Istraživači sa Odsjeka za mašinsko i svemirsko inženjerstvo (MAE) Tehničke škole Herbert Wertheim razvili su novi tip membrane za hemodijalizu napravljenu od grafen oksida (GO), koji je jednoatomni slojeviti materijal.Očekuje se da će u potpunosti promijeniti tretman dijalize bubrega strpljivo.Ovaj napredak omogućava da se mikročip dijalizator pričvrsti na kožu pacijenta.Djelujući pod arterijskim pritiskom, eliminiraće krvnu pumpu i ekstrakorporalni krvni krug, omogućavajući sigurnu dijalizu u udobnosti vašeg doma.U poređenju sa postojećom polimernom membranom, propusnost membrane je dva reda veličine veća, ima kompatibilnost sa krvlju i nije je tako lako skalirati kao polimerne membrane.
Profesor Knox T. Millsaps iz MAE i vodeći istraživač membranskog projekta Saeed Moghaddam i njegov tim razvili su novi proces koji uključuje samosastavljanje i optimizaciju fizičkih i hemijskih svojstava GO nanopločica.Ovaj proces samo pretvara 3 GO sloja u visoko organizirane sklopove nanolimova, čime se postiže ultra-visoka propusnost i selektivnost.“Razvijanjem membrane koja je znatno propusnija od svog biološkog kolege, glomerularne bazalne membrane (GBM) bubrega, pokazali smo veliki potencijal nanomaterijala, nanoinženjeringa i molekularnog samosastavljanja.”Mogda je dr. Mu rekao.
Proučavanje performansi membrane u scenarijima hemodijalize dalo je vrlo ohrabrujuće rezultate.Koeficijenti prosijavanja uree i citokroma-c su 0,5 odnosno 0,4, što je dovoljno za dugotrajnu sporu dijalizu uz zadržavanje više od 99% albumina;studije o hemolizi, aktivaciji komplementa i koagulaciji su pokazale da su uporedivi sa postojećim materijalima dijaliznih membrana ili bolji od performansi postojećih materijala dijaliznih membrana.Rezultati ove studije objavljeni su na Advanced Materials Interfaces (5. februara 2021.) pod naslovom „Troslojna međusobno povezana grafen oksidna membrana za nosivi hemodijalizator“.
Doktor Moghaddam je rekao: "Demonstrirali smo jedinstveni mozaik naručen od samosastavljenih GO nanoplateleta, koji uvelike unapređuje desetogodišnje napore u razvoju membrana zasnovanih na grafenu."To je održiva platforma koja može poboljšati noćnu dijalizu niskog protoka kod kuće.”Dr. Moghaddam trenutno radi na razvoju mikročipova koji koriste nove GO membrane, što će približiti istraživanje realnosti pružanja nosivih uređaja za hemodijalizu za pacijente s bubrežnim oboljenjima.
Nature's editorial (mart 2020.) navodi: “Svjetska zdravstvena organizacija procjenjuje da oko 1,2 miliona ljudi svake godine širom svijeta umre od zatajenja bubrega [a učestalost završnog stadijuma bubrežne bolesti (ESRD) je posljedica dijabetesa i hipertenzije]….Dijaliza Kombinacija praktičnih ograničenja tehnologije i pristupačnosti također znači da manje od polovine ljudi kojima je potrebno liječenje ima pristup njemu.”Odgovarajuće minijaturizirani nosivi uređaji su ekonomično rješenje za povećanje stope preživljavanja, posebno u Kini u razvoju.“Naša membrana je ključna komponenta minijaturnog nosivog sistema, koji može reproducirati funkciju filtriranja bubrega, značajno poboljšavajući udobnost i pristupačnost širom svijeta”, rekao je dr. Moghaddam.
“Veliki napredak u liječenju pacijenata na hemodijalizi i zatajenju bubrega ograničen je membranskom tehnologijom.Membranska tehnologija nije napravila značajan napredak u posljednjih nekoliko decenija.Temeljni napredak membranske tehnologije zahtijeva poboljšanje bubrežne dijalize.Visoko propusni i selektivni materijali, kao što je ultra-tanka grafen oksidna membrana razvijena ovdje, mogu promijeniti paradigmu.Ultra tanke propusne membrane mogu ne samo realizirati minijaturne dijalizatore, već i prave prijenosne i nosive uređaje, čime se poboljšava kvalitet života i prognoza pacijenata.”James L. McGrath je rekao da je profesor biomedicinskog inženjerstva na Univerzitetu u Rochesteru i ko-izumitelj nove tehnologije ultra tankih silikonskih membrana za različite biološke primjene (Nature, 2007).
Ovo istraživanje je finansirao Nacionalni institut za biomedicinsko snimanje i bioinženjering (NIBIB) u okviru Nacionalnog instituta za zdravlje.Tim dr. Moghaddama uključuje dr. Richarda P. Rodea, postdoktorskog saradnika na UF MAE, dr. Thomasa R. Gaborskog (ko-glavni istraživač), Daniela Ornta, MD (ko-glavnog istraživača), i Henryja C. iz Odjela za biomedicinu Inženjering, Rochester Institute of Technology.Dr. Chung i Hayley N. Miller.
Dr. Moghaddam je član UF Interdisciplinary Microsystems Group i vodi Laboratoriju za nanostrukturirane energetske sisteme (NESLabs), čija je misija da poboljša nivo znanja o nanoinženjeringu funkcionalnih poroznih struktura i fizici prenosa na mikro/nano razmjerima.On spaja više disciplina inženjerstva i nauke kako bi bolje razumio fiziku mikro/nano prijenosa i razvio strukture i sisteme sljedeće generacije s većim performansama i efikasnošću.
Herbert Wertheim College of Engineering 300 Weil Hall PO Box 116550 Gainesville, FL 32611-6550 Broj telefona ureda