Najnovšie trendy v terapeutickej aplikácii umelých materiálov na čistenie krvi pri ochoreniach obličiek
Jul 10, 2023
Abstraktné
Čistenie krvi je bežne používaná metóda na odstránenie prebytočného metabolického odpadu v krvi pri liečbe náhrady obličiek. Dostatočné odstránenie týchto toxínov z krvi môže znížiť komplikácie a zlepšiť životnosť dialyzovaných pacientov. Súčasné biologické materiály na čistenie krvi v klinickej praxi však nie sú ideálne, ak existuje neuspokojená potreba výroby nových materiálov, ktoré majú lepšiu biokompatibilitu, zníženú toxicitu a najmä efektívnejšie rýchlosti odstraňovania toxínov a nižšie náklady na výrobu. Vzhľadom na to tento prehľad starostlivo zhrnul novo vyvinuté rôzne štrukturálne biomedicínske materiály na čistenie krvi z hľadiska typov a štruktúrnych charakteristík materiálov na čistenie krvi, výrobného procesu, ako aj vlastností alebo mechanizmov chemickej adsorpcie na rozhraní. Táto štúdia môže poskytnúť cennú referenciu na výrobu užívateľsky prívetivého čistiaceho zariadenia, ktoré je vhodnejšie na klinické aplikácie čistenia krvi u dialyzovaných pacientov.
Kľúčové slová
Čistenie krvi, Renálna substitučná terapia, Skonštruované biomateriály, Adsorbent, Polymérna kompozitná membrána.
Kliknite sem a zistite, čo je Cistanche
Úvod
Uremické toxíny sa často hromadia u pacientov s poškodenou funkciou obličiek, vrátane pacientov s konečným štádiom ochorenia obličiek (ESKD). To vedie k vážnemu ochoreniu, pričom liečba náhrady obličiek je jediným riešením na prežitie. Mnohé štúdie zistili zníženú úmrtnosť a správy o lepšej kvalite života medzi príjemcami obličiek; dopyt však prevyšuje dostupnosť, kde len 25 percent pacientov s ESKD dostáva obličku [1]. Celosvetovo sa odhaduje, že približne 280 pacientov na milión podstupuje pravidelnú hemodialýzu alebo peritoneálnu dialýzu, pričom päťročné prežitie týchto ľudí je o 13 až 60 percent nižšie ako u ľudí vo všeobecnej populácii podobného veku [1–3]. . Očakáva sa, že v dôsledku starnutia populácie, ako aj zvýšenej prevalencie diabetu a hypertenzie bude incidencia ESKD v najbližších desaťročiach stúpať [4]. Akumulácia uremických retenčných roztokov vo vysokých koncentráciách je navyše spojená s nepriaznivými výsledkami u dialyzovaných pacientov, vrátane vysokej úmrtnosti a nízkej celkovej kvality života súvisiacej so zdravím [5–8].
Kreatinín je hlavný uremický toxín a jeho hromadenie v krvi spôsobuje sériu toxických symptómov, ktoré môžu znížiť funkciu obličiek a následne urýchliť pokles obličiek [9]. Uremické toxíny viazané na proteín (PBUT) sú malé molekuly, ktoré sa primárne viažu na transportný proteín, ľudský sérový albumín v krvi [10] a podieľajú sa na tvorbe reaktívnych foriem kyslíka (ROS) [11]. Zatiaľ čo je známe, že PBUT sú spojené s nežiaducimi/toxickými účinkami, vrátane kardiovaskulárnych ochorení [12–14], progresie zlyhania obličiek [15] a mortality [5], mechanizmus ich renálneho klírensu a úloha v uremickej patofyziológii zostáva nejasná [16] ]. Často p-krezylsulfát (PCS), indoxylsulfát (IS), 3-karboxy-4-metyl-5-propyl-2-furánpropiónová kyselina (CMPF) a indol{{14 Kyselina octová (IAA) sú najrozlišujúcejšie biomarkery urémie a sú považované za prototyp uremických toxínov viazaných na proteíny, ktoré môžu viazať viac ako 90 percent plazmatických proteínov. Všetky štyri tieto PBUT majú aromatický kruh a iónovú funkčnú skupinu a môžu vytvárať nekovalentné väzby, ako sú Van der Waalsove sily a vodíkové väzby, ako aj elektrostatické a hydrofóbne interakcie [16]. Pri PBUT existuje rovnováha medzi proteínmi viazanými a neviazanými formami v ich sekrécii a cirkulácii a vlastný klírens neviazaných toxínov do značnej miery závisí od renálnej tubulárnej sekrécie prostredníctvom špecifických bazolaterálnych transportérov organických aniónov (OAT). Cesta k produkcii a klírensu proteínových PBUT je znázornená na obr. 1 [16]. Uremická toxicita je spojená s endoteliálnou dysfunkciou a imunitnou dysfunkciou, ktorá spôsobuje zápal a aktiváciu vrodených imunitných efektorov prostredníctvom indukcie prozápalového stavu, ktorý zahŕňa Toll-like receptory a zápalové cytokíny [14]. Dostatočné odstránenie týchto toxínov z krvi teda zvyšuje účinnosť dialýzy, čo následne zvyšuje mieru prežitia u pacientov s ESKD. Základný mechanizmus hemodialýzy je znázornený na obr. 2. Avšak eliminácia nadbytočných metabolitov pomocou konvenčných mimotelových terapií náhrady obličiek cez semipermeabilné porézne polymérne membrány nie je v súčasnosti v klinickom použití účinná. Najmä PBUT je ťažké odstrániť hemodialýzou, pretože každá z týchto molekúl má aromatickú časť a iónovú funkčnú skupinu, ktorá umožňuje väzbu na niekoľko adsorpčných miest na ľudskom sérovom albumíne [17–20]. Uvádza sa, že počas vysokoprietokovej hemodialýzy sa eliminuje menej ako 35-percentný pomer redukcie PCS aj IS [11].
Vzhľadom na to, že hemodialýza je životne udržujúcou mimotelovou liečbou zlyhania obličiek, kde veľké množstvo pacientov s ESKD potrebuje dlhodobú dialýzu, je potrebné pripraviť materiály jednoduchými a lacnými výrobnými metódami. Hoci sa účinnosť a selektivita dialyzačných membrán v posledných desaťročiach zlepšila, tradičná dialýza zostáva nepohodlným, časovo náročným a drahým procesom [21–23]. Nedávno bolo vyvinutých niekoľko biomedicínskych materiálov na čistenie krvi na zvýšenie rýchlosti odstraňovania toxínov, z ktorých niektoré majú tiež charakteristiky, ako je menšia toxicita a nízke výrobné náklady. V tomto článku sumarizujeme tieto výsledky podľa kategórií, aby sme ponúkli informácie pre ďalší výskum dialyzačných materiálov so zlepšenými vlastnosťami.
Cistanche tubulosa
Biomedicínske materiály na odstránenie toxínov -Adsorbenty
Aktívne uhlie (AC) a zeolit sú dva bežné adsorbenty používané pri čistení na zvýšenie ultrafiltračných vlastností. AC má dlhú históriu v detoxifikačných systémoch ako adsorpčná častica, pretože môže adsorbovať široké spektrum rozpustených látok [24–26]. Má veľkú veľkosť pórov, ale nie je selektívna podľa veľkosti. AC vykazuje vysokú adsorpčnú kapacitu pre uremické toxíny, ale súčasne odstraňuje aj iné užitočné molekuly. Zmenšenie priemeru častice je uskutočniteľný spôsob, ako zvýšiť vonkajšiu povrchovú plochu, a tým zvýšiť dostupné aktívne miesta a rýchlu väzbu. Aplikácia suspenzií s práškovým aktívnym uhlím však vyžaduje membránový filter, ktorý udrží sorbenty v suspenzii a zabráni akémukoľvek kontaktu častíc s krvou, čo zvyčajne obmedzuje množstvo objemu sorbentu a nevyhnutne vedie k nižším koncentráciám sorbentov [27]. Uhlíkové nanorúrky (CNT) majú v porovnaní s AC väčší povrch, väčší pomer strán a lepší adsorpčný výkon pre uremické toxíny, a preto sa považujú za vhodnejší materiál pre návrh vysoko účinnej membrány na čistenie krvi [28–30]. . Liu a kol. vyrobené guľôčky porézneho uhlíkového adsorbentu (NPCA) obsahujúce dusík, ktoré mali ďalšie výhody z hľadiska bezpečného a účinného odstránenia PBUT a mali uspokojivú hemokompatibilitu in vitro. NPCA bol pripravený pyrolýzou zosieťovaných poréznych perličiek kopolyméru akrylonitrilu/divinylbenzénu (obr. 3a) [31]. Guľôčky NPCA vykazovali vyššiu mieru adsorpcie PBUT (IS, PCS a IAA; 45 percent, 44 percent a 95 percent) a ekvivalentný adsorpčný výkon voči toxínom so strednou molekulovou hmotnosťou (PTH a IL-6) v ľudskej plazme v porovnaní s HA- 130/MG-150 (komerčný adsorbent používaný na klinike). Mechanizmus odstraňovania PBUT NPCA sa pripisuje konkurencii medzi dusíkovými funkčnými skupinami na NPCA a proteínmi o väzbu PBUT prostredníctvom elektrostatických interakcií a nemá silný vzťah so štruktúrou pórov (obr. 3b) [31].
