Design and in-vitro characterisation of novel sorbent device for extracorporeal blood filtration and other applications

• Main Author: Jackson, Christopher
• Other Authors: Satya Prakash (Internal/Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2012
• Subjects: Engineering - Biomedical
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=117016

Patients suffering from chronic renal disease and acute liver failure may require extracorporeal blood filtration to clear toxins from their blood. Sorbent materials are used in re-circulating hemodialysis devices and hemoperfusion devices, but they can be expensive to manufacture. Current sphere and particle shaped sorbent materials create large pressure drops when subjected to a passing fluid, further reducing the practicality of their use. To address these problems, a novel sorbent material was developed in this thesis by co-depositing alginate and activated carbon onto a steel wire mesh using electrophoretic deposition. A device was first created to perform electrophoretic deposition and to characterize the process as applied to three different grades of alginate. The properties of the resultant gels were compared, and the medium viscosity grade alginate was selected as the sorbent matrix. Alginate and activated carbon were co-deposited onto steel wire mesh to create a novel sorbent material. The sorbent gel physical properties were characterized. The process was analysed in context of dimensional optimization. A solution consisting of urea, uric acid, ammonia and creatinine was used to evaluate the sorbent performance of the material which was compared to other activated carbon immobilization techniques from literature. The material was shown to have promise as a blood toxin absorbent. The process outlines in this thesis is highly versatile, inexpensive, can easily be performed on an industrial scale, and could easily be adapted for a wide range of biomedical applications. === Les patients souffrant de la maladie rénale chronique et de la maladie hépatique peuvent exiger de la filtration sanguine extracorporelle pour éliminer les toxines de leur sang. Des matériaux absorbants sont utilisés dans des dispositifs d'hémodialyse recirculation et les dispositifs hemoperfusion, mais ils peuvent être coûteux à fabriquer. Des sphères actuelle et de particules en formé de matériaux absorbants créer de grandes chutes de pression quand ils sont soumis à un fluide passent. Pour résoudre ces problèmes, un nouveau matériau absorbant a été développé dans cette thèse en déposant de carbone activé et de l'alginate sur un treillis d'acier inoxydable en utilisant un dépôt électrophorétique. Un dispositif a d'abord été créé pour effectuer le dépôt électrophorétique et pour caractériser le processus tel qu'il est appliqué à trois niveaux différents de l'alginate. Les propriétés des gels obtenus ont été comparées, et l'alginate de viscosité moyenne a été sélectionné pour être utilisé dans le matériau sorbant. Les propriétés physiques du treillis sorbant ont été caractérisées. Le processus a été analysé dans le contexte de l'optimisation dimensionnelle. Le rendement des sorbants du matériel a été évalué pour l'urée, l'acide urique, l'ammoniac et de la créatinine, et il a été comparé à d'autres techniques d'immobilisations de carbone activées de la littérature. Le matériel a déjà été démonstré pour être prometteur comme une toxine du sang absorbant. Le processus décrit dans cette thèse est très polyvalent, peu coûteux, peut facilement être réalisé à l'échelle industrielle, et pourrait facilement être adapté pour une large gamme d'applications biomédicales.