Одна из целей, направленных на сдерживание эпидемии коронавируса,– создание инновационной аппаратуры и препаратов для лечения и профилактики социально значимых заболеваний на основе физических способов воздействия на патогенные агенты.
Ультрафиолетовые светодиоды
Известно, что инфекционные и вирусные заболевания передаются преимущественно воздушно-капельным и контактным путем. Поэтому одним из эффективных методов борьбы с их распространением может стать применение ультрафиолетовых (УФ) светодиодных облучателей для антивирусной и антимикробной обработки поверхностей предметов, с которыми контактирует большое количество врачей и медперсонала.
Такие УФ‑устройства (УФ-LED) при правильно подобранных спектральных характеристиках излучения, мощности и времени экспозиции способны воздействовать на ДНК (РНК) микроорганизмов и приводить к их гибели.
Преимущества УФ‑светодиодов:
- Спектр излучения, обеспечивающий бактерицидное воздействие на микроорганизмы и вирусы;
- Низковольтное напряжение питания;
- Направленный вывод света;
- Они выделяют озон и абсолютно не содержат ртути.
УФ-LED в портативных устройствах можно использовать для стерилизации, масках, в обеззараживающих шлюзах для медперсонала.
Портативные устройства для стерилизации предметов
Сущность работы данных устройств состоит в том, что при облучении составные части микроорганизма расщепляются, а из кислорода образуется озон.
Среди биологических эффектов озона традиционно первое место занимает его бактерио-, фунги- и вируцидный эффект. При воздействии озона происходят локальные повреждения плазматической мембраны бактериальной клетки, приводящие к утрате ее жизнеспособности и/или способности к размножению. Молекулы озона взаимодействуют не только с компонентами поверхностной мембраны, но, изменяя ее проницаемость, через 10–20 минут разрушают органеллы.
По данным микробиологических исследований, озон способен убивать все известные виды грамм-положительных и грамм-отрицательных бактерий, включая синегнойную палочку и легионеллу, все липои гидрофильные вирусы, в том числе вирусы гепатита А, В, С, SARS-CoV‑2 и др., споры и вегетативные формы всех известных патогенных грибов и простейших.
Устройство снабжено приемопередающим модулем, благодаря чему информация с него может передаваться как на смартфон или иные внешние устройства, так и обратно для управления работой. Это происходит посредством протоколов Bluetooth или иным беспроводным путем.
Два автоматизированных модуля крепления внутри контейнера позволяют попеременно фиксировать стерилизуемые предметы или материалы, благодаря чему под ультра‑фиолетовое излучение попадают все элементы их поверхности.
УФ-LED маска
На основе светодиодной техники разработана маска с УФ‑излучателем.
Шлюзы дезинфекции
Шлюзы дезинфекции, как правило, используют в учреждениях здравоохранения. Одними из важных технологических компонентов являются системы аэрозольной дезинфекции.
Генераторы туманообразного состояния за счет диспергирования дезинфектанта (3–4 класса опасности, совместимого с различными видами материалов и оборудования, экономичного, стабильного, пожаробезопасного, простого в обращении, без запаха; допускающего возможность применения в присутствии людей; не требующего последующего смывания с обрабатываемых поверхностей; обладающего высоким уровнем антибактериальной, антивирусной, антигрибковой активности и обеспечивающего дезинфекцию поверхностей, воздуха до высыхания аэрозолей или разложения средства) позволяют увеличить поверхность соприкосновения, минимизировать концентрацию активно действующих веществ.
В связи с риском распространения заболеваний инфекционной и неинфекционной природы шлюзы дезинфекции стали разрабатывать и внедрять в Китае, Мексике, Казахстане, России, Турции.
Спроектирован обеззараживающий шлюз на основе УФ‑светодиодов и химической смеси, преимущественно с гипохлоритом натрия и перекисью водорода в стационарном и мобильном вариантах.
Модели шлюзов интегрируются в стандартные рентгенологические кабины и предназначены для дезинфекции костюмов медработников, не позволяя вирусно-бактериальным инфекциям распространяться на внутрибольничной территории. Шлюз дает возможность врачам, не меняя защитных комбинезонов, передвигаться по помещениям и не переносить при этом инфекцию на экипировке и открытых участках тела.
