Изследователи от катедрата по механично и аерокосмическо инженерство (MAE) на Инженерното училище Herbert Wertheim разработиха нов тип хемодиализна мембрана, направена от графенов оксид (GO), който е моноатомен слоест материал.Очаква се напълно да се промени търпеливото лечение на бъбречна диализа.Този напредък позволява диализаторът с микрочип да бъде прикрепен към кожата на пациента.Работейки под артериално налягане, той ще елиминира кръвната помпа и екстракорпоралната кръвна верига, позволявайки безопасна диализа в комфорта на вашия дом.В сравнение със съществуващата полимерна мембрана, пропускливостта на мембраната е с два порядъка по-висока, има кръвна съвместимост и не е толкова лесна за мащабиране като полимерните мембрани.
Професор Knox T. Millsaps от MAE и водещ изследовател на проекта за мембрана Saeed Moghaddam и неговият екип са разработили нов процес, включващ самосглобяване и оптимизиране на физичните и химичните свойства на GO нанопластинките.Този процес само превръща 3-те GO слоя във високо организирани модули от нанолистове, като по този начин се постига свръхвисока пропускливост и селективност.„Чрез разработването на мембрана, която е значително по-пропусклива от нейния биологичен аналог, гломерулната базална мембрана (GBM) на бъбрека, ние демонстрирахме големия потенциал на наноматериалите, наноинженерството и молекулярното самосглобяване.“Mogda каза д-р Му.
Проучването на ефективността на мембраната при хемодиализни сценарии доведе до много обнадеждаващи резултати.Коефициентите на пресяване на урея и цитохром-с са съответно 0,5 и 0,4, които са достатъчни за дългосрочна бавна диализа, като същевременно запазват повече от 99% албумин;проучвания върху хемолизата, активирането на комплемента и коагулацията показват, че те са сравними със съществуващите диализни мембранни материали или по-добри от работата на съществуващите диализни мембранни материали.Резултатите от това проучване са публикувани в Advanced Materials Interfaces (5 февруари 2021 г.) под заглавието „Трислойна взаимосвързана мембрана от графенов оксид за носими хемодиализатори“.
Д-р Moghaddam каза: „Ние демонстрирахме уникална самосглобена GO нанотромбоцитна подредена мозайка, която значително напредва в десетгодишните усилия в разработването на мембрани, базирани на графен.“Това е жизнеспособна платформа, която може да подобри нощната диализа с нисък поток у дома.“Д-р Moghaddam в момента работи върху разработването на микрочипове, използващи нови GO мембрани, които ще доближат изследванията до реалността на осигуряването на носими устройства за хемодиализа за пациенти с бъбречно заболяване.
В редакционната статия на Nature (март 2020 г.) се посочва: „Световната здравна организация изчислява, че приблизително 1,2 милиона души умират от бъбречна недостатъчност всяка година по света [и честотата на терминална бъбречна недостатъчност (ESRD) се дължи на диабет и хипертония]….Диализа Комбинацията от практически ограничения на технологията и достъпност също означава, че по-малко от половината хора, нуждаещи се от лечение, имат достъп до нея.Подходящо миниатюризираните устройства за носене са икономично решение за увеличаване на процента на оцеляване, особено в развиващия се Китай.„Нашата мембрана е ключов компонент на миниатюрна носима система, която може да възпроизведе филтриращата функция на бъбрека, като значително подобрява комфорта и достъпността в световен мащаб“, каза д-р Могадам.
„Основният напредък в лечението на пациенти с хемодиализа и бъбречна недостатъчност е ограничен от мембранната технология.Мембранната технология не е постигнала значителен напредък през последните няколко десетилетия.Основният напредък на мембранната технология изисква подобряване на бъбречната диализа.Силно пропускливи и селективни материали, като ултратънката мембрана от графенов оксид, разработена тук, могат да променят парадигмата.Свръхтънките пропускливи мембрани могат не само да реализират миниатюрни диализатори, но и реални преносими и носими устройства, като по този начин подобряват качеството на живот и прогнозата на пациентите.“Джеймс Л. Макграт каза, че е професор по биомедицинско инженерство в университета в Рочестър и съизобретател на нова ултратънка силиконова мембранна технология за различни биологични приложения (Nature, 2007).
Това изследване е финансирано от Националния институт по биомедицински изображения и биоинженерство (NIBIB) към Националния институт по здравеопазване.Екипът на д-р Moghaddam включва д-р Richard P. Rode, постдокторант в UF MAE, д-р Thomas R. Gaborski (съосноваващ изследовател), Daniel Ornt, MD (съоснован изследовател), и Henry C от отдела по биомедицина Инженерство, Rochester Institute of Technology.Д-р Чунг и Хейли Н. Милър.
Д-р Могадам е член на UF Interdisciplinary Microsystems Group и ръководи Лабораторията за наноструктурирани енергийни системи (NESLabs), чиято мисия е да подобри нивото на знания за наноинженерство на функционални порести структури и микро/наномащабна физика на предаване.Той обединява множество дисциплини на инженерството и науката, за да разбере по-добре физиката на микро/наномащабното предаване и да разработи структури и системи от следващо поколение с по-висока производителност и ефективност.
Herbert Wertheim College of Engineering 300 Weil Hall PO Box 116550 Gainesville, FL 32611-6550 Телефонен номер на офиса