Исследователи из Департамента машиностроения и аэрокосмической техники (MAE) Инженерной школы Герберта Вертхайма разработали новый тип гемодиализной мембраны из оксида графена (GO), который представляет собой одноатомный слоистый материал.Ожидается, что это полностью изменит лечение пациента диализом почек.Это усовершенствование позволяет прикреплять диализатор с микрочипом к коже пациента.Работая под артериальным давлением, он устраняет насос крови и экстракорпоральный контур крови, обеспечивая безопасный диализ в комфорте вашего дома.По сравнению с существующей полимерной мембраной проницаемость мембраны на два порядка выше, она имеет совместимость с кровью и не так легко масштабируется, как полимерные мембраны.
Профессор Нокс Т. Миллсапс из MAE и ведущий исследователь мембранного проекта Саид Могаддам и его команда разработали новый процесс, включающий самосборку и оптимизацию физических и химических свойств нанопластинок ГО.Этот процесс только превращает 3 слоя GO в высокоорганизованные сборки нанолистов, тем самым достигая сверхвысокой проницаемости и селективности.«Разработав мембрану, которая значительно более проницаема, чем ее биологический аналог, гломерулярная базальная мембрана (GBM) почки, мы продемонстрировали большой потенциал наноматериалов, наноинженерии и молекулярной самосборки».Могда доктор Му сказал.
Изучение характеристик мембран в сценариях гемодиализа дало очень обнадеживающие результаты.Коэффициенты просеивания мочевины и цитохрома-с равны 0,5 и 0,4 соответственно, что достаточно для длительного медленного диализа при сохранении более 99% альбумина;исследования гемолиза, активации комплемента и коагуляции показали, что они сравнимы с существующими материалами для диализных мембран или лучше, чем характеристики существующих материалов для диализных мембран.Результаты этого исследования были опубликованы на Advanced Materials Interfaces (5 февраля 2021 г.) под названием «Трехслойная взаимосвязанная мембрана из оксида графена для носимого гемодиализатора».
Доктор Могхаддам сказал: «Мы продемонстрировали уникальную самособирающуюся мозаику из упорядоченных нанопластинок GO, которая значительно продвинула десятилетние усилия по разработке мембран на основе графена».Это жизнеспособная платформа, которая может улучшить ночной диализ с низким потоком в домашних условиях».Доктор Могхаддам в настоящее время работает над разработкой микрочипов с использованием новых мембран GO, что приблизит исследования к реальности предоставления носимых устройств для гемодиализа для пациентов с заболеваниями почек.
В редакционной статье Nature (март 2020 г.) говорится: «По оценкам Всемирной организации здравоохранения, ежегодно во всем мире от почечной недостаточности умирает около 1,2 миллиона человек [и заболеваемость терминальной стадией почечной недостаточности (ТПН) связана с диабетом и гипертонией]….Диализ Сочетание практических ограничений технологии и доступности также означает, что менее половины людей, нуждающихся в лечении, имеют к нему доступ».Соответствующие миниатюрные носимые устройства являются экономичным решением для повышения выживаемости, особенно в развивающихся странах Китая.«Наша мембрана является ключевым компонентом миниатюрной носимой системы, которая может воспроизводить функцию фильтрации почек, значительно повышая комфорт и доступность во всем мире», — сказал д-р Могхаддам.
«Основные достижения в лечении пациентов с гемодиализом и почечной недостаточностью ограничиваются мембранной технологией.Мембранная технология не добилась значительного прогресса за последние несколько десятилетий.Фундаментальное развитие мембранной технологии требует совершенствования почечного диализа.Высокопроницаемые и селективные материалы, такие как разработанная здесь сверхтонкая мембрана из оксида графена, могут изменить парадигму.Ультратонкие проницаемые мембраны позволяют создавать не только миниатюрные диализаторы, но и настоящие портативные и носимые устройства, тем самым улучшая качество жизни и прогноз пациентов».Джеймс Л. МакГрат сказал, что он профессор биомедицинской инженерии в Университете Рочестера и соавтор новой технологии ультратонких силиконовых мембран для различных биологических приложений (Nature, 2007).
Это исследование финансировалось Национальным институтом биомедицинской визуализации и биоинженерии (NIBIB) при Национальном институте здравоохранения.В команду доктора Могхаддама входят доктор Ричард П. Роде, научный сотрудник UF MAE, доктор Томас Р. Габорски (второй главный исследователь), Дэниел Орнт, доктор медицинских наук (второй главный исследователь), и Генри К. из отдела биомедицинских исследований. Инженерия, Рочестерский технологический институт.Доктор Чанг и Хейли Н. Миллер.
Доктор Могхаддам является членом Междисциплинарной группы микросистем UF и возглавляет Лабораторию наноструктурных энергетических систем (NESLabs), задачей которой является повышение уровня знаний в области наноинженерии функциональных пористых структур и физики микро-/наноразмерной передачи.Он объединяет несколько инженерных и научных дисциплин, чтобы лучше понять физику микро/нанопередачи и разработать структуры и системы следующего поколения с более высокой производительностью и эффективностью.
Инженерный колледж Герберта Вертхейма 300 Weil Hall PO Box 116550 Gainesville, FL 32611-6550 Номер телефона офиса