Revizuirea Înțelegerea sistemelor de dializă sorbentă - AGAR - 2010 - Nefrologie - Biblioteca online Wiley

Servicii renale, spitalul Geelong, Barwon Health, Geelong, Victoria, Australia

ABSTRACT

INTRODUCERE

Sistemul de dializă proporțională cu o singură trecere a fost configurația dominantă de hemodializă de când a fost introdus comercial la începutul anilor 1960. 1, 2 Numai un alt sistem de livrare a apărut vreodată pentru a contesta în mod semnificativ această metodă - dializa sorbentă. 3, 4 Cu toate acestea, diferențialul de cost în curând puternic părtinitor în favoarea livrării cu o singură trecere asociat cu purificarea apei cu osmoză inversă (R/O). În consecință, la începutul anilor 1990, dializa sorbentă dispăruse din utilizarea clinică.

Sistemele cu o singură trecere sunt în mod inerent înfometate cu apă și, în ciuda componentelor electronice în stare solidă, necesită o întreținere regulată și costisitoare a căii de fluid. Mai mult, pentru a furniza apă de tip „dializă” pentru sistemul de proporționare, este necesară o instalație R/O scumpă, complexă și cu energie. Chiar și atunci, calitatea apei oferită de un sistem R/O și un singur pas rămâne adesea discutabilă.

La sfârșitul anilor 1990, interesul a fost reaprins pentru sistemele bazate pe sorbent, în special de cei care caută miniaturizarea sistemului, portabilitatea și portabilitatea. 5 Între timp, gama, capacitatea și costurile de fabricație ale absorbanților corespunzători dializei s-au îmbunătățit.

Până în 2010, deși încă în mare parte de dezvoltare, dializa sorbentă a apărut din nou ca o alternativă tehnologică viabilă. 6, 7 Căutarea de mașini mai mici, portabile, care economisesc apa, cu întreținere redusă și ușor de utilizat, potrivite în egală măsură pentru casă sau pentru facilități, au condus inevitabil înapoi către tehnologia absorbantă. O serie de noi sisteme de administrare a hemodializei și a dializei peritoneale își bazează acum independența față de alimentarea cu apă cu flux continuu pe reconstituirea dializatului prin cartușe de sorbent. 6-9

Această lucrare urmărește să introducă - sau să recunoască utilizatorii anteriori cu - conceptele de bază ale regenerării dializatelor pe bază de sorbent.

SORBENTI

Un sorbent este un material care, fie ca un solid, fie ca un lichid, poate lega o altă substanță sau compus prin adsorbție sau prin absorbție în structura sa. Această legătură poate fi fizică sau chimică și, în primul rând, implică legătură chimică sau ionică sau formarea de complexe moleculare. Cu cât suprafața absorbantului este mai mare, cu atât este mai mare eficiența de legare. 10

Fosfatul de zirconiu (ZrO (H2PO4) 2 · 3H2O) este un material de schimb utilizat în mod obișnuit, foarte eficient, care transportă legături de sodiu (Na +) și hidrogen (H +) la suprafața sa. 11 Atunci când este expus la o soluție care conține cationi monovalenți și divalenți mai activi - cum ar fi potasiu (K +), calciu (Ca ++) sau magneziu (Mg ++) - va elibera preferențial Na + și H + în soluție și, în schimb, legați ceilalți ioni.

SORBENȚI ÎN DIALIZĂ

La începutul anilor 1960, NASA a căutat să purifice apele uzate și efluenții umani pentru a minimiza transportul apei în sarcinile utile ale rachetelor și pentru a acționa ca o sursă regenerabilă de apă pentru călătoriile spațiale cu echipaj. Sorbenții au apărut în curând ca o modalitate ideală de a elimina o gamă largă de substanțe reziduale de efluenți umani din soluție. S-au dovedit purificatoare de apă extrem de eficiente și eficiente. Sorbanții au fost adaptați mai întâi la purificarea sângelui de către Reynolds, care a folosit fosfat de zirconiu ca adsorbant pentru a elimina amoniul dintr-o soluție de testare.

Chimia absorbantului a fost aplicată în curând pe dializatul efluentului dintr-un circuit renal artificial pentru a testa potențialele de refolosire a efluentului dializatului. Apoi a apărut sistemul REDY - un acronim pentru REcirculation of DialYsate. 3, 4 REDY a folosit un cartuș de sorbent de unică folosință. Acesta conținea cărbune activ, urează și fosfat de zirconiu care, atunci când este utilizat în serie, purifica efluentul de dializat și permite regenerarea dializei. Au fost necesari doar 6 L de apă de la robinet. Acest lucru se compară cu până la câteva sute de L/tratament (în funcție de eficiența instalației R/O) cerute de un sistem convențional cu o singură trecere. Puritatea apei efluente după cartuș a atins o calitate aproape pură, în ciuda absenței unei surse continue de apă. Nu era nevoie de un canal de scurgere. Singura conexiune de ancorare a fost o sursă de alimentare a circuitului standard.

