Дослідники з Департаменту машинобудування та аерокосмічної інженерії (MAE) Інженерної школи Герберта Вертхайма розробили новий тип гемодіалізної мембрани з оксиду графену (GO), який є одноатомним шаруватим матеріалом.Очікується повна зміна лікування хворих нирковим діалізом.Цей прогрес дозволяє прикріпити діалізатор з мікрочіпом до шкіри пацієнта.Працюючи під артеріальним тиском, він усуває насос крові та екстракорпоральний кровообіг, забезпечуючи безпечний діаліз у комфорті вашого дому.Порівняно з існуючою полімерною мембраною, проникність мембрани на два порядки вище, має кров’яну сумісність і її не так легко масштабувати, як полімерні мембрани.
Професор Нокс Т. Міллсапс з MAE та провідний дослідник мембранного проекту Саїд Могаддам і його команда розробили новий процес, що передбачає самоскладання та оптимізацію фізичних і хімічних властивостей нанопластин GO.Цей процес лише перетворює 3 шари GO на високоорганізовані збірки нанолистів, завдяки чому досягається надвисока проникність і вибірковість.«Розробивши мембрану, яка є значно більш проникною, ніж її біологічний аналог, клубочкова базальна мембрана (GBM) нирки, ми продемонстрували великий потенціал наноматеріалів, наноінженерії та молекулярної самозбірки».Могда доктор Му сказав.
Дослідження ефективності мембран у сценаріях гемодіалізу дало дуже обнадійливі результати.Коефіцієнти просіву сечовини і цитохрому-с становлять 0,5 і 0,4 відповідно, що достатньо для тривалого повільного діалізу при збереженні понад 99% альбуміну;Дослідження гемолізу, активації комплементу та коагуляції показали, що їх можна порівняти з існуючими діалізними мембранними матеріалами або краще, ніж ефективність існуючих діалізних мембранних матеріалів.Результати цього дослідження були опубліковані на Advanced Materials Interfaces (5 лютого 2021 р.) під назвою «Тришарова взаємозв’язана мембрана з оксиду графену для носимого гемодіалізатора».
Доктор Могаддам сказав: «Ми продемонстрували унікальну самозбірну впорядковану мозаїку нанопластин GO, яка значно просунула десятирічні зусилля з розробки мембран на основі графену».Це життєздатна платформа, яка може покращити нічний діаліз із низьким потоком крові вдома».Доктор Могаддам зараз працює над розробкою мікрочіпів із використанням нових мембран GO, що наблизить дослідження до реальності створення переносних пристроїв для гемодіалізу для пацієнтів із захворюваннями нирок.
У редакційній статті Nature (березень 2020 р.) зазначено: «За оцінками Всесвітньої організації охорони здоров’я, приблизно 1,2 мільйона людей щороку помирають від ниркової недостатності в усьому світі [і частота термінальної стадії ниркової недостатності (ТНН) пов’язана з діабетом і гіпертонією]….Діаліз Поєднання практичних обмежень технології та доступності також означає, що менше половини людей, які потребують лікування, мають доступ до нього».Належним чином мініатюрні пристрої, що носяться, є економічним рішенням для підвищення рівня виживання, особливо в Китаї, що розвивається.«Наша мембрана є ключовим компонентом мініатюрної переносної системи, яка може відтворювати функцію фільтрації нирок, значно покращуючи комфорт і доступність у всьому світі», — сказав доктор Могаддам.
«Основні досягнення в лікуванні пацієнтів з гемодіалізом і нирковою недостатністю обмежені мембранною технологією.За останні кілька десятиліть мембранна технологія не досягла значного прогресу.Фундаментальний прогрес мембранної технології вимагає вдосконалення ниркового діалізу.Високопроникні та селективні матеріали, такі як надтонка мембрана з оксиду графену, розроблена тут, можуть змінити парадигму.Ультратонкі проникні мембрани можуть створювати не тільки мініатюрні діалізатори, але й справжні портативні пристрої, які можна носити, тим самим покращуючи якість життя та прогноз пацієнтів».Джеймс Л. Макграт сказав, що він є професором біомедичної інженерії в Університеті Рочестера та одним із винахідників нової технології надтонких кремнієвих мембран для різних біологічних застосувань (Nature, 2007).
Це дослідження фінансувалося Національним інститутом біомедичної візуалізації та біоінженерії (NIBIB) при Національному інституті охорони здоров’я.До команди доктора Могаддама входять доктор Річард П. Роде, докторант UF MAE, доктор Томас Р. Габорскі (співголовний дослідник), Даніель Орнт, доктор медичних наук (співголовний дослідник), і Генрі С із відділу біомедицини Інженерія, Рочестерський технологічний інститут.Доктор Чанг і Хейлі Н. Міллер.
Доктор Могаддам є членом UF Interdisciplinary Microsystems Group і очолює Лабораторію наноструктурованих енергетичних систем (NESLabs), місія якої полягає в покращенні рівня знань у галузі наноінженерії функціональних пористих структур і фізики передачі мікро/нанорозмірів.Він об’єднує численні інженерні та наукові дисципліни, щоб краще зрозуміти фізику передачі мікро/наномасштабів і розробити структури та системи наступного покоління з вищою продуктивністю та ефективністю.
Herbert Wertheim College of Engineering 300 Weil Hall PO Box 116550 Gainesville, FL 32611-6550 Номер офісного телефону