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
Email: Написать
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
- Изготовить мембраны.
- Исследовать влияние состава формовочного раствора на разделительные и транспортные свойства мембран.
- 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
- В ходе выполнения данного проекта изготовлена серия мембран на основе полисульфона из формовочных растворов, обладающих разным составом. и разделительные характеристики.
- 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.