Почки играют решающую роль в очищении кровотока от токсинов и других вредных компонентов. Здоровье почек считается очень деликатным и, если не заботиться о нем надлежащим образом, человек может испытать хроническую болезнь почек (ХЗП). Это в свою очередь может привести к необходимости использования устройства под названием искусственная почка.
Диализ почек – это явление, используемое для правильного функционирования почек, когда почка перестает нормально работать. Диализ выполняется с помощью аппарата, который очищает и фильтрует кровь в кровоток.
Принцип работы аппарата искусственной почки
Когда почки пациента должным образом, становится необходимым регулярно очищать кровь, иначе это может привести к серьезным последствиям для здоровья и даже смерти. Аппарат искусственной почки помогает сбалансировать организм, даже если почки не работают должным образом.
Известно, что почки предотвращают накопление в организме человека примесей, отходов и дополнительной воды. Почки также играют решающую роль в контроле артериального давления и помогают в поддержании идеального баланса химических, минеральных и питательных веществ в крови. Таким образом, когда почки перестают выполнять все эти функции из-за травмы или заболевания, такого как камень в почках или других хронических заболеваний, организм перестает нормально работать.
Пациенты, страдающие острыми или хроническим формами почечных патологий нуждаются в поддержке нормальной функциональности почечной системы и нормального выведения мочи из организма. В период нарушения мочевыведения происходит распад продуктов, вследствие чего наступает интоксикация и все жизненоважные системы организма дают сбой. Если патология носит длительный и тяжелый характер, а должного лечения пациент не получает, может наступить летальный исход. Для нормального функционирования почечной системы используют аппарат для очищения плазмы крови искусственная почка. В этой статье мы расскажем, что такое искусственная почка, разберем его показания.
Характеристика и устройство аппарата
Аппарат искусственная почка выполняет функцию очищения и выведения токсинов, вредных веществ из крови, которые образуется в органе вследствие его сильного поражения. Как правило, такое состояние почечной системы возникает при острой либо хронической почечной недостаточности. В основе функционирования искусственной почки лежит низкомолекулярное вещество, включающее в себя коллоидный раствор. С двух сторон зафиксирована полупроницаемая целофановая мембрана, в которой присутствует осмотическое давление. Благодаря систематическому прохождению курса очищения при помощи аппарата искусственной почки пациент способен жить нормальной и полноценной жизнью, а его внутренние органы выполнять все необходимые процессы.
Для информации! Лечение запущенных форм почечных патологий выполняют исключительно при помощи гемодиализа.
Искусственная почка способна вывести из организма следующие вредные вещества:
- лишнюю жидкость;
- продукты метила и этила;
- наркотические и фармакологические вещества;
- ядовитые вещества и их соединения (мышьяк, ртуть, хлор);
- мочевина и ее соединения;
- креатинин и финальные продукты химических реакций внутри мышечной ткани.
Стоит отметить, регулярное проведение процедуры гемодиализ требует строгого соблюдения диетотерапии, водного режима, употребления лекарственных препаратов и своевременного осмотра лечащим врачом. Вариаций искусственной почки достаточно большое количество, основной принцип работы аппарата заключается в физико-химическом явлении, где через полупрозрачную мембрану происходит процесс ультрафильтрации. Аппарат имеет монитор и фильтр оборудования или диализатор. Благодаря встроенному перфузионному устройству выполняется постоянное движение крови в фильтр оборудование (диализатор). Дополнительно аппарат обеспечивает своевременную подачу и приготовление специального очищающего раствора.
Основной принцип работы аппарата
Диализатом называют вещества, которые проходят через целлофановую мембрану устройства. Осмотическое давление образуется при помощи встречного потока диализирующего раствора и очищаемой крови.
Для информации! Состав и пропорции диализирующего раствора подбираются автоматически устройством и индивидуально исходя из показателей здоровья больного и формы заболевания.
К основным принципам работы оборудования можно отнести:
- венозная недостаточность и тромбофлебит, данные патологии вызывают закупоривание крупным тромбом просвет сосудов;
- нарушение процесса фильтрации и выведения излишней жидкости, вследствие чего образуется отечность, благодаря диализу предотвращается отечность головного мозга;
- восстановление и нормализация уровня кислотности биологической жидкости;
- при острой и хронической недостаточности увеличивается концентрация азотистых веществ, в кровяной системе, благодаря осмотическому давлению этот показатель приходит в норму.
Для информации! Гемодиализ успешно применяют в лечении острой алкогольной интоксикации.
После выполнения всех необходимых процедур на аппарате проводят повторное исследование уровня мочевины и ее соединения в биологической жидкости.
