غشای پلیمری درنقش کلیه

شاید خیلی از ما ندانیم که هر لحظه در بدنمان چه اتفاقاتی می افتد. شاید خیلی از ما به دلیل همین بی اطلاعی از کارکرد اجزای بدنمان ، قدر آنها را هم ندانیم.

کد خبر: ۶۰۲۸۰

درحقیقت هرکدام از این اعضا، مانند کارخانه ای عظیم ، وظیفه سرپا نگه داشتن انسان را به عهده دارند و بخوبی هم از پس آن برمی آیند ؛ اما امان از آن زمانی که حتی یک عضو نتواند بدرستی کار کند.یکی از اعضای مهم بدن که وظیفه پالایش و پاکسازی خون را به عهده دارد، کلیه است.
بیماران کلیوی به دلیل نداشتن یا ناقص کار کردن کلیه در پاکسازی خون با مشکل مواجه می شوند، تا جایی که برای انجام این عمل به کلیه ای مصنوعی نیاز پیدا می کنند.
ساختار دستگاه دیالیز تا حد زیادی به ساختار کلیه انسان نزدیک است و دانشمندان همچنان در تلاشند این شباهت را بیشتر و بیشتر کنند.یکی از پژوهشگران ایرانی که با اختصاص رساله دکتری خود به این طرح در این زمینه به موفقیت شایانی دست پیدا کرده است ، دکتر جلال برزین ، پژوهشگر پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران است.
دکتر برزین در این گفتگو به ساختار و مزایای غشای جدیدی اشاره کرده که به وسیله او و همکارانش ساخته شده است.

آقای دکتربرزین! همودیالیز چیست و در چه مواردی استفاده می شود؛

به طور کلی همودیالیز به معنای تصفیه و فیلتر شدن خون است. در این فرآیند سموم اورمیک خون از قبیل اوره ، اسید اوریک و کراتینین توسط غشای دیالیز از خون بیمار جدا و به وسیله مایع دیالیز دفع می شود. در یک انسان سالم عمل تصفیه و پاکسازی خون از مواد زاید حاصل از سوخت و ساز بدن همراه آب اضافه به وسیله کلیه ها انجام می پذیرد و از طریق ادرار دفع می شود. در بیماران کلیوی به دلیل نارسایی های حاد و مزمن کلیه ، عمل دفع مواد زاید خون بخوبی انجام نمی گیرد و این مواد همراه آب اضافه ، در بدن تجمع می یابند. در این موارد دستگاه های همودیالیز به عنوان کلیه مصنوعی (Artificial Kidney)وارد عمل می شوند و این نارسایی را تا حد زیادی جبران می کنند.

فرآیند همودیالیز با دیالیز صفاقی چه تفاوتی دارد؛

دیالیز صفاقی که امروزه برای حدود 15 درصد بیماران دیالیزی که به علت مشکلات خاص نمی توانند همودیالیز شوند با صلاحدید پزشک معالج استفاده می شود. در این روش مایع دیالیز توسط یک رابط به حفره صفاق تزریق می شود و مواد زاید حاصل از سوخت و ساز بدن از طریق خون و به وسیله حفره های صفاق وارد مایع دیالیز شده و سپس مایع مذکور همراه مواد زاید از بدن خارج و این عمل مجدد تکرار می شود.در فرایند همودیالیز ، خون بیمار به طور مداوم از بدن خارج و به سمت مجموعه غشاها ارسال شده و از محیط غشا که به وسیله محلول دیالیز(Dialysate)احاطه شده است عبور می کند. گلبول های قرمز و سفید ، پلاکت ها و بیشتر پروتئین های پلاسما بزرگتر از اندازه ای هستند که قادر باشند از منافذ غشا عبور کنند ، اما آب و ذرات با ابعاد کوچک مانند مواد زاید موجود در خون مثل اوره ، کراتینین و اسید اوریک قابلیت عبور از غشا و ورود به محلول دیالیز را دارند.
محلول دیالیز مواد زاید و آب اضافی خون را که به وسیله اختلاف غلظت از غشا عبور کرده اند ، برداشت می کند و از طرف دیگر مانع عبور دیگر یونهای اساسی خون از غشا می شود. این فرایند عموما 3الی 5 ساعت طول می کشد و 3 بار در هفته در یک مرکز همودیالیز انجام می پذیرد.

غشای همودیالیز این توانایی را دارد که اجزای مضر موجود در خون را از خود عبور دهد و از عبور مواد مفید موجود در خون جلوگیری کند

با توجه به موارد ذکر شده مشخص است که در انواع دستگاه های همودیالیز ، غشاهای دیالیز مهمترین قسمت دستگاه هستند ؛ چرا که فرایند اصلی جداسازی و دفع مواد زاید خون را به عهده دارند.

جنس غشاهای ساخته شده به وسیله شما چیست؛

غشاهای پلیمری به روشهای مختلفی تهیه می شوند که یکی از مهمترین آنها، روش جدایش فازی محلول های پلیمری است.در این تحقیق با استفاده از یک ماده ترموپلاستیک مهندسی با زیست سازگاری مناسب و به وسیله روش جدایش فازی غشاهای همودیالیز به 2 صورت غشاهای صفحه ای (Flat membranes) و غشاهای الیاف توخالی (Hollow fiber membranes) به منظور کاربرد در فرایند همودیالیز تهیه شده است.

