اصلاح سطح درونی غشای الیاف توخالی پلی سولفون طی عمل‌آوری پوششی با پلی‌دوپامین

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 بناب، دانشگاه بناب، دانشکده مهندسی، گروه مهندسی نساجی، کد پستی 5551395133

2 بناب، دانشگاه بناب، دانشکده مهندسی، گروه مهندسی شیمی و پلیمر، کد پستی 5551395133

3 تبریز، دانشگاه صنعتی سهند، گروه مهندسی شیمی و پلیمر، کد پستی 5331841133

چکیده

فرضیه: خالص‌سازی خون فرایندی است که در آن دیالیز‌کننده برای پاک‌سازی خون از مواد زائد مانند اوره به‌کار گرفته می‌شود. برای ساخت دیالیز‌کننده‌های خالص‌ساز خون اغلب از غشاهای بشرساخته استفاده می‌شود. بیشتر این پلیمرها سازگاری خوبی با خون ندارند. پوشش‌دهی با پلیمرهای آب‌دوست روش بسیار ساده و مؤثری است که برای افزایش خواص آب‌دوستی و زیست‌سازگاری به‌کار گرفته می‌شود. پلی‌دوپامین یکی از پلیمرهای زیست‌سازگار با گروه‌های عاملی کاتکولی است که تاکنون با توجه به خواص آب‌دوستی زیاد و چسپندگی مناسب برای پوشش‌دهی غشاها مورد توجه قرار گرفته است. 
روش‌ها: در این پژوهش، برای اولین بار سطح داخلی غشاهای الیاف توخالی پوشش‌دهی شد. پوشش‌دهی غشای پلی‌سولفون با تزریق محلول پلی‌دوپامین انجام شد. خواص ساختاری و تراوایی غشای عمل‌‌آوری‌شده با این روش با غشای عمل‌‌آوری‌نشده و  غشایی که سطح بیرونی آن با محلول پلی‌دوپامین پوشش‌دهی‌شده مقایسه شد. 
یافته‌ها: تغییر معنی‌داری در تراوایی هیدرولیکی و اندازه منافذ غشاهای الیاف توخالی پس از عمل‌‌آوری‌های انجام‌شده با سطح اطمینان %95 دیده نشد. همچنین مطالعات با روش‌های میکروسکوپی الکترونی پویشی و طیف‌نمایی پراش انرژی پرتو X روی سطح مقطع الیاف توخالی پیش و پس از عمل‌‌آوری انجام شد. نتایج طیف‌نمایی پراش انرژی پرتو X نشان می‌دهد، مقدار عنصر اکسیژن سطح درونی الیاف توخالی که در عمل‌‌آوری‌های داخلی قرار گرفته به‌طور محسوسی افزایش یافته است. بررسی آماری نتایج استحکام غشاهای عمل‌‌آوری‌شده نشان می‌دهد، استحکام غشای عمل‌‌آوری‌شده با روش تزریقی در مقایسه با غشای عمل‌‌آوری‌نشده و عمل‌‌آوری‌‌شده در سطح بیرونی، افزایش معنی‌دار را با سطح اطمینان %95 نشان می‌دهد. 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Modification of Polysulfone Hollow Fiber Membrane Inner Surface with Polydopamine Coating Treatment

نویسندگان [English]

  • Reza Saghafi 1
  • mehdi Hatami 2
  • Ali reza yousefi 2
  • vida sadi 1
  • Mohammadreza Yazdanpanah 3
1 Textile Engineering Group, Department of Engineering, University of Bonab, P.O. Box: 5551-395133, Bonab, Iran
2 Department of Polymer Science and Engineering, University of Bonab, P.O. Box: 5551-395133, Bonab, Iran
3 Polymer Engineering Group, Department of Engineering, University of Sahand, P.O. Box: 5331-841133, Tabriz, Iran
چکیده [English]

