Politechnika Wrocławska

Wydział Podstawowych Problemów Techniki

Kierunek Inżynieria Biomedyczna

SPRAWOZDANIE

DIALIZA

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z podstawowymi zjawiskami fizycznymi towarzyszącymi procesowi dializy, a także zasadą działania dializatora, jego konstrukcją i charakterystycznymi parametrami.

2. Wstęp teoretyczny

Dializa zewnątrzustrojowa [3] :

Zabieg oczyszczania krwi pacjenta za pomocą aparatu sztucznej nerki, w którym substancje rozpuszczalne w osoczu przechodzą przez półprzepuszczalną błonę dializatora w zetknięciu z roztworem płynu dializacyjnego. Cząsteczki wody i substancje rozpuszczalne, których rozmiary pozwalają na przejście przez pory błony, są transportowane w mechanizmie dyfuzji i ultrafiltracji (konwekcja). Współczesne dializatory mają budowę kapilarną, a błony są syntetyczne (poliakrylonitrylowe, polisulfonowe, poliamidowe, polimetylometakrylowe, poliwęglanowe).

Dyfuzja [1]:

Jeżeli w roztworze znajdują się obszary o różnych stężeniach, mają one także różne potencjały chemiczne. Odbywa się transport substancji rozpuszczonej w kierunku od potencjałów chemicznych wyższych do niższych, od stężeń większych do mniejszych, aż do stanu równowagi przy wyrównanych potencjałach chemicznych czy stężeniach. Jeżeli na poziomie x stężenie wynosi c, a na x+ dx jest c - dc, to szybkość dyfuzji, wyrażająca się stosunkiem liczby moli dn przepływających przez powierzchnię S, do czasu dt, wyraża się wzorem zwanym prawem Ficka:

Gdzie D jest współczynnikiem dyfuzji zależnym od rodzaju substancji rozpuszczonej, rozpuszczalnika, temperatury.

Absorbancja [2]:

Zdolność pochłaniania promieniowania, wyraża się wzorem:

Gdzie:

- natężenie wiązki promieniowania monochromatycznego padającego na jednorodny ośrodek absorpcyjny,

-natężenie wiązki promieniowania monochromatycznego po przejściu przez ośrodek absorpcyjny.

Prawo Lamberta-Beera [2]:

Jeżeli współczynnik absorpcji rozpuszczalnika jest równy zeru, to absorbancja wiązki promieniowania monochromatycznego przechodzącej przez jednorodny roztwór jest wprost proporcjonalna do stężenia c i do grubości warstwy absorbującej b.

3. Aparatura

• pompa perystaltyczna,

• butla z kranem,

• statyw z uchwytami,

• lejek,

• chłodnica,

• dializator,

• linia tętnicza,

• linia żylna,

• 2 linie dializatu,

• kolba stożkowa szklana 2000ml,

• kolba stożkowa szklana 300ml,

• kolba szklana 200ml,

• zlewka 250ml,

• Spekol 11,

• cylinder miarowy 100ml,

• pipeta 1ml.

4. Przebieg ćwiczenia

Pierwszą czynnością było przygotowanie roztworu błękitu bromofenylowego. W tym celu odmierzono 200ml wody w cylindrze miarowym przelano do zlewki, a następnie dodano 1 ml wspomnianego związku odmierzony pipetą automatyczną. Po wymieszaniu zmierzono jego absorbancję.

Ćwiczenia rozpoczęto od przeprowadzenia dializy błękitu bromofenylowego w kierunku przepływu dializatu zgodnym z kierunkiem roztworu dializowanego, dzięki czemu uniknięto konieczności zmiany konfiguracji zastanego urządzenia. Po przelaniu dializowanego roztworu do chłodnicy uruchomiono pompę perystaltyczną i odkręcono zawór chłodnicy. W trakcie dializy mierzono czas przepływu dializatu i roztworu dializowanego (tabele: jakas i inna). Po każdym przebiegu mierzono absorbancje otrzymanego roztworu przy długości fali 590nm(tabela tez jakas inna).

Powyższe czynności wykonano również dla dializy przeprowadzanej w przeciwnym kierunku przepływu dializatu i roztworu dializowanego. Po zmianie konfiguracji nie została odkręcony zawór dializatu podczas dwóch pierwszych przepływów. Z tego powodu wyniki te zostały pominięte w dalszej analizie.

