Abstract Graphene oxide (GO) and GO modified with carrageenan (GO-C) were incorporated into a tuned polysulfone/polyvinylpyrrolidone (PSf/PVP) membrane for the simultaneous separation of low-density lipoprotein (LDL) from blood plasma and the improvement of membrane resistance against biofouling. Several analyses including Fourier transform infrared (FTIR), Raman spectroscopy, energy-dispersive X-ray (EDX) elemental analysis, and mapping, X-ray diffraction (XRD), and also transmission electron microscopy (TEM) were used to study the GO and GO-C. Optical and scanning electron micrographs showed a uniform membrane surface with no aggregated particles. The morphology of the membrane cross-section revealed a double-compartment morphology for membranes containing GO (M-GOi) and GO-C (M-GO-Ci). Surface analyses including Z-potential (ZP) and water contact angle (WCA) confirmed a highly negative charge and hydrophilicity of M-GO-Ci membranes. Measurements indicated that with the addition of up to 0.7 wt% GO or GO-C, the molecular weight cut-off (MWCO) was kept between 1.1 and 1.2 million Dalton (mDa). The ratio of MWCO to molecular weight retention onset (MWRO) was determined to assess membrane selectivity; the results showed that M-GO-Ci membranes had lower values, which were more suitable for LDL apheresis. The results of blood plasma filtration tests confirmed the capability of both M-GOi and M-GO-Ci membranes to the simultaneous separate pathogenic factors, but the role of M-GO-Ci membranes toward passing other beneficial blood plasma components and reducing cardiovascular disease (CVD) risks was more tangible than the other membranes. Atomic force microscopy (AFM) results indicated that increasing membrane surface roughness especially for M-GO-Ci membranes, provided suitable conditions for the permeability of beneficial blood plasma components. Biofouling parameters confirmed that M-GO-Ci membranes had higher biofouling resistance than other membranes. Protein adsorption, prothrombin time (PT), and activated partial thromboplastin time (APTT) demonstrated the positive role of GO-C in the blood compatibility of membranes. Cell viability results showed no cytotoxicity for the membranes, implying the favorable interaction of cells and membranes especially for M-GO-Ci membranes.

中文翻译：

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通过与氧化石墨烯修饰的角叉菜胶结合的抗生物污染调谐膜从血浆中分离出低密度脂蛋白 (LDL)

摘要 氧化石墨烯 (GO) 和卡拉胶改性的 GO (GO-C) 被掺入调谐的聚砜/聚乙烯吡咯烷酮 (PSf/PVP) 膜中，用于同时从血浆中分离低密度脂蛋白 (LDL) 并改进膜对生物污染的抵抗力。包括傅里叶变换红外 (FTIR)、拉曼光谱、能量色散 X 射线 (EDX) 元素分析和映射、X 射线衍射 (XRD) 以及透射电子显微镜 (TEM) 在内的几种分析用于研究 GO和GO-C。光学和扫描电子显微照片显示膜表面均匀，没有聚集的颗粒。膜横截面的形态揭示了含有 GO (M-GOi) 和 GO-C (M-GO-Ci) 的膜的双室形态。包括 Z 电位 (ZP) 和水接触角 (WCA) 的表面分析证实了 M-GO-Ci 膜的高度负电荷和亲水性。测量表明，通过添加高达 0.7 wt% 的 GO 或 GO-C，截留分子量 (MWCO) 保持在 1.1 至 120 万道尔顿 (mDa) 之间。确定 MWCO 与起始分子量 (MWRO) 的比率以评估膜选择性；结果表明，M-GO-Ci 膜具有较低的值，更适用于 LDL 单采。血浆过滤测试的结果证实了 M-GOi 和 M-GO-Ci 膜对同时分离的致病因素的能力，但 M-GO-Ci 膜在传递其他有益血浆成分和降低心血管疾病 (CVD) 风险方面的作用比其他膜更明显。原子力显微镜 (AFM) 结果表明，增加膜表面粗糙度，尤其是 M-GO-Ci 膜，为有益血浆成分的渗透性提供了合适的条件。生物污染参数证实，M-GO-Ci 膜比其他膜具有更高的抗生物污染性。蛋白质吸附、凝血酶原时间 (PT) 和活化部分凝血活酶时间 (APTT) 证明了 GO-C 在膜的血液相容性中的积极作用。细胞活力结果显示膜没有细胞毒性，这意味着细胞和膜的良好相互作用，尤其是对于 M-GO-Ci 膜。原子力显微镜 (AFM) 结果表明，增加膜表面粗糙度，尤其是 M-GO-Ci 膜，为有益血浆成分的渗透性提供了合适的条件。生物污染参数证实，M-GO-Ci 膜比其他膜具有更高的抗生物污染性。蛋白质吸附、凝血酶原时间 (PT) 和活化部分凝血活酶时间 (APTT) 证明了 GO-C 在膜的血液相容性中的积极作用。细胞活力结果显示膜没有细胞毒性，这意味着细胞和膜的良好相互作用，尤其是对于 M-GO-Ci 膜。原子力显微镜 (AFM) 结果表明，增加膜表面粗糙度，尤其是 M-GO-Ci 膜，为有益血浆成分的渗透性提供了合适的条件。生物污染参数证实，M-GO-Ci 膜比其他膜具有更高的抗生物污染性。蛋白质吸附、凝血酶原时间 (PT) 和活化部分凝血活酶时间 (APTT) 证明了 GO-C 在膜的血液相容性中的积极作用。细胞活力结果显示膜没有细胞毒性，这意味着细胞和膜的良好相互作用，尤其是对于 M-GO-Ci 膜。生物污染参数证实，M-GO-Ci 膜比其他膜具有更高的抗生物污染性。蛋白质吸附、凝血酶原时间 (PT) 和活化部分凝血活酶时间 (APTT) 证明了 GO-C 在膜的血液相容性中的积极作用。细胞活力结果显示膜没有细胞毒性，这意味着细胞和膜的良好相互作用，尤其是对于 M-GO-Ci 膜。生物污染参数证实，M-GO-Ci 膜比其他膜具有更高的抗生物污染性。蛋白质吸附、凝血酶原时间 (PT) 和活化部分凝血活酶时间 (APTT) 证明了 GO-C 在膜的血液相容性中的积极作用。细胞活力结果显示膜没有细胞毒性，这意味着细胞和膜的良好相互作用，尤其是对于 M-GO-Ci 膜。