Hypothesis: Hemodialysis is a procedure in which a dialyzer is used to clean the blood from waste products such as urea. Man-made membranes are often used to make hemodialysis dialyzers. Most of the employed polymers are not well compatible with blood. Coating method with hydrophilic polymers is a very simple and effective method that is used to improve the hydrophilic and biocompatible properties of produced membranes. Polydopamine is one of the hydrophilic polymers that has been considered for its high hydrophilic properties and good adhesion to cover membranes.
Methods: The coating of the inner surface of hollow fiber membranes was applied for the first time. The polysulfone membrane was coated with polydopamine solution, injected at specified time and pressure. The structural and permeability properties of the membrane treated by this technique were compared with the untreated membrane and the membrane whose outer surface was coated with polydopamine solution.
Findings:  No statistically significant change in hydraulic permeability and pore size of hollow fiber membranes was observed after treatment at 95% confidence level. Also, studies were performed by scanning electron microscopy and X-ray energy diffraction spectroscopy techniques on the cross-sectional area of hollow fibers before and after treatments. The results of X-ray energy diffraction spectroscopy technique showed that the amount of elemental oxygen on the inner surface of hollow fibers that were internally coated with polydopamine has significantly increased. The mechanical properties of hollow fiber membranes were also evaluated. The statistical analysis of the treated and untreated membranes showed that the strength of the membrane treated by injection technique in comparison with untreated and external surface treated membranes has significantly increased at 95% confidence level.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hemodialysis
  • Polydopamine
  • polysulfone
  • hollow fiber
  • injection