Na rozdiel od amorfného AC môžu kryštalické adsorbenty umožňovať priamu štrukturálnu charakterizáciu, ktorá môže pomôcť pochopiť interakcie medzi adsorbentom a toxínom, čo je rozhodujúce pre návrh kvalitných adsorbčných materiálov. Zeolit je jedným z najlepších inokremičitanov hlinitých používaných pre početné molekulové sitá a má vysokú odolnosť v chemických a tepelných procesoch [32]. Zeolity sú netoxické, stabilné vo vodnom roztoku a za fyziologických podmienok sa nerozkladajú. Okrem toho, rôzne typy mikroporéznych zeolitov majú kanálové systémy v rôznych veľkostiach, ktoré môžu selektívne adsorbovať niektoré uremické toxíny [33–36] a možno ich nájsť prirodzene alebo produkovať synteticky. Tieto vlastnosti robia zeolity potenciálnym materiálom pre aplikácie umelých obličiek. Veľkosť a tvar častíc zeolitu sú dôležité pre schopnosť absorpcie kreatinínu, keď sú začlenené do membrány [37, 38]. Napríklad mikročastice majú lepší výkon pri adsorpcii kreatinínu ako nanočastice. Medzitým v porovnaní s tyčinkovými nanočasticami sú sférické nanočastice lepšou voľbou na začlenenie do elektrostatických polymérových vlákien na zlepšenie rýchlosti klírensu kreatinínu [37].
Doplnok Cistanche
Wernet a kol. skúmali elimináciu uremických toxínov pomocou zeolitov rôznych štruktúrnych typov [33]. Dospeli k záveru, že adsorpčné vlastnosti zeolitov nezávisia len od veľkosti kanálov, ale aj od interakcií medzi adsorbátmi a mriežkami zeolitov. Presnejšie povedané, zeolitový silikolit (MFI) vykazuje silnú adsorpciu p-krezolu (asi 60 percent p-krezolu v roztoku s koncentráciami blízkymi tým, ktoré sa nachádzajú u uremických pacientov), čo sa pripisuje účinku otvorenia/veľkosti kanála a interakciám vodíkových väzieb. Mechanizmy adsorpcie sú znázornené na obr. 4 (napr. adsorpcia p-krezolu na silikolitový zeolit) [39]. MFI má kratší ekvilibračný čas a vyššiu úroveň adsorpcie p-krezolu ako membrány na báze celulózy a syntetické membrány [39]. Okrem toho je možné selektívne eliminovať 75 percent kreatinínu v roztoku pomocou kyslého mordenitu (MOR), čo je v podstate spôsobené elektrostatickými interakciami medzi Ofunkčnou skupinou a Brønstedtovými miestami prítomnými v póroch MOR [33]. Vysoká adsorpcia kyseliny močovej na iónovo vymenených stilbitoch (STI), ako je Ca-STI, K-STI a Na-STI, možno pripísať elektrostatickej interakcii medzi katiónom a negatívnym atómom polárnej molekulárnej väzby. Existuje však potenciálny spôsob, ako zvýšiť adsorpčné vlastnosti STI prostredníctvom tvorby silných kovalentných interakcií s použitím katiónov s afinitou k uremickým toxínom [33]. Bergé-Lefranc a kol. ďalej preukázali, že čistý kremičitý MFI má lepšiu kapacitu na odstraňovanie p-krezolu ako hlinitokremičitanové MFI (Si/Al=30, kompenzujúce náboje s H plus, Na plus, K plus a Mg2 plus) [34]. Zistili, že v porovnaní s roztokmi sú afinity p-krezolu k zeolitom všeobecne znížené v ľudskom sére (získanom od dialyzovaných pacientov), pretože proteíny upchali systém pórov. Zeolity teda možno použiť iba v ultrafiltráte bez priameho kontaktu so sérovým albumínom [35].
Metal-organic framework (MOF) je jeden druh nového hybridného materiálu, ktorý má vysokú tepelnú a chemickú stabilitu a preukázalo sa, že je účinnejší ako AC alebo mezoporézne materiály z oxidu kremičitého vďaka svojej ultra vysokej pórovitosti a aktívnym miestam [40–42]. . A plocha povrchu BET a vnútorný priemer MOF klietky boli predtým predpokladané ako kľúčové parametre v adsorpčnej kapacite MOF [43]. MOF je vyrobený z kovových iónov a organických linkerov prostredníctvom súradnicových hraníc, aby vytvoril 1D, 2D alebo 3D štruktúru [40, 44]. MOF rýchlo získali trakciu v aplikáciách, ale nie sú obmedzené na separáciu bioaktívnych zlúčenín [45], čistenie vody [46, 47], dodávanie liečiv [48] a separáciu plynov [49]. Napriek tomu je použitie MOF v aplikáciách umelých obličiek stále v počiatočných štádiách. Okrem toho majú MOF výnimočnú odolnosť a na rozdiel od iných tried kryštalických materiálov ich možno systematicky študovať a začleniť do množstva funkcií [50].
Cistacnhe extrakt
Abdelhameed a kol. informovali o jednom type MOF na báze Zr, ktorý bol vypestovaný v kompozite bavlnenej tkaniny, ktorý možno regenerovať sonikáciou pomocou metanolu, pričom jeho účinnosť pri odstraňovaní kreatinínu sa po troch generačných cykloch znižuje iba o 16 percent (98 percent oproti 82 percentám) [ 51]. Tento kompozit in situ bol priamo naformátovaný bez výroby UiO-66-(COOH)2 a namiesto toho sa použil 1,2,4,5- dianhydrid benzéntetrakarboxylovej kyseliny, chlorid zirkoničitý a bavlnená tkanina [51]. Kompozit UiO-66- (COOH)2@bavlna adsorbuje kreatinín prostredníctvom slabých interakcií medzi väzbovými miestami MOF a funkčnými skupinami kreatinínu. Reakčný mechanizmus je znázornený na obr. 5. Okrem toho sa uvádza, že funkcionalizácia UiO-66 izovalentnými substituentmi, ako sú -NH2, -OH a SO2H, značne zlepšila adsorpčnú kapacitu zmenou elektronických vlastností MOF [52 , 53]. Klaudia a spol. syntetizovali sériu UiO-66 materiálov meniacich sa s konečným obsahom aminoskupín zmenou pomeru H2BDC/H2BDC-NH2 a pridaním kyseliny chlorovodíkovej (HCl) počas modulovanej syntézy [52]. Potvrdili, že UiO-66-NH2(75 percent) (so 75 mol percentami -aminoskupín) a UiO-66-NH2(75 percent)12,5 percent HCl mali lepšiu adsorpčnú kapacitu pre kyselinu hippurovú a {{39} }kyselina indoloctová, ktorá odhalila analogickú adsorpčnú kapacitu ako NU-1000, zatiaľ čo pripravený UiO-66-NH2 stále nevykazoval žiadny cytotoxický účinok.
