945A (en) | Implantable systems and methods for removing specific impurities from fluids such as blood | |
| JP2013126413A (en) | Leukocyte purification | |
| KR20000029821A (en) | Process and Device for Separating Magnetic Materials from Pharmaceutical Compositions, Their Starting or Intermediate Products and Agents Produced by Means of This Device | |
| CN210844570U (en) | Dual plasma exchange device | |
| WO2022036739A1 (en) | Fluid treatment method, and cycle treatment device and system | |
| Malchesky et al. | Sorbent membranes: device designs, evaluations and potential applications | |
| RU2323015C2 (en) | Hemodialysis cartridge | |
| Chen et al. | Magnetic separation of micro-spheres from viscous biological fluids | |
| DE102004037475A1 (en) | Filter system for the membrane-separated, adsorptive treatment of particle-containing liquids | |
| CN102260751A (en) | Water virus enrichment method in water sample in large volume | |
| US20050287515A1 (en) | Removal of bacterial DNA from therapeutic fluid formulations | |
| CN100500229C (en) | Multifunctional in-vitro blood therapeutic instrument | |
| US20230293798A1 (en) | Device for removing undesired matter, pathogens, and toxins from a fluid and human blood | |
| CN101332319A (en) | Filtering mechanism for blood therapeutic equipment | |
| JP2745047B2 (en) | Apparatus and method for separating magnetotactic bacteria | |
| AU2019221715B2 (en) | Device for the selective removal of molecules from tissues or fluids | |
| JP2009268690A (en) | Heavy metal removing apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140507 |