Academic literature on the topic 'Ultrafiltrazione'

Congestion represents a crucial clinical component of both heart failure and cardiorenal syndrome and it has been postulated to modulate heart and kidney cross-link. Diuretic therapy is a corner stone in the treatment patients with heart failure, and renal replacement therapies are mainly used for patients with refractory heart failure who have not reached the worst stages of renal disfunction. Peritoneal dialysis is a home-based therapeutic modality providing both solute clearance and ultrafiltration, together with relief from congestion in decompensated heart failure patients. The following review will focus on sodium removal in refractory decompensated heart failure patients undergoing peritoneal dialysis. (Cardionephrology)

Il caso clinico descrive una condizione reversibile di deficit dell'ultrafltrazione, in un paziente in trattamento dialitico peritoneale da 14 mesi, che giungeva alla nostra osservazione per uno stato di iperidratazione. Per tale motivo, il paziente veniva trasferito da un trattamento dialitico manuale (CAPD) a uno automatizzato (APD) con l'utilizzo di una soluzione di icodestrina durante la sosta lunga notturna. Il quadro clinico non migliorava e pertanto veniva sottoposto a test di adeguatezza dialitica e permeabilità peritoneale (PET). L'analisi dei dati del PET e dei parametri derivati (volume residuo) permettevano l'elaborazione di un'ipotesi diagnostica che veniva successivamente confermata da un esame radiografico diretto dell'addome. I tentativi medici, di risolvere il problema clinico rilevato, non sortivano alcun effetto e di conseguenza, si ricorreva ad un trattamento chirurgico in videolaparoscopia. All'intervento seguiva un recupero dell'ultrafltrazione e il ritorno del paziente ad uno stato di normoidratazione. Vogliamo, con questo caso clinico, portare all'attenzione del lettore una delle cause più frequenti di dropout della dialisi peritoneale: il deficit di ultrafiltrazione. Questa complicanza, nei pazienti che non hanno un'elevata età dialitica, è spesso reversibile e può essere trattata con successo.

In pazienti che necessitino sia di plasmaferesi (PLF) che di emodialisi (ED), l'applicazione simultanea delle due metodiche, nota come tandem PLF-ED (TPE) può costituire una soluzione vantaggiosa. Tuttavia esiste scarsa esperienza circa il suo utilizzo, in particolare in età pediatrica. Abbiamo esaminato in modo retrospettivo le sedute di TPE eseguite negli ultimi 5 anni nel nostro Centro. I trattamenti di TPE sono stati 67 in 7 pazienti, di età mediana 16.2 anni (5–34) e peso mediano di 37 kg (17.0– 59.0). Le indicazioni per TPH erano: sindrome emolitica uremica atipica da deficit di fattore H, fattore I o da mutazioni non definite, nella maggior parte delle sedute (64/67 sedute), vasculite, glomerulosclerosi focale (prima del trapianto) e iperimmunizzazione in pazienti in lista per trapianto di rene. In 66/67 trattamenti la procedura è stata completata con successo, raggiungendo i volumi di sostituzione e ultrafiltrazione desiderati. La durata della PLF è stata inferiore a quella di ED, e non ha quindi comportato un prolungamento della seduta dialitica. Un unico trattamento è stato interrotto a causa di un episodio ipotensivo, in una paziente nota per ipotensioni ricorrenti. In conclusione la TPE è una procedura sicura e ben tollerata, anche in bambini e adolescenti stabili dal punto di vista emodinamico.

La dialisi, le cui basi sono state fondate a metà ottocento dal chimico Thomas Graham, è la terapia, alternativa al trapianto, utilizzata su pazienti affetti da insufficienza renale. Ad oggi tale terapia ha un numero sempre maggiore di utilizzatori, più di 2,5 milioni di persone al mondo, ragione per cui ha un impatto sempre più grande sul sistema sanitario. La terapia, ha come scopo principale quello ripristinare gli equilibri idro-elettrolitico e acido-base del sangue del paziente utilizzando principi quali ultrafiltrazione, convezione e diffusione. Per raggiungere questo obiettivo, il sangue del paziente viene fatto scorrere controcorrente al liquido di dialisi, di composizione nota, ai capi di una membrana semipermeabile. Nel caso dell’emodialisi tutto il processo si svolge in circolazione extracorporea. La dialisi viene eseguita quando i reni del paziente non riescono più a espletare la loro funzione, con conseguente accumulo di tossine e di liquidi, che nel giro di pochi giorni porterebbe alla morte se non si interviene. Data la sua funzione, una parte importante della macchina che esegue l’emodialisi, è il sistema di controllo dell’ultrafiltrazione, che permette di rimuovere in maniera controllata i liquidi che il paziente non riesce a smaltire in maniera autonoma. La rimozione di liquidi avviene mediante la creazione di un gradiente pressorio tra il lato sangue e il lato dializzato, che causa il passaggio di liquidi da una parte all’altra della membrana semipermeabile. Esistono vari metodi che permettono di realizzare questo processo, che si differenziano per la strategia utilizzata per creare i gradienti pressori; ognuno dei quali permette di ottenere una determinata accuratezza. Scopo del mio lavoro di tesi è stato quello di studiare e validare un nuovo sistema di realizzazione e controllo dell’ultrafiltrazione.

La ricerca è rivolta al trattamento di matrici liquide complesse a sostegno del riutilizzo, della qualità idrica e del recupero energetico, attraverso applicazioni avanzate di trattamento a membrana. Le strategie per raggiungere tali obiettivi coincidono con l’adozione di sistemi di trattamento integrati e rivolti alla minimizzazione del rifiuto liquido in accordo con il concetto dello scarico liquido zero. Il processo applicativo è dedicato al trattamento del percolato di discarica, dei reflui industriali, dei surnatanti anaerobici e al trattamento acque reflue urbane. Le tecnologie utilizzate sono state l’osmosi inversa (RO), l’osmosi diretta (FO) e l’ultrafiltrazione (UF). Rispetto ai trattamenti convenzionali la filtrazione a membrana consente di ottenere un’ottima qualità dell’effluente ma è caratterizzata da aspetti limitanti quali lo sporcamento e i costi operativi. La mitigazione del fouling viene affrontata definendo i parametri operativi ottimali di processo e con l’adozione di sistemi di filtrazione multistadio. In ambito ingegneristico, l’applicabilità del trattamento è affiancata dall’analisi di fattibilità tecnico-economica mediante il Valore Attuale Netto (VAN) che ha permesso di valutare il costo di trattamento per i percolati di 3.27 €/m3. In tale ambito la filtrazione RO risulta conveniente per recuperi di acqua superiori al 90%. Questo risultato è stato confermato dalle prove sperimentali ed il permeato è risultato conforme ai limiti allo scarico per corpi idrici superficiali. Per la stessa matrice è stata studiata l’applicazione dell’FO, processo meno energivoro che ha permesso di ottenere un recupero del 70% in configurazione FO-RO, con una draw solution NaCl. Sono stati definiti i flussi diretti di macroinquinanti e il flusso inverso di sale attraverso la membrana FO. Lo studio del processo UF in configurazione AnMBR ha permesso di identificare le condizioni idrodinamiche sostenibili (SGDm) per il raggiungimento del bilancio energetico neutrale.
The research topic concern to the complex matrix treatment supporting the reuse, the water quality and the energy recovery, within the advanced applications in membrane processes. Strategies to achieve the aims involve the adoption of integrated water system faced with the liquid waste minimization, according to the zero liquid discharge (ZLD) approach. Applied research is focused to the treatment of landfill leachate, industrial wastewater, anaerobic supernatant and municipal wastewater using the technologies of reverse osmosis (RO), forward osmosis (FO) and ultrafiltration (UF). Differently to the conventional processes, pressure-driven applications permit to produce high-quality water. In spite of, the fouling and the operational costs are the major issues of the filtration. Fouling mitigation strategies engage the definition of the optimal operative parameters and the implementation of more filtration process unit. In engineering, the applicability of the treatment is supported by the technical and economic feasibility analysis using the Net Present Value (NPV) that allowed to evaluate the cost of the leachate treatment equal to € 3.27/m3. In this context, the RO is convenient in case of water recovery higher than 90%. This result has been confirmed by experimental tests and the permeate showed the compatibility with the discharge limits for water surface. The application of FO has been studied for the same matrix, the less energy-consuming process allowed to obtain the recovery of 70% in FO-RO configuration, with an NaCl draw solution. The forward flux of macro-pollutants and the reverse salt flux through the FO membrane have been determined. Finally, the sustainable hydrodynamic conditions (SGDm) were investigated for the UF process in AnMBR configuration in order to achieve the energy balance neutral, comparing energy demand and consumption.

2009 - 2010
Nell’ultimo decennio, l’introduzione di limiti normativi più restrittivi per lo scarico di acque reflue (D. Lgs 152/06) e l’emanazione di norme mirate al riutilizzo dei reflui depurati (D. Lgs 185/03) hanno posto l’esigenza di realizzare interventi di up-grade degli impianti di depurazione esistenti, questi ultimi spesso caratterizzati dall’assenza di trattamenti terziari. Tra i vari trattamenti avanzati delle acque reflue, la filtrazione a membrana sta riscontrando sempre più largo impiego poiché garantisce elevati rendimenti di depurazione a fronte di piccole superfici d’ingombro. Il principale svantaggio di questo processo è la formazione del fouling (o “sporcamento” della membrana). Questo fenomeno, generato dall’accumulo di particelle e di microrganismi all’interfaccia solido-liquido, provoca una perdita di funzionalità del sistema. Numerosi studi sperimentali mirano alla ricerca di un metodo che possa garantire una riduzione sostanziale della formazione del fouling sia agendo sulla rimozione della principale causa, ovvero la sostanza organica (NOM), sia impiegando processi di pulizia in grado di disgregare il cake layer che si forma sulla superficie della membrana. Lo studio sperimentale di seguito descritto ha come obiettivo principale l’implementazione di un processo innovativo combinato che consenta di contrastare e ridurre il problema del fouling sulle membrane e di migliorare i rendimenti di depurazione consentendo un possibile riutilizzo del refluo depurato, per scopi irrigui o industriali. Il trattamento utilizzato combina il processo fisico, qual è quello di filtrazione a membrane, con trattamenti di natura chimico-fisica quali la sonicazione e l'adsorbimento. Il processo combinato (US-A-ME®) con l'impiego di ultrasuoni (US), adsorbimento (A) e filtrazione su membrane (ME) è stato ideato per garantire un’efficace pulizia delle membrane, una significativa rimozione della NOM ed una più lenta saturazione del materiale adsorbente. Questo lavoro, che ha portato al deposito di un brevetto industriale italiano, è ad oggi il primo studio sperimentale che mostra gli effetti sinergici dei tre processi. Sulla base di uno studio approfondito dei dati di letteratura delle principali ricerche ed applicazioni relative ai singoli processi ed all’accoppiamento combinato degli stessi sono stati scelti i parametri operativi del processo. L’attività sperimentale è stata suddivisa in tre parti: lo studio del processo ad ultrasuoni isolato ed in combinazione con l’adsorbimento su carboni attivi, per la rimozione della sostanza organica; l’implementazione del processo US-A-ME® sul trattamento di acque superficiali; l’analisi del medesimo processo sul trattamento delle acque reflue. La prima e l’ultima parte della sperimentazione sono state realizzate presso il Laboratorio di Ingegneria Sanitaria (SEED - Sanitary Environmental Engineering Division) dell’Università degli Studi di Salerno. La seconda, invece, presso i Laboratori del Dipartimento di Ingegneria Civile ed Ambientale dell’Università di Washington a Seattle (WA, USA). La stretta collaborazione con l’Università di Washington ha permesso l’acquisizione dell’esperienza decennale del gruppo di lavoro guidato dal prof. Mark M. Benjamin, sia sui sistemi di filtrazione a membrane che sui processi di adsorbimento, realizzati in particolare con l’impiego di un innovativo materiale adsorbente a base di alluminio (HAOPs). Nelle prove sperimentali di filtrazione, eseguite sia in configurazione dead-end che cross-flow, sono state utilizzate membrane di ultrafiltrazione. Gli ultrasuoni sono stati generati con un bagno ultrasonico con frequenza variabile (35-45-130 kHz) ed una potenza nominale massima di 800W. Come materiale adsorbente è stata utilizzato l’HAOPs. In tutte le prove sono state misurate la pressione di transmembrana (TMP), come parametro indicatore della formazione di fouling e la NOM, in modo da poterne stabilire i rendimenti di rimozione. I risultati hanno evidenziato che, per entrambe le tipologie di acque trattate, il processo combinato US-A-ME risulta molto più efficace rispetto ai singoli processi, sviluppando effetti sinergici sia in termini di incremento più lento delle TMP che di riduzione della NOM. In conclusione, il trattamento combinato US-A-ME si presenta come una valida alternativa ai convenzionali processi di affinamento delle acque reflue. [a cura dell'Autore]
IX n.s.

