Биофизические механизмы газотранспортной функции эмульсий перфторорганических соединений

И.Н.Кузнецова Российский НИИ гематологии и трансфузиологии, Военно-медицинская академия, Санкт-Петербург

Реальные условия применения эмульсий перфторорганических соединений (ПФОС) в клинике для лечения состояний гипоксии предполагают их совместную циркуляцию с достаточно большим количеством эритроцитов. Поскольку кровь является сложной биологической системой, газотранспортная функция смеси кровь/эмульсия не определяется простым сложением содержания кислорода в ее составных частях. Доставка О₂ от эритроцитов к тканям и СО₂ в противоположном направлении осуществляется через плазму молекулами газов путем их молекулярной диффузии.

Учитывая соотношение размеров эмульгированных частиц ПФОС (0.1 мкм) и эритроцитов (7 мкм) можно утверждать, что при циркуляции в токе крови эмульсии ПФОС должны оказывать влияние на газообмен на этапе эритроцит-плазма-ткани.

При анализе процесса газообмена в гетерогенной среде, каковой и является организм, важное значение наряду с коэффициентом диффузии Д приобретает константа проницаемости или константа диффузии по Крогу: Кд=60*Д*a, где a – коэффициент растворимости газа (Иванов К.П., 1979, 1992). Кд является количественной мерой диффузии единичного объема газа на расстояние 1 см в течение 1 мин при перепаде давления 1 атм, или коэффициентом массопереноса.

Расчеты показали, что значения Кд для газов крови в ПФОС почти на порядок превышают значения соответствующих констант в воде (Кузнецова И.Н. 1986). Известно также, что коэффициенты диффузии для коллоидных частиц на 2-4 порядка меньше, чем для молекул. Поэтому при попадании частиц эмульсий ПФОС в плазму, потоки газов от эритроцитов в ткани и обратно при одном и том же перепаде парциального давления будут возрастать за счет увеличения суммарного коэффициента массопереноса. С учетом сказанного, эмульсии ПФОС в токе крови можно рассматривать в качестве двухканального усилителя потоков газов.

Частицы ПФОС могут сами захватывать и отдавать любой газ в соответствии с перепадом парциального давления, выполняя роль пассивного переносчика. Однако, этим фактором их собственная роль не ограничивается. При одинаковом уровне парциального давления О2 в крови, его содержание в частицах ПФУ будет на порядок выше, чем в эквивалентном объеме плазмы. Это обусловлено повышенной растворимостью газов в ПФОС. Частицы ПФОС являются как бы дополнительной емкостью, где сконцентрирован больший запас газов крови. Следовательно, частицы ПФУ в плазме являются еще и демпфером для газов крови. Они могут создавать дополнительный подпор для О2 при его потреблении и поддерживать более высокий уровень РО2 в артериальной крови.

В физиологическом эксперименте невозможно .выделить или доказать три названных механизма. Однако, их реализация в опытах in vitro должна означать ускорение растворимости газов в водной среде в присутствии эмульсий ПФУ, а так же изменение условий оксигенации и деоксигенации эритроцитов. Первый эффект удалось качественно подтвердить в физическом эксперименте при изучении растворимости О2 и N2 в эмульсиях ПФУ методом интерференционной голографии (Маурер И.А., Кузнецова И.Н., 1989). Кроме того, на установке, моделирующей циркуляцию крови в живом организме (Фок М.В. с соавт., 1988), доказан эффект изменения условий транспорта О2 кровью в присутствии небольшого объема эмульсии ПФУ – увеличение скоростей оксигенации и деоксигенации эритроцитов (Зарицкий А.Р., Кузнецова И.Н., Переведенцева Е.В., Фок М.В., 1993).

Эмульсии ПФОС могут изменять реологические свойства крови. Снижение вязкости смешанной системы кровь/эмульсия должно способствовать улучшению доставки и облегчению диффузии газов крови. В конечном итоге изменение всех названных параметров условий транспорта газов должно привести к оптимизации газообмена в тканях. Таким образом, эмульсии ПФОС следует рассматривать в качестве среды, способной увеличивать резервные возможности газотранспортной функции крови.

Подробнее см. www.perftoran.ru

назад