Raziskovalci z Oddelka za strojništvo in vesoljsko inženirstvo (MAE) Inženirske šole Herberta Wertheima so razvili novo vrsto hemodializne membrane iz grafenovega oksida (GO), ki je monoatomski večplastni material.Pričakuje se, da bo popolnoma spremenila zdravljenje ledvične dialize bolnika.Ta napredek omogoča pritrditev dializatorja z mikročipom na pacientovo kožo.Delovanje pod arterijskim tlakom bo odpravilo krvno črpalko in zunajtelesni krvni obtok, kar bo omogočilo varno dializo v udobju vašega doma.V primerjavi z obstoječo polimerno membrano je prepustnost membrane dva reda velikosti večja, je združljiva s krvjo in ni tako enostavna za merjenje kot polimerne membrane.
Profesor Knox T. Millsaps iz MAE in vodilni raziskovalec membranskega projekta Saeed Moghaddam in njegova ekipa sta razvila nov postopek, ki vključuje samosestavljanje in optimizacijo fizikalnih in kemijskih lastnosti nanoplošč GO.Ta postopek samo spremeni 3 GO plasti v visoko organizirane sklope nanolistov, s čimer doseže ultra visoko prepustnost in selektivnost."Z razvojem membrane, ki je bistveno bolj prepustna od svoje biološke dvojnice, glomerularne bazalne membrane (GBM) ledvic, smo dokazali velik potencial nanomaterialov, nanoinženiringa in molekularne samosestave."Mogda Dr. Mu rekel.
Študija delovanja membran v scenarijih hemodialize je dala zelo spodbudne rezultate.Koeficienta presejanja sečnine in citokroma-c znašata 0,5 oziroma 0,4, kar zadošča za dolgotrajno počasno dializo ob ohranjanju več kot 99 % albumina;študije o hemolizi, aktivaciji komplementa in koagulaciji so pokazale, da so primerljivi z obstoječimi dializnimi membranskimi materiali ali boljši od delovanja obstoječih dializnih membranskih materialov.Rezultati te študije so bili objavljeni na portalu Advanced Materials Interfaces (5. februarja 2021) pod naslovom »Triplastna medsebojno povezana membrana grafen oksida za nosljivi hemodializator«.
Dr. Moghaddam je dejal: "Demonstrirali smo edinstven samosestavljen GO nanoplatelet urejen mozaik, ki močno pospešuje desetletna prizadevanja pri razvoju membran na osnovi grafena."To je izvedljiva platforma, ki lahko izboljša nočno dializo z nizkim pretokom doma.«Dr. Moghaddam trenutno dela na razvoju mikročipov z uporabo novih membran GO, ki bodo raziskave približali realnosti zagotavljanja nosljivih naprav za hemodializo za bolnike z ledvično boleznijo.
V uvodniku revije Nature (marec 2020) je zapisano: »Svetovna zdravstvena organizacija ocenjuje, da vsako leto po vsem svetu zaradi odpovedi ledvic umre približno 1,2 milijona ljudi [incidenca končne ledvične odpovedi (ESRD) je posledica sladkorne bolezni in hipertenzije]….Dializa Kombinacija praktičnih omejitev tehnologije in cenovne dostopnosti pomeni tudi, da ima dostop do nje manj kot polovica ljudi, ki potrebujejo zdravljenje.«Ustrezno miniaturizirane nosljive naprave so ekonomična rešitev za povečanje stopnje preživetja, zlasti na Kitajski v razvoju."Naša membrana je ključna komponenta miniaturnega nosljivega sistema, ki lahko reproducira funkcijo filtracije ledvic, kar močno izboljša udobje in cenovno dostopnost po vsem svetu," je dejal dr. Moghaddam.
»Velik napredek pri zdravljenju bolnikov s hemodializo in odpovedjo ledvic je omejen z membransko tehnologijo.Membranska tehnologija v zadnjih nekaj desetletjih ni bistveno napredovala.Temeljni napredek membranske tehnologije zahteva izboljšanje ledvične dialize.Visoko prepustni in selektivni materiali, kot je tukaj razvita ultratanka membrana grafen oksida, lahko spremenijo paradigmo.Ultratanke prepustne membrane ne morejo uresničiti le miniaturnih dializatorjev, temveč tudi prave prenosne in nosljive naprave, s čimer se izboljša kakovost življenja in prognoze bolnikov.«James L. McGrath je dejal, da je profesor biomedicinskega inženiringa na Univerzi v Rochestru in soizumitelj nove tehnologije ultratanke silicijeve membrane za različne biološke aplikacije (Nature, 2007).
To raziskavo je financiral Nacionalni inštitut za biomedicinsko slikanje in bioinženiring (NIBIB) v okviru Nacionalnega inštituta za zdravje.Ekipa dr. Moghaddama vključuje dr. Richarda P. Rodea, podoktorskega sodelavca na UF MAE, dr. Thomasa R. Gaborskega (soglavni raziskovalec), Daniela Ornta, dr. med. (soglavnega raziskovalca) in Henryja C z oddelka za biomedicino Inženiring, Rochester Institute of Technology.Chung in Hayley N. Miller.
Dr. Moghaddam je član UF Interdisciplinary Microsystems Group in vodi Laboratorij za nanostrukturne energetske sisteme (NESLabs), katerega poslanstvo je izboljšati raven znanja o nanoinženiringu funkcionalnih poroznih struktur in mikro/nanometrski fiziki prenosa.Združuje več disciplin inženiringa in znanosti, da bi bolje razumel fiziko mikro/nano prenosa in razvil strukture in sisteme naslednje generacije z višjo zmogljivostjo in učinkovitostjo.
Herbert Wertheim College of Engineering 300 Weil Hall PO Box 116550 Gainesville, FL 32611-6550 Telefonska številka urada