Детоксикация организма прямым электрохимическим окислением в токе крови Заявка 2 тура
реклама
Инновационный проект Детоксикация организма прямым электрохимическим окислением в токе крови Заявка 2 тура Представляется ФГОУ сельскохозяйственная академия» ВПО «Ижевская государственная Руководитель проекта- доцент кафедры химии, кхн Руденок Владимир Афанасьевич. 2 Аннотация В медицине, в том числе ветеринарной, появилась тенденция использования эфферентных методов лечения большинства хронически протекающих и некоторых острых заболеваний. Эти методы приобретают особое значение в решении одной из самых главных современных проблем – охраны внутренней среды организма. Эти немедикаментозные методы лечения направлены на поддержание и восстановление естественных систем и функций организма. Сюда можно отнести использование мембранных методов детоксикации (плазмафорез, гемолиз), сорбционных (гемо-, плазма-, лимфо-, энтеросорбция) и квантотерапии (ультрафиолетовое и лазерное облучение крови). Наиболее оптимальным путем создания искусственных биотехнических систем является максимально точное воспроизведение основных физико-химических и структурных принципов естественных механизмов детоксикации и фагоцитоза, т.е. моделирование устройств, осуществляющих основные функции организма по уничтожению бактерий и инактивации продуктов их жизнедеятельности, удаление токсинов. Известно, что основную роль здесь играет печень. В основе ее защитной функции лежит принцип электрохимического окисления. Основные функции по уничтожению бактерий и их токсинов отводятся вырабатываемому печенью цитохрому Р-450, обеспечивающему синтез гипохлорит-иона, а в конечном итоге активного кислорода, определяющего защитную функцию печени. Для моделирования защитной функции печени и дополнения ее основной работы в данном направлении в случае ее недостаточной эффективности в данной работе предлагается метод прямого электрохимического синтеза гипохлорита непосредственно в токе крови. Существо метода заключается в том, что в кровеносный сосуд вдоль его оси вводится проволочный электрод достаточной длины из инертного металла. Затем на кожный покров накладываются эластичные электроды, которые располагаются вблизи начала и конца проволочного электрода. Эластичные электроды подключаются к источнику постоянного электрического тока. При пропускании постоянного тока между электродами ток проходит через мягкие ткани, его силовые линии доходят до ближайшего участка проволочного электрода, и далее ток протекает по нему. На противоположном конце проволочного электрода ток передается от его поверхности раствору в мягких тканях и далее – второму накладному электроду. Таким образом здесь реализуется электрохимическая ячейка с включением электрода по биполярной схеме. При этом накладные электроды непосредственного контакта с проволочным электродом не имеют. При протекании тока через эту систему на противоположных концах проволочного электрода протекают катодный и анодный процессы. В результате на поверхности инертного металлического электрода происходит электрохимический синтез гипохлорита натрия из хлорида натрия, входящего в состав плазмы крови. Гипохлорит, будучи неустойчивым, 3 распадается на атомарный кислород и вновь на хлор-ион, из которого и был синтезирован. Атомарный кислород, обладая сильной окислительной способностью, выполняет роль дезинфектанта в организме. Описанная методика испытана на кроликах в случае стафилококковой инфекции; на телятах с заболеванием пневмонией и на собаках при заболевании дерматитом. Положительные эффекты, полученные при этом, позволяют авторам считать необходимым проведение широких испытаний на животных с целью внедрения в ветеринарную практику недорогого и эффективного метода лечения, исключающего применение медикаментозных препаратов, которые при их использовании в конечном итоге попадают с продуктами животноводства на стол к человеку. Метод надежен и прост в применении, реализуем как в условиях хозяйства, так и в полевых условиях, а после испытаний на животных авторы считают целесообразным рассматривать возможность использования его при лечении людей. В частности, в случае заболевания гепатитом, сибирской язвой и др. Простота технологии выполнения методики может позволить использование ее как в условиях клиники, так и в полевых условиях, включая случаи ограниченного пространства – в поезде, самолете и др. Коммерциализация методики должна, по мнению авторов, сводиться к реализации интеллектуального продукта путем продажи прав на использование технологии, а также – получение прибыли от продажи устройств для ее осуществления. 3. Информация о заявителе. Государственное учреждение ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА Ректор профессор Любимов Александр Иванович, адрес- 426069, Ижевск, ул. Студенческая, 11, телефон (3412) 598816 4.Современное состояние исследований и разработок в области реализации проекта. Новизна предлагаемого подхода по сравнению с известными. Моделирование детоксицирующей функции печени методом электрохимического окисления проводилось школой академика АМН СССР Ю.М. Лопухина. Под его руководством в 1991 г. выполнена докторская работа Петросяна Э.