Гемодиализ
Диализ является медицинским способом искусственного очищения крови, методом разделения ее на различные химические компоненты и вещества. Преимущество данного метода - быстрое выведение токсинов и шлаков из организма. Химические принципы проведения процедуры позволяют выполнить ее в условиях стационара или дома. Аппарат для гемодиализа искусственная почка наполняется раствором, состав которого регулируется и подбирается лечащим врачом исходя из физиологических и индивидуальных особенностей пациента. Раствор попадает в аппарат из дозатора-резервуара, а его движение идет противоположно от движения крови. Если рассматривать химию раствора, то его состав, приближенный к плазме.
Для информации! Уровень электролитов в специальном растворе регулируют исходя из потребностей больного.
Стоит отметить, в раствор входит калий, натрий и глюкоза, температура подогревается до 38 С градусов, после чего жидкость насыщают карбогеном.
Эффективность аппарата
Искусственная почка не может заменить физически анатомический аналог органа, однако, данное оборудование способно продлить жизнь пациента и очистить его кровь от шлаков и токсинов. Существуют определенные критерии и требования к оборудованию:
- устойчивость оборудования к отказу;
- высокий уровень очистки;
- простота в использовании;
- безопасность для пациента.
Оборудование обязательно должно иметь сертификат и всю необходимую документацию по руководству и управлению им.
Для информации! Согласно проведенным исследованиям, нефрологами было доказано, ежегодно в мире более 50 тысяч людей нуждаются в проведении гемодиализа.
При постоянном использовании искусственной почки пациенты позволяют:
- привести в норму уровень электролитов;
- держать в норме водно-солевой баланс;
- не допускать увеличения уровня креатинина и мочевины в крови.
Применение такой современной технологии способно сохранить жизнь и поддерживать нормальное состояние здоровья у больных с терминальной стадией почечных патологий, а при хронической стадии процедуру гемодиализа выполняют на протяжении нескольких лет.
Противопоказания и осложнения
Длительное выполнение процедуры очищения крови влечет за собой следующие осложнения:
- отсутствие менструального цикла;
- тестикулярную атрофию (гибель ткани яичек);
- резкие скачки артериального давления;
- снижение костной плотности;
- нарушения обмена кальция;
- образование тромбов в венозных шунтах;
- малокровие;
- поражение нефронов вследствие воздействия тефлона.
Из противопоказаний стоит отметить, чрезмерное накопление токсических веществ и шлаков в крови, которые не в состоянии переработать печеночная ткань и декомпенсация печени и сердца.
Показания
Искусственную почку назначают при наличии следующих патологий:
- блокирование мочевых каналов и артерий;
- воспаление почек с полным прекращением оттока урины;
- полученные тяжелые травмы;
- кровотечения;
- прекращение кровоснабжения;
- пост абортные инфекции.
Более подробно о принципе работы искусственной почки можно узнать из видеоролика
Перед началом выполнения гемодиализа специалист проводит полное обследование, назначает лабораторное исследование и дает оценку дыхательной, сердечной и печеночной систем. Чистка почек необходима при:
- водно-электролитном нарушении;
- снижении щелочного показателя в крови до 10 мкэв на 1 литр;
- высокой концентрации мочевины;
- высокой концентрации азота сывороточного.
Важно! Гемодиализ проводится в комплексе с щадящей диетотерапией.
Стоит отметить, процедура гемодиализа не всегда способна оказать, положительный эффект, при возникших осложнениях пациенту предлагается операция по пересадке почки. Современные технологии позволяют не только поддерживать жизнедеятельность и здоровье больного, но и дают возможность сохранить трудоспособность. При соблюдении всех рекомендаций и своевременного выполнения процедур больной с хронической стадией заболевания может прожить полноценно до 30 лет.
Что такое искусственная почка?
Искусственная почка – это аппарат для очищения плазмы крови. Он используется в том случае, когда собственные органы человека не справляются с такой функцией.
Процесс аппаратной фильтрации крови получил название гемодиализ.
Эта процедура чрезвычайна важна. Она позволяет выиграть время для подбора оптимальной схемы лечения, с ее помощью возможно увеличить срок жизни пациента с хронической почечной недостаточностью на десятки лет.
Функции мочевыделительной системы
Функции почек разнообразны, они оказывают влияние на жизнедеятельность всего организма человека. Они осуществляют:
- очищение плазмы крови от продуктов метаболизма и распада инородных соединений, попавших в организм, например, лекарственных препаратов;
- поддержание постоянной концентрации всех электролитов (калия, натрия, хлора, магния, карбонатов, кальция);
- регуляцию уровня артериального давления за счет выведения избытка жидкости и электролитов из организма;
- поддержание постоянного уровня межклеточной и внутриклеточной жидкости во всех тканях тела, это обеспечивает постоянную и стабильную работу органов и систем;
- секрецию биологически активных веществ ренина, который является частью ренин-ангиотензин-альдостероновой системы и принимает участие в поддержании постоянного кровяного давления, и эритропоэтина, который играет ключевую роль в образовании красных кровяных телец - эритроцитов.