Kato a spol. pozoroval adsorpčné správanie krezylsulfátu v sérii MOF založených na Zr{0}}s rôznou topológiou, konektivitou a štruktúrou linkera, vrátane UiO-66, UiO-67, UiO-NDC, PCN{ {4}}OH, NU-901, NU-1000, NU-1010, NU-1200 a MOF-808 [50]. Tieto MOF na báze zirkónu majú porovnateľné plochy povrchu a veľkosti pórov. Spomedzi nich vykazuje najvyššiu účinnosť odstraňovania toxínov NU{12}}, kde viac ako 70 percent p-krezylsulfátu, 98 percent indoxylsulfátu a kyseliny hippurovej v roztoku, ako aj asi 93 percent p-krezylsulfátu , možno odstrániť z ľudského sérového albumínu. To možno pripísať vysoko hydrofóbnym adsorpčným miestam, ktoré sú obložené dvoma pyrénovými linkermi, ako aj vodíkovej väzbe medzi hydroxylovými skupinami na uzloch Zr6 a iónovými funkčnými skupinami adsorbátov [50]. Dve miesta p-krezylsulfátu na NU-1000 sú znázornené na obr. 6. Tieto dve miesta majú približne rovnaké obsadenie, kde dochádza k elektrostatickým interakciám s hydroxylovými skupinami na uzloch Zr6 a interakciám π-π s linkermi na báze pyrénu sú dôležitými faktormi adsorpčnej schopnosti. Avšak Cuchiaro a spol. poukázal na to, že použitie NU-1000 je obmedzené, pretože je komerčne nedostupné a železo je žiaducou alternatívou k zirkónu [43]. Cuchiaro a kol. syntetizované MIL-100(Fe) a MOF-808, ktoré majú rovnaký organický linker s MOF-808, ale MIL-100 (Fe) je menej toxický kvôli železu kovové uzly na báze [43]. Zistili, že príjem p-krezylsulfátu pre MIL-100(Fe) bol trikrát vyšší ako pre MOF-808, čo menej korelovalo s plochou povrchu BET, veľkosťou okienka pórov, priemerom klietky a počtom aromatické uhlíky v organickom linkeri, čo naznačuje, že interakcie kov-železo sa môžu vyskytovať priaznivejšie v MIL-100(Fe) ako MOF-808.
Inšpirovaní samočistiacou schopnosťou obličiek, Chen a spol. navrhli nový adsorbent nazývaný molekulárne inverzné opálové častice (MIPIOPs) [54]. Tu sa fluidné prostredie používa na vyriešenie dilemy nedostatočného kontaktu medzi adsorpčnými materiálmi a cieľovými molekulami. MIPIOP sú vložené do mikrofluidného čipu s mixérom rybej kosti a stupnica sa dá ľahko zosilniť, aby sa do nej zmestilo veľké množstvo MIPIOP na čistenie. Okrem toho môžu kanály rybej kosti vytvárať chaotickú advekciu tekutiny, a preto zlepšiť účinnosť miešania a adsorpcie medzi cieľovými biomolekulami a MIPIOP. MIPIOP sa vyrábajú pomocou kombinovaného procesu tlače (obr. 7). Najprv sa vyrobili guľôčky koloidných kryštálov oxidu kremičitého (SCCB) a potom nanočastice oxidu kremičitého na povrchu SCCB adsorbovali lyzozým prostredníctvom elektrostatickej interakcie. Nasledujúci krok vyplnil prázdne priestory medzi nanočasticami oxidu kremičitého SCCB funkcionalizovaných lyzozýmom pomocou prequel zmesi metakrylátovej želatíny (GelMA), polyetylénglykoldiakrylátu (PEGDA), močoviny a kreatinínu. Potom sa SCCB a imprintové molekuly, vrátane lyzozýmu, močoviny a kreatinínu, odstránili z polyméru pred gélom. Výsledné MIPIOP majú viacero molekulárnych väzbových miest pre lyzozým na povrchu, zatiaľ čo močovina a kreatinín sú vo vnútri. MIPIOPs majú jedinečné vlastnosti a vykazujú dobrú krvnú kompatibilitu a bolo preukázané, že ich adsorpčná kapacita je stabilná aj po päťnásobnom opätovnom použití [54]. Navyše vďaka vysoko usporiadaným 3D poréznym štruktúram majú vlastnosti fotonického pásma, ktoré umožňujú monitorovanie a samohlásenie stavu adsorpcie.
Cyklodextríny (CD) sú cyklické oligosacharidy toroidného tvaru zložené z 6-8 D-glukózových jednotiek ( , , ), s hydrofilnou vonkajšou a relatívne hydrofóbnou vnútornou dutinou, ktoré môžu zapuzdriť rôznych nízkomolekulárnych lipofilných hostí alebo makromolekúl [55 , 56]. -CD v tvare pohára sa skladá zo 7 glukózových jednotiek a najčastejšie sa používa vďaka jeho citlivému rozpoznávaniu rôznych hydrofóbnych molekúl vytvorením komplexu CD-hosťa. Li a spol. prvýkrát navrhli pridanie zosieťovaných poly- -cyklodextrínov (PCD) do dialyzátu vonkajšieho dialyzátora na zlepšenie účinnosti prenosu hmoty indoxylsulfátu (IS) (obr. 8a) [56]. PCD sa syntetizovalo krížovou väzbou medzi -CD a epichlórhydrínom (ECH). -CD sa najskôr rozpustil v roztoku NaOH, potom sa do zmesi pridal ECH a zmes sa následne miešala 2 hodiny pri 30 stupňoch. Podľa pôvodnej štúdie je maximálna väzbová kapacita PCD pre IS približne 45 mg g-1 a v simulovanom dialyzačnom experimente so zavedením PCD sa dosiahlo 21-percentné zvýšenie rýchlosti odstraňovania. Mechanizmus väzby IS na PCD môže spočívať v tom, že indolový kruh IS je umiestnený v dutine -CD prostredníctvom hydrofóbnej interakcie a vodíkovej väzby [56]. Táto nová stratégia nemá žiadny negatívny vplyv na dialyzačnú membránu a je bezpečná pre klinickú aplikáciu, pretože PCD bola preukázaná nízkou rýchlosťou hemolýzy a nemohla prejsť cez membránu do kontaktu s krvou (hydrodynamický priemer polyméru je 9 nm). Li a spol. ďalej porovnávali adsorpčnú kapacitu poly- -cyklodextrínov, poly{25}}cyklodextrínov a poly{26}}cyklodextrínov a poly{27}}cyklodextrínov, ktoré mali najlepšie výsledky s maximálnou väzbovou kapacitou krezolsulfátu (PCS) (263 mg g-1) [57]. Zistili, že klírens PCS v plazme prostredníctvom jednorazového režimu (obr. 8b) je účinnejší ako recyklovaný režim (96 percent oproti 43 percentám), čo sa pripisuje rozdielu v koncentrácii PCS medzi plazmou a zvýšením dialyzátu s odstránením PCS. A PCS (96 percent), kyselina hippurová (98 percent) a kyselina chinolínová (97 percent) v plazme boli odstránené v systéme dialyzátu s pridaným PCD, čo ďalej objasňuje širokospektrálne vlastnosti PCD na odstránenie PBUT [57].
MXény sú skupinou dvojrozmerných karbidov a nitridov prechodných kovov so všeobecnou štruktúrou Mn plus 1XnTx (M je skorý prechodný kov, ako je Ti, V, Nb atď.; n plus 1=1-3; X je C a/alebo N; Tx predstavuje povrchové zakončenia, ako je O, OH, F a/alebo Cl) [58, 59]. MXény majú jedinečnú kombináciu vlastností, vrátane hydrofilných v dôsledku funkcionalizovaných povrchov a stabilných koloidných roztokov vo vode vďaka vysokému negatívnemu zeta potenciálu a v posledných rokoch boli rozsiahle skúmané v biomedicínskej oblasti [58]. Ti3C2Tx je prvým hláseným a najviac študovaným členom MXenes a je známe, že účinne adsorbuje močovinu. A v predchádzajúcich in vivo štúdiách sa silne preukázalo, že Ti3C2Tx má relatívne vysokú biokompatibilitu a nízku biotoxicitu [60]. V práci Zhao a kol. sa ako adsorbenty použil Ti3C2Tx (Ti3C2-F, Ti3C2-O, Ti3C2-OH, vyrobený z prekurzora Ti3AlC2 s použitím 10 % hmotn. kyseliny fluorovodíkovej). vo vodnom roztoku a v porovnaní s konvenčným aktívnym uhlím dosiahol vysokú rýchlosť adsorpcie a vyššiu adsorpčnú kapacitu na kreatinín a kyselinu močovú [59]. Vysoká afinita medzi Ti3C2Tx a kreatinínom v adsorpčnom procese sa pripisuje hydrofilným povrchovým zakončeniam Ti3C2Tx a intračasticovej difúzii kreatinínu medzi vrstvou Ti3C2Tx. V procese adsorpcie kyseliny močovej však môže vysoká afinita pochádzať z vodíkových väzieb (TiOH … N) a van der Waalsových interakcií. A čo viac, ak vezmeme do úvahy, že Ti3C2Tx účinne adsorbuje močovinu, kreatín a kyselinu močovú, ako aj katióny elektrolytov (K plus, Ca2 plus, Mg2 plus, atď.), môžu tiež obsadiť aktívne miesta Ti3C2Tx, Zhao a kol. navrhol, že Ti3C2Tx má potenciál byť použitý ako účinný sorbent na regeneráciu dialyzátu. Nedávno Wang a kol. pripravil nanovrstvu Ti3C2Tx delamináciou naleptaného Ti3C2Tx v odvzdušnenej vode ultrazvukom a prvýkrát objavil ultra vysokú schopnosť odstraňovania Ti3C2Tx smerom k IL-6, ktorá preukázala 13,4-násobok kapacity tradičného aktívneho uhlia a oveľa rýchlejšiu rýchlosť odstraňovania [ 61]. Hlavným mechanizmom adsorpcie je tvorba vodíkových väzieb medzi MXénom a IL-6 (TI-X … HNC=}O), ako aj imobilizácia IL-6 na povrchu MXene nanovrstvy.
