طور باحثون من قسم الهندسة الميكانيكية والفضاء (MAE) في كلية هربرت ويرثيم للهندسة نوعًا جديدًا من غشاء غسيل الكلى المصنوع من أكسيد الجرافين (GO) ، وهو مادة أحادية الطبقة.من المتوقع أن يتغير علاج غسيل الكلى تمامًا بصبر.يسمح هذا التقدم بربط جهاز غسيل الكلى بالرقاقة بجلد المريض.تعمل تحت ضغط الشرايين ، وسوف تقضي على مضخة الدم والدائرة الدموية خارج الجسم ، مما يسمح بغسيل الكلى الآمن في راحة منزلك.بالمقارنة مع غشاء البوليمر الموجود ، فإن نفاذية الغشاء أعلى بمرتين من حيث الحجم ، وتتوافق مع الدم ، وليس من السهل قياسها مثل أغشية البوليمر.
طور البروفيسور نوكس تي ميلسابس من MAE والباحث الرئيسي في مشروع الغشاء سعيد مقدم وفريقه عملية جديدة تتضمن التجميع الذاتي وتحسين الخصائص الفيزيائية والكيميائية للصفائح النانوية GO.تعمل هذه العملية فقط على تحويل طبقات GO الثلاثة إلى تجميعات صفائح نانوية عالية التنظيم ، وبالتالي تحقيق نفاذية وانتقائية عالية للغاية."من خلال تطوير غشاء أكثر نفاذاً بشكل ملحوظ من نظيره البيولوجي ، الغشاء القاعدي الكبيبي (GBM) للكلية ، أظهرنا الإمكانات العظيمة للمواد النانوية ، والهندسة النانوية ، والتجميع الذاتي الجزيئي."مو قال د.
أسفرت دراسة أداء الأغشية في سيناريوهات غسيل الكلى عن نتائج مشجعة للغاية.معاملات غربلة اليوريا والسيتوكروم ج هي 0.5 و 0.4 على التوالي ، وهي كافية لغسيل الكلى البطيء على المدى الطويل مع الاحتفاظ بأكثر من 99٪ من الألبومين ؛أظهرت الدراسات التي أجريت على انحلال الدم والتفعيل التكميلي والتخثر أنها قابلة للمقارنة مع مواد غشاء غسيل الكلى الموجودة أو أفضل من أداء مواد غشاء غسيل الكلى الموجودة.تم نشر نتائج هذه الدراسة على واجهات المواد المتقدمة (5 فبراير 2021) تحت عنوان "غشاء أكسيد الجرافين ثلاثي الطبقات المترابط لجهاز غسيل الكلى القابل للارتداء".
قال الدكتور مقدم: "لقد أظهرنا فسيفساء GO nanoplatelet المرتب ذاتي التجميع الفريدة ، والتي تعزز بشكل كبير جهود العشر سنوات في تطوير الأغشية القائمة على الجرافين."إنها منصة قابلة للتطبيق يمكنها تعزيز غسيل الكلى الليلي منخفض التدفق في المنزل ".يعمل الدكتور مقدم حاليًا على تطوير شرائح ميكروية باستخدام أغشية GO الجديدة ، والتي ستقرب البحث من واقع توفير أجهزة غسيل الكلى القابلة للارتداء لمرضى الكلى.
ذكرت افتتاحية نيتشر (مارس 2020): "تقدر منظمة الصحة العالمية أن ما يقرب من 1.2 مليون شخص يموتون بسبب الفشل الكلوي كل عام في جميع أنحاء العالم [وتحدث الإصابة بمرض الكلى في نهاية المرحلة (الداء الكلوي بمراحله الأخيرة) بسبب مرض السكري وارتفاع ضغط الدم] ....غسيل الكلى إن الجمع بين القيود العملية للتكنولوجيا والقدرة على تحمل التكاليف يعني أيضًا أن أقل من نصف الأشخاص الذين يحتاجون إلى العلاج يمكنهم الوصول إليه ".تعد الأجهزة القابلة للارتداء صغيرة الحجم بشكل مناسب حلاً اقتصاديًا لزيادة معدلات البقاء على قيد الحياة ، خاصة في الصين النامية.قال الدكتور مقدم: "يعتبر غشاءنا مكونًا رئيسيًا في نظام مصغر يمكن ارتداؤه ، والذي يمكنه إعادة إنتاج وظيفة الترشيح للكلية ، مما يحسن بشكل كبير الراحة والقدرة على تحمل التكاليف في جميع أنحاء العالم".
إن التقدم الكبير في علاج مرضى غسيل الكلى والفشل الكلوي محدود بتقنية الأغشية.لم تحرز تكنولوجيا الأغشية تقدمًا كبيرًا في العقود القليلة الماضية.يتطلب التقدم الأساسي في تكنولوجيا الأغشية تحسين غسيل الكلى.قد تغير المواد شديدة النفاذية والانتقائية ، مثل غشاء أكسيد الجرافين الرقيق للغاية الذي تم تطويره هنا ، النموذج.لا يمكن للأغشية فائقة النفاذية أن تدرك أجهزة غسيل الكلى المصغرة فحسب ، بل يمكنها أيضًا إنتاج أجهزة حقيقية محمولة ويمكن ارتداؤها ، وبالتالي تحسين نوعية الحياة والتنبؤ بالمرضى ".قال جيمس إل ماكجراث إنه أستاذ الهندسة الطبية الحيوية بجامعة روتشستر ومخترع مشارك لتقنية جديدة لأغشية السيليكون فائقة الرقة لمختلف التطبيقات البيولوجية (Nature ، 2007).
تم تمويل هذا البحث من قبل المعهد الوطني للتصوير الطبي والهندسة الحيوية (NIBIB) التابع للمعاهد الوطنية للصحة.يضم فريق الدكتور مقدم الدكتور ريتشارد ب. رود ، زميل ما بعد الدكتوراه في UF MAE ، والدكتور توماس آر جابورسكي (الباحث الرئيسي المشارك) ، ودانييل أورنت (الباحث الرئيسي المشارك) ، وهنري سي من قسم الطب الحيوي الهندسة ، معهد روتشستر للتكنولوجيا.الدكتور تشونج وهايلي ن. ميلر.
الدكتور مقدم هو عضو في مجموعة UF متعددة التخصصات Microsystems Group ويقود مختبر أنظمة الطاقة النانوية (NESLabs) ، الذي تتمثل مهمته في تحسين مستوى المعرفة بالهندسة النانوية للهياكل المسامية الوظيفية وفيزياء النقل الدقيقة / النانوية.إنه يجمع بين تخصصات متعددة من الهندسة والعلوم لفهم فيزياء النقل على نطاق صغير / نانو بشكل أفضل وتطوير هياكل وأنظمة من الجيل التالي بأداء وكفاءة أعلى.
Herbert Wertheim College of Engineering 300 Weil Hall PO Box 116550 Gainesville، FL 32611-6550 رقم هاتف المكتب