Onderzoekers van de afdeling Werktuigbouwkunde en Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek (MAE) van de Herbert Wertheim School of Engineering hebben een nieuw type hemodialysemembraan ontwikkeld, gemaakt van grafeenoxide (GO), een monoatomisch gelaagd materiaal.Verwacht wordt dat het de behandeling van nierdialyse geduldig volledig zal veranderen.Door deze vooruitgang kan de microchip-dialysator op de huid van de patiënt worden bevestigd.Het werkt onder arteriële druk en elimineert de bloedpomp en het extracorporale bloedcircuit, waardoor veilige dialyse in het comfort van uw huis mogelijk wordt.Vergeleken met het bestaande polymeermembraan is de doorlaatbaarheid van het membraan twee ordes van grootte hoger, is het compatibel met bloed en is het niet zo eenvoudig op te schalen als polymeermembranen.
Professor Knox T. Millsaps van MAE en hoofdonderzoeker van het membraanproject Saeed Moghaddam en zijn team hebben een nieuw proces ontwikkeld waarbij zelfassemblage en optimalisatie van de fysische en chemische eigenschappen van GO-nanoplaatjes betrokken zijn.Dit proces verandert alleen de 3 GO-lagen in sterk georganiseerde nanosheet-assemblages, waardoor een ultrahoge permeabiliteit en selectiviteit wordt bereikt."Door een membraan te ontwikkelen dat aanzienlijk beter doorlaatbaar is dan zijn biologische tegenhanger, het glomerulaire basaalmembraan (GBM) van de nier, hebben we het grote potentieel van nanomaterialen, nano-engineering en moleculaire zelfassemblage aangetoond."Mogda zei Dr. Mu.
De studie van membraanprestaties in hemodialysescenario's heeft zeer bemoedigende resultaten opgeleverd.De zeefcoëfficiënten van ureum en cytochroom-c zijn respectievelijk 0,5 en 0,4, wat voldoende is voor langdurige langzame dialyse met behoud van meer dan 99% albumine;studies naar hemolyse, complementactivatie en coagulatie hebben aangetoond dat ze vergelijkbaar zijn met bestaande dialysemembraanmaterialen of beter dan de prestaties van bestaande dialysemembraanmaterialen.De resultaten van deze studie zijn gepubliceerd op Advanced Materials Interfaces (5 februari 2021) onder de titel “Trilayer Interlinked Graphene Oxide Membrane for Wearable Hemodialyzer”.
Dr. Moghaddam zei: "We hebben een uniek zelf-geassembleerd GO-nanoplatelet-geordend mozaïek gedemonstreerd, dat de tien jaar durende inspanning in de ontwikkeling van op grafeen gebaseerde membranen enorm bevordert."Het is een levensvatbaar platform dat low-flow nachtdialyse thuis kan verbeteren.”Dr. Moghaddam werkt momenteel aan de ontwikkeling van microchips met behulp van nieuwe GO-membranen, die het onderzoek dichter bij de realiteit van het leveren van draagbare hemodialyse-apparaten voor patiënten met nierziekte zullen brengen.
In het hoofdartikel van Nature (maart 2020) stond: “De Wereldgezondheidsorganisatie schat dat wereldwijd jaarlijks ongeveer 1,2 miljoen mensen sterven aan nierfalen [en de incidentie van eindstadium nierziekte (ESRD) is te wijten aan diabetes en hypertensie]….Dialyse De combinatie van praktische beperkingen van technologie en betaalbaarheid zorgt er ook voor dat minder dan de helft van de mensen die een behandeling nodig hebben er toegang toe heeft.”Op de juiste manier geminiaturiseerde draagbare apparaten zijn een economische oplossing om de overlevingskansen te verhogen, vooral in China in ontwikkeling."Ons membraan is een belangrijk onderdeel van een draagbaar miniatuursysteem, dat de filtratiefunctie van de nier kan reproduceren, waardoor het comfort en de betaalbaarheid wereldwijd aanzienlijk worden verbeterd", aldus Dr. Moghaddam.
“Belangrijke vooruitgang in de behandeling van patiënten met hemodialyse en nierfalen wordt beperkt door membraantechnologie.Membraantechnologie heeft de afgelopen decennia geen grote vooruitgang geboekt.De fundamentele vooruitgang van de membraantechnologie vereist verbetering van de nierdialyse.Een zeer doorlatend en selectief materiaal, zoals het ultradunne grafeenoxidemembraan dat hier is ontwikkeld, kan het paradigma veranderen.Ultradunne doorlaatbare membranen kunnen niet alleen geminiaturiseerde dialysatoren realiseren, maar ook echte draagbare en draagbare apparaten, waardoor de kwaliteit van leven en de prognose van de patiënt verbeteren.”James L. McGrath zei dat hij professor biomedische technologie is aan de Universiteit van Rochester en mede-uitvinder van een nieuwe ultradunne siliciummembraantechnologie voor verschillende biologische toepassingen (Nature, 2007).
Dit onderzoek werd gefinancierd door het National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB) onder de National Institutes of Health.Het team van Dr. Moghaddam bestaat uit Dr. Richard P. Rode, postdoctoraal onderzoeker bij UF MAE, Dr. Thomas R. Gaborski (co-hoofdonderzoeker), Daniel Ornt, MD (co-hoofdonderzoeker) en Henry C van de afdeling Biomedische Techniek, Rochester Institute of Technology.Dr. Chung en Hayley N. Miller.
Dr. Moghaddam is lid van de UF Interdisciplinaire Microsystems Group en leidt het Nanostructured Energy Systems Laboratory (NESLabs), wiens missie het is om het kennisniveau van nano-engineering van functionele poreuze structuren en transmissiefysica op micro-/nanoschaal te verbeteren.Hij brengt meerdere disciplines van techniek en wetenschap samen om de fysica van transmissie op micro-/nanoschaal beter te begrijpen en structuren en systemen van de volgende generatie te ontwikkelen met hogere prestaties en efficiëntie.
Herbert Wertheim College of Engineering 300 Weil Hall Postbus 116550 Gainesville, FL 32611-6550 Telefoonnummer kantoor