HEMODYALZ MEMBRANLARI DEAL DYALZER Kk ve orta molekl

HEMODİYALİZ MEMBRANLARI

İDEAL DİYALİZER • Küçük ve orta molekül ağırlıklı üremik toksinler için yüksek ve tutarlılıta klirens sağlanırken, yaşamsal olan düşük molekül ağırlıklı proteinler ve aminoasitlerin kaybı ihmal edilebilir olmalıdır. • Düşük ultrafilitrasyon hızlarında yeterli ultrafilitrasyon sağlanırken minimal geriye filitrasyon olmamalıdır. • Düşük kan kompartman hacmine sahip olmalıdır. • Toksik ve trombojenik olmayan malzemelerden yapılmalıdır. • Kan uyumlu olmalıdır. • Eğer mümkünse yeniden kullanılabilir olmalıdır. • Maliyeti düşük olmalıdır.

Diyalizer Bileşenleri-Lif Demeti • Lif demeti 7 -17 x 103 yarı geçirgen içi boş lif içerir, böylece kan ile diyalizat arasında su ve solüt geçişine izin verir • Liflerin iç çapı 200μm, duvar kalınlığı 30 40μmdir. Yüzey alanı 1 ila 2. 5 m 2 arasındadır. • Liflerin yapısı, diyalizatın lif demeti boyunca eşit şekilde dalgalanmasına izin verecek şekilde tasarlanmıştır. • Liflerdiyalizat kompartmanınıda şekillendiren diyalizer muhafazası tarafından çevrelenir.

Diyalizer. Bileşenleri-Kolektör • Kolektör son başlık tarafından çevrelenen boşluktur ve poliüretan dolgu materyali içi boş tutar ve kan ve diyalizat kompartmanları arasında engel oluşturmak üzere şekil verir. • Kollektörler kanın diyalizer girişinden membran liflerine, membran liflerinden diyalizer çıkışına gittiği kanaldır. • Bazı diyalizerlerde son başlık çıkarılabilir özelliktedir.

Diyalizer Bileşenleri-Yolaklar • Lif lümenleri içinde hareket eden kan akım hızı 200 -450 ml/dak arasındadır. • Liflerin dış yüzeyinde hareket eden diyalizatınakımhızı 500800 ml/dak’dır. • Diffüziv klirensin maksimum olması için kan ve diyalizat aksi yönlerde hareket eder.

Diyalizer Sterilizasyonu • Başlangıçta formeldehitle yapılmıştır. • Daha sonra bu amaçla kullanılan etilenoksid (ETO), poliüretan dolgu materyali içinde kalarak diyaliz sırasında kana geçerek plazma proteinlerine bağlanıp, antikor oluşumuna ve anaflaktoid reaksiyonlara yol açması nedeniyle günümüzde tercih edilmemektedir. • Günümüzde ise buhar ve ışınla yapılan sterilizasyon yöntemleri kullanılmaktadır.

SINIFLAMA Özellik Tanım Ayırt edici faktör Biyouyumluluk Selüloz Membranın kimyasal yapısı Modifiye selüloz Sentetik Solüt uzaklaştırma Düşük etkinlikli Yüksek etkinlikli Düşük akışkan Yüksek akışkan Küçük solüt (üre) uzaklaştırma Küçük solüt (β 2 mikroglobulin) uzaklaştırma

Kimyasal Bileşenlere Göre Membranlar • Selüloz bitkilerden elde edilir ve hemodiyaliz membranı üretmede kullanılan ilk materyaldir. • Diyaliz tedavisinin uygulanmaya başlamasından itibaren yaklaşık 30 yıl en sık kuprofan membranlar kullanıldı. • Selüloz membranlar hidrojel şeklindedir ve ince, mekanik olarak güçlü olmaları ve solüt transportunu iyi sağlamaları nedeniyle kullanımları pratiktir. • Membranı oluşturan sellobioz ünitesindeki hidroksil grupları nedeniyle biyouyumlu olmamaları dezavantajlarıdır.

Kimyasal Bileşenlere Göre Membranlar • 1970 lerde hidroksil grupları başka gruplarla değiştirilerek daha biyouyumlu hale getirildi. • Asetat, dietilaminoetil, benzil, polietilen glikolik asit, vitamin E hidroksil grupları yerine kullanılmıştır. • Diaetilamino etil fosfat, heparin gibi moleküllerin membrana yapışmasını engelleyip, fosforun vücuttan uzaklaştırılmasını arttırma ve pıhtılaşmayı azaltma etkisi de vardır.