Kapsuly Cistanche
Záver
Na záver sme zhrnuli nový biomateriál na čistenie krvi, ktorý bol hlásený v posledných rokoch. Tieto biomateriály boli zhruba rozdelené do 3 kategórií, vrátane adsorbentov, polymérnych kompozitných membrán a nanomateriálov. Adsorbenty, ako sú zeolity, aktívne uhlie a CTN, sa bežne začleňujú do polymérnych materiálov na zvýšenie ultrafiltračnej kapacity. Keď sú adsorpčné častice dispergované v polymérnej matrici, účinnosť odstraňovania uremických toxínov sa môže výrazne zlepšiť kombináciou adsorpcie a difúzie uremických retenčných roztokov, čo bolo potvrdené v štúdiách týkajúcich sa kompozitných membrán MMM a f-CNT / PES. Vzhľadom na veľkú plochu povrchu a pórovitosť vykazujú nanomateriály aj MOF priaznivé adsorpčné schopnosti. Okrem toho je výroba polymérnych nanovlákien nákladovo efektívna a MOF na báze Zr majú dobrú znovupoužiteľnosť.
Permeácia je životne dôležitou vlastnosťou membrány používanej na hemodiafiltráciu, pretože nízka rýchlosť odstraňovania toxínov spôsobuje, že pacienti trpia dlhými obdobiami dialýzy, ktoré sú náročnejšie. Keď je koncentrácia voľného toxínu na strane dialyzátu udržiavaná na nízkych úrovniach, po celej dĺžke hemodialyzátora existuje nepretržitá hnacia sila difúzie, najmä v prípade PBUT [130, 131]. Ako je uvedené v tomto dokumente, materiály s veľkými plochami povrchu a pórovitosťou sú sľubnými kandidátmi na výrobu hemodialyzačných membrán. Zabudovanie adsorpčných častíc do matrice polymérnej membrány je tiež účinnou metódou na dosiahnutie efektívnejšej rýchlosti odstraňovania uremických toxínov, čo je spôsobené udržiavaním rozdielu v koncentrácii. Existuje tiež niekoľko adsorbentov, ktorých adsorpčná schopnosť menej koreluje so štruktúrou pórov, ako sú guľôčky NPCA. Preto je kľúčové analyzovať príslušnú molekulárnu štruktúru adsorbentu a uremických toxínov, ako aj vzájomné pôsobenie medzi nimi.
Dialýza je dlhodobá a život udržiavajúca liečba pre pacientov s ESKD a na získanie čistej dialyzačnej vody na jednu hemodialýzu je potrebných takmer 500 l vody z vodovodu, čo je vysoké náklady aj spotreba energie [132]. Preto má jednoduchý a lacný spôsob výroby dialyzačného materiálu veľký význam pre jeho klinické využitie. Okrem toho sa mikrobiologický biofilm spôsobený stagnáciou vody bude stále vytvárať, keď je hadicový systém neadekvátny alebo je tam nesprávna údržba stroja [133, 134]. Rast a lýza baktérií v systéme čistenia vody, a tým aj pyrogény, by sa mohli preniesť do krvi pacientov, čo spôsobuje mikrozápalový stav, čo vedie ku kardiovaskulárnym vedľajším účinkom alebo akútnym vedľajším účinkom, ako je horúčka a svalové kŕče [133–139]. . Bolo publikovaných niekoľko sorbentových systémov na odstraňovanie endotoxínov (napr. lipopolysacharidov), ako sú funkcionalizované nanočastice [140], aktívne uhlie [26, 141], pridanie kopolyméru PS-poly (etylénglykol) (PS-PEG) a bielidla sterilizácia [133]. Okrem toho MMM ponúka vynikajúce odstránenie endotoxínov a pôsobí ako bezpečnostná bariéra, ktorá zabraňuje zápalovým reakciám bez zníženia odstraňovania uremických toxínov [71]. Vo všeobecnosti sú biomateriály s dlhodobou a vysokou ultrafiltráciou, priaznivou biokompatibilitou a nákladovo efektívnymi metódami výroby ideálnymi kandidátmi na čistenie krvi. Aj keď nové biomateriály uvedené v tomto prehľade majú zlepšenú adsorpčnú kapacitu a biokompatibilitu, stále je potrebné vykonať veľa práce, ktorá sa zameriava na úpravu materiálov tak, aby boli vhodné na klinické použitie.
Referencie
1. Webster AC, Nagler EV, Morton RL, Masson P. Chronická choroba obličiek. Lancet. 2017;389(10075):1238–52.
2. Tonelli M, Wiebe N, Knoll G, Bello A, Browne S, Jadhav D, a kol. Systematický prehľad: transplantácia obličky v porovnaní s dialýzou v klinicky relevantných výsledkoch. Am J Transplant. 2011;11(10):2093–109.
3. Nordio M, Limido A, Maggiore U, Nicelatti M, Postorino M, Quintaliani G. Prežitie u pacientov liečených dlhodobou dialýzou v porovnaní s bežnou populáciou. Am J Kidney Dis. 2012;59(6):819–28.
4. Liyanage T, Ninomiya T, Jha V, Neal B, Patrice HM, Okpechi I, et al. Celosvetový prístup k liečbe ochorenia obličiek v konečnom štádiu: systematický prehľad. Lancet. 2015;385(9981):1975–82.
5. Bammens B, Evenepoel P, Keuleers H, Verbeke K, Vanrenterghem Y. Voľné sérové koncentrácie retenčného roztoku p-krezolu viazaného na proteíny predpovedajú mortalitu u hemodialyzovaných pacientov. Kidney Int. 2006;69(6):1081–7.
6. Cheung AK, Rocco MV, Yan G, Leypoldt JK, Levin NW, Greene T a kol. Sérové hladiny beta-2 mikroglobulínu predpovedajú úmrtnosť u dialyzovaných pacientov: výsledky domácej štúdie. J Am Soc Nephrol. 2006;17(2):546–55.
7. Ito S, Osaka M, Higuchi Y, Nishijima F, Ishii H, Yoshida M. Indoxyl sulfát indukuje interakcie leukocytov a endotelu prostredníctvom up-regulácie selekcie. J Biol Chem. 2010;285(50):38869–75.
8. Duranton F, Cohen G, De Smet R, Rodriguez M, Jankowski J, Vanholder R, et al. Normálne a patologické koncentrácie uremických toxínov. J Am Soc Nephrol. 2012;23(7):1258–70.
9. Panasyuk-Delaney T, Mirsky VM, Wolfbeis OS. Kapacitný kreatinínový senzor založený na fotografovanom molekulárne vtlačenom polyméri. Elektroanalýza. 2002;14(3):221–4.
10. Vanholder R, De Smet R, Glorieux G, Argiles A, Baurmeister U, Brunet P a kol. Prehľad uremických toxínov: klasifikácia, koncentrácia a interindividuálna variabilita. Kidney Int. 2003;63(5):1934–43.
11. Itoh Y, Ezawa A, Kikuchi K, Tsuruta Y, Niwa T. Proteín-viazané uremické toxíny u hemodialyzovaných pacientov merané kvapalinovou chromatografiou/tandemovou hmotnostnou spektrometriou a ich účinky na endotelovú produkciu ros. Anal Bioanal Chem. 2012;403(7):1841–50.
12. Lin CJ, Pan CF, Liu HL, Chuang CK, Jayakumar T, Wang TJ a kol. Úloha uremických toxínov viazaných na proteín pri ochorení periférnych artérií a zlyhaní vaskulárneho prístupu u pacientov na hemodialýze. Ateroskleróza. 2012;225(1):173–9.