در ساخت این غشا دستیابی به چه خواصی مورد توجه بوده است؛

یک غشا مناسب برای همودیالیز باید این توانایی را داشته باشد که اجزای مضر موجود در خون را از خود عبور دهد و از طرفی از عبور مواد مفید موجود در خون جلوگیری کند ؛ بنابراین مهمترین هدف در انجام این پروژه دستیابی به ساختاری بود که این قابلیت مهم را داشته باشد. یادآوری این نکته لازم است که ابعاد ذرات مفید و مضر موجود در خون فاصله زیادی از یکدیگر نداشته و رسیدن به ساختاری مناسب برای جداسازی این مواد کاری بسیار مشکل است.
از طرف دیگر مواد عبور کرده از غشا باید با شار قابل قبولی از غشا عبور کنند که رسیدن به این پارامتر نیز از اهداف مورد نظر در این تحقیق بود. از دیگر خواص مهمی که در این تحقیق به دنبال آن بودیم یکنواخت کردن ابعاد حفره های غشاها بود که در نهایت موفق شدیم با استفاده از یک روش اصلاحی ، ابعاد حفره ها در غشاها را با گستره پخش مناسبی در محدوده مورد قبول در فرایند همودیالیز قرار دهیم.

در ساخت این غشاها انجام چه تست هایی مورد توجه قرار گرفته است؛

در بخش آزمون غشاهای صفحه ای ، چگونگی کارایی این غشاها در دفع همزمان مواد زاید خون همچون اوره ، اسید اوریک و کراتینین از پلاسمای خون همراه بررسی ساختار غشاها با تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی (SEM)روی مجموعه وسیعی از غشاهای ساخته شده در شرایط فرایندی گوناگون انجام پذیرفت.
در بخش آزمون غشاهای الیاف توخالی آزمون های اولترافیلتراسیون ، محاسبه شار آب عبوری از غشا، بررسی توانایی جداسازی ذرات محلول با گستره وسیعی از جرم ملکولی ، محاسبه متوسط ابعاد حفره ها و چگونگی پخش آنها و همچنین MWCO غشاها معین شد ؛ همچنین میزان گذردهی و شار عبوری محلول حاوی ذرات ویتامین ب-12، اسید اوریک و آلبومین نیز مورد مطالعه قرار گرفت.
به علاوه بررسی ساختار غشاهای الیاف توخالی با تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی و میکروسکوپ با انرژی اتمی (AFM) نیز صورت پذیرفت. برای بررسی زیست سازگاری غشاهای ساخته شده ، آزمون های تعیین سمیت یاخته ای روی نمونه ها انجام شد.

آیا برای استفاده از این غشاها ترکیبات ماده دیالیز تغییری می کند؛

مایع دیالیز ، محلولی الکترولیتی است حاوی موادی چون کلرید سدیم ، استات سدیم ، کلرید کلسیم ، کلرید پتاسیم ، کلرید منیزیم و آب. از آنجا که ابعاد یونهای موجود در خون کوچکتر از ابعاد حفره های موجود در غشا دیالیز است قابلیت خروج از خون را در فرایند دیالیز دارد ؛ بنابراین هدف عمده استفاده از محلول دیالیز، ممانعت از عبور یونهای خون از غشا است. مایع دیالیز مواد زاید و آب اضافی را که به وسیله اختلاف غلظت از غشا عبور کرده اند ، جمع آوری و از محیط خارج می کند. بنابراین ترکیبات اصلی این محلول وابسته به نوع غشا مصرفی در فرایند همودیالیز نیست.چسبندگی پلاکت یکی از نقطه ضعف های مواد مصنوعی است که در مجاورت با خون قرار می گیرند.

در تحقیقات جنابعالی آیا این پارامتر نیز مورد بررسی قرار گرفته است؛

برای بررسی خون سازگاری غشاهای ساخته شده ، میزان چسبندگی پلاکت روی نمونه ها نیز مورد بررسی قرار گرفت و طی انجام این آزمون ها اثر عوامل مختلف در ساخت غشاها بر میزان چسبندگی پلاکت گزارش شد.

این طرح از چه مزایایی برخوردار است؛

با ساخت این غشاها برای اولین بار در ایران به فرمولاسیون طراحی و ساخت غشاهای با ساختارهای مناسب برای کاربرد در فرایند همودیالیز و شیوه انجام آزمون های مختلف آن دست یافته ایم. یکی دیگر از موارد مهمی که در اینجا می توان به آن اشاره کرد ، آن است که در این پروژه توانستیم با انجام اصلاحات روی غشاها، چسبندگی پلاکت بر غشاها را به میزان قابل توجهی کاهش دهیم که روش اصلاحی مذکور برای کاهش چسبندگی پلاکت بر غشاهای همودیالیز برای اولین بار در جهان گزارش شد.

با انجام این تحقیق آیا موفق به ارائه مقاله در مجالات و سمینارهای علمی شده اید؛

از این طرح تاکنون 10 مقاله در مجلات معتبر علمی (ISI)و کنفرانس های داخلی و خارجی ارائه شده است. در خاتمه از همکاران محترم خود در انجام این پروژه دکتر سیدسیاوش مدائنی ، استاد دانشکده فنی دانشگاه رازی کرمانشاه و دکتر حمید میرزاده ، استاد پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی قدردانی می کنم.