Teknologi membran banyak diterapkan untuk mendukung perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, baik dari segi fisika teori maupun kimia. Penerapannya dimulai dari kebutuhan sekunder manusia seperti filter air dan pemisahan gas hingga kebutuhan primer manusia, seperti ginjal buatan. Terkait penerapannya, teknologi membran digunakan untuk mengobati penyakit ginjal melalui pengobatan hemodialisis (HD). Berbagai membran telah dikembangkan oleh para peneliti untuk pengobatan HD. Ada dua jenis membran yang tersedia secara komersial dan banyak digunakan di rumah sakit dan klinik dialisis untuk mengobati pasien gagal ginjal. Yang pertama adalah membran dialisis fluks rendah, di mana membran dapat menghilangkan banyak racun uremik yang larut dalam air (WSUT), seperti urea, kreatinin, dan asam urat. Namun, sulit untuk menghilangkan toksin uremik larut air (MWUT) dengan berat molekul sedang, seperti cystatin C, β2-mikroglobulin, dan β-endorphin, serta toksin uremik terikat protein (PBUT), seperti indoksil. sulfat, p-kresol, dan fenol. Selain itu, MWUT dan PBUT berbahaya jika terakumulasi dalam darah, karena dapat menyebabkan disfungsi endotel atau leukosit dan memberikan efek proinflamasi dan hepatotoksik yang berkontribusi terhadap peningkatan kematian. Jenis membran HD yang kedua adalah membran dialisis aliran tinggi. Membran ini dapat menghilangkan beberapa racun uremik, yang tidak dapat dihilangkan dengan membran dialisis fluks rendah. Membran ini menggunakan tekanan yang lebih tinggi di bawah pori-pori yang lebih besar dibandingkan dengan membran dialisis fluks rendah. Melalui ini, penghapusan MWUT dan PBUT dipaksa melalui tekanan tinggi dan ukuran pori yang besar. Mengenai HD, kecukupan dialisis yang dipenuhi oleh dialisis fluks tinggi dibandingkan dengan dialisis fluks rendah telah dilaporkan. Selain membran high-flux, penanganan lain yang dapat diterapkan untuk menghilangkan MWUT dan PBUT dalam pemurnian darah adalah dengan menggunakan mekanisme adsorpsi yang disebut hemoperfusion (HP). Pada dasarnya, mekanisme HP melibatkan sifat hidrofobik dari sorben atau afinitas kimia.
Perpaduan antara kekuatan HD dan HP bisa sangat bermanfaat untuk pemurnian darah. Modul tersebut merupakan membran polimer yang digunakan untuk menggabungkan mekanisme difusi dan adsorpsi pada satu langkah yang disebut mixed-matrix membrane (MMM). MMM menunjukkan banyak keunggulan, seperti operasi skala besar yang fleksibel, kesederhanaan, efisiensi waktu, pengotoran membran minimum, penurunan fluks, dan penghematan energi. Prinsip MMM melibatkan sinergi fungsi yang berbeda dengan bahan yang berbeda. Tujuan pengembangan membran ini adalah untuk memanfaatkan efisiensi waktunya selama aplikasi HD karena mampu menghilangkan WSUT, MWUT, dan PBUT dalam satu langkah dialisis. Selain itu, MMM juga mampu meningkatkan biokompatibilitas suatu polimer. Penambahan zeolit sebagai adsorben dapat dimodifikasi melalui selektivitas ukuran pori dengan konsep Molecularly Imprinting Polymer (MIP).
Pada penelitian ini, membran PES diproduksi dengan menggabungkan imprinted zeolit dengan p-cresol (IZC) dengan mixed matrix membrane (MMM). Membran diproduksi dalam bentuk serat berongga melalui metode pemintalan jet kering-basah menggunakan pemintal satu lapis. Dengan demikian, parameter yang diselidiki untuk mendapatkan morfologi dan kinerja terbaik untuk fluks air penyisihan urea dan p-kresol, rejeksi bovine serum albumin (BSA), dan hidrofilisitas adalah jarak celah udara antara spinneret dan rendaman koagulan dan persentase pemuatan PES. Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan membran superior fluks rendah untuk menghilangkan WSUT, MWUT, dan PBUT secara efisien selama perawatan untuk memberikan kualitas hidup yang lebih baik bagi pasien gagal ginjal pada satu waktu.
HF-MMM yang dikembangkan dengan sangat baik mampu menghilangkan urea dan p-kresol dalam satu langkah perawatan. Membran ini mampu melakukan dua mekanisme yaitu adsorpsi dan difusi tanpa ada kendala dalam hal fouling dan leaching IZC yang tertanam di dalam membran. Faktor yang mempengaruhi morfologi dan kinerja membran berhasil diselidiki secara menyeluruh. Ditemukan bahwa jarak celah udara 40 cm dan 16% pemuatan PES dipilih untuk mendapatkan morfologi dan kinerja yang lebih baik. Dibandingkan dengan membran PES yang rapi, MMM mampu menghilangkan p-cresol 186,22 kali lebih tinggi. Membran yang dikembangkan ini mampu membersihkan urea 60,74% dan p-cresol 66,29% menggunakan larutan BSA menggunakan sistem dialisis dengan modul.
Penulis: Yanuardi Raharjo, Ph.D.
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2023/ra/d2ra07557a
Yanuardi Raharjo, Ahmad Fauzi Ismail, Mohd Hafiz Dzarfan Othman, Mochamad Zakki Fahmi, Saiful, Djoko Santoso, Mochamad Ifan Nugroho, Diana Merna, Maipha Deapati Ariefa and Risma Chikita Pratama
Membran hemodialisis matriks campuran selektif untuk pembersihan p-kresol yang memadai dengan penggabungan zeolit tercetak, RSC Advances, 2023, 13, 2972.
DOI: 10.1039/d2ra07557a