13. Wu PH, Lin YT, Chiu YW, Baldanzi G, Huang JC, Liang SS a kol. Vzťah indoxylsulfátu a p-krezylsulfátu s cieľovými kardiovaskulárnymi proteínmi u hemodialyzovaných pacientov. Sci Rep. 2021; 11 (1): 3786.
14. Falconi CA, Junho CVDC, Fogaça-Ruiz F, Vernier ICS, Da Cunha RS, Stinghen AEM a kol. Uremické toxíny: alarmujúce nebezpečenstvo pre kardiovaskulárny systém. Predný Physiol. 2021;12:686249.
15. Wu IW, Hsu KH, Lee CC, Sun CY, Hsu HJ, Tsai CJ a kol. P-krezylsulfát a indoxylsulfát predpovedajú progresiu chronického ochorenia obličiek. Transplantácia nefrolového číselníka. 2011;26(3):938–47.
16. Daneshamouz S, Eduok U, Abdelrasoul A, Shoker A. Uremické toxíny viazané na proteín (PBUTS) u pacientov s chronickým ochorením obličiek (CKD): dráha produkcie, výzvy a nedávny pokrok v klírensu obličkových PBUTS. NanoImpact. 2021;21:100299.
17. Ghuman J, Zunszain PA, Petitpas I, Bhattacharya AA, Otagiri M, Curry S. Štrukturálny základ liekovej špecifickosti ľudského sérového albumínu. J Mol Biol. 2005;353(1):38–52.
18. Brettschneider F, Toelle M, von der Giet M, Passlick-Deetjen J, Steppan S, Peter M, et al. Odstránenie hydrofóbnych uremických toxínov viazaných na proteín kombinovanou separačnou a adsorpčnou technikou frakcionovanej plazmy. Artif Organs. 2013;37(4):409–16.
19. Berge-Lefranc D, Chaspoul F, Cerini C, Brunet P, Gallice P. Termodynamická štúdia interakcie indoxylsulfátu s ľudským sérovým albumínom a kompetitívnej väzby s p-krezylsulfátom. J Therm Anal Calorim. 2014;115(3):2021–6.
20. Yu S, Schuchardt M, Toelle M, van der Giet M, Zidek W, Dzubiella J, et al. Interakcia ľudského sérového albumínu s uremickými toxínmi: termodynamická štúdia. RSC Adv. 2017;7(45):27913–22.
21. Baboolal K, McEwan P, Sondhi S, Spiewanowski P, Wechowski J, Wilson K. Náklady na renálnu dialýzu v prostredí Spojeného kráľovstva--multicentrická štúdia. Transplantácia nefrolového číselníka. 2008;23(6):1982–9.
22. Harris A, Cooper BA, Li JJ, Bulfone L., Branley P., Collins JF a kol. Nákladová efektívnosť včasného začatia dialýzy: randomizovaná kontrolovaná štúdia. Am J Kidney Dis. 2011;57(5):707–15.
23. Young BA, Chan C, Blagg C, Lockridge R, Golper T, Finkelstein F a kol. Ako prekonať bariéry a zaviesť úspešný domáci HD program. Clin J Am Soc Nephrol. 2012;7(12):2023–32.
24. Dinh DC, Recht NS, Hostetter TH, Meyer TW. Potiahnutá uhlíková hemoperfúzia poskytuje obmedzený klírens rozpustených látok viazaných na proteíny. Artif Organs. 2008; 32 (9): 717-24.
25. Jaseň SR. Sorbenty v liečbe urémie: krátka história a veľká budúcnosť. Semin Dial. 2009;22(6):615–22.
26. Gun'Ko VM, Betz WR, Patel S, Murphy MC, Mikhalovsky SV. Adsorpcia lipopolysacharidu na uhlíkových sitách. Uhlík. 2006;44(7):1258–62.
27. Ash SR, Sullivan TA, Carr DJ. Sorbentové suspenzie vs. Sorbentové kolóny na mimotelovú detoxikáciu pri zlyhaní pečene. Ther Apher Dial. 2006;10(2):145–53.
28. Ye C, Gong Q, Lu F, Liang J. Adsorpcia uremických toxínov na uhlíkových nanorúrkach. Sep Purif Technol. 2007;58(1):2–6.
29. Lu C, Su F. Adsorpcia prírodnej organickej hmoty uhlíkovými nanorúrkami. Sep Purif Technol. 2007;58(1):113–21.
30. Spitalsky Z, Tasis D, Papagelis K, Galiotis C. Uhlíkové nanotrubicové polymérne kompozity: chémia, spracovanie, mechanické a elektrické vlastnosti. Prog Polym Sci. 2010;35(3):357–401.
31. Liu Y, Peng X, Hu Z, Yu M, Fu J, Huang Y. Výroba nového porézneho uhlíkového adsorbentu obsahujúceho dusík na odstránenie uremických toxínov viazaných na proteín. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2021;121:111879.
32. Soldatkin OO, Soy E, Errachid A, Jaffrezic-Renault N, Akata B, Soldatkin AP a kol. Vplyv zloženia nanobiokompozitov zeolit/enzým na analytické charakteristiky močovinového biosenzora na báze iónovo selektívnych tranzistorov s efektom poľa. Sens Lett. 2011;9(6SI):2320–6.
33. Wernert V, Schäf O, Ghobarkar H, Denoyel R. Adsorpčné vlastnosti zeolitov pre aplikácie umelých obličiek. Micropor Mesopor Mat. 2005;83(1): 101–13.
34. Bergé-Lefranc D, Pizzala H, Paillaud JL, Schäf O, Vagner C, Boulet P a kol. Adsorpcia malých molekúl uremického toxínu na zeolity typu mfi z vodného roztoku. Adsorpcia. 2008;14(2):377–87.
35. Bergé-Lefranc D, Vagner C., Calaf R., Pizzala H., Denoyel R., Brunet P. a kol. In vitro eliminácia proteínovo viazaného uremického toxínu p-krezolu zeolitmi typu mfi. Micropor Mesopor Mat. 2012;153:288–93.
36. Namekawa K, Tokoro Schreiber M, Aoyagi T, Ebara M. Výroba kompozitných nanovlákien zeolit – polymér na odstránenie uremických toxínov od pacientov so zlyhaním obličiek. Biomater Sci-Uk 2014;2(5):674–9.
37. Lu L, Chen C, Samarasekera C, Yeow JTW. Vplyv tvaru a veľkosti zeolitov na ich schopnosť adsorbovať uremický toxín ako prášky a ako plnivá v membránach. J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 2017;105(6):1594–601.
38. Tantekin-Ersolmaz SB, Atalay-Oral C, Tatlier M, Erdem-Senatalar A, Schoeman B, Sterte J. Vplyv veľkosti častíc zeolitu na výkonnosť membrán so zmiešanou matricou polymérneho zeolitu. J Membrane Sci. 2000;175(2):285–8.
39. Wernert V, Schäf O, Faure V, Brunet P, Dou L, Berland Y a kol. Adsorpcia uremického toxínu p-krezolu na hemodialyzačné membrány a mikroporézny adsorbent zeolit silikát. J Biotechnol. 2006;123(2):164–73.
40. Furukawa H, Cordova KE, O'Keeffe M, Yaghi OM. Chémia a aplikácie kovovo-organických štruktúr. Veda. 2013;341(6149):974.
41. Haque E, Jun JW, Jhung SH. Adsorpčné odstránenie metyloranže a metylénovej modrej z vodného roztoku pomocou kovovo-organického konštrukčného materiálu, tereftalátu železa (mof-235). J Hazard Mater. 2011;185(1):507–11.
42. Fletcher AJ, Thomas KM, Rosseinsky MJ. Flexibilita v kovovo-organických nosných materiáloch: vplyv na sorpčné vlastnosti. J Solid State Chem. 2005;178(8):2491–510.
43. Cuchiaro H, Thai J, Schaffner N, Tuttle RR, Reynolds M. Skúmanie priestoru parametrov adsorpcie p-krezylsulfátu v kovovo-organických štruktúrach. Rozhrania ACS Appl Mater. 2020;12(20):22572–80.
44. Tan J, Civalleri B. Kovovo-organické konštrukcie a hybridné materiály: od základov k aplikáciám. Crystengcomm. 2015;17(2):197–8.
45. Abdelhameed RM, Abdel-Gawad H, Taha M, Hegazi B. Separácia bioaktívneho chamazulénu z extraktu harmančeka pomocou kovovo-organickej štruktúry. J Pharmaceut Biomed. 2017;146:126–34.