مراجع

  1. The United States Renal Data System (USRDS), Excerpts from the USRDS 2008 Annual Data Report: Atlas of Endstage Renal Disease in the United States, J. Kidney, 1, S1, 2000.
  2. Beladi Musavi S.S., Hayati F., Alemzadeh Ansari M.J., Valavi , Cheraghian B., and Shahbazian H., Survival at 1, 3 ,and 5 Years in Diabetic and Nondiabetic Hemodialysis Patients, Iran. J. Kidney Diseases, 4, 74-77, 2010.
  3. Pandya and Farrington K., Haemodialysis, Medicine , 31, 66- 69, 2003.
  4. Nafar , Monsavi S.M., Mhdavi M., Pour-Reza-Gholi F., Firoozan A., and Einollahi B., Burden of Chronic Kidney in Iran, Iran J. Kidney, 2, 138-192, 2008.
  5. Nakata and Kumazawa H., Gas Permeability and Permselectivity of Plasmatreated Polyethylene Membranes, J. Appl. Surf. Sci., 101, 383-387, 2006.
  6. Zhu L.P., Zhu B.K., Xu L., Feng Y.X., Liu F., and Xu Y.Y., Corona-Induced Graft Polymerization for Surface Modification of Porous Polyethersulfone Membranes, Surf. Sci., 253, 6052-6059, 2007.
  7. Deshmukh P. and Li K., Effect of Ethanol Composition in Water Coagulation Bath on Morphology of PVDF Hollow-Fibre Membranes, J. Membr. Sci., 150, 75-85, 1998.
  8. Wang,LiK.,andTeoW.K.,PreparationandCharacterizationof Polyvinylidene Fluoride (PVDF) Hollow Fiber Membranes, J. Membr. Sci., 163, 211-220, 1999.
  9. Yang , Chung T.-S., and Weber M., Microscopic Behavior of Polyvinylpyrrolidone Hydrophilizing Agents on Phaseinversion Polyethersulfone Hollow Fiber Membranes for Hemofiltration, J. Membr. Sci., 326, 322-331, 2009.
  10. Su,FuP.,LiQ.,TaoY.,LiZ.,ZaoH.,andZhaoS.C.,Evaluationof Polyethersulfone Highflux Hemodialysis Membrane In Vitro and In Vivo, J. Mater. Sci., 19, 745-751, 2008.
  11. Hayama , Yamamoto K., Kohori F., and Sakai K.,How Polysulfone Dialysis Membranes Containing Polyvinylpyrrolidone Achieve Excellent Biocompatibility?, J. Membr. Sci., 234, 41-49, 2004.
  12. Saghafi R., Zarrebini M., Semnani D., and Mahmooudi M.R., Novel Method for Treatment of Hollow Fiber Membranes Using Hypochlorite, Text. Inst., 105, 962-970, 2014.
  13. Saghafi R., Zarrebini M., Semnani D., and Mahmooudi M.R., High Pressure Injection Technique for Hypochlorite Treatment of Polysulfone Hollow Fibre Membranes, Indian J. Fibre Text. , 40, 405-413, 2015.
  14. Volkow N.D., Wang G.J., Kollins S.H., Wigal T.L., Newcorn H., Telang F., Fowler J.S., Zhu W., Logan J., Ma Y., Pradhan K., Wong C., and Swanson J.M., Evaluating Dopamine Reward Pathway in ADHD: Clinical Implications, J. Am. Med. Assoc. (JAMA), 302, 1084-1091, 2009.
  15. Lee H., Dellatore S.M., Miller W.M., and Messersmith P.B., Mussel-Inspired Surface Chemistry for Multifunctional Coatings, Mater., 20, 1619-1623, 2007.
  16. Postma,YanY.,WangY.,ZelikinA.N.,TjiptoE., andCarusoF., Self-Polymerization of Dopamine as a Versatile and Robust Technique to Prepare Polymer Capsules, Chem. Mater., 21, 3042-3044, 2009.
  17. McCloskey B.D., Park H.B., Ju H., Rowe B.W., Miller D.J., Chun B.J., Kin K., and Freeman B.D, Influence of Polydopamine Deposition Conditions on Pure Water Fluxand Foulant Adhesion Resistance of Reverse Osmosis, Ultrafiltration, and Microfiltration Membranes, Polymer, 51, 3472-3485,
  18. An Z., Dai F., Wei C., Zhao Y., and Chen L., Polydopamine/ Cysteine Surface Modified Hemocompatible Poly(vinylidenefluoride) Hollow Fiber Membranes for Hemodialysiss, Res., 1-9, 2018. DOI.org/10.1002/ jbm.b.34106
  19. Pravin G., Choi W., Hong Kim K., Park C.H., Choi W.K., and Lee K., Synthesis, Characterization and Surface Modification of PES Hollow Fiber Membrane Support with Polydopamine and Thin Film Composite Forenergy Generation, Chem. Eng. Sci., 243, 137–146, 2014.
  20. Wang,GuoH.,ShiX.,YaoS.,QingW.,LiuF.,andTangC.Y.,Fast Polydopamine Coating on Reverse Osmosis Membrane: Process Investigation and Membrane Performance Study, J. Colloid Interface Sci., 535, 239-244, 2019.
  21. Davari S., Omidkhah M., and Salari S., Role of Polydopamine in the Enhancement of Binding Stability of TiO2 Nanoparticles on Polyethersulfone Ultrafiltration Membrane, Colloids Surf. A: Eng. Asp., 622, 126694, 2021.
  22. Shah V., Prasetya N., and Li K., Polydopamine Modification of High-Performance PVDF Ultrafiltration Membranes Prepared by the Combined Crystallisation and Diffusion (CCD) Method, Membr. Sci., 635, 1-12, 2021.
  23. Monsef , Homayoonfal M., and Davar F., Modification of Structural Properties of Nanocomposite Membranes for Improving Dye Separation from Textile Effluents, Iran. J. Polym. Sc. Technol. (Persian), 31, 475-492, 2019.
  24. Cheng C., Shuang L., Zhao W., Wei Q., Nie S., Sun S., and Zhao C., The Hydrodynamic Permeability and Surface Property of Polyethersulfone Ultrafiltration Membranes with Mussel-Inspired Polydopamine Coatings, Membr. Sci., 417, 228-236, 2012.
  25. Fallahnejad , Bakeri Jafarkolaei G.R., and Fauzi I., Improvement Modified with Performance Membrane Nanotubes Oxide Titanium, Iran. J. Polym. Sc. Technol. (Persian), 33, 291- 304, 2020.
  26. Operation and Maintenance Manual-UF-6-HF Ultrafiltration System, Con-Serv Manufacturing,
  27. Liao, Klein E., Poha C.P., Huanga Z., Lu J., Hardy P.A., and Ga D., Measurement of Hollow Fiber Membrane Transport Properties in Hemodialyzers, J. Membr. Sci., 256, 176-183, 2005.
  28. Thuyavan Y.L, Anantharaman N., Arthanareeswaran G., and Ismail A.F., Impact of Solvents and Process Conditions on the Formation of Polyethersulfone Membranes and Its Fouling Behavior in Lake Water Filtration, Chem. Technol., 91, 2568- 2581, 2016.
  29. Marino,GalianoF.,SimoneS.,andFigoliA.,DMSOEVOL™as Novel Non-toxic Solvent for Polyethersulfone Membrane Preparation, Environ. Sci. Pollut. Res., 26, 14774-14785, 2019.
مجله علوم و تکنولوژی پلیمر
دوره 35، شماره 1 - شماره پیاپی 177
فروردین و اردیبهشت 1401
صفحه 53-67

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار