Elimination de toxines urémiques par adsorption sur des matériaux zéolitiques
Institution:
Aix-Marseille 1Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The medical treatment of renal insufficiency based on the removal of uremic toxins rests mainly on the dialysis process. Nevertheless, this technique do not allow to obtain a sufficiency elimination rate of protein-bound toxins. The aim of this Ph-D work is thus to improve the existing systems of toxins elimination; it consists in the study of the adsorption of uremic toxins onto zeolites using thermodynamic and spectroscopic methods. After a screening on about twenty materials, mordenite and MFI type zeolites are used in order to remove a free toxin (creatinine) and a protein-bound one (p-cresol) respectively. Adsorption properties of the creatinine/mordenite couple is studied in aqueous medium and in a buffer one containing another toxin and albumin. The mechanism of adsorption involves a protonated form of creatinine. The maximum adsorption capacity is limited to 1 molecule per unit cell due to a steric hindrance. Exposition to physiological solution involves an ionic exchange which modifies the adsorption properties. An analytical method using diffuse reflectance UV-visible spectroscopy is also presented. The p-cresol/MFI system is then studied. The adsorption mechanisms are specified and a water /p-cresol co-adsorption in silicalite-1 is shown. The MFI zeolites effectiveness in order to adsorb p-cresol in presence of another toxin and albumin is evidenced. Finally, the feasibility of p-cresol detection and assay using electrochemistry is presented.
Abstract FR:
Le traitement de l’insuffisance rénale ayant pour objectif l’élimination des toxines urémiques repose principalement sur l’utilisation des techniques de dialyse. Cependant, ces dernières ne permettent pas d’obtenir une élimination suffisante des toxines liées aux protéines. Ce travail de thèse a donc pour objectif d’améliorer les systèmes d’élimination existants ; il est centré sur l’étude de l’adsorption de toxines urémiques sur les zéolithes à l’aide de méthodes thermodynamique et spectroscopique. Ainsi, après une sélection sur une vingtaine de matériaux, les zéolithes de type mordenite et MFI sont utilisées pour l’élimination d’une toxine libre (la créatinine) et d’une autre liée aux protéines (le p-crésol) respectivement. L’étude des propriétés d’adsorption du couple créatinine/mordenite est réalisée en milieu aqueux puis en milieu tamponné contenant d’autres toxines et de l’albumine. Il en ressort que le mécanisme d’adsorption implique une forme conjuguée de la créatinine. La capacité maximale d’adsorption est limitée à 1 molécule par maille en raison de l’encombrement stérique. L’exposition au sérum physiologique entraîne un échange ionique qui modifie les propriétés d’adsorption. De plus, une méthode de dosage par spectroscopie UV-visible en réflexion diffuse est présentée. Le système p-crésol/MFI a ensuite été étudié. Les mécanismes d’adsorption sont précisés et mettent en évidence une co-adsorption eau/p-crésol dans les silicalite-1. L’efficacité des zéolithes MFI pour adsorber le p-crésol en présence d’une autre toxine et d’albumine est mise en évidence. Enfin, une étude préliminaire de détection et de dosage du p-crésol par électrochimie est présentée.