46. Mon M, Bruno R, Ferrando-Soria J, Armentano D, Pardo E. Kovovo-organické rámcové technológie pre sanáciu vody: smerom k udržateľnému ekosystému. J Mater Chem A. 2018;6(12):4912–47.
47. Abdelhameed RM, Abdel-Gawad H, Elshahat M, Emam HE. Kompozit Cu–btc@cotton: návrh a odstránenie insekticídu etiónu z vody. RSC Adv. 2016;6(48):42324–33.
48. Huxford RC, Della Rocca J, Lin W. Kovovo-organické štruktúry ako potenciálne nosiče liečiv. Curr Opin Chem Biol. 2010;14(2):262–8.
49. Rodenas T, Luz I, Prieto G, Seoane B, Miro H, Corma A a kol. Kovovo-organické nanovrstvy v polymérnych kompozitných materiáloch na separáciu plynov. Nat Mater. 2015;14(1):48–55.
50. Kato S, Otake K, Chen H, Akpinar I, Buru CT, Islamoglu T, et al. Kovovo-organické rámce na báze zirkónu na odstránenie uremického toxínu viazaného na proteín z ľudského sérového albumínu. J Am Chem Soc. 2019;141(6):2568–76.
51. Abdelhameed RM, Rehan M, Emam HE. Tvarovanie kompozitu mof@bavlny na báze zr pre potenciálne obličkové aplikácie. Carbohyd Polym. 2018; 195:460–7.
52. Dymek K, Kurowski G, Kuterasinski L, Jedrzejczyk R, Szumera M, Sitarz M, et al. Pri hľadaní účinných auto-66 kovových a organických štruktúr na aplikáciu umelých obličiek. ACS Appl Mater Inter. 2021;13(38):45149–60.
53. Zhu J, Wu L, Bu Z, Jie S, Li B. Polyetylénimínom modifikované UiO-66-nh2 (zr) kovovo-organické rámce: príprava a zvýšená selektívna adsorpcia co2. ACS Omega. 2019;4(2):3188–97.
54. Chen H, Bian F, Sun L, Zhang D, Shang L, Zhao Y. Hierarchicky molekulárne tlačené porézne častice na biomimetické čistenie obličiek. Adv Mater. 2020; 32(52):2005394.
55. Mejia-Ariza R, Grana-Suarez L, Verboom W, Huskens J. Supramolekulárne nanočastice na báze cyklodextrínu pre biomedicínske aplikácie. J Mater Chem B. 2017;5(1):36–52.
56. Li J, Han L, Liu S, He S, Cao Y, Xie J a kol. Odstránenie indoxylsulfátu vo vode rozpustnými poly-cyklodextrínmi pri dialýze. Koloidný povrch B. 2018;164:406–13.
57. Li J, Han L, Xie J, Liu S, Jia L. Multi-sites polycyklodextrínové adsorbenty na odstránenie uremických toxínov viazaných na proteíny v kombinácii s hemodialýzou. Carbohyd Polym. 2020;247:116665.
58. Gogotsi Y, Anasori B. Vzostup mxénov. ACS Nano. 2019;13(8):8491–4.
59. Zhao Q, Seredych M, Precetti E, Shuck CE, Harhay M, Pang R a kol. Adsorpcia uremických toxínov pomocou ti3c2tx mužov na regeneráciu dialyzátu. ACS Nano. 2020;14(9):11787–98.
60. Dai C, Lin H, Xu G, Liu Z, Wu R, Chen Y. Biokompatibilné 2d kompozitné nanovrstvy karbidu titánu (mxény) pre ph-responzívnu hypertermiu tumoru riadenú MR. Chem Mater. 2017;29(20):8637–52.
61. Wang T, Sun X, Guo X, Zhang J, Yang J, Tao S a kol. Ultraefektívne upokojujúce cytokínové búrky pomocou ti (3) c (2) t (x) mxénu. Malé metódy. 2021;5(5): e2001108.
62. Tian H, Tang Z, Zhuang X, Chen X, Jing X. Biodegradovateľné syntetické polyméry: príprava, funkcionalizácia a biomedicínska aplikácia. Prog Polym Sci. 2012;37(2):237–80.
63. Weber V, Linsberger I, Hauner M, Leistner A, Leistner A, Falkenhagen D. Neutrálne styrén-divinylbenzénové kopolyméry na adsorpciu toxínov pri zlyhaní pečene. Biomakromolekuly. 2008;9(4):1322–8.
64. Jiang X, Xiang T, Xie Y, Wang R, Zhao W, Sun S a kol. Funkčné polyétersulfónové častice na odstránenie bilirubínu. Journal of Materials Science: Materials in Medicine 2015;27(2):28.
65. Lu L, Samarasekera C, Yeow JTW. Kapacita adsorpcie kreatinínu elektrosprievodňovaných polyakrylonitrilových (PAN)-zeolitových nanovlákenných membrán pre potenciálne aplikácie umelých obličiek. J Appl Polym Sci 2015;132(34): 42418- 26.
66. Lu L, Yeow JTW. Štúdia adsorpcie indoxylsulfátu zeolitmi a polyétersulfón-zeolitovými kompozitnými membránami. Materský dizajn. 2017;120: 328–35.
67. Tijink MS, Wester M, Sun J, Saris A, Bolhuis-Versteeg LA, Saiful S, et al. Nový prístup na čistenie krvi: membrány so zmiešanou matricou kombinujúce difúziu a adsorpciu v jednom kroku. Acta Biomater. 2012;8(6):2279–87.
68. Tijink MSL, Wester M, Glorieux G, Gerritsen KGF, Sun J, Swart PC a kol. Membrány z dutých vlákien so zmiešanou matricou na odstránenie toxínov viazaných na proteíny z ľudskej plazmy. Biomateriály. 2013;34(32):7819–28.
69. Pavlenko D, van Geffen E, van Steenbergen MJ, Glorieux G, Vanholder R, Gerritsen KGF a kol. Nové nízkoprietokové zmiešané matricové membrány ponúkajú vynikajúce odstránenie toxínov viazaných na proteíny z ľudskej plazmy. Sci Rep 2016;6:34429.
70. Geremia I, Pavlenko D, Maksymow K, Rueth M, Lemke HD, Stamatialis D. Hodnotenie krvnej kompatibility zmiešaných matricových hemodialyzačných membrán ex vivo. Acta Biomater. 2020;111:118–28.
71. Geremia I, Bansal R, Stamatialis D. In vitro hodnotenie zmiešanej matricovej hemodialyzačnej membrány na dosiahnutie dialyzátu bez endotoxínu v kombinácii s vysokým odstránením uremických toxínov z ľudskej plazmy. Acta Biomater. 2019;90:100–11.
72. Nie C, Ma L, Xia Y, He C, Deng J, Wang L a kol. Nové kompozitné membrány z uhlíkových nanorúrok/pes s polymérovou kefou napodobňujúce heparín pre bezpečné a efektívne čistenie krvi. J Membrane Sci. 2015;475:455–68.
73. Zhang Y, Lim CT, Ramakrishna S, Huang Z. Nedávny vývoj polymérnych nanovlákien pre biomedicínske a biotechnologické aplikácie. J Mater Sci Mater Med. 2005;16(10):933–46.
74. Ramakrishna S, Fujihara K, Teo W, Yong T, Ma Z, Ramaseshan R. Elektricky zvlákňované nanovlákna: riešenie globálnych problémov. Mater Today. 2006;9(3):40–50.
75. Huang Z, Zhang YZ, Kotaki M, Ramakrishna S. Prehľad polymérnych nanovlákien elektrostatickým zvlákňovaním a ich aplikácie v nanokompozitoch. Compos Sci Technol. 2003;63(15):2223–53.
76. Fu GD, Xu LQ, Yao F, Zhang K, Wang XF, Zhu MF a kol. Inteligentné nanovlákna z kombinovanej živej radikálovej polymerizácie, „cvakacej chémie“ a elektrostatického zvlákňovania. ACS Appl Mater Inter. 2009;1(2):239–43.
77. Kim Y, Ebara M, Aoyagi T. Inteligentná pavučina z nanovlákien, ktorá zachytáva a uvoľňuje bunky. Angew Chem Int Ed. 2012;51(42):10537–41.
78. Wang XY, Drew C, Lee SH, Senecal KJ, Kumar J, Samuelson LA. Technológia elektrostatického zvlákňovania: nový prístup k aplikácii senzorov. J Macromol Sci Pure Appl Chem. 2002; A39(10):1251–8.
