从血液中去除代谢组分制造技术

本发明专利技术提供一种从受试者的血液或血浆中去除代谢组分或降低其浓度的电泳系统，所述系统包括：（ａ）在阴极区域的阴极；（ｂ）在阳极区域的阳极，该阳极相对于阴极设置，使得在阴极和阳极之间施加电势后可在两者之间的电场区域产生电场；（ｃ）具有确定孔径和孔径分布的第一离子渗透屏障，其位于电场区域内；（ｄ）具有确定孔径和孔径分布的第二离子渗透屏障，其位于阴极区域和第一屏障之间以便在其中形成处理室；（ｅ）适于冷却受试者的血液或血浆的装置；（ｆ）适于将透析液提供给阴极和阳极的装置；（ｇ）适于将受试者的血液或血浆提供给处理室的装置，其中在施加电势后，其使得血液或血浆的代谢组分迁移通过至少一个屏障进入到阳极区域或阴极区域中的至少一个。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用基于膜的电泳从血液或血浆中去除一种或多种有害组分，特别是代谢产物。
技术介绍
在肾衰竭中，肾功能的丧失导致尿毒症，其特征在于血液中盐、水和蛋白质代谢的有毒分解产物的累积。全世界大约有一百万人患有肾衰竭，年增长率为约9％。目前的治疗方法是基于传导(扩散-溶质从血液通过透析膜被动传输至透析液)、对流(超滤-将溶剂和溶质从血液隔室通过透析膜同时传输至透析液)和吸附(取决于膜的疏水性的蛋白质吸附)策略。为了测量具体疗法的适当性，对标记分子如尿素、肌酸酐和维生素B12的减少进行测定。标记分子，特别是尿素，被用作是治疗适当性的量度。尿素没有病理生理效果，在透析病人中的尿素浓度说明它不是主要毒素。然而，尿素的生成反映了蛋白质代谢的有毒产物的生成。由于肾或其它器官衰竭产生的所有毒素仍需加以鉴定。因此，65％尿素清除率被认为是适当的肾透析期。大部分(85％)晚期肾病(ESRD)病人使用一种所谓的血液透析技术进行治疗，该技术使用了被动扩散策略。但是，经血液透析的病人远比正常人活得长。由于血液透析程序不能完全取代正常活肾脏的功能，他们遭受副作用或死亡。血液透析涉及将血液通过人造肾脏，其中尿毒症毒素如盐和尿素(低分子量分子)通过半透膜扩散进入等渗透析液中，导致血液中毒素浓度减少。然而，因为有毒分子尺寸增大，它们通过扩散而被去除的能力降低了。典型地，仅有10％至40％的较大分子，称为中等分子量分子，在透析期间被去除。因此，这些毒素达到异常高的浓度，经一段时间后开始损害身体。不能充分去除尿毒症毒素如中等分子的毒素(例如β-2-微球蛋白)和磷酸盐表明了目前肾透析技术的严重局限性。目前，为了实现最低的适当去除尿毒症毒素，制造商和肾病学家试图增加人工肾脏的表面积，延长病人的治疗次数。然而，因为需要血液注入来进行透析，人工肾脏的表面积具有局限性。当血液初容量(bloodpriming volume)(其进入损耗)超过人血液再生时间时，这种局限性就会体现出来。同样，增加治疗次数会降低病人生活质量，并增加医疗和辅助人员的需要。应注意到，有几个公司和医院正在研究可在家里进行的夜间透析，以提高病人的生活质量，并减少对医务人员的需要。在健康个体中，肾用于从血液循环中去除过量的水、盐和小蛋白质。被肾脏去除的含氮废物包括过量食物氮的最终代谢物尿素、在肌肉活动中产生的肌酸酐、和核苷酸代谢的终产物尿酸。目前的肾透析技术依赖于平衡/扩散原理和跨膜压力，以从患有慢性或急性肾衰竭的病人的血流中去除含氮废物、盐和过量的水。这要求每周进行三至四次透析治疗，每次为二至三小时。在现有透析技术中有明显缺陷，包括使用的透析膜亚最佳的生物相容性，现有技术不能适当去除某些溶质如磷酸盐，以及不能很好地去除低分子量蛋白质如β-2-微球蛋白。电泳技术或其改进技术可用于进行血液透析，以进行肾替换治疗，使得这些在常规透析中的缺陷可得到解决。通过包括应用经血液透析室的电势以加速去除带电溶质，如磷酸根离子和蛋白质，以及带电含氮废物和其它盐离子如钠、钾、氯等，可解决这些缺陷。电泳技术可用于从血液或血浆循环中去除特定蛋白质，以治疗由这些蛋白质介导的疾病症状。这些疾病状态的实例包括类风湿性关节炎和许多其它自身抗体介导的自身免疫疾病，它们能通过从病人血液循环中选择性地去除自身抗体或其它与疾病相关的蛋白质而得到治疗。国际上，有800,000人患有慢性肾衰竭，这说明他们的肾脏不再能正常工作。在医学上，透析是一种用于从身体中去除因肾衰竭而产生的有毒废物的疗法。主要有两类透析血液透析和腹膜透析。血液透析通常在透析中心进行，其中治疗需要约4小时的透析，一周三次。这严重影响了病人的生活质量，以及从整体上影响了他们对社会的生产力。该技术需要血液从身体重新传送至由塑料毛细管制成的滤器。