Почка может поддерживать свои функции даже в том случае, если работают только пятая часть от общего количества находящихся в ней клеток — нефронов.
Если одна почка «вышла из строя», то ее практически в полном объеме способна компенсировать другая.
Гораздо хуже развивается ситуация, когда поражены оба органа. При этом для поддержания жизни человеку необходим аппарат для гемодиализа, который также называют искусственная почка.
К такому исходу может привести синдром хронической или острой почечной недостаточности.
Почечная недостаточность
По характеру течения выделяют две формы такого синдрома: острую и хроническую.
Острая возникает на фоне:
- резкого прекращения кровообращения в результате острого кровотечения, сердечной недостаточности, травматическом шоке и подобных состояниях;
- быстротечных аутоиммунных поражений структуры почечных нефронов;
- отравления токсическими веществами, такими как соединения ртути, висмута, алкоголем, барбитуратами, грибами;
- острой аллергии на лекарственные препараты, обычно такая реакция организма возникает после приема антибактериальных средств;
- спонтанной обструкции обоих мочеточников камнями, сгустками крови, риск многократно возрастает, если у человека только одна функционирующая почка.
Такой синдром угрожает жизни больного и требует немедленного врачебного вмешательства. Время для определения диагноза и начала терапии дает аппарат для гемодиализа или искусственная почка.
Впоследствии проявления такого состояния купируют медикаментами и проводят лечение основного заболевания.
Аппарат для искусственного диализа широко используется для предотвращения необратимых системных нарушений при развитии хронической почечной недостаточности. Этот синдром возникает на фоне таких патологий:
- длительные воспалительные процессы в почках (гломерулонефрит или пиелонефрит), которые поражают почечную паренхиму и расположенные там нефроны;
- сахарный диабет;
- врожденные или приобретенные нарушения развития почек, например, гипоплазия, поликистоз, онкологические образования;
- длительные хронические застойные явления в чашечно-лоханочной системе из-за гидронефроза, нефролитиаза, опухолей мочевыводящих путей;
- системные заболевания соединительной ткани, которые вызывают поражение почек.
Это двусторонний процесс, кроме того болезнь, которая стала причиной хронической почечной недостаточности, зачастую не лечится. Поэтому единственный способ максимально продлить жизнь больного - это аппарат для искусственного гемодиализа.
Гемодиализ
Искусственный диализ представляет собой очищение плазмы крови от избытка жидкости, электролитов и токсических соединений. Он может проводиться как в условиях стационара, так и дома.
Для этого применяется специальный аппарат, который называется искусственная почка.
Работа этого устройства основана на взаимодействии жидкостей по обе стороны от частично проницаемой мембраны, которая с одной стороны омывается током крови, а с другой - специальным раствором.
За счет разницы давления по обе стороны мембраны происходит выведение излишков жидкости, шлаков и других соединений. Из раствора для диализа в кровь поступают необходимые вещества.
Компонентный состав раствора, которым заполняется аппарат для гемодиализа, определяется лечащим врачом в зависимости от общего состояния больного.
Искусственная почка состоит из трех основных элементов. Это аппаратура для подачи крови, приспособление для приготовления и подачи диализирующего раствора и диализатор.
Кровь попадает в диализатор по специальным трубкам с помощью насоса. К этой системе подключены приборы для определения скорости тока крови и давления.
Заранее приготовленный раствор поступает в аппарат из резервуара. Он протекает в направлении, противоположному току крови. Этот раствор по составу очень похож на плазму, если нужно, в нем изменяют концентрацию электролитов.
Тем самым регулируется уровень выводимой из организма больного жидкости.
Схема проведения процедуры
Частота и длительность проведения искусственного гемодиализа определяется отдельно для каждого пациента.
Аппарат для искусственного диализа устроен так, что в него возможно установить различные типы мембран. В зависимости от этого можно проводить ежедневный кратковременный диализ, который длится около 2 часов.
При частичном функционировании почек достаточно двух процедур в неделю по 5 - 6 часов. Однако наиболее распространенной является схема, при которой больного подключают к аппарату 3 раза в неделю на 4 - 5 часов.
Подключение пациента к искусственной почке осуществляется через специально сформированную фистулу. Ее образование осуществляется при проведении хирургической операции на сосудах.
Противопоказания к гемодиализу
К фильтрации крови на искусственной почке есть довольно много противопоказаний. Так, гемодиализ не проводят пациентам старше 80 лет.
Эта процедура опасна при ишемической болезни сердца, нарушениях мозгового кровообращения, вирусных заболеваниях печени, патологиях системы кроветворения, болезнях нервной системы, психических расстройствах, неизлечимых раковых поражениях организма.
