SUPERVISOR
افسانه ولی پوری (استاد راهنما) داریوش سمنانی (استاد راهنما) فرشته السادات آل صاحب فصول (استاد مشاور)
STUDENT
Farideh Mohammadi
فریده محمدی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی نساجی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393
TITLE
Design and construction of cylindrical nanofibrous membrane and investigation on it's Performance for blood hemodialysis
Kidney tralant or hemodialysis or peritoneal dialysis treatment is used for End Stage Renal Disease patients. The Iranian Society of Organs Tralanation has informed that there are 25,000 patients with chronic renal failure in November 2015 in Iran, who are waiting for kidney tralant. Only 46% of these patients succeed to tralant and 51% are under hemodialysis treatment. So the most important alternative for kidney failure treatment is hemodialysis. Even though the removal, during the time of dialysis is not dissimilar to the removal provided by the normal kidney, the overall clearance of urea is only about 20% of that of the normal kidneys. This is because patients commonly, only receive dialysis for 12 hours or less a week whereas the normal kidney labors every second of the day. Also intradialytic hypotension is a common and frustrating complication of hemodialysis and Up to 50% of mortality risk in the dialysis population is attributable to cardiovascular disease. In this study, it was decided to build cylindrical poly sulfone nano fibous filter because of higher efficiency of Nano-filters. The goal is to produce a compact size and effective filter for using in the wearable artificial kidney (WAK) and dialysis done continually while allowing mobility. It is hoped that the continuous dialysis will improve the quality of life for kidney patients and keep them healthier. For this purpose a collector were made with 3-axis diameter of 3, 6 and 9 mm. the membranes was made with three inner diameter of 3, 6 and 9 mm and Nano-fibers membranes was spun of poly Sulfone at a concentration of 11.5% and DMF and THF solvent at a ratio of 70/30. Spinning distance was 12 cm and spinning voltage was 12 kV and feeding speed was 0.01 ml per minute.Then the device was made similar to the dialysis machine. And dialysis procedures with these membranes were tested to remove urea and creatinine from the it's solution in duration of 1.5, 3, 5, 7, 12 and 24 hours. Also Patients' blood duration of 1.5, 3 and 5 hours was tested. The results showed that the membrane orientation is decreases by reducing the rotational speed of collector.Also, nano fibers diameter and membrane filtration efficiency increased. Therefore, the lowest rotational speed of collector was as well as as the optimal speed. Subsequently, membranes with inner diameters of 6 and 3 mm were produced at the lowest acceptable thickness with satisfactory strength and uniformity. Finally, SEM images showed that by reducing the inner diameter of the membrane from 6 to 3 mm the membrane thickness reduces from 41 to 15 microns and the diameter of the Nano fibers increases too. Also experimental results showed that the urea and creatinine removal in membrane with diameter of 3 mm at 1.5 hours duration is more than 60% and it is acceptable in comparision to other studies. But the results of membrane with 6 mm diameter are not acceptable. Therefore, membrane with 3 mm inner diameter was selected as a final sample. Eventually 3 patients' bloods were tested with chosen membrane. The results evident that the creatinine and urea removal rates at 1.5 hours duration were respectively %70.9 and %80.1. Key words:End stage renal deasis, Creatinine, urea clearance, Chronic renal failure, hemodialysis, kidney tralant, Nano fibers
بیمارانی که در مرحله آخر بیماری کلیوی قرار دارند، تحت درمان پیوند کلیه و یا درمان همودیالیز و یا دیالیز صفاقی قرار می گیرند. بر اساس آمار اداره پیوند اعضای ایران در آبان ماه سال 1394، 25000 ب?مار مبت?به نارسایی مزمن کلیوی و در انتظار پیوند کلیه وجود دارند که تنها 46 درصد از این بیماران در ایران موفق به پیوند کلیه می شوند و 51 درصد تحت درمان دیالیز خونی قرار میگیرند. بنابراین عمدهترین روش جایگزین عملکرد کلیه، همودیالیز است. در این روش درمانی با اتصال دستگاه دیالیز به بیمار به مدت 12 ساعت در هفته، میزان کلیرانس خون رضایت بخش نیست و بیمار در طول زمان دیالیز دچار افت فشار خون میشود و برای برخی بیماران به خصوص کسانی که بیماری قلبی دارند احتمال مرگ در زمان دیالیز وجود دارد. در این تحقیق با توجه به کارآیی بالای فیلترهای نانولیفی تصمیم به ساخت فیلتر نانولیفی سیلندری شکل پلی سولفون گرفته شد. هدف از این کار تولید فیلتری با کارآیی بالا و ابعاد کوچک برای ساخت دستگاه دیالیز کوچک به طوریکه همراه بیمار بوده و دیالیز به صورت مداوم انجام شود، هست. به این منظور دستگاه جمع کنندهای با 3 محور با قطرهای 3 ، 6 و 9 میلیمتر ساخته شد و نانو الیاف پلی سولفون با غلظت 5/11 % و حلال های DMF و THF به نسبت 70/30 و با فاصله ریسندگی 12 سانتی متر و ولتاژ 12 کیلو ولت و سرعت تغذیه 01/0 میلیلیتر بر دقیقه بر روی این جمع کننده با سه قطر داخلی 3 ، 6 و 9 میلیمتر ریسیده شد. سپس دستگاهی شبیه به دستگاه دیالیز ساخته شد و فرآیند دیالیز با این غشاها برای حذف اوره و کراتینین از محلول اوره و کراتینین در زمان های 5/1، 3، 5 ، 7 ، 12و 24 ساعت مورد بررسی قرار گرفت و همچنین خون بیماران نیز در مدت زمان 5/1 ، 3 و 5 ساعت آزمایش شد. نتایج بدست آمده نشان داد که با کاهش سرعت دورانی جمع کننده آرایش یافتگی غشاء کاهش مییابد و قطر نانو الیاف افزایش مییابد و کارآیی غشاء در حذف اوره و کراتینین در دستگاه دیالیز نیز افزایش مییابد. بنابراین کمترین سرعت دورانی قابل استفاده در جمع کننده به عنوان سرعت نهایی جمع کننده انتخاب شد. در ادامه غشاهای با قطر داخلی 6 و 3 میلیمتر با کمترین سرعت دورانی جمع کننده و کمترین ضخامت قابل قبول از نظر استحکام و یکنواختی تولید شدند. در نهایت نتایج تصاویر SEM نشان داد که با کاهش قطر داخلی غشاء از 6 به 3 میلیمتر، ضخامت غشاء از 41 به 15میکرون کاهش یافته است و قطر نانو الیاف هم افزایش یافته است. نتایج آزمایشگاهی نیز نشان داد که در غشاء 3 میلیمتر در زمان 5/1 ساعت به بعد، میزان حذف بیشتر از60% و قابل قبول بوده است، ولی در غشاء 6 میلیمتر نتایج قابل قبول نیست. بنابراین غشاء با قطر داخلی 3 میلیمتر به عنوان غشاء نهایی انتخاب شد و سرم خون 3 بیمار بر روی آن آزمایش شد و نتایج نشان داد که در زمان 5/1 ساعت میزان حذف در کراتینین و اوره به ترتیب 9/70 و 1/80 % بوده است. کلمات کلیدی: نارسایی مزمن کلیوی، همودیالیز، دیالیز مداوم، غشاء نانو لیفی، نفوذ پذیری غشاء،کلیرانس خون، فیلتراسیون خون، کلیه مصنوعی مداوم