6. Tabela zawierająca dane pomiarowe i wyniki obliczeń

l.p.	Ap [j.w.]	v [ml]	tpr [s]	tpd [s]	Qpr [ml/min]	Qpd [ml/min]	Az [j.w.]	v [ml]	tzr [s]	tzd [s]	Qzr [ml/min]	Qzd [ml/min]
1	0,702	50	35	41			0,770	50	31,6	21
				100	50			104,65	73,17		90	50,8	35	65,93	153,49
				150	86						110	100,1	43
		2	0,368	50	35					0,435	50	30	19
				100	50			104,65			100	53	38	116,88	157,89
				150	86						150	77
		3	0,265	50	34	19				0,32	50	24	21
				100	60	38		105,88	157,89		100	49	39	120,00	153,85
				150	85						150	75
		4	0,207	50	28	20				0,256	50	31	21
				100	53	39		116,88	153,85		100	55	40	111,11	150,00
				150	77						150	81
		5	0,179	50	18	21				0,217	50	29	20
				100	44	41		132,35	146,34		100	52	39	113,92	153,85
				150	68						150	79
		6	0,092	50	21	21				0,192	50	27	18
				100	46	40		130,43	150,00		100	52	38	115,38	157,89
				150	69						150	78
7	0,11	wart. śr:	78,5	39,8	115,81	136,25	0,117	wart. śr:	81,7	39,5	107,21	154,50

gdzie:

l.p.- numer dializy

Ap- absorbancja próbki

v- objętość płynu

t- czas dializy

Q- natężenie przepływu płynu

p- kierunek dializy przeciwny

z- kierunek dializy zgdny

r- roztwór dializowany

d- dializat

7. Opracowanie wyników

Wykres zmian absorbancji w funkcji kolejnych dializ dla wykonanych eksperymentów wraz z aproksymacją ze współczynnikiem determinacji R²:

Wartości R² wynoszą dla kierunku zgodnego 0,941 dla przeciwnego 0,9453.

Znając wartości objętości i czasu przepływu, obliczamy wartości przepływu dializatu i roztworu dializowanego (tab. w pk 5). Otrzymane wyniki uśredniamy, następnie obliczając niepewność otrzymanych wyników za pomocą arkusza Excel.

Korzystamy z metody rozkładu t-Studenta:

x±S_x*t gdzie: x - wartość uśredniona

S_x - odchylenie standardowe średniej arytmetycznej z t=2,447

t=2,571

	Qpr	Qpd	Qzr	Qzd
Sxśr	5,28	15,89	8,34	1,23
N	6	5	6	6
t	2,447	2,571	2,447	2,447

Tabelka przedstawia dane niezbędne do obliczenia niepewności

Mając powyższe dane obliczamy za pomocą arkusza Excel niepewność wyrażoną wzorem: Δ Sx_śr t

	Qpr	Qpd	Qzr	Qzd
	12,92	40,85	20,41	3,01

Następnie korzystając z arkusza Excel obliczamy współczynniki redukcji barwnika w dializowanym roztworze ze wzoru:

CRR=(A₁-A₇)/A₇*100%

Otrzymujemy następujące wyniki:

CRR

538,18

558,12

Wyznaczenie klirensu dializatora:

• Kierunek przeciwny:

• Kierunek zgodny:

8. Wnioski

Pomiar czasów przepływu roztwory dializowanego przez dializator był obarczony dużym błędem spowodowanym użyciem nieprofesjonalnego sprzętu (stoper wbudowany w telefon komórkowy) oraz ręcznym wyznaczeniem początku i końca pomiaru, co odzwierciedla duże odchylenie standardowe pomiarów.

Dializa była skuteczniejsza przy przeciwnym kierunku przepływu dializatu i roztworu dializowanego (taka sama liczba dializ powodowała znacznie niższa mierzona wartość absorbancji). Tę tezę potwierdza również wyznaczony klirens.

Błąd wyznaczenia wartości klirens jest znacznie mniejszy niż wyznaczona wielkość, a współczynniki R² są większe niż 0,9, więc aproksymacje można uznać za wiarygodną.

9. Literatura

1. „Biofizyka podręcznik dla studentów”, pod redakcją prof. dr. hab. Feliksa Jaroszyka, wyd Lekarskie PZWL, Warszawa 2007

2. „Metody instrumentalne w analizie chemicznej”, Walenty Szczepaniak, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2002

3. „Leczenie nerkozastępcze”, prof. Magdalena Durlik, Świat Lekarza, Rocznik 2010, Nr 1

---