Исключают из программы гемодиализа также больных старше 70 лет с сопутствующим сахарным диабетом.
С осторожностью процедуру следует проводить если человек болен туберкулезом или другими обструктивными заболеваниями легких, а также при риске развития спонтанного кровотечения.
Осложнения
После проведения гемодиализа на искусственной почке возможны скачки артериального давления, тошнота, рвота,нарушение сердечного ритма.
Обычно после первых процедур появляется чувство оглушения, спутанности сознания. В более редких случаях начинаются мышечные судороги.
Самые грозные последствия процедуры связаны с открытым доступом в сосудистую систему пациента. Поэтому за состоянием фистулы и установленных катетеров следят с особой тщательностью.
Параллельно с проведением гемодиализа показано обязательное соблюдение щадящей диеты. Не рекомендуется употребление продуктов с высоким содержанием калия и фосфора. Это сухофрукты, молочные продукты.
Для коррекции электролитного обмена обычно назначают соответствующие лекарственные препараты.
Составление рациона питания, решение о приеме различных поливитаминных комплексов должны в обязательном порядке согласовываться с врачом.
Стоит отметить, что процедура гемодиализа используется сравнительно недавно. В нашей стране она используется только с конца 50-х гг.
В настоящее время устройство и функции диализной аппаратуры адаптировано для поддержания не только жизни, но и сохранения трудоспособности больного.
Искусственная портативная почка
Те люди, которые никогда в жизни не сталкивались с аппаратом «Искусственная почка», могут считать себя самыми счастливыми. К сожалению, такие люди становятся все большей редкостью, поскольку в связи с плохой экологией и прочими неблагоприятными факторами люди становятся все более уязвимыми к поражению самыми разнообразными болезнями, которые также могут быть связаны с почками.
Среди людей, страдающих заболеваниями почек, встречаются такие, у которых выявлена острая или хроническая недостаточность. В этом случае органы не функционируют на полную силу. В организме накапливаются мочевина, соли и токсины, из-за чего происходит сбой в работе всех остальных органов. В этом случае на помощь придет портативная искусственная почка.
Многие из пациентов впервые слышат о нем, поэтому логичным будет поставленный вопрос: «что такое искусственная почка?». Еще в 1913 году был придуман аппарат, который стал прототипом нынешнему. Создали его с целью спасать человеческие жизни в случае проблем с функционированием данного органа.
Когда впервые применили аппарат для гемодиализа, существуют разные мнения:
- по одним сведеньям, это произошло в 1924 году;
- некоторые считают, что это случилось в 1944.
На сегодняшний день данный аппарат широко используется в медицине и приобретает все большей популярности. Применяют его только с целью диализа, но при этом весь процесс автоматизирован.
Гемодиализом называют очищение крови человека, которое происходит непосредственно вне человеческих органов. Прибор производит данный процесс через специальный фильтр, который не пропускает воду и токсины, которые находятся в крови человека.
Цель, поставленная перед гемодиализом - это очищение от:
- крови от мочевины, образующейся в результате распада белков, попадающих в организм;
- креатина, вещества, которое образуется вследствие работы мышечной системы;
- ядов, неизвестно какими путями попавших в организм человека;
- медикаментов;
- спирта;
- электролитов;
- лишнего количества воды.
Портативный аппарат искусственной почки скрывает внутри себя несколько деталей.
Для обработки человеческой крови используют:
- насос перекачки крови;
- насос, который подает в гепарин;
- устройство, с помощью которого происходит удаление воздуха из крови;
- датчики, которые позволяют отслеживать давление в организме человека.
Для приготовления жидкости, необходимой для диализа:
- система, которая удаляет воздушные пузырьки;
- система, смешивающая воду с концентратом;
- система, регулирующая температуру диализата;
- специальный детектор, с помощью которого происходит контроль за количеством крови, которая попадает в раствор;
- система, контролирующая фильтрацию крови.
- фильтр, изготовленный из целлюлозы или синтетического материала.
Данную процедуру назначают больному в том случае, когда его органы выполняют свои функции всего лишь на десять или пятнадцать процентов.
В данном случае у пациента возникают следующие симптомы:
- возникновение рвотных позывов;
- возникновение тошноты;
- отечность конечностей;
- сильная утомляемость.
Подключенный аппарат облегчает работу почек, забирая на себя больший процент функций, которые должен выполнять человеческий орган. При этом с помощью переносной искусственной почки можно контролировать артериальное давление в организме и процентное соотношение жидкости. Кроме того, аппарат держит в норме кислотно-щелочной баланс.
