Forskare från Department of Mechanical and Aerospace Engineering (MAE) vid Herbert Wertheim School of Engineering har utvecklat en ny typ av hemodialysmembran gjord av grafenoxid (GO), som är ett monoatomiskt skiktat material.Det förväntas helt förändra behandlingen av njurdialys tålmodigt.Detta framsteg gör att mikrochipdialysatorn kan fästas på patientens hud.Den fungerar under arteriellt tryck och eliminerar blodpumpen och det extrakorporeala blodkretsloppet, vilket möjliggör säker dialys i bekvämligheten av ditt hem.Jämfört med det befintliga polymermembranet är membranets permeabilitet två storleksordningar högre, har blodkompatibilitet och är inte lika lätt att skala som polymermembran.
Professor Knox T. Millsaps från MAE och ledande forskare i membranprojektet Saeed Moghaddam och hans team har utvecklat en ny process som involverar självmontering och optimering av de fysikaliska och kemiska egenskaperna hos GO nanotrombocyter.Denna process förvandlar bara de 3 GO-lagren till välorganiserade nanoarksammansättningar, och uppnår därigenom ultrahög permeabilitet och selektivitet."Genom att utveckla ett membran som är betydligt mer permeabelt än dess biologiska motsvarighet, det glomerulära basalmembranet (GBM) i njuren, har vi visat den stora potentialen hos nanomaterial, nanoteknik och molekylär självmontering."Mogda Dr Mu sa.
Studiet av membranprestanda i hemodialysscenarier har gett mycket uppmuntrande resultat.Siktkoefficienterna för urea och cytokrom-c är 0,5 respektive 0,4, vilket är tillräckligt för långvarig långsam dialys samtidigt som mer än 99 % albumin behålls;studier av hemolys, komplementaktivering och koagulering har visat att de är jämförbara med befintliga dialysmembranmaterial eller bättre än prestandan hos befintliga dialysmembranmaterial.Resultaten av denna studie har publicerats på Advanced Materials Interfaces (5 februari 2021) under titeln "Trilayer Interlinked Graphene Oxide Membrane for Wearable Hemodialyzer".
Dr. Moghaddam sa: "Vi har demonstrerat en unik självmonterad GO nanoplatelet-beställd mosaik, som avsevärt främjar den tioåriga ansträngningen med utvecklingen av grafenbaserade membran."Det är en livskraftig plattform som kan förbättra nattdialys med lågt flöde hemma."Dr. Moghaddam arbetar för närvarande med utvecklingen av mikrochips som använder nya GO-membran, vilket kommer att föra forskningen närmare verkligheten av att tillhandahålla bärbara hemodialysapparater för patienter med njursjukdom.
Nature's ledare (mars 2020) konstaterade: "Världshälsoorganisationen uppskattar att cirka 1,2 miljoner människor dör av njursvikt varje år över hela världen [och förekomsten av njursjukdom i slutstadiet (ESRD) beror på diabetes och högt blodtryck]...Dialys Kombinationen av praktiska begränsningar av teknik och överkomliga priser gör också att mindre än hälften av de personer som behöver behandling har tillgång till den.”Lämpligt miniatyriserade bärbara enheter är en ekonomisk lösning för att öka överlevnaden, särskilt i Kina."Vårt membran är en nyckelkomponent i ett bärbart miniatyrsystem, som kan reproducera njurens filtreringsfunktion, vilket avsevärt förbättrar komforten och överkomligheten över hela världen", säger Dr. Moghaddam.
”Stora framsteg i behandlingen av patienter med hemodialys och njursvikt begränsas av membranteknologi.Membranteknologin har inte gjort några betydande framsteg under de senaste decennierna.Den grundläggande utvecklingen av membranteknologi kräver förbättring av njurdialys.Ett mycket permeabelt och selektivt material, såsom det ultratunna grafenoxidmembranet som utvecklats här, kan förändra paradigmet.Ultratunna permeabla membran kan inte bara realisera miniatyriserade dialysatorer, utan också riktiga bärbara och bärbara enheter, och därigenom förbättra livskvaliteten och patientens prognos.”James L. McGrath sa att han är professor i biomedicinsk teknik vid University of Rochester och en meduppfinnare av en ny ultratunn kiselmembranteknologi för olika biologiska tillämpningar (Nature, 2007).
Denna forskning finansierades av National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB) under National Institutes of Health.Dr. Moghaddams team inkluderar Dr. Richard P. Rode, postdoktor vid UF MAE, Dr. Thomas R. Gaborski (medansvarig utredare), Daniel Ornt, MD (medansvarig utredare) och Henry C vid Institutionen för biomedicin Ingenjör, Rochester Institute of Technology.Dr Chung och Hayley N. Miller.
Dr. Moghaddam är medlem i UF Interdisciplinary Microsystems Group och leder Nanostructured Energy Systems Laboratory (NESLabs), vars uppdrag är att förbättra kunskapsnivån för nanoteknik av funktionella porösa strukturer och mikro/nanoskala transmissionsfysik.Han sammanför flera discipliner inom ingenjörsvetenskap och vetenskap för att bättre förstå fysiken för överföring i mikro/nanoskala och utveckla nästa generations strukturer och system med högre prestanda och effektivitet.
Herbert Wertheim College of Engineering 300 Weil Hall PO Box 116550 Gainesville, FL 32611-6550 Kontorets telefonnummer