А. «Патогенетические принципы и обоснование лечения гнойной хирургической инфекции методом непрямого электрохимического окисления». По результатам проведенных исследований разработан и выпускается аппарат ЭДО-3. Работа аппарата сводится к тому, что в специальной электрохимической ячейке проводится электрохимический синтез гипохлорита путем электролиза изотонического раствора 0,89% 4 хлорида натрия. После накопительного электролиза продукт вводится в организм с помощью капельницы. Применение аппарата на практике показало, что синтезированный в растворе гипохлорит натрия обладает высокой эффективностью при лечении гнойных воспалительных и септических процессов благодаря мощному антимикробному и детоксицирующему действию гипохлорита. При этом гипохлорит абсолютно безвреден для клеток высших животных и человека. Однако использование предлагаемого Петросяном метода ограничено необходимостью использования специальных условий (стерильное помещение, стерильное оборудование, сложная аппаратура). Кроме того, применение метода имеет ограничения по объему введенной в организм жидкости (не более 10% ОЦК – объема циркулирующей крови). Предлагаемая в рамках данного проекта технология отличается простотой технологического исполнения, отсутствием требований к стерильности аппаратуры, за исключением проволочного электрода. Метод также позволяет проводить процесс синтеза гипохлорита в крови в течение любого разумного отрезка времени. При этом в организм не вводятся ни посторонние химические реактивы, ни вода. Синтез гипохлорита в данном случае осуществляется за счет хлорида натрия, входящего в состав крови пациента. А после разрушения гипохлорита и выполнения его окислительной функции гипохлорит вновь превращается в исходный хлорид натрия. Кроме того, в процессе проведения электролиза в токе крови могут образовываться коротко живущие активные неравновесные частицы, которые могут оказывать на организм благотворное влияние. При этом набор типов частиц и соотношение их относительных концентраций может регулироваться электрическими параметрами технологического процесса. Процесс синтеза в кровеносном сосуде может проводиться в непосредственной близости от больного органа. Метод позволяет также проводить синтез не только в токе крови, но и в слизистых полостях при необходимости детоксикации в них. Например, носовая полость, глазное яблоко, кишечник и др. Отдельным аспектом последующих исследований является применение электродов из нестойких к анодному окислению металлов (серебро, медь и др.) с использованием мощных стерилизующих свойств их ионов. Предполагается патентование этого варианта технологии. 5. Сущность предлагаемой разработки. Детоксикация организма прямым электрохимическим окислением в токе крови осуществляется путем проведения электрохимического синтеза гипохлорита натрия на поверхности металлического электрода. Металлический электрод в виде проволоки из инертного металла (платина, золото и др.) вводится в кровеносный сосуд через предварительно введенную медицинскую иглу. При этом проволока снабжена атравматическим шаровидным образованием на ее конце. Проволока вводится на 5 необходимую длину, игла удаляется, а конец проволоки изгибается для ее фиксации. Затем на поверхность кожного покрова по ходу сосуда у концов проволочного электрода накладываются дополнительные электроды, например, из электропроводной резины, используемые в физиотерапии. Между электродом и кожей помещается марлевая прокладка, смоченная физраствором. Прокладка обеспечивает необходимый электрический контакт электрода с кожей, и исключает ее травмирование при больших значениях электрического тока в цепи. Включается источник постоянного тока, к которому присоединены накладные электроды, и устанавливается ток необходимой силы. Авторы нашли, что максимальное переносимое значение силы тока лежит в пределах до 10 мА. Более сильные токи приводят к трудно переносимым болевым ощущениям. Предлагаемый метод выгодно отличается от используемого в медицинской практике непрямого электрического окисления предельно простым аппаратурным оформлением. Требования по стерильности предъявляется только к проволочному электроду. Последний может быть предварительно упакован в стерильный пакет. В качестве источника постоянного тока может быть использовано любое зарядное устройство или химический источник тока. В т.ч. автомобильные и др. аккумуляторы. Процесс может быть осуществлен как в условиях клиники, так и в полевых условиях или в транспортном средстве, включая автомобильный железнодорожный и авиатранспорт или космический аппарат. В последнем случае нет ограничений, вызванных невесомостью. 6. Права на интеллектуальную собственность. Методика защищена патентом России №2229300 – «Способ детоксикации организма и устройство для осуществления способа» - 2004г. Авторам представляется целесообразным в дальнейшем патентование варианта указанного способа с использованием неустойчивых при анодной поляризации металлов – серебра, меди и др., ионы которых обладают выраженным стерилизующим действием. 7. Конкурентные преимущества. В клиниках России используются аппараты ЭДО-3 и ЭДО-4 (электрохимический детоксикатор организма), в основе которых лежит метод непрямого электрохимического окисления. При этом активный компонентгипохлорит натрия- синтезируется в специальной электрохимической ячейке вне организма, и затем вводится в кровь с использованием капельницы. Предлагаемая в рамках данного проекта технология обладает определенными преимуществами в в сравнении с описанной выше. Она не требует специального оборудования, не предполагает обязательного 6 использования специально оборудованных стерильных помещений. Процесс детоксикации может быть осуществлен не только в клинике, но и в движущемся транспорте – наземном, морском и воздушном, в т.ч. в невесомости. В предлагаемом процессе не используются посторонние химические реактивы, в кровь не вводится вода. Синтез проводится из входящего в состав крови хлорида натрия. Образующийся при электролизе гипохлорит вновь превращается в исходный хлорид натрия. Для успешного использования описанной технологии в лечении людей авторам необходимо будет получить медицинский сертификат на право использования данной технологии в медицине. 