Назначается процедура только в том случае, когда:
- у человека понижается общее состояние организма;
- почки очень слабо функционируют;
- возникли соответствующие симптомы;
- жизнь человека находится в опасности;
- больной сам изъявил желание подключиться к аппарату.
Но в большинстве случаев человек начинает пользоваться искусственной почкой до того, как возникнет риск смертности.
Основными причинами возникновения крайней необходимости в гемодиализе являются такие заболевания, как:
- повышенное давление;
- сахарный диабет;
- воспаление почек;
- воспаление в сосудах;
- поликистоз почек.
Случаются ситуации, когда почки перестают функционировать в результате получения травмы, например, проведения сложных оперативных вмешательств, сердечных приступов.
Единственное спасение - это подключение к аппарату искусственной почки. Благодаря этому они проживут дольше.
Вес искусственной почки составляет не более восьмидесяти килограмм. В чем заключается ее смысл, как работает? Алгоритм действий заключается в откачивании крови больного и, после очищения, возвращении обратно в организм. Кровь во время очищения проходит через специальный диализатор, состоящий из большого количества трубочек.
Наружную поверхность обрабатывают диализирующим раствором. Поскольку сами трубки изготовлены из полупроницаемой мембраны, то вредные вещества проникают через стенки в диализирующий раствор, который впоследствии меняют.
В том случае, когда у людей возникают серьезные осложнения, угрожающие жизни пациента, назначается применение аппарата «Искусственная почка». В этом случае состояние больного стабилизируется, а вскоре и улучшается. Но бывают случаи, когда при условии подключения аппарата состояние больного не изменяется, это свидетельствует о том, что произошли осложнения вследствие гемодиализа.
К ним следует отнести:
- гипотонию, то есть понижение давления, которое возникает в большинстве случаев с пациентом, страдающим сахарным диабетом;
- мышечные спазмы. Для того чтобы избавиться от них, нужно делать перерывы в проведении процедуры;
- нарушение сна. Эти симптомы возникают в виде болей в мышечной массе организма;
- зуд, который сопровождает процедуру гемодиализа;
- гипертония, что, по сути, и является причиной недостаточности.
В случае острой недостаточности данную процедуру необходимо повторять каждый день. В большинстве случае процедура проводится в стенах клиники. Только совсем недавно был изготовлен прибор для домашнего гемодиализа. В этом случае устройство предназначено для ношения на поясе, но вопрос: сколько стоит мобильный аппарат - весьма актуален.
В последнее время ведутся разработки для облегчения жизни пациентам с хронической почечной недостаточностью. Это будет отличным решением для пациентов, которые годами стоят в очереди на пересадку донорской почки, или же в случае, если организм станет отторгать донорский орган. Стоимость оборудования варьируется в широком диапазоне.
Работает он за счет движения крови и будет выполнять функции почки по очищению организма.
Диализ – освобождение растворов от примесей, способных проникать через растительные, животные и искусственные мембраны.
Проводят диализ в диализаторах.
1- внутренний сосуд с
коллоидной системой.
2- Мембрана.
3- внешний сосуд с
растворителем.
Сосуд заполняется проточной водой, на который на глубине нескольких сантиметров устанавливается широкая усечённая воронка, на более узкую часть натягивается мембрана из пергамента, во внутреннюю часть наливается коллоидный раствор.
Недостаток – занимает очень много времени.
Для того, чтобы повысить скорость применяют электродиализ – под действием постоянного электрического тока движение ионов через мембраны ускоряется.
Ультрафильтрация – фильтрование через полупроницаемы мембраны, которые не пропускают коллоидные частицы или молекулы.
Почка искусственная - аппарат для выведения из крови больного токсических продуктов обмена веществ, которые накапливаются при тяжелом поражении почек (острая и хроническая почечная недостаточность). В основе работы аппарата лежит принцип диализа - удаление низкомолекулярных веществ из коллоидных растворов за счет диффузии и разницы осмотического давления с обеих сторон полупроницаемой целлофановой мембраны. Ионы калия, натрия, кальция, хлора, молекулы мочевины, креатинина, аммиака и др. свободно проникают через поры целлофана. В то же время более крупные молекулы белка, форменные элементы крови и бактерии не могут преодолеть целлофанового барьера.
Кровь от больного поступает по катетеру при помощи насоса в диализатор, который крепится на баке, вмещающем 110 л диализирующего раствора. Проходя между целлофановыми пластинами диализатора, кровь больного через целлофановую мембрану соприкасается с протекающим навстречу диализирующим раствором. После диализатора кровь попадает в измеритель производительности и далее через фильтр и воздухоулавливатель по катетеру возвращается в венозную систему больного. Протекающая диализирующая жидкость стандартна и содержит все основные ионы крови (К·, Na· и др.), глюкозу в концентрации, соответствующей концентрации таковых в крови здорового человека. Раствор автоматически подогревается до температуры 38° и насыщается карбогеном до рН=7,4. Клиренс (коэффициент очищения) аппарата по мочевине 140 мл/мин.
