Investigadors del Departament d'Enginyeria Mecànica i Aeroespacial (MAE) de l'Escola d'Enginyeria Herbert Wertheim han desenvolupat un nou tipus de membrana d'hemodiàlisi feta d'òxid de grafè (GO), que és un material en capes monoatòmiques.S'espera que canviï completament el tractament de la diàlisi renal amb paciència.Aquest avenç permet que el dialitzador de microxip s'adhereixi a la pell del pacient.Funcionant sota pressió arterial, eliminarà la bomba de sang i el circuit sanguini extracorpòri, permetent una diàlisi segura en la comoditat de casa teva.En comparació amb la membrana de polímer existent, la permeabilitat de la membrana és dos ordres de magnitud superior, té compatibilitat amb la sang i no és tan fàcil d'escalar com les membranes de polímer.
El professor Knox T. Millsaps de MAE i investigador principal del projecte de membrana Saeed Moghaddam i el seu equip han desenvolupat un nou procés que implica l'autoassemblatge i l'optimització de les propietats físiques i químiques de les nanoplaquetes GO.Aquest procés només converteix les 3 capes GO en conjunts de nanofull altament organitzats, aconseguint així una permeabilitat i selectivitat molt alta."En desenvolupar una membrana que és significativament més permeable que la seva contrapart biològica, la membrana basal glomerular (GBM) del ronyó, hem demostrat el gran potencial dels nanomaterials, la nanoenginyeria i l'autoassemblatge molecular".Mogda va dir el doctor Mu.
L'estudi del rendiment de la membrana en escenaris d'hemodiàlisi ha donat resultats molt encoratjadors.Els coeficients de tamisatge d'urea i citocrom-c són de 0,5 i 0,4, respectivament, que són suficients per a una diàlisi lenta a llarg termini mentre retenen més del 99% d'albúmina;estudis sobre hemòlisi, activació del complement i coagulació han demostrat que són comparables als materials de membrana de diàlisi existents o millors que el rendiment dels materials de membrana de diàlisi existents.Els resultats d'aquest estudi s'han publicat a Advanced Materials Interfaces (5 de febrer de 2021) sota el títol "Trilayer Interlinked Graphene Oxide Membrane for Wearable Hemodialyzer".
El doctor Moghaddam va dir: "Hem demostrat un mosaic ordenat de nanoplaquetes GO autoassemblat únic, que avança molt l'esforç de deu anys en el desenvolupament de membranes basades en grafè".És una plataforma viable que pot millorar la diàlisi nocturna de baix flux a casa".El Dr. Moghaddam està treballant actualment en el desenvolupament de microxips utilitzant noves membranes GO, que aproparan la investigació a la realitat de proporcionar dispositius d'hemodiàlisi portàtils per a pacients amb malaltia renal.
L'editorial de Nature (març de 2020) va declarar: "L'Organització Mundial de la Salut estima que aproximadament 1,2 milions de persones moren per insuficiència renal cada any a tot el món [i la incidència de la malaltia renal en fase terminal (ESRD) es deu a la diabetis i la hipertensió]...Diàlisi La combinació de limitacions pràctiques de tecnologia i assequibilitat també significa que menys de la meitat de les persones que necessiten tractament hi tenen accés".Els dispositius portàtils miniaturitzats adequadament són una solució econòmica per augmentar les taxes de supervivència, especialment a la Xina en desenvolupament."La nostra membrana és un component clau d'un sistema usable en miniatura, que pot reproduir la funció de filtració del ronyó, millorant enormement la comoditat i l'accessibilitat a tot el món", va dir el Dr. Moghaddam.
“Els grans avenços en el tractament de pacients amb hemodiàlisi i insuficiència renal estan limitats per la tecnologia de membrana.La tecnologia de les membranes no ha fet progressos significatius en les últimes dècades.L'avenç fonamental de la tecnologia de membrana requereix la millora de la diàlisi renal.Uns materials altament permeables i selectius, com la membrana ultrafina d'òxid de grafè desenvolupat aquí, poden canviar el paradigma.Les membranes permeables ultra fines no només poden realitzar dialitzadors miniaturitzats, sinó també dispositius portàtils i portàtils reals, millorant així la qualitat de vida i el pronòstic del pacient".James L. McGrath va dir que és professor d'enginyeria biomèdica a la Universitat de Rochester i co-inventor d'una nova tecnologia de membrana de silici ultrafina per a diverses aplicacions biològiques (Nature, 2007).
Aquesta investigació va ser finançada per l'Institut Nacional d'Imatges Biomèdiques i Bioenginyeria (NIBIB) sota els Instituts Nacionals de Salut.L'equip del Dr. Moghaddam inclou el Dr. Richard P. Rode, becari postdoctoral de la UF MAE, el Dr. Thomas R. Gaborski (investigador co-principal), Daniel Ornt, MD (investigador co-principal) i Henry C del Departament de Biomèdica Enginyeria, Institut Tecnològic de Rochester.Chung i Hayley N. Miller.
El Dr. Moghaddam és membre del Grup de Microsistemes Interdisciplinaris de la UF i dirigeix ​​el Laboratori de Sistemes d'Energia Nanoestructurada (NESLabs), la missió del qual és millorar el nivell de coneixement de la nanoenginyeria d'estructures poroses funcionals i la física de transmissió a micro/nanoescala.Reuneix múltiples disciplines d'enginyeria i ciència per entendre millor la física de la transmissió a micro/nanoescala i desenvolupar estructures i sistemes de nova generació amb un rendiment i una eficiència més alts.
Herbert Wertheim College of Engineering 300 Weil Hall PO Box 116550 Gainesville, FL 32611-6550 Número de telèfon de l'oficina