79. Barhoum A, Pal K, Rahier H, Uludag H, Kim IS, Bechelany M. Nanovlákna ako materiály novej generácie: od výrobných techník spriadania a nanospinningu po nové aplikácie. Appl Mater Today. 2019;17:1–35.
80. Peh P, Lim NSJ, Blocki A, Chee SML, Park HC, Liao S a kol. Simultánne dodávanie vysoko rozmanitých bioaktívnych zlúčenín zo zmesových elektrospriadených vlákien na hojenie kožných rán. Bioconjugate Chem. 2015;26(7):1348–58.
81. Qi R, Guo R, Shen M, Cao X, Zhang L, Xu J a kol. Elektricky zvlákňované poly(mliečna-ko-glykolová kyselina)/haloysitové kompozitné nanotrubičkové nanovlákna na zapuzdrenie liečiva a predĺžené uvoľňovanie. J Mater Chem. 2010;20(47):10622–9.
82. Salalha W, Kuhn J, Dror Y, Zussman E. Enkapsulácia baktérií a vírusov v elektricky zvlákňovaných nanovláknách. Nanotechnológia. 2006;17(18):4675–81.
83. Luo Y, Nartker S, Miller H, Hochhalter D, Wiederoder M, Wiederoder S, a kol. Povrchová funkcionalizácia elektrozvlákňovaných nanovlákien na detekciu napr. Coli o157:h7 a telové bunky v biosenzore s priamym prenosom náboja. Biosens Bioelektrón. 2010;26(4):1612–7.
84. Esmaeili A, Haseli M. Elektrostatické zvlákňovanie termoplastických karboxymetylcelulózových/poly(etylénoxidových) nanovlákien na použitie v systémoch uvoľňujúcich liečivo. Mat Sci Eng C-Mater. 2017;77:1117–27.
85. Han D, Steckl AJ. Triaxiálne elektrozvlákňované nanovlákenné membrány pre kontrolované dvojité uvoľňovanie funkčných molekúl. ACS Appl Mater Inter. 2013;5(16):8241–5.
86. Bahramimehr F, Esmaeili A. Výroba hybridných nanovlákien na báze /pan/fe3o4/zeolit/výťažok z rastlín žihľavy/ureáza a deformovaný koaxiálny prírodný polymér na zníženie toxicity materiálov v krvi dialyzovaných pacientov. J Biomed Mater Res A. 2019;107(8):1736–43.
87. Irfan M, Idris A, Yusof NM, Khairuddin NFM, Akhmal H. Úprava povrchu a zvýšenie výkonu nano-hybridných f-mwcnt/pvp90/pes hemodialyzačných membrán. J Membrane Sci. 2014;467:73–84.
88. Niyogi S, Hamon MA, Hu H, Zhao B, Bhowmik P, Sen R a kol. Chémia jednostenných uhlíkových nanorúrok. Accounts Chem Res. 2002;35(12):1105–13.
89. Raravikar NR, Schadler LS, Vijayaraghavan A, Zhao Y, Wei B, Ajayan PM. Syntéza a charakterizácia hrúbkovo zarovnaných uhlíkových nanorúrok-polymérových kompozitných filmov. Chem Mater. 2005;17(5):974–83.
90. Valcárcel M, Cárdenas S, Simonet BM, Moliner-Martínez Y, Lucena R. Uhlíkové nanoštruktúry ako sorbentové materiály v analytických procesoch. TrAC Trends Analyt Chem. 2008;27(1):34–43.
91. Tsuge M, Takahashi K, Kurimoto R, Fulati A, Uto K, Kikuchi A a kol. Výroba nanovlákenných sieťok absorbujúcich vodu smerom k efektívnemu odstráneniu prebytočnej vody u pacientov so zlyhaním obličiek. Vlákna. 2019;7(5):39.
92. Khan I, Saeed K, Khan I. Nanočastice: vlastnosti, aplikácie a toxicity. Arab J Chem. 2019;12(7):908–31.
93. Wang L, Zhang Y, Li Y, Chen J, Lin W. Nedávne pokroky v inžinierskych nanomateriáloch pre terapiu akútneho poškodenia obličiek. Nano Res. 2021;14(4):920–33.
94. Stamopoulos D, Bouziotis P, Benaki D, Kotsovassilis C, Zirogiannis PN. Využitie nanobiotechnológie v hemodialýze: falošné dialyzačné experimenty s homocysteínom. Transplantácia nefrolového číselníka. 2008;23(10):3234–9.
95. Ma Y, Cai F, Li Y, Chen J, Han F, Lin W. Prehľad o aplikácii nanočastíc v diagnostike a liečbe chronického ochorenia obličiek. Bioact Mater. 2020;5(3):732–43.
96. Cheah W, Ishikawa K, Othman R, Yeoh F. Nanoporézne biomateriály pre adsorpciu uremického toxínu v systémoch umelých obličiek: prehľad. J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 2017;105(5):1232–40.
97. Abidin MNZ, Goh PS, Ismail AF, Said N, Othman MHD, Hasbullah H a kol. Vysoko adsorpčné oxidované nanočastice škrobu pre účinné odstránenie močoviny. Carbohyd Polym. 2018;201:257–63.
98. Cabello-Alvarado C, Andrade-Guel M, Pérez-Alvarez M, Cadenas-Pliego G, Cortés-Hernández DA, Bartolo-Pérez P a kol. Grafénové nanodoštičky modifikované aminoskupinami ultrazvukovým žiarením s premenlivou frekvenciou pre potenciálnu adsorpciu uremických toxínov. Nanomateriály Bazilej. 2019; 9 (9): 1261.
99. Andrade-Guel M, Ávila-Orta CA, Cadenas-Pliego G, Cabello-Alvarado CJ, Pérez-Alvarez M, Reyes-Rodríguez P a kol. Syntéza nylonu 6/modifikovaných nanokompozitov sadzí na aplikáciu pri adsorpcii kyseliny močovej. Materiály. 2020;13(22):5173.
100. Korsvik C, Patil S, Seal S, Self WT. Mimetické vlastnosti superoxiddismutázy prejavované nanočasticami céria vytvorenými na základe voľných pracovných miest. Chem Commun. 2007; 10:1056–8.
101. Pirmohamed T, Dowding JM, Singh S, Wasserman B, Heckert E, Karakoti AS, a kol. Nanoceria vykazujú mimetickú aktivitu katalázy závislú od redoxného stavu. Chem Commun. 2010;46(16):2736–8.
102. Xue Y, Luan Q, Yang D, Yao X, Zhou K. Priamy dôkaz aktivity zachytávania hydroxylových radikálov nanočastíc oxidu céru. J Phys Chem C. 2011; 115 (11): 4433–8.
103. Ni D, Wei H, Chen W, Bao Q, Rosenkrans ZT, Barnhart TE a kol. Nanočastice Ceria sa stretávajú s ischemicko-reperfúznym poškodením pečene: dokonalá nedokonalosť. Adv Mater. 2019;31(40):1902956.
104. Fleming RE, Ponka P. Preťaženie železom pri ľudských chorobách. New Engl J Med. 2012;366(4):348–59.
105. Hamilton JL, Kizhakkedathu JN. Polymérne nanonosiče na liečbu systémového preťaženia železom. Mol Cell Ther. 2015;3:3.
106. Kang H, Han M, Xue J, Baek Y, Chang J, Hu S a kol. Renálne eliminovateľné nanochelátory na liečbu preťaženia železom. Nat Commun 2019;10(1):5134.
107. Mobarra N, Shanaki M, Ehteram H, Nasiri H, Sahmani M, Saeidi M a kol. Prehľad o chelátoroch železa pri liečbe syndrómov preťaženia železom. Int J Hematol Oncol Stem Cell Res. 2016;10(4):239–47.
108. Shapiro SM. Toxicita bilirubínu vo vyvíjajúcom sa nervovom systéme. Pediatr Neurol. 2003;29(5):410–21.
109. Peng Z, Yang Y, Luo J, Nie C, Ma L, Cheng C a kol. Nanovlákenné polymérne guľôčky z aramidových vlákien pre účinné odstránenie bilirubínu. Biomater Sci-Uk. 2016;4(9):1392–401.
110. Yang M, Cao K, Sui L, Qi Y, Zhu J, Waas A, et al. Disperzie aramidových nanovlákien: nový stavebný blok nanometrov. ACS Nano. 2011;5(9):6945–54.
111. Zhao C, Xue J, Ran F, Sun S. Modifikácia polyétersulfónových membrán - prehľad metód. Prog Mater Sci. 2013;58(1):76–150.
