Проекты

Новый метод получения плазмозаменителей крови при помощи мембранного фракционирования

Работа призера открытой городской научно-практической конференции «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» в секции «Идея» среди работ обучающихся 10–11 классов

Направление работы: Медицина
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1502
Предметы: Химия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» 2020 года

Актуальность

В медицине растет потребность в заменителях плазмы крови. В настоящее время применяются два основных метода получения декстранов-плазмозаменителей: кислотный гидролиз высокомолекулярного декстрана бактериального синтеза и облучение порошка сухого нативного декстрана электронами высоких энергий. Реализуемые на сегодняшний день технологические схемы изготовления плазмозаменителей отличаются своей сложностью, многостадийностью и дороговизной. Поэтому разработка доступного метода синтеза искусственной плазмы крови актуальна.

Цель

Разработать метод мембранного разделения декстранов для получения плазмозаменителей крови.

Задачи

  1. Изготовить мембраны.
  2. Исследовать влияние состава формовочного раствора на разделительные и транспортные свойства мембран.
  3. Выбрать оптимальное соотношение компонентов формовочного раствора для получения мембран.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Установка для измерения характеристик нанофильтрации
  • Лабораторные весы
  • Спектрофотометр ПЭ-5400УФ (ПромЭкоЛаб)
  • Осадительная ванна
  • Мембранный материал – (ПСФ) 10/15%
  • Растворитель – N-метилпирролидон (НМП)
  • Порообразователь – (ПЭГ) 0/10%
  • Дистиллированная вода

Описание

В данном проекте предложен альтернативный способ синтеза плазмозаменителей крови – декстранов. За основу взят кислотный гидролиз с последующим разделением рабочих сред с помощью мембранного разделения, позволяющего минимизировать потери полезного вещества, сократить временные, материальные и энергетические затраты. Метод мембранного разделения декстранов основывается на баромембранных процессах. Движущей силой в них выступает разность давлений над и под мембраной.

Для изготовления ультрафильтрационных мембран использовали полисульфон. Изготовили формовочные растворы с различным процентным содержанием как полимера, так и порообразователя. Для моделирования промышленного процесса выделения декстранов в лабораторных условиях водный раствор Blue Dextran подвергался ультрафильтрационному разделению с помощью мембран. Для изготовления мембран выбран метод инверсии фаз.

Процесс изготовления мембран

Схема установки для измерения характеристик нанофильтрации

1 - баллон с инертным газом,

2 - редуктор,

3 - объём ячейки, заполненный жидкостью,

4 - мембранный модуль,

5 - пробосборник,

6 - манометр,

7 - воронка для заполнения ячейки жидкостью,

8 - выход на слив жидкости из ячейки,

9 - выход на атмосферу

Изучение ультрафильтрационных характеристик мембран проводилось в ячейках тупикового типа, оборудованных магнитной мешалкой, при трансмембранном давлении 5 атм. Проницаемость оценивали весовым методом. Определение разделительных характеристик мембран проводилось с использованием спектрофотометра ПЭ-5400УФ (ПромЭкоЛаб).

 Результаты работы/выводы

  1. В ходе выполнения данного проекта изготовлена серия мембран на основе полисульфона из формовочных растворов, обладающих разным составом. и разделительные характеристики.
  2. Автором работы предложен альтернативный способ получения плазмозаменителей на основе декстрана за счет мембранного фракционирования. Данный способ получения плазмозаменителей исключает использование вредных органических растворителей и отличается высокой эффективностью и экономичностью.

Перспективы использования результатов работы

Автором предложено в формовочные растворы для изготовления мембран добавлять полиэтиленгликоль как порообразователь. Это позволит повысить проницаемость мембран, а значит, и увеличить производительность аппаратов, если речь идёт о рассмотрении данной технологии в промышленных масштабах.