חוקרים מהמחלקה להנדסת מכונות וחלל (MAE) של בית הספר להנדסה הרברט ורטהיים פיתחו סוג חדש של קרום המודיאליזה עשוי תחמוצת גרפן (GO), שהוא חומר מונואטומי שכבות.זה צפוי לשנות לחלוטין את הטיפול בדיאליזה בכליות בסבלנות.התקדמות זו מאפשרת לחבר את הדיאליזר המיקרו-שבב לעור המטופל.פועל בלחץ עורקי, הוא יבטל את משאבת הדם ואת מעגל הדם החוץ גופי, ויאפשר דיאליזה בטוחה בנוחות של ביתך.בהשוואה לממברנת הפולימר הקיימת, החדירות של הממברנה גבוהה בשני סדרי גודל, בעלת תאימות לדם ואינה קלה לקנה מידה כמו ממברנות פולימריות.
פרופסור נוקס טי מילספס מ-MAE והחוקר הראשי של פרויקט הממברנה Saeed Moghaddam וצוותו פיתחו תהליך חדש הכולל הרכבה עצמית ואופטימיזציה של התכונות הפיזיקליות והכימיות של ננו-טסיות GO.תהליך זה רק הופך את 3 שכבות ה-GO למכלולי ננו-יריעות מאורגנות ביותר, ובכך משיג חדירות וסלקטיביות גבוהות במיוחד."על ידי פיתוח ממברנה חדירה משמעותית מהמקבילה הביולוגית שלה, קרום הבסיס הגלומרולרי (GBM) של הכליה, הוכחנו את הפוטנציאל הגדול של ננו-חומרים, ננו-הנדסה והרכבה עצמית מולקולרית".אמר מוגדה ד"ר מו.
המחקר של ביצועי הממברנה בתרחישי המודיאליזה הביא תוצאות מעודדות מאוד.מקדמי הניפוי של אוריאה וציטוכרום-c הם 0.5 ו-0.4, בהתאמה, המספיקים לדיאליזה איטית ארוכת טווח תוך שמירה על יותר מ-99% מהאלבומין;מחקרים על המוליזה, הפעלת משלים וקרישה הראו שהם דומים לחומרי ממברנת דיאליזה קיימים או טובים יותר מהביצועים של חומרי ממברנת דיאליזה קיימים.תוצאות מחקר זה פורסמו ב-Advanced Materials Interfaces (5 בפברואר 2021) תחת הכותרת "Trilayer Interlinked Graphene Oxide Membrane for Wearable Hemodialyzer".
ד"ר מוגדאם אמר: "הדגמנו פסיפס ייחודי בהרכבה עצמית של GO ננו-טסיות, אשר מקדם מאוד את המאמץ בן עשר השנים בפיתוח ממברנות מבוססות גרפן."זוהי פלטפורמה בת קיימא שיכולה לשפר דיאליזה לילית בזרימה נמוכה בבית."ד"ר מוגדאם עובד בימים אלה על פיתוח שבבי מיקרו באמצעות ממברנות GO חדשות, שיקרבו את המחקר למציאות של אספקת מכשירי המודיאליזה לבישים לחולי מחלת כליות.
מאמר המערכת של Nature's (מרץ 2020) קבע: "ארגון הבריאות העולמי מעריך שכ-1.2 מיליון אנשים מתים מאי ספיקת כליות בכל שנה ברחבי העולם [והשכיחות של מחלת כליות סופנית (ESRD) נובעת מסוכרת ויתר לחץ דם]...דיאליזה השילוב של מגבלות מעשיות של טכנולוגיה ובמחיר סביר גורם גם לכך שלפחות ממחצית מהאנשים הזקוקים לטיפול יש גישה אליו".מכשירים לבישים ממוזערים כראוי הם פתרון חסכוני להגדלת שיעורי ההישרדות, במיוחד בסין הפיתוח."הממברנה שלנו היא מרכיב מפתח של מערכת לבישה מיניאטורית, שיכולה לשחזר את תפקוד הסינון של הכליה, ולשפר מאוד את הנוחות והמחיר סביר ברחבי העולם", אמר ד"ר מוגדאם.
"ההתקדמות הגדולה בטיפול בחולים עם המודיאליזה ואי ספיקת כליות מוגבלת על ידי טכנולוגיית הממברנה.טכנולוגיית הממברנה לא התקדמה משמעותית בעשורים האחרונים.ההתקדמות הבסיסית של טכנולוגיית הממברנות דורשת שיפור של דיאליזה כלייתית.חומרים חדירים וסלקטיביים ביותר, כמו קרום תחמוצת גרפן דקה במיוחד שפותחה כאן, עשויים לשנות את הפרדיגמה.ממברנות חדירות דקיקות במיוחד יכולות לא רק לממש דיאליזרים ממוזערים, אלא גם מכשירים ניידים ולבשים אמיתיים, ובכך לשפר את איכות החיים ואת הפרוגנוזה של המטופל".ג'יימס ל' מקגראת אמר שהוא פרופסור להנדסה ביו-רפואית באוניברסיטת רוצ'סטר וממציא טכנולוגיה חדשה של ממברנת סיליקון דקה במיוחד עבור יישומים ביולוגיים שונים (Nature, 2007).
מחקר זה מומן על ידי המכון הלאומי להדמיה ביו-רפואית וביו-הנדסה (NIBIB) תחת המכונים הלאומיים לבריאות.הצוות של ד"ר מוגדם כולל את ד"ר ריצ'רד פ. רוד, פוסט-דוקטורט ב-UF MAE, ד"ר תומס ר. גאבורסקי (חוקר ראשי), דניאל אורנט, ד"ר (חוקר ראשי) והנרי סי מהמחלקה לביו-רפואית הנדסה, המכון הטכנולוגי של רוצ'סטר.ד"ר צ'ונג והיילי נ. מילר.
ד"ר מוגדאם הוא חבר בקבוצת UF Interdisciplinary Microsystems Group ומוביל את מעבדת מערכות האנרגיה הננו-מבנה (NESLabs), אשר משימתה היא לשפר את רמת הידע של הנדסת ננו של מבנים נקבוביים פונקציונליים ופיזיקה של העברה בקנה מידה מיקרו/ננו.הוא מפגיש בין דיסציפלינות מרובות של הנדסה ומדעים כדי להבין טוב יותר את הפיזיקה של שידור בקנה מידה מיקרו/ננו ולפתח מבנים ומערכות מהדור הבא עם ביצועים ויעילות גבוהים יותר.
Herbert Wertheim College of Engineering 300 Weil Hall PO Box 116550 Gainesville, FL 32611-6550 מספר הטלפון של משרד