Analiza transferurilor de masa in microchipul unui rinichi artificial

Mecatronica Sistemelor Biomedicale UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAOV Facultatea de Design de Produs si Mediu Departamentul Design de Produs, Mecatronic si Mediu Rinichi ArficialMecatronica sistemelor biomedicale

ndrumtor proiect: dr. ing. erban Ionel Student: Mircescu SergiGrupa:171001 An::IV2013

Analiza transferurilor de masa in microchipul unui rinichi artificialDespre articolIn aceasta comunicare vom demonstra conceptia unui microrinichi artificial folosind microunelte care mimeaza functiile organelor in vivo.Va prezentam o tehnica de integrare a membranelor de polietersulfona (PES) de obicei folosite in hemodializa, inauntrul unul microchip de polidimetilsiloxan (PDMS). Scopul microchipului este de a modela filtrarea glomerulara .3Cuprins:IntroducereMembraneleMicrochipul Schema experimentalaTeorieConcluziiIntroducere:In studiile toxicitatii, efectele unei molecule sau ale unui medicament sunt adesea testate direct cu animale (studii in vivo) sau prin folosirea celulelor specific vizate de molecule (studii in vitro). Avansurile in bioinginerie permit dezvoltarea unor diversi bioreactoare complecse care pot reproduce interactiunile dintre organe precum ficatul, rinichiul, intestinele sau plamanul.Membranele: Am folosit doua tipuri de membrane plate de polietersulfona (PES) : MicroPES 1FPH si MicroPES 8F. Materialul de polietersulfona este ales deoarece este larg folosit in hemodializoare. Marimile nominale ale porilor 1FPH si 8F sunt 0,04 si respective 0,8 m Grosimea membranelor este de 100 m.

Imagini SEM ale membranelor PES: (A) 1FPH; (B) 8F.Scara este 10 m.

Microchipul: Microchipul este compus din trei straturi, incluzand doua straturi PDMS intre care se afla o membrane PES. Fig. 2A arata asamblarea stratificata a partilor compunand microchipul de filtrare. Fiecare strat PDMS include o retea de intrare si de iesire si o camera de filtrare.Camerele de filtrare au o adancime de 200m, latime de 11mm si lungime 13mm.O matrice de microcanal de 100min adancime este localizata la fundul fiecarei camera,precum este aratat de Fig. 2B.

Schema experimentala:

Pentru a analiza transferul de masa in microchip, au fost folosite doua circuite perfuzie asa cum apare in Fig.3A.:Primul circuit a fost folosit sa inunde solutia retenata in care moleculela ce trebuie filtrata a fost incarcata. Al doilea circult corespunde solutiei penetrante in care molecula care trebuie filtrata a fost extrasa. Fiecare circuit include un rezervor de lichid de 10 mL si o pompa peristaltica. Pentru acontrola presiunea, au fost conectate patru manometre la porturile de intrare si iesire ale microchipului (porturi definite in Fig.2A).Fig.3. Schema experimentala:

(A)circuit de curgere curent paralel(sageata completa) si contra curent (sageata punctata) folosite in timpul experimentaelor de transfer de masa; (B) modul punct mort pentru determinarea curgerii transmembranare a apei pure.

Teorie: Ne-am propus un model pentru a descrie transportul moleculelor in microchip si prim membrane.-presiunea osmotica este neglijata -efectele intrarii si iesirii sunt neglijate in ambele compartimente ale camerei de filtrare-principala rezistenta la transferul prin difuzie este localizata in membranea -volumul de lichid in fiecare compartiment este presupus ca fiind cel al rezervorului (volumul conexiunilor este neglijat) -viscozitatile in fiecare compartiment sunt egale datorita gradului ridicat de dizolvare al substantelor dizolvate.Concluzii Am introdus un microchip in care au fost caracterizate tranferurile de masa ale solvatilor ureei, vitaminei B12 si albuminei.Au fost prezentate transferurile de masa cu cele doua tipuri de membrane de polietersulfona si pentru trei tipuri de molecule. Microchipul poate fi folosit fie in modul dializa fie in modul difuzie convective.In final ,pentru a propune un bio-rinichi artificial, reabsorbtia tubular proximala trebuie inclusa si investigate in microchip.

VA MULTUMESC PENTRU ATENTIE!