Kimyasal Bileşenlere Göre Membranlar • Değiştirilmemiş selüloz membranlarla bağışıklık sistem aktivasyonu ve solütlerin yetersiz uzaklaştırılmasıyla ilgili endişeleri gidermek üzere sentetik membranlar geliştirilmiştir. AN 69 1970 lerin başında bu amaçla kullanılmıştır. • Hala polisulfon, poliamid, polimetilmetakrilat, polietersulfon, gibi değişik sentetik membranlar geliştirilmiştir. • Bu membranların su geçirgenliği daha fazladır. Selülozik membranlara göre daha kalındırlar. • Bu membranlar tek polimerle ifade edilirken, genellikle karışımlardan (poliariletersulfon, poliamid ve polivinilprolidon gibi) oluşurlar.

Kimyasal bileşenlere göre membranlar • Selüloz membranların aksine sentetik membranlar ısı ile yumuşayan polimerlerden elde edilir. Sentetik membranlar yapısal olarak simetrik (AN 69, PMMA gibi) veya asimetrik (polisulfon, poliamid, polieterosülfon gibi)olabilir. • Sentetik membranın termal, kimyasal, mekanik yapısının temelini oluşturan duvar yapısı membranlar arasında farklılık gösterir; süngereparmağa benzer yapıda olabilirler. • Hidrofobik özellikteki sentetik polimerlerin kanla karşılaştığında aşırı protein adsorpsiyonu olmaması için hidrofilik bir ajan ilave edilmesi gerekir. Polivinilprolidon bu amaçla kullanılır.

Kimyasal Bileşenlere Göre Membranlar • Asimetrik membranlarda iç tabaka kanla temas eder, yaklaşık 1μm kalınlıktadır ve sünger veya parmak benzeri yapıya sahip kalın stromayla desteklenir. • Sentetik membranlar low flux veya high flux olabilirler.

Membran Özellikleri Ve Solüt Uzaklaştırılması • Yapısal olarak hollow fiber membranlar standart bir iç çap (kan kompartmanı yaklaşık 180 -220μm) ve uzunluğa (20 -24 cm) sahiptir. • Membranın iç çapının küçük olması difüzyonla solüt taşınmasını arttıracağından arzu edilen bir durumdur. Ancak iç çapın az olması kan akımına daha fazla direnç olmasına neden olur.

Membran özellikleri ve solüt uzaklaştırılması • Hollow fiber membranlarda iç yuvarlak yüzey kan kompartmanı yüzey alanını gösterir ve kanın diyalizatla karşılaşması için uygun maksimum alanı ifade eder. Bir diyalizeri oluşturan fiberlerin tüm grubu için toplam yüzey alanı fiber uzunluğuna, iç çapına ve toplam sayısına bağlıdır. Fiber sayısı 7000 ila 14000 arasında değişir. • Çoğu diyalizerin yüzey alanı 0. 8 -2. 1 m 2 ararsında değişir. Yüzey alanı geniş olan diyalizerlerin normalde üre klirensleri de yüksektir. Yüzey alanı dışında dizaynı ve membran kalınlığı da klirensi etkiler. İşlenmemiş selülozik membranlarda geniş yüzey alanı daha çok kompleman aktivasyonuna neden olacağından tercih edilmez.

Membran Özellikleri Diffüzyon Katsayısı • Diyaliz sırasında küçük solüt uzaklaştırılması başlıca plazma ve diyalizat arasındaki konsantrasyon farkına göre difüzyon yoluyla olur. Yinediyalizattan da elektrolit geçişi difüzyonla olu(bikarbonat). • Difüzyon membran kalınlığı ve por yapısıyla ilişkilidir, solütün membrandan difüzivitesi belirli solüt için membranın difüzyon katsayısıyla ifade edilir. • Difüzyon hızı küçük solütler için en yüksektir. Solüt boyutu arttıkça difüzivitesi logaritmik olarak azalır. • Difüzyon hızı membran kalınlığı arttıkça, por sayısı azaldıkça azalır.

Membran Özellikleri Elekleme Katsayısı • Büyük molekül ağırlıklı solütlerin diyaliz sırasında uzaklaştırılması konveksiyon yoluyla olur ve hidrostatik basıncın sağladığı güçle bu moleküller suyla beraber hareket eder. • Konveksiyon hızı su filitrasyon hızı, solütün boyutu ve membran por büyüklüğünün fonksiyonudur. • Solüt için eleklenme katsayısının 1 olması membranı serbestçe geçmesi, 0 olması o solüt için membranın geçirgen olmadığı anlamına gelir. • Solüt boyutu arttıkça eleklenme katsayısı azaldığı için büyük moleküller konveksiyonla daha iyi uzaklaştırılır.