8. Рынок сбыта. Маркетинговое исследование возможного спроса не проводилось. Предполагается, что предлагаемая технология найдет использование в ветеринарных клиниках, в больницах, госпиталях, а также в составе походных медицинских комплектов для оказания первой помощи, в т.ч. при заражениях, отравлениях и др. 9. Порядок коммерциализации результатов разработки. В настоящее время выполнены следующие работы: - показана возможность синтеза гипохлорита натрия электролизом раствора 0,89% хлорида натрия в условиях капилляра; - определены ориентировочные параметры токовой нагрузки в цепи питания биполярного электролизера внутри сосуда; - проведены испытания методики прямого электрохимического окисления крови на кроликах с искусственным заражением ушной раковины культурой стафилококка. После трех сеансов электрохимического воздействия на кровь по 15 минут каждый один раз в сутки выздоровление наступило быстрее, чем у контрольных животных; - проведены испытания метода на телятах, больных пневмонией. Опытные телята после трехкратной процедуры по 15 мин. каждая выздоровели быстрее чем контрольные, которых лечили антибиотиками по штатной технологии. Опытных телят биопрепаратами и др. не лечили. Биохимические исследования крови показали, что у контрольных животных формула крови быстрее восстанавливалась до штатных нормативов; - проводились испытания на собаках, пораженных дерматитом, вызванным Demodex Canis - с положительным эффектом. В последующем планируется исследование процесса электролиза на модели кровеносного сосуда. Цель данного эксперимента в выявлении оптимальных параметров токовой нагрузки на электрохимическую ячейку (проволочный электрод внутри кровеносного сосуда) На основе 7 рассмотрения зависимостей распределения потенциала и силы тока по длине проводника (проволочного электрода) выявить природу процессов, протекающих на различных участках проволочного электрода и их относительную интенсивность. Такое рассмотрение даст возможность составить реальную картину образования и накопления неравновесных частиц в растворе. Такой подход позволит целенаправленно получать тот или иной набор сортов частиц в крови путем проведения синтеза при контролируемом потенциале в реальном кровеносном сосуде животного и оценить их воздействие на процесс его выздоровления. Анализ результатов экспериментов позволит оценить возможность использования данной технологии в лечении людей, а также разработать проектную документацию на изготовление опытных образцов устройства для прямого электрохимического синтеза в кровеносном сосуде. При наличии достаточного количества комплектов оборудования станет возможным широкомасштабный эксперимент на животных с последующим внедрением метода детоксикации в хозяйствах 10. Состояние и источники инвестирования в реализацию проекта. Выполненные на сегодня исследования проводились в порядке частной инициативы. Разработчики проекта за инвестициями в другие организации не обращались В дальнейшем предполагается привлечение внешних инвестиций на выполнение исследований на модели кровеносного сосуда, на выполнение испытаний на животных с использованием режимов, установленных при испытаниях модели кровеносного сосуда с биохимическими исследованиями крови в процессе проведения испытаний. На разработку конструкторской документации и организацию производства устройства для прямого электрохимического окисления крови. На подготовку плана испытаний методики на людях и на оформление лицензии на право использования методики в медицинских учреждениях. 11. Предстоящие затраты по проекту. 1. Доработка экспериментальной установки, моделирующей процесс электролиза в кровеносном сосуде и проведение экспериментов по выявлению оптимальных режимов терапевтического воздействия на организм с возможным определением условий образования неравновесных частиц на различных участках длины проволочного электрода – 5000 долл. 2. Разработка плана эксперимента и проведение испытаний на животных при различных видах заболеваний с проведением биохимических 8 исследований крови во время терапевтических воздействий и в последующий период, а также исследование органов животных в процессе и после терапевтического воздействия – 15000 долл. 3. НИОКР по разработке конструкции серийного устройства для проведения прямого электрохимического окисления крови, подготовка производства и выпуск сигнальной партии устройств – 10000 долл. 4. Организация рекламы и разъяснительной работы среди специалистов сельскохозяйственных предприятий, внедрение процесса детоксикации и оборудования для его осуществления на ряде предприятий – 5000 долл. 5. Анализ результатов испытаний устройства для детоксикации в хозяйствах и подготовка предложений по совершенствованию его конструкции для его серийного производства –5000 долл. 6. Доработка конструкторской производство- 5000 долл. документации под серийное 7. Подготовка серийного производства устройства для детоксикации организма – 25000долл. 8. Подготовка предложений по использованию процесса детоксикации прямым электрохимическим окислением крови при различных заболеваниях человека – 5000долл. 9. Подготовка документов для сертификации и лицензирования и получение лицензии на право использования процесса при лечении различных заболеваний человека – 10000 долл. 10. Подготовка материалов и оформление заявки на предполагаемое изобретение по технологии проведения электролиза в токе крови и в слизистых полостях с использованием растворимых электродов, например, из серебра, меди и др.- 5000 долл. 11. Проведение испытаний на животных технологии электролиза в слизистых полостях и электролиза с растворимым электродом при различных заболеваниях – 10000 долл.