На металлическую основу диализатора в горизонтальном положении помещают пластину из органического стекла. На нее укладывают два целлофановых листа, которые сверху прикрывают следующей пластиной. Таким образом укладывают 12 пластин, которые скрепляются металлическими болтами. Через специальные отверстия целлофановые мембраны перфорируются, вследствие чего межцеллофановые пространства соединяются между собой. Манометром проверяется герметичность сборки аппарата. Далее собирается насос диализатора, к которому присоединяют катетер поступления крови, а с другой стороны трубку, присоединяемую к входному отверстию диализатора. Соединяют выходное отверстие диализатора с измерителем производительности, к верхнему концу которого крепится шланг возврата крови к больному. После этого аппарат стерилизуют диацидом, отмывают стерильным физиологическим раствором и заполняют кровью либо полиглюкином. Соединение аппарата с больным осуществляется либо артерио-венозным, либо вено-венозным способом. В первом случае после обнажения лучевой артерии взятие крови в аппарат производят сосудистым катетером, введенным в ее просвет. Обратное поступление крови из аппарата идет по катетеру, введенному в поверхностную вену предплечья. При втором способе обнажением крупной вены на бедре достигается зондирование нижней полой вены, из просвета которой производят взятие крови. Обратно кровь поступает в локтевую вену. Для быстрого подключения аппарата и проведения многократных диализов накладывают шунт (протез сосуда) между катетеризированной лучевой артерией и рядом расположенной веной. После подключения аппарата в ток крови вводят гепарин для уменьшения свертываемости крови и профилактики тромбообразования. Гемодиализ проводят в течение 4-12 часов в зависимости от заболевания и состояния больного.
33. Устойчивость дисперсных систем. Виды устойчивости коллоидных растворов: кинетическая (седиментационная), агрегативная и конденсационная. Факторы устойчивости.
Устойчивость ДС – называется их способность сохранять неизменённым своё состояние и свойства в течении определённого времени.
Виды устойчивости:
1)кинетическая – способность частиц дисперсной фазы находиться во взвешенном состоянии и не оседать под действием силы тяжести.
Факторы кинетической устойчивости
1. высокая степень дисперсности – если размеры частиц дисперсной фазы менее 1 мкм, то высокая кинетическая устойчивость.
2. Участие частиц дисперсной фазы в броуновском движении.
2)агрегативная – КЧ сохраняют определённую степень дисперсности, т.е. противодействуют их объединению. При нарушении этого вида устойчивости частицы это дисперсной фазы объединяются в агрегаты, состоящие из первичных частиц, отделённых друг от друга ионами и сольватными оболочками, нарушается степень дисперстности.
Факторы устойчивости
1. одноимённый заряд гранулы
2. КЧ окружены сальватной (гидратной) оюолочкой
Примечание – КР агрегативно неустойчивы, что объясняется их гетерогенностью.
3)конденсационная – это способность частиц дисперсной фазы сохранять неизменной свою удельную поверхность в течении длительного времени (КР конденнсационно не устойчивы, что объясняется их большой удельной поверхностью) – избыток свободной энергии (Энергии Гибса)
Вывод – КР кинетически устойчивы постоянно, а агрегативно и конденсационно – временно.
2. ???????
33 вопрос Устойчивость дисперсных систем. Виды устойчивости коллоидных растворов: кинетическая (седиментационная), агрегативная и конденсационная. Факторы устойчивости
Устойчивость дисперсных систем.
