Investigadores do Departamento de Enxeñaría Mecánica e Aeroespacial (MAE) da Escola de Enxeñaría Herbert Wertheim desenvolveron un novo tipo de membrana de hemodiálise feita de óxido de grafeno (GO), que é un material en capas monoatómicas.Espérase que cambie completamente o tratamento da diálise renal con paciencia.Este avance permite que o dializador de microchip se pegue á pel do paciente.Operando baixo presión arterial, eliminará a bomba de sangue e o circuíto sanguíneo extracorpóreo, permitindo unha diálise segura na comodidade da súa casa.En comparación coa membrana polimérica existente, a permeabilidade da membrana é dúas ordes de magnitude maior, ten compatibilidade co sangue e non é tan fácil de escalar como as membranas poliméricas.
O profesor Knox T. Millsaps do MAE e investigador principal do proxecto de membranas Saeed Moghaddam e o seu equipo desenvolveron un novo proceso que implica a autoensamblaxe e a optimización das propiedades físicas e químicas das nanoplaquetas GO.Este proceso só converte as 3 capas GO en conxuntos de nanofollas altamente organizados, logrando así unha permeabilidade e selectividade ultra altas."Ao desenvolver unha membrana que é significativamente máis permeable que a súa contraparte biolóxica, a membrana basal glomerular (GBM) do ril, demostramos o gran potencial dos nanomateriais, a nanoenxeñería e a autoensamblaxe molecular".Mogda dixo o doutor Mu.
O estudo do rendemento da membrana en escenarios de hemodiálise deu resultados moi alentadores.Os coeficientes de cribado da urea e do citocromo-c son de 0,5 e 0,4, respectivamente, que son suficientes para a diálise lenta a longo prazo mentres conservan máis do 99% da albúmina;estudos sobre hemólise, activación do complemento e coagulación demostraron que son comparables aos materiais existentes de membrana de diálise ou mellor que o rendemento dos materiais existentes de membrana de diálise.Os resultados deste estudo foron publicados en Advanced Materials Interfaces (5 de febreiro de 2021) baixo o título "Trilayer Interlinked Graphene Oxide Membrane for Wearable Hemodialyzer".
O doutor Moghaddam dixo: "Demostramos un mosaico ordenado de nanoplaquetas GO autoensamblado único, que avanza moito o esforzo de dez anos no desenvolvemento de membranas baseadas en grafeno".É unha plataforma viable que pode mellorar a diálise nocturna de baixo fluxo na casa".O doutor Moghaddam traballa actualmente no desenvolvemento de microchips utilizando novas membranas GO, que achegarán a investigación á realidade de proporcionar dispositivos de hemodiálise portátiles para pacientes con enfermidade renal.
O editorial de Nature (marzo de 2020) afirmou: "A Organización Mundial da Saúde estima que aproximadamente 1,2 millóns de persoas morren por insuficiencia renal cada ano en todo o mundo [e a incidencia da enfermidade renal en fase terminal (ESRD) débese á diabetes e á hipertensión]...Diálise A combinación de limitacións prácticas da tecnoloxía e a accesibilidade tamén significa que menos da metade das persoas que necesitan tratamento teñen acceso a ela”.Os dispositivos portátiles miniaturizados axeitadamente son unha solución económica para aumentar as taxas de supervivencia, especialmente no desenvolvemento da China."A nosa membrana é un compoñente clave dun sistema portátil en miniatura, que pode reproducir a función de filtración do ril, mellorando moito o confort e a accesibilidade en todo o mundo", dixo o doutor Moghaddam.
“Os grandes avances no tratamento de pacientes con hemodiálise e insuficiencia renal están limitados pola tecnoloxía de membranas.A tecnoloxía de membranas non logrou avances significativos nas últimas décadas.O avance fundamental da tecnoloxía de membranas require a mellora da diálise renal.Os materiais altamente permeables e selectivos, como a membrana ultrafina de óxido de grafeno desenvolvida aquí, poden cambiar o paradigma.As membranas permeables ultrafinas non só poden realizar dializadores miniaturizados, senón tamén dispositivos portátiles e portátiles reais, mellorando así a calidade de vida e o prognóstico do paciente.James L. McGrath dixo que é profesor de enxeñería biomédica na Universidade de Rochester e co-inventor dunha nova tecnoloxía de membrana de silicio ultrafina para varias aplicacións biolóxicas (Nature, 2007).
Esta investigación foi financiada polo National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB) baixo os National Institutes of Health.O equipo do doutor Moghaddam inclúe o doutor Richard P. Rode, bolseiro posdoutoral da UF MAE, o doutor Thomas R. Gaborski (co-investigador principal), Daniel Ornt, MD (co-investigador principal) e Henry C do Departamento de Biomédica. Enxeñaría, Instituto Tecnolóxico de Rochester.O doutor Chung e Hayley N. Miller.
O doutor Moghaddam é membro do Grupo de Microsistemas Interdisciplinarios da UF e dirixe o Laboratorio de Sistemas Enerxéticos Nanoestructurados (NESLabs), cuxa misión é mellorar o nivel de coñecemento da nanoenxeñaría de estruturas porosas funcionais e da física de transmisión a micro/nanoescala.Reúne múltiples disciplinas de enxeñería e ciencia para comprender mellor a física da transmisión a micro/nanoescala e desenvolver estruturas e sistemas de próxima xeración con maior rendemento e eficiencia.
Herbert Wertheim College of Engineering 300 Weil Hall PO Box 116550 Gainesville, FL 32611-6550 Número de teléfono da oficina