La tecnica di ultrafiltrazione del latte e del siero di latte è stata utilizzata come strumento tecnologico per ottenere prodotti caseari freschi low-fat e caratterizzati da potenziali effetti benefici per la salute. La tecnica di ultrafiltrazione applicata al latte o al siero magro permette infatti di incrementare e/o standardizzare il contenuto di proteine di questi prodotti. Il latte o il siero concentrato possono così essere utilizzati in combinazione con altre frazioni del latte (come la crema), e/o con ingredienti funzionali, al fine di ottenere prodotti estremamente interessanti da un punto di vista tecnologico e nutrizionale. Nel corso della prima parte sperimentale di questa tesi, viene riportato, in maniera dettagliata, l‘effetto della concentrazione del latte (vaccino) sulle proprietà reologiche e chimiche di gels a coagulazione acido-presamica, con lo scopo di migliorare la comprensione dei fenomeni che avvengono durante la produzione dei formaggi freschi tipo-quark. Una seconda parte sperimentale è dedicata allo studio degli effetti dell‘utilizzo di un ingrediente funzionale quale l‘inulina (fibra dietetica a carattere prebiotico), utilizzata in sostituzione al grasso, su alcune proprietà reologiche, microstrutturali e sensoriali di formaggi caprini freschi ottenuti a partire da latte concentrato per ultrafiltrazione. Infine la terza parte sperimentale è finalizzata allo studio del comportamento del siero ovino concentrato per ultrafiltrazione, nelle condizioni di produzione tradizionali della ricotta, con particolare riguardo alla valutazione della composizione del prodotto, in particolare proteica, e della sua resa di trasformazione. ------------ Milk and whey ultrafiltration is widely used in the dairy industry to standardize or increase the protein content of these products. This technology permits the utilization of concentrated milk and whey for cheese and ricotta cheese production. Concentrated milk or whey can be used in combination with other milk fractions as cream or functional ingredients, to obtain very interesting products from a technological and nutritional point of view. In the first part of the thesis, the effect of concentration of milk by ultrafiltration on the rheological and chemical properties of combined cultured and rennet milk gels was studied with a number of complementary techniques, with the aim to improve understanding of the details occurring during the making of fresh cheese varieties (quark-type cheeses). Another experimental part of this work is based on the study of the effects of the utilization of inulin as fat-replacer on some rheological, microstructural and sensory properties of goat fresh cheeses obtained from milk concentrated by ultrafiltration. The last part of the thesis reports the study of the behaviour of concentrated ovine whey by ultrafiltration in the making of ricotta cheese, with the aim to investigate about the influence of whey proteins concentration on ovine Ricotta cheese yield.

