The effect of dialysis environment and reprocessing procedure on the mechanical and structural stability of high flux polysulfone membrane

Abstract

Literatürde nefroloji ve hemodiyaliz konusunda gerçekleştirilmiş birçok klinikçalışma mevcut olmasına rağmen, hemodiyaliz membranlarının biyouyumluluk veperformansları hakkında yeterli sayıda laboratuar çalışması bulunmamaktadır. Bu çalışma,ele alınan konuda, mühendislik bakış açısıyla yapılmış olan ilk araştırmalardan birtanesidir. Bu çalışmada, Fresenius FX80 polisulfon diyaliz membranı, hasta tarafındankullanıldıktan sonra, formaldehit ve sodyum hipoklorite maruz bırakılmıştır. Elde edilenkullanılmış?tekrar işlenmiş membranlarla, hiç kullanılmamış membranın mekaniközellikleri monotonik ve tekrarlı yüklemelerle incelenmiş ve yapılan deneyler birbirleriylekarşılaştırılmıştır. Kullanılan membranların yüzeylerindeki ve morfolojilerindekideğişimler taramalı elektron mikroskobu ve atomik kuvvet mikroskobu ile incelenmiştir.Mekanik yüklemeye maruz bırakılan membranların yapılarındaki kristallik X?ışınıdifraksiyonu ile tayin edilmiş ve orijinal yapısı ile karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlaragöre, kullanılmış?tekrar işlenmiş membranların tokluğu ve mukavemeti düşmüştür.Yapılan mikroskopik çalışmalar, söz konusu membranların por büyüklüğünde artma ve porşeklinde değişim olduğunu göstermiştir. Kristal yapıda artma, beklenildiği gibi monotonikolarak yüklenen fiberlerde görülmesine rağmen, tekrarlı olarak yüklenen fiberlerdegörülmemiştir. Bunun sebepleri arasında tekrarlı yüklemelerin elastik bölgede kalması veplastik deformasyona sebep vermemesi olabilir, ancak sonucun net olarak açıklanabilmesiiçin polimer davranışının tam olarak tespit edilebilmesini amaçlayan ileri çalışmalargerekmektedir. Sonuç olarak, tekrar?işleme ve diyaliz, polisülfon hemodiyalizörlerüzerinde, diyaliz sırasında komplikasyonlara sebep olması muhtemel yapısal değişiklikleresebebiyet vermektedir.

Although there are many clinical researches in the open literature, biocompatibilityand performance of reprocessed hemodialysis membranes are not still well defined. Thisthesis aims to fulfill the deficiency in the experimental studies performed from anengineering point of view. In line with this aim, Fresenius FX80 polysulfone hemodialyzermembrane was exposed to formaldehyde and bleach after a dialysis session. Themechanical stabilities of virgin and used?processed fibers were investigated by tensile testsconsisting of monotonic and cyclic loading. The surface features and morphology changeswere examined by SEM and AFM. The crystallinity of the mechanically tested virgin andused?processed fibers was determined by XRD. The experiments showed that the ductility,toughness and strength of the used?processed fibers decrease. The microscopic studiesdepicted some morphological changes such as increase in pore size and deformation in poreshapes. The X?ray diffraction method demonstrated the increase in the crystallinity ofmonotonically loaded used?processed or virgin fibers. However, it is seen that thecyclically loaded fibers undergo some structural changes, although the crystalline portion intheir structure does not increase. This result can be related with the loading cycles in theelastic region and further studies are needed to determine the behavior of polymericmaterial. In conclusion, reprocessing and dialysis structurally changes the hemodialyzermembrane, which may result in some complications during hemodialysis reuse.