• adsorbent materials
• dialysate regeneration
• Graphene Oxide
• Urea

L’insufficienza renale cronica causa 2,4 milioni di decessi l’anno. Le cause comuni sono il diabete e l'ipertensione. L’emodialisi (HD) consente il passaggio delle tossine uremiche dal sangue nel liquido di dialisi tramite processi diffusivi a cavallo di una membrana semipermeabile sostituendo la funzionalità renale. Questa procedura si effettua in ospedale tre volte alla settimana, inficiando la qualità della vita dei pazienti. La miniaturizzazione di un tale sistema in un dispositivo portatile e indossabile richiede l’uso di un volume inferiore di liquido di dialisi (< 0,5 L) rispetto a HD (circa 120 L) e la rigenerazione dello stesso. La sfida principale in questo ambito riguarda la rimozione dell’urea dal liquido di dialisi, il soluto di scarto con la più alta produzione molare giornaliera. Lo scopo del presente lavoro è quello di sviluppare materiali innovativi che abbiano caratteristiche atte a promuovere l’adsorbimento dell’urea. A partire dall’ossido di grafene, sono stati realizzati ossido di grafene funzionalizzato con gruppi carbossilici e strutture composite a matrice polimerica, contenenti i nanomateriali citati in precedenza. Tutti i materiali sono stati caratterizzati dal punto di vista chimico e morfologico ed è stata valutata la loro capacità di rimuovere l’urea da una soluzione acquosa con concentrazione iniziale di 231 mg/dL, corrispondente alla concentrazione media di urea di un paziente uremico. I risultati hanno mostrato un buon potenziale dell’ossido di grafene come possibile materiale funzionale a questo scopo.

Chronic kidney disease causes 2.4 million deaths per year. Common causes are diabetes and hypertension. Hemodialysis (HD) allows the passage of uremic toxins from the blood into the dialysis fluid through diffusive processes across a semipermeable membrane replacing renal function. Such a procedure is performed in the hospital three times a week, affecting the quality of life of patients. The miniaturization of such a system in a portable and wearable device requires the use of a smaller volume of dialysis fluid (< 0.5 L) compared to HD (about 120 L) and its regeneration. The main challenge is the removal of urea from the dialysis fluid, a waste solute with the highest daily molar production. The aim of this work is to develop innovative materials that promote the adsorption of urea. We focused on graphene oxide, graphene oxide functionalized with carboxyl groups and polymer matrix composite structures doped with the previously mentioned nanomaterials. All materials were characterized from a chemical and morphological viewpoint and their ability to remove urea from an aqueous solution with initial concentration of 231 mg/dL, corresponding to the average urea concentration of a uremic patient, was assessed. Results highlighted a good potential of graphene oxide as a possible material to this purpose.