Устойчивость дисперсных систем характеризуется постоянством дисперсности (распределения частиц по размерам) и концентрации дисперсной фазы (числом частиц в единице объема). Наиб. сложна в теоретич. аспекте и важна в практич. отношении проблема устойчивости аэрозолей и жидких лиофобных Д. с. Различают седиментационную устойчивость и устойчивость к коагуляции (агрегативную устойчивость). Седиментационно устойчивы коллоидные системы с газовой и жидкой дисперсионной средой, в к-рых броуновское движение частиц препятствует оседанию; грубодисперсные системы с одинаковой плотностью составляющих их фаз; системы, скоростью седиментации в к-рых можно пренебречь из-за высокой вязкости среды. В агрегативно устойчивых Д. с. непосредств. контакты между частицами не возникают, частицы сохраняют свою индивидуальность. При нарушении агрегативной устойчивости Д. с. частицы, сближаясь в процессе броуновского движения, соединяются необратимо или скорость агрегации становится значительно больше скорости дезагрегации. Между твердыми частицами возникают непосредственные точечные ("атомные") контакты, к-рые затем могут превратиться в фазовые (когезионные) контакты, а соприкосновение капель и пузырьков сопровождается их коалесценцией и быстрым сокращением суммарной площади межфазной пов-сти. Для таких систем потеря агрегативной устойчивости означает также потерю седимeнтационной устойчивости. В агрегативно устойчивых системах дисперсный состав может изменяться вследствие изотермич. перегонки - мол. переноса в-ва дисперсной фазы от мелких частиц к более крупным. Этот процесс обусловлен зависимостью давления насыщенного пара (или концентрации насыщенного р-ра) от кривизны пов-сти раздела фаз (см. Капиллярные явления). Агрегативная устойчивость и длительное существование лиофобных Д. с. с сохранением их св-в обеспечивается стабилизацией. Для высокодисперсных систем с жидкой дисперсионной средой используют введение в-в - стабилизаторов (электролитов, ПАВ, полимеров). В теории устойчивости Дерягина-Ландау-Фервея-Овербека (теории ДЛФО) осн. роль отводится ионно-электростатич. фактору стабилизации. Стабилизация обеспечивается электростатич. отталкиванием диффузных частей двойного электрич. слоя, к-рый образуется при адсорбции ионов электролита на пов-сти частиц. При нек-ром расстоянии между частицами отталкивание диффузных слоев обусловливает наличие минимума на потенц. кривой
Факторы стабилизации дисперсных систем.
Различают следующие факторы стабилизации или устойчивости дисперсных систем:
электростатический (термодинамический), связаны с образованием двойного электрического слоя (ДЭС) на поверхности частиц. ДЭС приводит не только к появлению зарядов но и понижению поверхностной энергии (поверхностного натяжения) на границе раздела;
адсорбционно – сольватационный (термодинамический), состоящий в снижении поверхностной энергии при адсорбции стабилизатора и молекул дисперсной среды на поверхности частиц;
энтропийный (термодинамический), проявляющийся в стремлении системы к равномерному распределению частиц по объему;
структурно – механический (термодинамический и кинетический), заключающийся в образовании слоев ПАВ и ВМС на поверхности частиц. Благодаря переплетению молекул ПАВ на поверхности частиц, образуются высоковязкая стабилизирующая прослойка, которая препятствует слипанию частиц.
Стабилизация реальных дисперсных систем обеспечивается, как правило, действием нескольких факторов одновременно. Каждому фактору стабилизации подбирают метод его стабилизации. Например, электростатический фактор чувствителен к введению электролитов.
Вопрос
Коагуляция. Виды коагуляции: скрытая и явная, медленная и быстрая. Порог коагуляции, пороговая концентрация. Биологическое значение коагуляции
Коагуля́ция (от лат. Coagulatio - свёртывание, сгущение)
слипание частиц коллоидной системы при их столкновениях в процессе теплового (броуновского) движения, перемешивания или направленного перемещения во внешнем силовом поле. В результате К. образуются агрегаты - более крупные (вторичные) частицы, состоящие из скопления более мелких (первичных). Первичные частицы в таких скоплениях соединены силами межмолекулярного взаимодействия непосредственно или через прослойку окружающей (дисперсионной) среды. К. сопровождается прогрессирующим укрупнением частиц (увеличением размера и массы агрегатов) и уменьшением их числа в объёме дисперсионной среды - жидкости или газа.
Различают быструю и медленную К. При быстрой К. почти каждое соударение частиц эффективно, т. е. приводит к их соединению; при медленной К. соединяется часть сталкивающихся частиц. В жидкой среде, например при К. золей (См. Золи), укрупнение частиц до известного предела (приблизительно до размера 10 -4 см ) не сопровождается их оседанием или всплыванием. Это скрытая К., при которой система сохраняет седиментационную устойчивость. Дальнейший рост частиц приводит к образованию сгустков или хлопьев (флокул), выпадающих в осадок (коагулят, коагель) или скапливающихся в виде сливок у поверхности; это явная К. В некоторых случаях при К. во всём объёме дисперсионной среды возникает рыхлая пространственная сетка (коагуляционная структура) и расслоения системы не происходит (см. Гели). Если коллоидные частицы - капельки жидкости или пузырьки газа, то К. может завершиться их слиянием, коалесценцией
Коагуляция - процесс слипания (слияния) коллоидных частиц с образованием более крупных агрегатов с последующей потерей кинетической устойчивости.
В общем смысле под коагуляцией понимают потерю агрегативной устойчивости дисперсной системы.
Скрытая стадия коагуляции – очень быстрая – размер частиц увеличивается, но осадок не выпадает – изменение окраски, помутнение.
Явная стадия – выпадение осадка, выделение двух фаз в растворе. Осадок называется коагулят.