Кислородно-гелиевая смесь
В комплексной терапии патологий дыхательной системы, вызванных нано- и микроагентами естественного и искусственного происхождения, предлагается использовать термическую кислородно-гелиевую смесь (КГС) (t-He/O2).
Устройство для ее подачи разработано Институтом физиологии совместно с Минским НИИ радиоматериалов и ОДО «Тахат Аксия» в мае 2020 г. и может использоваться для помощи больным с различными видами пневмонии, в том числе ассоциированными с COVID‑19.
К настоящему времени создано два опытных образца для подачи и подогрева КГС от 60 до 90 °С. Применение термогелиокса для лечения COVID-19 представляется перспективным подходом.
Как работает?
Дыхание термолизованной смесью кислорода и гелия (50 °С и выше, 20–40% O2) увеличивает эффективный дыхательный объем легких. В норме мы используем только 15–30% их жизненной емкости. Гелий с повышенной температурой улучшает микроциркуляцию в легочной ткани и, как следствие, улучшает оксигенацию (обеспечение кислородом) всех других органов и тканей. В равной степени увеличивается кровоснабжение мозга, печени, сердца.
Высокотемпературный термический гелиокс (60 °С и выше) – эффективный агент уничтожения вирусов в организме человека. Исследовательская группа из Франции определила термостабильность коронавируса SARS-CoV‑2: при 56 °С (30 мин. экспозиции) титр вируса падает в 100 тыс. раз, при 60 °С (экспозиция 60 мин.) – в 1 млн раз, при 92 °С падение в 1 млн раз достигается за 15 мин.
При подключении к устройству увлажнителя с одноразовыми масками пациент может дышать подогреваемой кислородно-гелиевой смесью в соотношении 30–70% соответственно. Вируснейтрализующее действие наступает при температуре 60 °C и выше, при этом гелий за счет значительной тепло‑ емкости не вызывает ожога слизистой оболочки дыхательных путей и его текучесть позволяет доставить термический продукт (газ) до самых мелких участков дыхательных путей (ацинусов).
Рабочее давление на выходе для подключения дыхательных масок составляет 3–5 Бар, темпера‑ тура подогрева КГС – 25–75 °C, устройство рабо‑ тает от сети 230 В, предусмотрено автоматическое переключение на источник бесперебойного питания в случае падения напряжения. При этом осущест‑ вляется беспроводная передача данных на ПК или облачную Web-платформу и светозвуковое оповещение медицинского и технического персонала. Единовременно можно подключать до шести пациентов.
Метод позволяет восстановить дренажную функцию бронхов, улучшить вентиляционно-перфузионные характеристики, снизить нагрузку на малый круг кровообращения, что способствует сокращению продолжительности стационарного лечения.
В открытых источниках отмечено, что термальная смесь t-He/O2 является эффективным средством респираторной поддержки при синдроме дыхательной недостаточности у пациентов с пневмонией в случаях неэффективности кислородотерапии, облегчает течение COVID-19. Кроме того, она благоприятно влияет на центральную, легочную и церебральную гемодинамику, улучшает транс‑ порт кислорода, показатели вентиляции, регуляции и механики дыхания, уменьшает тяжесть и выраженность гипоксемии, гиповентиляции, десатурации, ночных апноэ, системной воспалительной реакции и аспирации.
КГС (кислородно-гелиевая смесь) способствует уменьшению клинических проявлений дыхательной недостаточности за счет: увеличения вентиляции верхних, средних и нижних отделов легких; увеличения дыхательного объема; повышения диффузионной способности легких, увеличения общего перфузионного давления за счет улучшения проникновения кислорода внутрь тканей; коррекции гемодинамических нарушении вследствие снижения сопротивления сосудов малого и большого круга кровообращения; улучшения микро‑ циркуляции и тонуса сосудов; теплового расширения сосудов.