112. Goldberg AL. Degradácia proteínov a ochrana pred nesprávne poskladanými alebo poškodenými proteínmi. Príroda. 2003;426(6968):895–9.
113. Furie B, Furie BC. Mechanizmy ochorenia: mechanizmy tvorby trombov. New Engl J Med. 2008;359(9):938–49.
114. Arepally GM. Trombocytopénia vyvolaná heparínom. Krv. 2017;129(21):2864– 72.
115. Ratner BD. Krvná kompatibilita - perspektíva. J Biomat Sci-Polym E. 2000; 11(11):1107-19.
116. Mao C, Qiu YZ, Sang HB, Mei H, Zhu AP, Shen J, et al. Rôzne prístupy k modifikácii povrchov biomateriálov na zlepšenie hemokompatibility. Adv koloidné rozhranie. 2004;110(1-2):5–17.
117. Werner C, Maitz MF, Sperling C. Súčasné stratégie smerom k hemokompatibilným povlakom. J Mater Chem. 2007;17(32):3376–84.
118. Huang J, Xue J, Xiang K, Zhang X, Cheng C, Sun S, a kol. Povrchová modifikácia polyétersulfónových membrán zmiešaním trojblokových kopolymérov metoxylpoly(etylénglykol)-polyuretán-metoxypoly(etylénglykolu). Koloidný povrch B. 2011;88(1):315–24.
119. Liu X, Xu Y, Wu Z, Chen H. Poly(n-vinylpyrolidón)-modifikované povrchy pre biomedicínske aplikácie. Macromol Biosci. 2013;13(2):147–54.
120. Li X, Wang M, Wang L, Shi X, Xu Y, Song B a kol. Blokové kopolymérom modifikované povrchy na konjugáciu biomakromolekúl s kontrolou množstva a aktivity. Langmuir. 2013;29(4):1122–8.
121. Modi A, Verma SK, Bellare J. Hydrofilné zif-8 zdobené go nanovrstvy zlepšujú biokompatibilitu a separačnú výkonnosť polyétersulfónových membrán z dutých vlákien: potenciálny membránový materiál pre bioumelú pečeňovú aplikáciu. Mater Sci Eng C. 2018;91:524–40.
122. Said N, Abidin MNZ, Hasbullah H, Ismail AF, Goh PS, Othman MHD a kol. Nanočastice oxidu železa zlepšili biokompatibilitu a odstránenie uremického toxínu strednej molekuly z polysulfónových membrán z dutých vlákien. J Appl Polym Sci. 2019;136(48):48234.
123. Wang L, Gong T, Brown Z, Randle C, Guan Y, Ye W a kol. Ascidiánom inšpirované heparín-mimetické magnetické nanočastice s potenciálom na použitie pri hemodialýze ako recyklačné antikoagulanciá. ACS Biomater Sci Eng. 2020;6(4): 1998–2006.
124. Cheng C, Sun S, Zhao C. Pokrok v heparíne a heparínu podobných/napodobňujúcich polymérom funkcionalizovaných biomedicínskych membrán. J Mater Chem B. 2014;2(44): 7649–72.
125. Nie S, Xue J, Lu Y, Liu Y, Wang D, Sun S, a kol. Zlepšená krvná kompatibilita polyétersulfónovej membrány s hydrofilným a aniónovým povrchom. Koloidný povrch B. 2012;100:116–25.
126. Li L, Cheng C, Xiang T, Tang M, Zhao W, Sun S, a kol. Modifikácia polyétersulfónovej hemodialyzačnej membrány zmiešaním polyuretánu očkovaného kyselinou citrónovou a jeho antikoagulačnej aktivity. J Membrane Sci. 2012;405:261–74.
127. Wang LR, Qin H, Nie SQ, Sun SD, Ran F, Zhao CS. Priama syntéza heparínu podobného poly(étersulfónového) polyméru a jeho krvná kompatibilita. Acta Biomater. 2013;9(11):8851–63.
128. Nie S, Tang M, Cheng CS, Yin Z, Wang L, Sun S a kol. Biologicky inšpirovaný dizajn membrány s rozhraním podobným heparínu: predĺžená koagulácia krvi, inhibovaná aktivácia komplementu a proliferácia buniek súvisiaca s bioumelou pečeňou. Biomater Sci-Uk. 2014;2(1):98–109.
129. Ma L, Qin H, Cheng C, Xia Y, He C, Nie C a kol. Samopovlak inšpirovaný mušľami na makrorozhraní so zlepšenou biokompatibilitou a bioaktivitou prostredníctvom dopamínom naočkovaných polymérov podobných heparínu a heparínu. J Mater Chem B. 2014;2(4):363–75.
130. Meyer TW, Peattie JWT, Miller JD, Dinh DC, Recht NS, Walther JL a kol. Zvýšenie klírensu rozpustených látok viazaných na proteíny pridaním sorbentu do dialyzátu. J Am Soc Nephrol. 2007;18(3):868–74.
131. Patzer J. Princípy dialýzy viazanej rozpustenej látky. Ther Apher Dial. 2006;10(2):118–24.
132. Agar JWM. Zelená dialýza: environmentálne výzvy pred nami. Seminánová dialýza. 2015;28(2):186–92.
133. Madsen B, Britt DW, Ho C, Henrie M, Ford C, Stroup E, a kol. Povrchová chémia hemodialýzy ako bariéra prenosu lipopolysacharidov. J Appl Polym Sci. 2015;132(4155021).
134. Lonnemann GR. Kvalita dialyzátu: integrovaný prístup. Kidney Int. 2000;5876:S112–9.
135. Susantitaphong P, Riella C, Jaber BL. Účinok ultračistého dialyzátu na markery zápalu, oxidačného stresu, výživy a parametrov anémie: metaanalýza. Nephrol Dial Transpl. 2013;28(2):438–46.
136. Gorbet MB, Sefton MV. Endotoxín: nezvaný hosť. Biomateriály. 2005; 26(34):6811-7.
137. Schepers E, Glorieux G, Eloot S, Hulko M, Boschetti-de-Fierro A, Beck W, et al. Posúdenie asociácie medzi rastúcou veľkosťou pórov membrány a permeabilitou endotoxínu pomocou nového nastavenia experimentálnej simulácie dialýzy. BMC Nephrol. 2018;19(1):1–0.
138. Glorieux G, Hulko M, Speidel R, Brodbeck K, Krause B, Vanholder R. Pohľad za endotoxín: Porovnávacia štúdia retencie pyrogénu ultrafiltrami používanými na prípravu sterilnej dialyzačnej tekutiny. Sci Rep 2014;4:6390.
139. van Tellingen A, Grooteman M, Schoorl M, Bartels P, Schoorl M, van der Ploeg T, et al. Interkurentné klinické príhody predpovedajú hladiny c-reaktívneho proteínu v plazme u hemodialyzovaných pacientov. Kidney Int. 2002;62(2):632–8.
140. Darkow R, Groth T, Albrecht W, Lutzow K, Paul D. Funkcionalizované nanočastice na väzbu endotoxínu vo vodných roztokoch. Biomateriály. 1999;20(14):1277–83.
141. Murphy MC, Patel S, Phillips GJ, Davies JG, Lloyd AW, Gun'Ko VM a kol. Adsorpcia zápalových cytokínov a endotoxínu mezoporéznymi polymérmi a aktívnym uhlím. In: RodriguezReinoso F, McEnaney B, Rouquerol J, Unger K, redaktori. Štúdie v oblasti povrchovej vedy a katalýzy; 2002. s. 515–20.
Cui Gao1, Qian Zhang1, Yi Yang1,2,3, Yangyang Li4,5 a Weiqiang Lin1,3
1 Centrum pre choroby obličiek, Prvá pridružená nemocnica, Lekárska fakulta univerzity Zhejiang, Hangzhou 310003, Zhejiang, Čína.
2 Oddelenie nefrológie, The Fourth Affiliated Hospital, Zhejiang University School of Medicine, Yiwu 322000, Zhejiang, Čína.
3 International Institutes of Medicine, The Fourth Affiliated Hospital, Zhejiang University School of Medicine, Yiwu 322000, Zhejiang, Čína.
4 Kľúčové laboratórium výskumu reprodukčného zdravia žien v provincii Zhejiang, ženská nemocnica, Lekárska fakulta univerzity Zhejiang, Hangzhou 310006, Zhejiang, Čína.
5 Cancer Center, Zhejiang University, Hangzhou 310058, Zhejiang, Čína.
