Cercetătorii de la Departamentul de Inginerie Mecanică și Aerospațială (MAE) al Școlii de Inginerie Herbert Wertheim au dezvoltat un nou tip de membrană de hemodializă realizată din oxid de grafen (GO), care este un material stratificat monoatomic.Se așteaptă să schimbe complet tratamentul dializei renale cu răbdare.Acest progres permite dializatorul cu microcip să fie atașat de pielea pacientului.Funcționând sub presiune arterială, va elimina pompa de sânge și circuitul sanguin extracorporeal, permițând dializa în siguranță în confortul casei dumneavoastră.În comparație cu membrana polimerică existentă, permeabilitatea membranei este cu două ordine de mărime mai mare, are compatibilitate cu sângele și nu este la fel de ușor de scalat ca membranele polimerice.
Profesorul Knox T. Millsaps de la MAE și cercetătorul principal al proiectului de membrană Saeed Moghaddam și echipa sa au dezvoltat un nou proces care implică auto-asamblarea și optimizarea proprietăților fizice și chimice ale nanoplachetelor GO.Acest proces transformă doar cele 3 straturi GO în ansambluri de nanofoaie extrem de organizate, obținând astfel o permeabilitate și selectivitate ultra-înalte.„Prin dezvoltarea unei membrane care este semnificativ mai permeabilă decât omologul său biologic, membrana bazală glomerulară (GBM) a rinichiului, am demonstrat potențialul mare al nanomaterialelor, al nanoingineriei și al auto-asamblarii moleculare.”Mogda Dr. Mu a spus.
Studiul performanței membranei în scenariile de hemodializă a produs rezultate foarte încurajatoare.Coeficienții de cernere ai ureei și citocromului-c sunt 0,5 și, respectiv, 0,4, care sunt suficienți pentru dializa lentă pe termen lung, reținând în același timp mai mult de 99% albumină;studiile privind hemoliză, activarea complementului și coagularea au arătat că acestea sunt comparabile cu materialele existente ale membranei de dializă sau mai bune decât performanța materialelor existente ale membranei de dializă.Rezultatele acestui studiu au fost publicate pe Advanced Materials Interfaces (5 februarie 2021) sub titlul „Trilayer Interlinked Graphene Oxide Membrane for Wearable Hemodialyzer”.
Dr. Moghaddam a spus: „Am demonstrat un mozaic unic de nanoplachete GO auto-asamblat, care avansează foarte mult efortul de zece ani în dezvoltarea membranelor pe bază de grafen”.Este o platformă viabilă care poate îmbunătăți dializa de noapte cu debit scăzut la domiciliu.”Dr. Moghaddam lucrează în prezent la dezvoltarea de microcipuri folosind noi membrane GO, care vor aduce cercetările mai aproape de realitatea furnizării de dispozitive de hemodializă purtătoare pentru pacienții cu boli renale.
Editorialul Nature (martie 2020) a declarat: „Organizația Mondială a Sănătății estimează că aproximativ 1,2 milioane de oameni mor din cauza insuficienței renale în fiecare an în întreaga lume [și incidența bolii renale în stadiu terminal (IRST) se datorează diabetului și hipertensiunii]...Dializa Combinația dintre limitările practice ale tehnologiei și accesibilitatea la prețuri înseamnă, de asemenea, că mai puțin de jumătate dintre persoanele care au nevoie de tratament au acces la acesta.”Dispozitivele portabile miniaturizate corespunzător reprezintă o soluție economică pentru creșterea ratelor de supraviețuire, în special în dezvoltarea Chinei.„Membrana noastră este o componentă cheie a unui sistem portabil în miniatură, care poate reproduce funcția de filtrare a rinichilor, îmbunătățind considerabil confortul și accesibilitatea la nivel mondial”, a spus dr. Moghaddam.
„Progresele majore în tratamentul pacienților cu hemodializă și insuficiență renală sunt limitate de tehnologia membranelor.Tehnologia membranelor nu a făcut progrese semnificative în ultimele decenii.Avansarea fundamentală a tehnologiei membranelor necesită îmbunătățirea dializei renale.Materiale foarte permeabile și selective, cum ar fi membrana ultra-subțire de oxid de grafen dezvoltată aici, pot schimba paradigma.Membranele permeabile ultra-subțiri pot realiza nu numai dializatoare miniaturizate, ci și dispozitive portabile și portabile reale, îmbunătățind astfel calitatea vieții și prognosticul pacientului.”James L. McGrath a spus că este profesor de inginerie biomedicală la Universitatea din Rochester și co-inventatorul unei noi tehnologii ultra-subțiri cu membrană de siliciu pentru diverse aplicații biologice (Nature, 2007).
Această cercetare a fost finanțată de Institutul Național de Imagistica Biomedicală și Bioinginerie (NIBIB) din cadrul National Institutes of Health.Echipa Dr. Moghaddam include Dr. Richard P. Rode, bursier postdoctoral la UF MAE, Dr. Thomas R. Gaborski (co-investigator principal), Daniel Ornt, MD (co-investigator principal) și Henry C de la Departamentul de Biomedicală Inginerie, Institutul de Tehnologie Rochester.Dr. Chung și Hayley N. Miller.
Dr. Moghaddam este membru al Grupului de Microsisteme Interdisciplinare UF și conduce Laboratorul de Sisteme Energetice Nanostructurate (NESLabs), a cărui misiune este de a îmbunătăți nivelul de cunoștințe privind nanoingineria structurilor poroase funcționale și fizica transmisiei la scară micro/nano.El reunește mai multe discipline de inginerie și știință pentru a înțelege mai bine fizica transmisiei la scară micro/nano și pentru a dezvolta structuri și sisteme de generație următoare cu performanțe și eficiență mai ridicate.
Colegiul de Inginerie Herbert Wertheim 300 Weil Hall PO Box 116550 Gainesville, FL 32611-6550 Număr de telefon al biroului