Методы очистки коллоидных систем: диализ, электродиализ, ультрафильтрация. Физико-химические принципы функционирования искусственной почки
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.
|
|
|
|
|
|
35. 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.
36. Коагуляция. Виды коагуляции: скрытая и явная, медленная и быстрая. Порог коагуляции, пороговая концентрация. Правило Шульце-Гарди.Биологическое значение коагуляции.
Коагуляция – объединение коллоидных частиц в более крупные агрегаты. Ведёт к выпаданию из коллоидного раствора хлопьевидного осадка или загустению.
Различают быструю и медленную коагуляцию. При быстрой коагуляции почти каждое соударение частиц эффективно, т. е. приводит к их соединению; при медленной коагуляции соединяется часть сталкивающихся частиц. В жидкой среде, например при коагуляции золей, укрупнение частиц до известного предела (приблизительно до размера 10-4 см) не сопровождается их оседанием или всплыванием. Это скрытая коагуляция, 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 коагуляция. В некоторых случаях при коагуляции во всём объёме дисперсионной среды возникает рыхлая пространственная сетка (коагуляционная структура) и расслоения системы не происходит. Если коллоидные частицы — капельки жидкости или пузырьки газа, то коагуляция может завершиться их слиянием, коалесценцией.
Коагуляцию можно вызвать добавлением электролита к коллоидной системе. При этом необходимо учитывать следующие правила:
1. Все электролиты способны вызвать коагуляцию лиофобных золей.
2. Коагуляция начинается начинается тогда, когда концентрация вносимого электролит, достигает определенной величины.
Порог коагуляции– минимальное количество электролитов, при которой исчезает энергетический барьер, который предотвращает коагуляцию. (Минимальная концентрация электролита, выраженная ммоль/л, которую необходимо добавить к 1 л раствора, чтобы вызвать его коагуляцию называется порогом коагуляции)
Спор. = 
, где:
Сэл - молярная концентрация электролита
Vэ - наименьший объем электролита
V общ. = V золя + V эл.
Пороговая концентрация – максимальное количество коллоидных частиц в растворе, которое не вызывает их коагуляцию.
Величина обратная пороговой концентрации называется коагулирующей способностью электролита (К.С.)
К.С=1/Спор.
В результате изучения коагуляции золей под влиянием электролитов Шульце и Гарди установили, что коагулирующее действие электролитов зависит от величины заряда иона, который противоположен заряду коллоидной частицы.
с наибольшей скоростью коагулируют электронейтральные частицы. Такое состояние частицы, заряженной до начала коагуляции, например положительно, станет возможным в том случае, если все противоионы диффузного слоя, заряженные отрицательно, будут перемещены в адсорбционный слой. Чем выше окажется концентрация добавленного электролита, тем сильнее будет сжат диффузный слой, тем меньше станет дзета-потенциал и быстрее пойдёт коагуляция. При достаточной концентрации электролита практически все противоионы окажутся в адсорбционном слое, заряд частицы снизится до нуля; отсутствие диффузного слоя обусловит значительное понижение давления расклинивания и коагуляция пойдёт с максимальной скоростью.
Коагулирующее действие ионов резко возрастает с увеличением числа их зарядов в прогрессии, которую грубо принимают за соотношение шестых степеней числа зарядов ионов: 1:26:36 и т.д. Эти соотношения в действительности меньше, что связано с влиянием на коагуляцию ряда факторов. Так, при относительно низких величинах дзета-потенциалов коагулируемых частиц соотношение может снижаться до 1:22:32 и т.д.
Способность двухзарядных ионов в десятки раз, а трёхзарядных – в сотни раз выше, чем у однозарядных ионов.
Для одного и того же золя ионы одной и той жё величины заряда, например K+ и Na+, Mg2+ и Ca2+, обладают значительно отличающейся коагулирующей способностью. Такую разницу в действии ионов объясняют неодинаковой степенью их сольватации. Однако отличие в коагулирующей способности каждого иона для тех или иных золей не очень велики, поэтому представилось возможным расположить одинаково заряженные ионы в лиотропные ряды, показывающие, в частности, в каком порядке убывает их коагулирующая способность для всех противоположных заряженных золей, например:
Cs+>Rb+>K+>Na+>Li+
Ba2+>Sr2+>Ca2+>Mg2+
Cl->Br->NO3->I->CNS-
Несходство в коагулирующей способности этих ионов объясняет их неодинаковый адсорбируемостью на коллоидных частицах. Коагулирующая способность одно-, двух- и трёх- зарядных ионов резко отличается и выражается соотношениями: 1:71:554; 1:73:610; 1:20:350 и т.д.
Биологическое значение коагуляции:
Имее большое значение для жизнедеятельности организма, так как коллоиды клеток и биологических жидкостей также подвержены коагуляции и постоянно испытывают воздействие со стороны электролитов, согласно правилу Шульце-Гарди для сохранения постоянства физико-химических условий в организме и при экспериментах invitro необходимо соблюдать постоянство не только концентрации электролитов, но и их качественного состава. Действительно если приготовить изотонический раствор не из NaCl, ф из равной концентрации многозарядных ионов, хотя бы MgSO4,то двухзарядные ионы будут обладать значительно более сильным коагулирующим действием на коллоиды, чем NaCl.
Явления антагонизма и синергизма электролитов отражаются и на биологических объектах. Известно, что рост корней пшеницы подавляется 0,12М растворами NaCl и CaCl2, но при определённом соотношении этих растворов отрицательное влияние смеси электролитов устраняется.
37. Коллоидная защита и пептизация, значение этих явлений в медицине.
Коллоидной защитой называется адсорбция на поверхности лиофобных частиц небольшого количества гидрофильных макромолекул, которые защищают эти частицы от агрегации.
Адсорбция – явление накопления одного вещества на поверхности другого.
Агрегация– процесс объединения элементов в одну систему.
Добавленные высокомолекулярные вещества называются защитными:
-белковые (альбумин, желатин)
-мыла и мылообразующие вещества
-ВМ углеводы (крахмал)
-глюкозиды и дубильные вещества
Механизм Защитного действа:
Макромолекулы ВМС адсорбируясь на поверхности частиц адсорбционно-сольватный слой. Они обеспечивают большую внутреннюю и п
репятствуют сближению таких частиц. Система становится лиофильной и устойчивой.
Золотое число – минимальное количество сухого защитного вещества в мг, которое может защитить от коагуляции 10 мл стандартного раствора золя золота, при добавлении к ним 1 мл 10% раствора NaCl.
Коллоидная защита макромалекулами ВМС зависит от:
1. Природы коллоидной системы
2. Природы ВМС
3. Степени дисперсности коллоидной частицы
4. От pH среды
В организме защитным действием обладают:
· Белки
· липопротеиды
· полисахариды
· пектиловые вещества
При старении организма защита ВМС уменьшается => приводит к образованию малорастворимых солей, камней в почках, печени, желчных протоках.
Пептизация – это перевод свежеобразованного осадка в золь с помощью пептизатора.
Пептизаторами могут быть: элементы содержащие ПОИ, ПАВ и ВМС.
Различают три способа пептизации: 1) адсорбционная пептизация; 2) диссолюционная (или химическая) пептизация; 3) промывание осадка растворителем (дисперсионной средой). (Применяется в том случае, когда осадок был получен при избытке одного из исходных веществ.)
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 4058; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!