Istraživači s Odjela za strojarstvo i zrakoplovno inženjerstvo (MAE) Tehničke škole Herbert Wertheim razvili su novu vrstu membrane za hemodijalizu napravljenu od grafen oksida (GO), koji je monoatomski slojeviti materijal.Očekuje se da će u potpunosti promijeniti liječenje pacijenata dijalizom bubrega.Ovaj napredak omogućuje da se mikročip dijalizator pričvrsti na kožu pacijenta.Radeći pod arterijskim tlakom, eliminirat će krvnu pumpu i izvantjelesni krvotok, omogućujući sigurnu dijalizu u udobnosti vašeg doma.U usporedbi s postojećom polimernom membranom, propusnost membrane je dva reda veličine veća, kompatibilna je s krvlju i nije je tako lako mjeriti kao polimerne membrane.
Profesor Knox T. Millsaps s MAE-a i vodeći istraživač membranskog projekta Saeed Moghaddam i njegov tim razvili su novi proces koji uključuje samosastavljanje i optimizaciju fizičkih i kemijskih svojstava GO nanopločica.Ovaj proces samo pretvara 3 GO sloja u visoko organizirane sklopove nanoploča, čime se postiže ultra-visoka propusnost i selektivnost."Razvijanjem membrane koja je značajno propusnija od svog biološkog dvojnika, glomerularne bazalne membrane (GBM) bubrega, pokazali smo veliki potencijal nanomaterijala, nanoinženjeringa i molekularnog samosastavljanja."Mogda dr. Mu je rekao.
Studija učinka membrane u scenarijima hemodijalize dala 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 pokazale su da su usporedivi s postojećim materijalima membrane za dijalizu ili bolji od učinka postojećih materijala membrane za dijalizu.Rezultati ove studije objavljeni su na Advanced Materials Interfaces (5. veljače 2021.) pod naslovom “Troslojna međusobno povezana grafen oksidna membrana za nosivi hemodijalizator”.
Dr. Moghaddam je rekao: "Demonstrirali smo jedinstveni samosastavljeni GO nanoplatelet uređen mozaik, koji uvelike unapređuje desetogodišnji napor u razvoju membrana na bazi grafena."To je održiva platforma koja može poboljšati noćnu dijalizu slabog protoka kod kuće.”Dr. Moghaddam trenutno radi na razvoju mikročipova koji koriste nove GO membrane, što će istraživanje približiti stvarnosti pružanja nosivih uređaja za hemodijalizu za bolesnike s bubrežnim bolestima.
U uvodniku časopisa Nature (ožujak 2020.) stoji: “Svjetska zdravstvena organizacija procjenjuje da oko 1,2 milijuna ljudi godišnje umire od zatajenja bubrega diljem svijeta [a učestalost završnog stadija bubrežne bolesti (ESRD) uzrokovana je dijabetesom i hipertenzijom]….Dijaliza Kombinacija praktičnih ograničenja tehnologije i pristupačnosti također znači da manje od polovice ljudi kojima je potrebno liječenje ima pristup tome.”Odgovarajuće minijaturizirani nosivi uređaji ekonomično su rješenje za povećanje stope preživljavanja, posebno u razvijenoj Kini.“Naša membrana je ključna komponenta minijaturnog nosivog sustava, koji može reproducirati funkciju filtracije bubrega, uvelike poboljšavajući udobnost i pristupačnost diljem svijeta,” rekao je dr. Moghaddam.
“Veliki napredak u liječenju pacijenata na hemodijalizi i zatajenju bubrega ograničen je membranskom tehnologijom.Membranska tehnologija nije značajno napredovala u posljednjih nekoliko desetljeća.Temeljni napredak membranske tehnologije zahtijeva poboljšanje bubrežne dijalize.Visoko propusni i selektivni materijali, kao što je ovdje razvijena ultratanka membrana od grafen oksida, mogu promijeniti paradigmu.Ultratanke propusne membrane mogu ne samo realizirati minijaturizirane dijalizatore, već i stvarne prijenosne i nosive uređaje, čime se poboljšava kvaliteta života i prognoza pacijenata.”James L. McGrath rekao je da je profesor biomedicinskog inženjerstva na Sveučilištu u Rochesteru i suizumitelj nove tehnologije ultratanke silikonske membrane za razne biološke primjene (Nature, 2007.).
Ovo istraživanje financirao je Nacionalni institut za biomedicinsko oslikavanje i bioinženjering (NIBIB) u okviru Nacionalnog instituta za zdravlje.Tim dr. Moghaddama uključuje dr. Richarda P. Rodea, postdoktoranda na UF MAE, dr. Thomasa R. Gaborskog (suglavni istraživač), Daniela Ornta, MD (suglavnog istraživača) i Henryja C s Odjela za biomedicinu Inženjering, Rochester Institute of Technology.dr. Chung i Hayley N. Miller.
Dr. Moghaddam je član UF Interdisciplinary Microsystems Group i vodi Laboratorij za nanostrukturne energetske sustave (NESLabs), čija je misija poboljšati razinu znanja o nanoinženjeringu funkcionalnih poroznih struktura i mikro/nanoskalnoj fizici prijenosa.On spaja višestruke discipline inženjerstva i znanosti kako bi bolje razumio fiziku mikro/nano prijenosa i razvio strukture i sustave sljedeće generacije s višim performansama i učinkovitosti.
Herbert Wertheim College of Engineering 300 Weil Hall PO Box 116550 Gainesville, FL 32611-6550 Telefonski broj ureda