当废产物从血液扩散穿过这些微小毛细管膜时，血液被净化。然后血液通常通过臂中的血管流回身体。该体系的主要优点是病人不需要培训。主要缺点是透析移植失败很常见，部分病人会失去自由，因为要求他们向透析中心报告治疗情况。在腹膜透析中，身体的自有膜用作滤器，排入和排出腹部的流体取代肾脏以去除毒素。这个体系有一些很大的优点，它们包括如下事实这可以在家里实施。然而，在家里使用这种方法需要精细技术，并有附加的缺点腹膜炎和膜失效。β-2-微球蛋白(β2m)相关的淀粉样变性病是一种严重的衰弱性并发症，其影响长期透析病人。在正常生理学条件下，可在血浆中发现低浓度的(1-3mg/l)的游离循环β2m。但是，在长期透析病人中该浓度可高达50倍。在健康个体中，肾小球过滤和在近端肾小管中的分解代谢可有效去除β2m。肾功能的损害通常导致β2m的滞留，随后增加其循环浓度，因为其分解代谢替代有限。另外，目前的透析治疗不能以充分的速率有效地去除β2m，这导致其以部分淀粉样原纤维蓄积和沉积在不同的肌与骨骼的结构中。这些淀粉样沉积主要是骨关节(炎？)，它们与多种临床表现相关，如腕管综合征、关节疼痛和僵硬、骨囊肿、病理性骨折和软组织块。与β2m淀粉样变性病相关的临床问题是在长期透析病人中的发病率的主要因素。β-2-微球蛋白是11.9KDa的非糖基化蛋白，其包括99个氨基酸残基的单多肽链。它由染色体15上的单个基因编码，并由18个残基信号肽合成。β2m在所有有核细胞的表面上遍在表达，其中它用作HLA1型分子的轻链，通过非共价键与重链相连，并被要求运输和表达在细胞表面的复合体。还已知，它与IgG(CH3)的恒定区和HLA1型重链的α-3结构域具有氨基酸序列同源性。已描述了几种β2M的同工型，在长期透析病人内发现的天然的β2m及其酸性更强的变异体的等电点分别为5.7和4.8至5.3。磷酸盐滞留在透析病人的继发性甲状旁腺机能亢进的发病机理中具有重要作用，它可以减少1.25(OH)2维生素D3的肾合成。因此，血清磷酸盐水平的控制对于甲状旁腺机能亢进的治疗策略很重要。可用于控制磷酸盐水平的几种实施方法包括膳食磷酸盐的限制、磷酸盐结合药物的施用和磷酸盐透析去除(PDR)的增强。现有的肾透析治疗设备使用扩散和/或对流方式以从血液中去除污染分子。血液流经一次性筒，其中血液以一个方向流动，而通过半透膜从血液流中分离的透析液则以相反的方向流动。扩散去除是指当血液用生理透析溶液透析时，污染分子存在于血液中，但不存在于透析液中，沿它们的浓度梯度从血液流扩散至透析液流中。这是在“常规肾透析”中所使用的污染物去除模式。这类透析通常适合去除低分子量溶质，但完全不适合去除较大的血液组分或污染物如β2微球蛋白。对流去除是指在足够的压力下使流体(而不是细胞)通过一个膜，以该膜来处理血液。这被称为血液滤过，可去除血液污染物，所述污染物经过流体总体流动而从血液中被去除。通过将替换溶液注入到病人体内以维持恰当的体液平衡，从而补充被去除的一些流体。溶质去除的扩散和对流方式可组合在已知为血液透滤的透析模式中，其中被保持在相对高压下的血液对被保持在相对低压下的透析溶液透析。溶质能扩散通过半透膜，而跨膜压力导致同时从血液中去除大量流体，这增加了溶质去除的速率。在HDF中，替换溶液也可用于保持流体平衡，并可在用透析筒处理之前或之后加入到血液中。GradflowTM是由Gradipore Limi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从受试者的血液或血浆中去除代谢组分或降低其浓度的电泳系统，所述系统包括：（ａ）在阴极区域的阴极；（ｂ）在阳极区域的阳极，该阳极相对于阴极设置，使得在阴极和阳极之间施加电势后适于在两者之间的电场区域产生电场；（ｃ）具有确定孔径和孔径分布的第一离子渗透屏障，其位于电场区域内；（ｄ）具有确定孔径和孔径分布的第二离子渗透屏障，其位于阴极区域和第一屏障之间以便在其中形成处理室；（ｅ）适于冷却受试者的血液或血浆的装置；（ｆ）适于将透析液提供给阴极区和阳极区的装置；以及（ｇ）适于将受试者的血液或血浆提供给处理室的装置，其中在施加电势后，所述装置使得血液或血浆的代谢组分迁移通过至少一个屏障进入到阴极区域或阳极区域中的至少一个。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文安东尼博托，菲利普约翰勒特，埃利路易丝法拉穆斯，舍尼舍瑞哈里哈瑞恩奈尔，
申请(专利权)人：格拉迪普有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]