Если в растворе находится несколько веществ, которые могут проходить через мембрану, то при помощи диализа можно строго избирательно удалить только какое-нибудь одно из них или целую группу, не изменяя содержания других веществ. Этого можно достигнуть применением диализа не против воды, а против таких растворов, где вещество или вещества, которые мы желаем сохранить в исходной жидкости, находятся в такой же концентрации, как и в последней, то есть в состоянии равновесия с ней. Подлежащие удалению вещества, наоборот, не вводятся во внешний раствор — они будут покидать раствор, подвергаемый диализу.
Последний путь, очевидно, и может быть использован для конструкции аппарата, очищающего кровь от азотистых шлаков. Будем пропускать кровь из артерии больного уремией через трубку из материала, проницаемого для кристаллоидов, но задерживающего крупномолекулярные коллоиды. Эта труба окружена снаружи раствором, содержащим глюкозу и основные соли, входящие в состав крови. Второй конец трубки соединен с веной больного. Таким образом, кровь будет непрерывно поступать в такой прибор из артерии больного и через вену возвращаться в кровеносную систему.
После прохождения через трубку кровь не потеряет белков (они не проходят через ее стенки) и не изменит своего состава в отношении глюкозы и солей (концентрация их одинакова по обе стороны трубки), но отдаст в окружающий раствор те вещества, которых в этом растворе нет, то есть в первую очередь азотистые продукты, от накопления которых зависит уремия.
Все это кажется простым и ясным. Однако для осуществления подобного принципа на практике понадобилось более 30 лет, считая от того времени, когда группой ученых — Абелем, Роунтри и Турнером в 1912 году была четко сформулирована идея создания такого аппарата и сделана первая попытка его осуществления.
Прежде всего нужно было найти материал для мембраны, обладающий описанными выше свойствами. После длительных поисков и проб было предложено использовать целлофан, известный широко как материал для обертки различных товаров. Выбор оказался удачным, и сейчас целлофан применяется почти во всех современных аппаратах. После длительного кипячения в воде целлофан теряет вводимый в него для мягкости глицерин и сильно набухает, причем величина его пор соответствует нужным для искусственной почки требованиям.
Для успешного хода диализа важно наиболее выгодное соотношение между объемом крови, находящейся внутри целлофановой трубки, и поверхностью этой трубки. Чем больше будет относительная поверхность стенок трубки, то есть поверхность, приходящаяся на единицу объема, тем быстрее будет проходить диализ, тем больше подлежащих удалению веществ покинет кровь за время ее протекания в диализаторе. С этой целью целлофановую трубку сдавливают между двумя проволочными сетками, придавая ей сплющенную форму.
Однако теперь мы сталкиваемся с новым затруднением. Чем больше сплющена трубка, тем благоприятнее условия для диализа, но тем больше она оказывает сопротивления движению крови. Следовательно, важно найти условия, обеспечивающие наиболее выгодный компромисс между этими двумя противоречащими друг другу требованиями.
Эти же соображения нужно было принять во внимание и при определении наиболее выгодной длины всей трубки. Кроме того, нужно, чтобы для предварительного заполнения аппарата не требовалось больших количеств донорской крови. Объем крови в аппарате должен быть устойчивым и не меняться при колебаниях кровяного давления у больного. В противном случае в ходе диализа в искусственную почку может войти столько крови, что в сердце больного она будет поступать в очень малом количестве и возникнет угроза ослабления кровообращения.