Membran Özellikleri Hidrofobiklik • Selüloz membranlar daha az hidrofobikken, sentetik membranlar daha fazla hidrofobiktir • Hidrofobik olan polisülfonun hidrofilik polivinilpirolidonla karıştırılması bu özelliğin azaltılmasını sağlar. • Hidrofozbik yüzeylerin proteinleri adsorbe temesi, düşük molekül ağırlığına sahip proteinlerde anlamlı boyutlara ulaşabilir. • Proteinlerin adsorbsiyonu membranın por boyutlarını azaltarak solütlerin difüziv ve konvektif taşınmasını azaltabilir.

Solütlerin Uzaklaştırılması • Pratikte solütler difüzyon, konveksiyon ve adsorbsiyonla uzaklaştırılır. Bunların hangisinin daha fazla rol oynadığını taşınan solüt, membran, diyalizerin geometrisi, işlem koşulları (kan ve diyalizat akım hızları ve ultrafilitrasyon hızı) ile ilişkilidir.

Membran özellikleri ve solüt uzaklaştırılması • Membran özelliklerinden birisi su geçirgenliğidir. Kuf ile ifade edilirve 1 mm. Hg basınç uygulandığında saatte gerçekleşen ultrafilitrasyon miktarının ml olarak ifadesidir. Hastalardan ultrafilitrasyon yapılmasınırlayan temel sorun genellikle hastanın işlemi tolere edememesidir. • FDA tarafından Kuf değerine göre membranlar; geleneksel (Kuf ≤ 12 ml/s/mm. Hg) ve yüksek geçirgenlikli olarak sınıflandırılır. • Diyalizer firmalarının belirttiği Kuf değeri invitro olup, pratikte bu değerler%5 -30 daha düşüktür.

Membran özellikleri ve solüt uzaklaştırılması • Membranların solüt temizlemesi açısından etkinliği klirens ile belirlenir. Klirens diyalizerden geçişi sırasında birim zamanda belirli bir solütten temizlenen kan volümü olarak ifade edilir. • Klirens= Kan akım hızı x (diyalizer girişindeki kan konsantrasyonu-diyalizer çıkışındaki kan konsantrasyonu)/diyalizer girişindeki kan konsantrasyonu

Membran özellikleri ve solüt uzaklaştırılması • Ko. A belirli bir solütün teorik olarak maksimum temizlenme miktarını verir. Herhangi bir membranın KOA’sı membran yüzey oranı ile orantılıdır, ancak bu sınırlı bir durumdur. • Ko. A değeri 500’ün altındaki diyalizörler düşük etkinlikli olup, sadece küçük yapılı hastalarda kullanılması önerilir. Ko. A değeri 700’ün üzerinde olan diyalizörler yüksek etkinlikli olarak adlandırılır. Ko. A değeri 500 -700 arasında olan diyalizörler rutinde kullanılan orta etkinlikli diyalizörlerdir.

Membran özellikleri ve solüt uzaklaştırılması • Diyalizerlerin Ko. A değerleri üretici firmalar tarafından üre, kreatinin, B 12 vitamini, beta 2 mikroglobulin, fosfat için verilir. • Diyalizerlerin çoğunun dolum volümü membran yüzey alanıyla ilişkilidir ve 60120 ml arasında değişir. Kan setlerinin dolum volümü 100 -150 ml arasındadır. Bu volümler ufak yapılı erişkinlerde ve çocuklarda soruna yol açabilir.

Klirens ve Ko. A İlişkisi Klirens ve Ko. A ilişkisi Micheal’s eşitliğiyle ifade edilir: Z; kan akım hızı /diyalizat akım hızı oranınıdır QB kan akım hızı

Konvektif Solüt Klirensi • • • Hemofilitrasyon gibi tamamıyla konvektif olan tedavilerde konvetif klirens solütiçin eleklenme katsayısı (S) filitrasyon akım hızı (Q F) ile tanımlanır: Kkonv= QF X S Konveksiyon ve difüzyonun birlikte uygulandığı hemodiyafilitrasyon ve ultrafilitrasyonla birlikte ultrafilitrasyon gibi tedavilerde konvektif ve difüzif solütuzaklaştırılması basitçe toplamdan ibaret değildir. Konveksiyon daha çok büyük molekül ağırlıklı solütlerin uzaklaştırılmasında, difüzyon daha çok küçük molekül ağırlıklı solütlerin uzaklaştırılmasında önemlidir. Solüt eleklenme kat sayısı, belirli bir solüt için filitrasyon akım hızı kan akım hızına göre daha düşük olduğunda, diyalizer membranının temel özelliğidir. Filitrasyon akım hızı kan akım hızına göre daha yüksek olduğunda membranın geçirgen olmadığı büyük moleküller membran yüzeyinde birikir bu süreç polarizayon konsantrasyonu olarak isimlendirilir. Bu pretein tabakası eleklenme kat sayısını değiştirir ve konvektif solüt taşınması azalır.

