A Herbert Wertheim School of Engineering Gépészeti és Űrtechnikai Tanszékének (MAE) kutatói új típusú hemodialízis membránt fejlesztettek ki, amely grafén-oxidból (GO) készült, amely egyatomos réteges anyag.Várhatóan teljesen megváltoztatja a vese dialízis kezelését türelmesen.Ez a fejlesztés lehetővé teszi a mikrochipes dializátor rögzítését a páciens bőrére.Az artériás nyomás alatt működő készülék megszünteti a vérpumpát és az extracorporalis vérkeringést, lehetővé téve a biztonságos dialízist otthona kényelmében.A meglévő polimer membránhoz képest a membrán permeabilitása két nagyságrenddel nagyobb, vérrel kompatibilis, és nem olyan könnyen méretezhető, mint a polimer membránoké.
Knox T. Millsaps, a MAE professzora és a membránprojekt vezető kutatója, Saeed Moghaddam és csapata új eljárást fejlesztettek ki, amely magában foglalja a GO nanolemezkék fizikai és kémiai tulajdonságainak optimalizálását.Ez az eljárás csak a 3 GO réteget rendkívül jól szervezett nanosheet-szerelvényekké alakítja, ezáltal rendkívül magas permeabilitást és szelektivitást ér el.„A biológiai megfelelőjénél, a vese glomeruláris alapmembránjánál (GBM) lényegesen áteresztőbb membrán kifejlesztésével bebizonyítottuk a nanoanyagokban, a nanotechnológiában és a molekuláris önszerveződésben rejlő nagy lehetőségeket.”Mogda Dr. Mu mondta.
A membrán teljesítményének vizsgálata hemodialízis forgatókönyvekben nagyon biztató eredményeket hozott.A karbamid és a citokróm-c szitálási együtthatója 0,5, illetve 0,4, ami elegendő a hosszú távú lassú dialízishez, miközben az albumin több mint 99%-át megtartja;a hemolízissel, komplementaktivációval és koagulációval kapcsolatos vizsgálatok kimutatták, hogy ezek összehasonlíthatók a meglévő dialízis membrán anyagokkal, vagy jobbak, mint a meglévő dialízis membránanyagok teljesítménye.Ennek a tanulmánynak az eredményeit az Advanced Materials Interfaces oldalon tették közzé (2021. február 5.) „Trilayer Interlinked Graphene Oxide Membrane for Wearable Hemodialyzer” címmel.
Dr. Moghaddam elmondta: „Egyedülálló, önállóan összeszerelt GO nanolemezkékkel rendezett mozaikot mutattunk be, amely nagymértékben előmozdítja a grafén alapú membránok fejlesztése terén tett tíz éves erőfeszítést.”Ez egy életképes platform, amely javíthatja az alacsony áramlású éjszakai dialízist otthon.”Dr. Moghaddam jelenleg új GO membránokat használó mikrochipek kifejlesztésén dolgozik, amelyek közelebb hozzák a kutatást a hordható hemodialízis eszközök vesebetegek számára történő biztosításának valóságához.
A Nature szerkesztősége (2020. március) kijelentette: „Az Egészségügyi Világszervezet becslései szerint évente körülbelül 1,2 millió ember hal meg veseelégtelenségben világszerte [és a végstádiumú vesebetegség (ESRD) előfordulása a cukorbetegségnek és a magas vérnyomásnak köszönhető]…Dialízis A technológia gyakorlati korlátai és a megfizethetőség kombinációja azt is jelenti, hogy a kezelésre szoruló emberek kevesebb mint fele fér hozzá.”A megfelelően miniatürizált viselhető eszközök gazdaságos megoldást jelentenek a túlélési arány növelésére, különösen a fejlődő Kínában.„Membránunk egy miniatűr, hordható rendszer kulcsfontosságú eleme, amely képes reprodukálni a vese szűrőfunkcióját, nagymértékben javítva a kényelmet és a megfizethetőséget világszerte” – mondta Dr. Moghaddam.
„A hemodializált és veseelégtelenségben szenvedő betegek kezelésében elért jelentős előrelépéseket a membrántechnológia korlátozza.A membrántechnológia nem ért el jelentős előrelépést az elmúlt néhány évtizedben.A membrántechnológia alapvető fejlődéséhez a vesedialízis javítása szükséges.Egy rendkívül permeábilis és szelektív anyagok, mint például az itt kifejlesztett ultravékony grafén-oxid membrán, megváltoztathatják a paradigmát.Az ultravékony áteresztő membránok nemcsak miniatürizált dializátorokat, hanem valódi hordozható és hordható eszközöket is képesek megvalósítani, javítva ezzel az életminőséget és a betegek prognózisát.”James L. McGrath elmondta, hogy az orvosbiológiai mérnökök professzora a Rochesteri Egyetemen, és társfeltalálója egy új, ultravékony szilícium membrántechnológiának különféle biológiai alkalmazásokhoz (Nature, 2007).
Ezt a kutatást az Országos Egészségügyi Intézethez tartozó Nemzeti Orvosbiológiai Képalkotó és Biomérnöki Intézet (NIBIB) finanszírozta.Dr. Moghaddam csapatába tartozik Dr. Richard P. Rode, az UF MAE posztdoktori ösztöndíjasa, Dr. Thomas R. Gaborski (társvezető), Daniel Ornt, MD (társvizsgáló) és Henry C, az Orvosbiológiai Tanszékről Mérnöki szak, Rochester Institute of Technology.Dr. Chung és Hayley N. Miller.
Dr. Moghaddam az UF Interdiszciplináris Mikrorendszerek Csoportjának tagja, és a Nanostrukturált Energiarendszerek Laboratóriumát (NESLabs) vezeti, amelynek küldetése a funkcionális porózus struktúrák nanomérnöki ismereteinek és a mikro/nanoléptékű transzmissziós fizika ismereteinek javítása.A mérnöki és a tudomány több tudományágát egyesíti, hogy jobban megértse a mikro/nano léptékű átvitel fizikáját, és nagyobb teljesítményű és hatékonyságú, következő generációs struktúrákat és rendszereket fejlesszen ki.
Herbert Wertheim Műszaki Főiskola 300 Weil Hall PO Box 116550 Gainesville, FL 32611-6550 Iroda telefonszáma