La dialisi è una terapia essenziale alla sopravvivenza delle persone colpite da insufficienza renale. Senza questo trattamento periodico l’aspettativa di vita si riduce a pochi giorni. Il fine di questo trattamento è il ripristino dell’equilibrio idro-elettrolitico e acido-base del paziente e la rimozione del fluido in eccesso che l’organismo non è in grado di espellere autonomamente. La parte di liquido che passa attraverso il filtro dal lato sangue, alla parte di bagno dialisi prende il nome di ultrafiltrato. Ciò comporta che nelle macchine per emodialisi ci sia un sistema di controllo dedicato all’ultrafiltrazione. La durata della seduta è variabile, è finalizzata a riportare il paziente al peso ottimale in un tempo limitato. Il seguente elaborato è stato svolto presso il laboratorio della start-up IBD Italian Biomedical Devices, uno dei progetti in via di sviluppo è la realizzazione di una macchina per emodialisi a basso costo. Obiettivo della tesi è stato quello di confrontare due misuratori di portata e valutarne l’adeguatezza per la gestione del sistema di ultrafiltrazione. È stato esplorato tutto il range di portate a cui potrebbero essere sottoposti durante l’utilizzo del macchinario. I sensori oggetto di studio sono l’Oval Gears Flowmeters ed il flussimetro Series 800, entrambi adatti all’impiego in ambito biomedicale. Appartengono a due diverse classi: il primo è un contatore volumetrico, registra il numero di volumi base lo che attraversano. Il secondo è un misuratore a turbina, genera impulsi verso l’esterno in numero proporzionale alla velocità del fluido. Lo studio necessita anche di una parte di acquisizione dei segnali provenienti dai sensori, è stata implementata interamente sulla piattaforma Arduino. I dati acquisiti sono stati elaborati ed analizzati al fine di avere un confronto tra i misuratori e con il gold-standard. Per poter confrontare le prestazioni è stato realizzato e seguito un protocollo sperimentale.

Il Siero di Latte e la Scotta costituiscono due sottoprodotti dell’industria lattiero casearia legati ai processi di caseificazione e di produzione della ricotta; un terzo del volume prodotto annualmente sul territorio nazionale è destinato allo smaltimento in impianti di trattamento dei reflui, incidendo significativamente sui costi di produzione aziendale. Il lavoro di tesi condotto riguarda lo studio e la messa a punto di processi di pre-trattamento, di fermentazione e di down-stream mirati alla valorizzazione di questi due sottoprodotti attraverso il recupero delle frazioni nobili presenti in essi (lipidi e proteine) e la produzione di poliidrossialcanoati (PHA) mediante fermentazione con un consorzio microbico. I PHA costituiscono una classe di polimeri di origine naturale, biocompatibili e biodegradabili che trovano impiego in diversi settori, in particolare quello biomedico e quello del packaging alimentare. L’attività sperimentale è stata sviluppata conducendo test di fermentazione in reattore STR a biomassa sospesa, su scala di laboratorio, per individuare le condizioni di fermentazione ed il terreno di coltura maggiormente idonei per la produzione di PHA. È stato effettuato lo scale-up in impianto pilota, sia del processo di fermentazione sia del processo di down-stream per confermare i dati di laboratorio ed individuare le possibili criticità legate al passaggio di scala. I risultati riguardanti la concentrazione di biomassa, le rese e le produttività in PHA raggiunte, risultano confrontabili a quelli riportati in letteratura. Le analisi effettuate sul polimero ottenuto, confermano la sua appartenenza alla famiglia dei PHA e più in particolare evidenziano la presenza di poliidrossibutirrato (PHB).