Adsorbtif solüt klirensi • β 2 mikroglobulin gibi proteinlerin uzaklaştırılmasında adsorbsiyon en önemli mekanizmadır. • Küçük moleküllerin uzaklaştırılmasında ise pek anlamlı işlevi yoktur.

Membran özellikleri ve solüt uzaklaştırılması • • Hemodiyaliz sırasında peptid ve proteinler gibi büyük bileşiklerin temizlenmesi konveksiyon ve adsorbsiyonla gerçekleşir. Yüksek akışkan membranlarda çok sayıda ve büyük porlar bulunur ve bu porlardan büyük molekül ağırlıklı üremik toksinlerin iyi geçerken, albüminin en az oranda geçecek şekilde tasarlanmıştır. Hemodiyalizin tipik şartlarda uygulandığı şartlarda (10 -15 ml/daklık UF hızı) yüksek akışkan (high flux) diyalizerin arteryel ucundaki UF hızı bu değerden çok daha yüksektir. Diyalizerin arter ucundaki kan kompartman basıncı diyalizat kompartmanındakindenm daha yüksek olduğundna ultrafilitrat kan kompartmanını hızla terk eder. Bu da basıncı düşürür ve hollow fiberların uzunluğu boyunca kan kompartman basıncı diyalizat kompartman basıncından düşük hale gelir. Diyalizat ile kan kompartmanı arasındaki bu basınç farkı venöz uca doğru ultrafilitrat akımı tersine döner (backfilitrasyon). Düşük Kuf olan diyalizerlerde arter ucunda yüksek UF oranı görülmediğinden uzunlamasına basınç düşüşü daha azdır ve tersine dönmüş basınç farkı görülmez.

Membran özellikleri ve solüt uzaklaştırılması • Adsorbsiyon peptid ve proteinlere benzeyen hidrofobik bileşikleri diyaliz sırasında uzaklaştırabilen diğer mekanizmadır. Hidrofobik üremik toksinlerin adsorbsiyonu por yapısı içinde meydana gelir. High flux diyalizerlerin açık por yapısı daha fazla adsorbsiyon sağlar. Hidrofobik sentetik membranlar hidrofilik selülozik membranlara göre daha fazla adsorbtiftir. Membranın adsorbtivitesi diyaliz tedavisini inflamatuar etkisini de gösterir.

Biyouyumluluk • Kan ile diyalizer arasındaki etkileşimi tanımlar. • Bu etkileşim protein membran, hücremembran etkileşimlerini içerir ve diyalizerden potansiyel zararlı bazı maddeler filitre olur. • Biyouyumsuzluğun klinik olarak en önemli kompanenti diyalizerle koagülasyon sistemi arasındaki etkileşimdir; bu amaçla antikoagülan kullanılması gerekir. Kullanılan antikoagülan dozunun fazla olması kanama eğilimini arttırırken, az gelmesi durumunda diyalizer performansı azalır. Bu açıdan biyouyumluluk trombojenisite olarak tanımlanır ve membran yapımında kullanılan materyel ve diyalizer dizaynını içerir.

Biyouyumluluk • Biyouyumluluk açısından bir diğer önemli bileşeni ise alternatif kompleman yolağının ve lökositlerin aktivasyonudur. Bu aktivasyon sonucu: Akut intradiyalitik pulmoner hipertansiyon, Kronik düşük dereceli inflamasyon Lökosit disfonksiyonu gelişir. • Tüm diyaliz membranları buna yol açsa da en çok selüloz membranlar yol açar.

High Cut Off Diyalizerler Yeni kuşak bu diyalizerlerde por boyutu 0. 008 to 0. 01 µm olup, high flux membranların 2 -3 katıdır. İnvitro olarak molekül boyutu 100 k. D, kanda 50 -60 k. D’a kadar geçirgendirler. Membranın tekdüze olmayışı, büyük moleküllerde, belirli molekül ağırlığı cutoffu için planlanandan daha fazla klirens olmasına yol açar. Bu kuyruketkisi özellikle konveksiyon uygulandığında albümin gibi esansiyel proteinlerin kaybına neden olur. Diyaliz esnasında membranda v protein kirlenmesi olur ve derecesini belirli membranın adsorbtif karakteristikleri belirler.