Лактоферрин
Как известно, одним из диагностических проявлений COVID-19 является так называемый эффект «матового стекла», который визуализируется при компьютерной томографии (КТ).
В основе этого феномена лежит микроваскулярная ангиопатия. COVID-19 протекает не как банальная инфекция, а как иммуновоспалительный процесс, в результате которого происходит прямое вирусное повреждение конечных разветвлений бронхолегочной сферы. Именно микротромбозы на уровне различных отделов легких становятся отягощающим фактором, который приводит к прогрессированию заболевания, быстрому снижению вентиляционных функций легких и падению сатурации крови. Поскольку «матовое стекло» создает двухвалентное железо, считаем, что небольшое добавление лактоферрина позволит утилизировать его, препятствуя последствиям коагуляционного каскада, который и приводит к выпадению легочной ткани из вентиляционной функции.
Известно, что лактоферрин – ключевой бактерицидный белок женского молока, обеспечивающий защиту новорожденного ребенка от инфекций. Он обладает противомикробным, противовирусным, противогрибковым и другими действиями, что подтверждают исследователи развитых стран мира.
Лактоферрин способен поражать антибиотикустойчивую микрофлору без формирования генетической адаптации к нему микроорганизмов, не подавляя жизнедеятельность нормальной микрофлоры желудочно-кишечного тракта.
При совместном применении лактоферрина и антибиотиков наблюдается усиление действия последних. Кроме того, лактоферрин стимулирует рост бифидобактерий, поставляя необходимые для их жизнедеятельности ионы железа, а также обладает иммуномодулирующей, антиоксидантной и противовоспалительной активностью. Установлено, что лактоферрин и его производные (лактоферрицины) подавляют развитие опухолей и метастазов у экспериментальных животных.
Очищенный из молока трансгенных коз рекомбинантный лактоферрин оказывает положительное воздействие на микрофлору кишечника, способствует ее нормализации при антибиотик-ассоциированных дисбактериозах; активирует процессы метаболизма, выражающиеся в снижении уровня глюкозы, холестерина и липопротеидов низкой плотности при увеличении содержания тестостерона; стимулирует углеводный, белковый и жировой обмен в органах пищеварительной системы, активирует клетки иммунной системы и секреторные процессы в желудочно-кишечном тракте; снижает выраженность дистрофических и некротических процессов язвообразования в тонкой кишке при экспериментальных колитах, препятствует развитию воспалительных процессов в кишечной стенке.
Лактоферрин способствует снижению количества клеток костного мозга с повреждениями хромосом после воздействия циклофосфана и уменьшению количества индуцированных уретаном аденом в легких у мышей.
Полученные в опытах in vivo данные о способности рекомбинантного человеческого лактоферрина повышать эндогенные резервы организма являются основой для разработки базовых рекомендаций о целесообразности использования препарата в экстремальных ситуациях и с целью повышения устойчивости к неблагоприятным факторам (гипоксия и др.)
Реально возможное применения лактоферрина
К лактоферрину отношение неоднозначное. Есть официальное заключение Минздрава, что это продукт ГМО и он не может быть использован как препарат или продукт питания. На то, чтобы доказать его безопасность, провести клинические испытания, зарегистрировать, уйдет более 3 лет.
Есть другой путь – использовать лактоферрин в изделиях медицинского назначения, а именно – в сорбционных колонках, и, поскольку здесь речь идет уже не о фармацевтической субстанции, действуют другие правила допусков.
В случае терапии COVID‑19 в простые угольные колонки с сорбентами для детоксикации крови можно добавлять лактоферрин, где он будет адсорбировать избыточное железо, которое накапливается в легочных тканях, парализуя их работу.
Современные медицинские технологии не стоят на месте. В борьбу с новыми эпидемиями своевременно способны вступить как лекарственные средства, так и биофизические приборы.
Будьте здоровы!
Источник: Губкин Сергей, Шмык Сергей, & Трофимов Юрий (2020). МЕДИЦИНСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ - ДЛЯ БОРЬБЫ С КОРОНАВИРУСОМ. Наука и инновации, (7 (209)), 37-42.