Modelele seriale REDY din anii 1970 - 1980 au fost primele sisteme de dializă cu adevărat portabile și au fost utilizate pe scară largă în toate spitalele australiene, în special pentru dializa la noptieră în insuficiența renală acută. Foarte important, au fost dislocate și în case australiene pentru hemodializă la domiciliu. Acesta a fost un factor probabil în acel moment al succesului coincident al hemodializei la domiciliu în Australia.

Atât în sistemul REDY, cât și în cel mai recent sistem de prototipuri clinice absorbante, dializatul post-dializant Allient, 12-14 „folosit” sau „efluent” care conține produsele obișnuite de dializă cu solut, trecute printr-o coloană multistratificată de materiale adsorbtoare. Acești adsorbanți au fost concepuți pentru a prinde sau „adsorbi” aceste substanțe dizolvate - și alte substanțe, inclusiv endotoxina și bacteriile - și pentru a le elimina din dializat. În plus, excesul de ioni dializați - K +, Ca ++, Mg ++ și fosfat (PO4 ≡) - au fost schimbați cu ioni benigni sau mai puțin toxici precum Na +, H +, bicarbonat (HCO3 -) și acetat. * * NB: aceasta a fost și era sistemelor convenționale de dializă tamponate cu acetat.
Fluidul „reconstituit” a apărut din cartușul de sorbent sub formă de apă „purificată” care conține Na +, HCO3 - și o cantitate mică de acetat. A fost necesar un ultim pas - re-adăugarea unei concentrații cunoscute de K +, Ca ++, Mg ++ - pentru reconstituirea completă a dializatului înainte de „reprezentarea sa la dializator ca„ infuzat ”. Întregul proces de sorbent a fost bine descris de Ash. 15

Deși unii își vor aminti dializa sorbentă timpurie cu nostalgie, economia și timpul au lăsat în curând tehnologia sorbentă în urmă. Deși portabile și eficiente din punct de vedere al apei, cartușele absorbante erau scumpe. Tehnologia de dializă cu o singură trecere a triumfat. Alte preocupări au semnalat sfârșitul aparent al erei sorbentei: eliberarea raportată de aluminiu din cartușele timpurii care conțin hidroxid de aluminiu, expunerea la acetat și potențialul de saturație a cartușului cu „spill-over” de amoniac.

DIFERENȚELE ÎNTRE SISTEMELE SINGLE PASS ȘI SORBENTE

Un sistem convențional de dializă cu o singură trecere (Fig. 1) are nevoie de o sursă de energie, o sursă de apă, un sistem de proporționare, o instalație de tratare a apei (atât un sistem de pre-filtrare cu mai multe straturi, cât și o osmoză inversă) și un canal de scurgere a efluenților. Sterilizarea circuitului de apă este, de asemenea, necesară după fiecare proces de tratare și este esențială decalcificarea regulată a circuitelor internalizate de apă și dializat ale mașinii.

Diagrama schematică a unui sistem cu o singură trecere (originea diagramei necunoscută).

În comparație, un sistem absorbant (Fig. 2) are nevoie doar de o sursă de energie. Tehnologia absorbantului este lipsită de o sursă de apă, nu are nevoie de filtrare a apei sau echipamente de tratare a apei cu osmoză inversă și nu are nevoie de evacuare a efluenților. Important, deoarece circuitele sale de dializat sunt toate de sine stătătoare și de unică folosință, nu are nevoie, de asemenea, de circuite interne expuse la fluid și, ca atare, necesită o întreținere sau o curățare regulată puțin sau deloc. Decalcifierea echipamentului și sterilizarea circuitului nu sunt necesare dincolo de, desigur, sterilizarea inevitabilă de pre-utilizare a liniilor de sânge și a dializatorului.

Diagrama schematică a unui sistem absorbant (originea diagramei necunoscută).

CARTUȘUL SORBENT

Cheia tehnologiei absorbantului este capacitatea dializatului folosit (efluent) - drenat anterior în deșeuri în sistemele cu o singură trecere - de a trece printr-un „cartuș” absorbant de unică folosință și de a ieși, curățat și purificat, pentru reprezentare la dializator. Acest lucru reduce semnificativ volumul total necesar de dializat.