Конечным итогом коагуляции могут быть два результата: разделение фаз и образование объемной структуры, в которой равномерно распределена дисперсионная среда (концентрирование системы). В соответствии с двумя разными результатами коагуляции различают и методы их исследования (для первого результата – оптические, например, для второго – реологические).
Порог коагуляции , моль/л; иногда Сg– минимальная концентрация электролита, вызывающая коагуляцию (к).
Порог коагуляции определяют по помутнению, изменению окраски или по началу выделения дисперсной фазы в осадок.
Похожая информация.
При тяжелом нарушении функционирования почек иногда прибегают к искусственной замене главной функции органа. Искусственная почка в будущем должна полноценно заменить функцию выделения жидкости. Она будет очищать кровь от вредных веществ, корректировать здоровый баланс кислотности, способствовать выведению токсичных продуктов и достаточному оттоку излишка воды. Но задача такого аппарата - очистка крови при сохранении ее нормального объема. Ученые близки к величайшему прорыву в области биоинженерии - они могут создать имплант, который сможет полноценно заменить тяжелобольной орган.
Общая информация
Американский изобретатель Джон Абель создал аппарат в 1913 году, являющийся прототипом современной искусственной почки. Впервые аппарат был использован в 1944 году ученым-медиком Вильямом Колфом. Аппарат для имеет довольно объемные размеры. Сейчас, чтобы пройти процедуру очищения крови, человек должен находиться в больнице по несколько часов минимум 2 раза в неделю. Такая процедура очищает кровь от отходов в среднем на 60%.
Описание технологии и принцип работы
Первая решилась протестировать на себе такое устройство женщина 67 лет. Она была больна тяжелой почечной недостаточностью, которая повлекла за собой интоксикацию организма. Процедура прошла успешно. В 2007 году было представлено портативное устройство для гемодиализа. Оно небольших размеров и весит не более 4 кг. Врачи называют это устройство «Носимая Искусственная Почка» (НИП). Для человека, который страдает тяжелым заболеванием почек, можно иметь при себе такой аппарат постоянно. При необходимости его будет подключать врач к вене и происходит процедура очищения крови. Минус такого аппарата в том, что очищение пока происходит намного медленнее, чем в стационарной версии. Размещаться этот аппарат будет на поясе пациента, куда будут присоединены насосы для перекачивания крови и сменные кассеты с очищающим материалом.
Чарльзом Дженнингсом в 2004 году впервые протестирована переносная искусственная почка. Зарегистрирована в Патентном бюро она с 2006 года в Соединенных Штатах.
Совсем недавно медицинские ученые Калифорнийского университета выступили с заявлением, что создана имплантируемая почка. Она содержит в себе множество микрофильтров, которые будут постоянно очищать кровь больного человека. На примере портативного переносного устройства был протестирован и этот почечный имплант, в результате доказав свою продуктивность. Новые современные технологии брошены на поиск метода создания компактного устройства, содержащего настоящие клетки. Имплантируемый аппарат должен быть не больше настоящего органа для успешного внедрения в организм человека.
Биоинженерная почка у человека
В 2010 году ученые изобрели гемодиализный имплант, который по своим размерам соответствует почке. Он содержит в себе биореактор с культурой клеток, которые составляют почечные канальцы. Такой имплант полноценно заменяет обменные функции. Его работа выполняется благодаря циркуляции крови больного. Имплант позволяет заменить больной орган и не требует донорского здорового органа. С 2013 года проект возобновлен и сейчас проводятся разработки по его созданию методами биоинженерии.
Этапы разработки искусственной почки
Импланты позволят решить проблему нехватки доноров.
Активная разработка по выращиванию имплантов на бесклеточной основе прошли успешные испытания на крысах. Информация была опубликована в известных американских журналах. Начало выращиванию имплантируемой почки положили эксперименты по вымыванию клеточной ткани из нефункционирующего органа. Сама почка не изменяла форму и структуру, а на межклеточном уровне были помещены специальные белки, подающие сигнал к росту. Далее проводилась процедура промывания матрикса клетками, которые были изъяты из почек новорожденных крыс. Они локализировались на пустых местах, занимая нужный пробел и начинали производить обычные функции. Такую имплантируемую почку уже пересаживали крысам вместо настоящего органа.
Это прорыв в медицине, так как такие импланты позволят решить проблему нехватки донорских органов. При их создании использовали современные нанотехнологии, которые давно применяются в микроэлектронике. Искусственная почка, пропуская через себя кровь, форменные элементы оставляет неповрежденными. Встроенные фильтры, имеющие в себе микропоры, располагаясь друг за другом, отменно выполняют фильтрацию. Их число достигает 15 штук. Вокруг фильтров размещены живые почечные клетки для обеспечения таких функций, которые не в силах выполнить искусственный аппарат. В основном это функции обмена полезных веществ и выведения из организма отходов.
