محققان دپارتمان مهندسی مکانیک و هوافضا (MAE) دانشکده مهندسی Herbert Wertheim نوع جدیدی از غشای همودیالیز ساخته شده از اکسید گرافن (GO) را ساخته اند که یک ماده لایه ای تک اتمی است.انتظار می رود که درمان دیالیز کلیه را به طور کامل تغییر دهد.این پیشرفت باعث می شود دیالایزر میکروچیپ به پوست بیمار متصل شود.عملکرد تحت فشار شریانی، پمپ خون و مدار خون خارج از بدن را از بین می برد و امکان دیالیز ایمن را در خانه شما فراهم می کند.در مقایسه با غشای پلیمری موجود، نفوذپذیری غشا دو مرتبه بزرگتر است، سازگاری خونی دارد و به آسانی به اندازه غشاهای پلیمری مقیاس پذیر نیست.
پروفسور Knox T. Millsaps از MAE و محقق اصلی پروژه غشایی سعید مقدم و تیمش فرآیند جدیدی را شامل خودآرایی و بهینه‌سازی خواص فیزیکی و شیمیایی نانوپلاکت‌های GO توسعه داده‌اند.این فرآیند تنها 3 لایه GO را به مجموعه‌های نانو ورق بسیار سازمان‌یافته تبدیل می‌کند و در نتیجه نفوذپذیری و گزینش پذیری فوق‌العاده بالا را به دست می‌آورد.با توسعه غشایی که به طور قابل توجهی نفوذپذیرتر از همتای بیولوژیکی خود، غشای پایه گلومرولی (GBM) کلیه است، ما پتانسیل بزرگ نانومواد، نانومهندسی و خودآرایی مولکولی را نشان دادیم.موگدا دکتر مو گفت.
مطالعه عملکرد غشاء در سناریوهای همودیالیز نتایج بسیار دلگرم کننده ای به همراه داشته است.ضرایب غربال اوره و سیتوکروم-c به ترتیب 0.5 و 0.4 است که برای دیالیز آهسته طولانی مدت کافی است در حالی که بیش از 99 درصد آلبومین را حفظ می کند.مطالعات بر روی همولیز، فعال سازی مکمل و انعقاد نشان داده است که آنها با مواد غشای دیالیز موجود قابل مقایسه هستند یا بهتر از عملکرد مواد غشای دیالیز موجود هستند.نتایج این مطالعه در Advanced Materials Interfaces (5 فوریه 2021) تحت عنوان «غشاء اکسید گرافن سه لایه برای همودیالایزر پوشیدنی» منتشر شده است.
دکتر مقدم گفت: ما موزاییک سفارشی نانوپلاکت GO خودساخته منحصربه‌فردی را به نمایش گذاشته‌ایم که تلاش‌های ده ساله در توسعه غشاهای مبتنی بر گرافن را به‌شدت پیشرفت می‌دهد.این یک پلت فرم قابل دوام است که می تواند دیالیز شبانه کم جریان را در خانه بهبود بخشد.دکتر مقدم در حال حاضر بر روی توسعه ریزتراشه هایی با استفاده از غشاهای جدید GO کار می کند که تحقیقات را به واقعیت ارائه دستگاه های پوشیدنی همودیالیز برای بیماران کلیوی نزدیک می کند.
سرمقاله نیچر (مارس 2020) بیان کرد: «سازمان بهداشت جهانی تخمین می‌زند که تقریباً 1.2 میلیون نفر در سال در سراسر جهان به دلیل نارسایی کلیه می‌میرند [و بروز بیماری کلیوی مرحله نهایی (ESRD) به دلیل دیابت و فشار خون بالا است]….دیالیز ترکیبی از محدودیت های عملی فناوری و مقرون به صرفه بودن نیز به این معنی است که کمتر از نیمی از افرادی که نیاز به درمان دارند به آن دسترسی دارند.دستگاه های پوشیدنی مینیاتوری مناسب یک راه حل اقتصادی برای افزایش نرخ بقا، به ویژه در چین در حال توسعه است.دکتر مقدم گفت: "غشاء ما یک جزء کلیدی از یک سیستم پوشیدنی مینیاتوری است که می تواند عملکرد فیلتر کلیه را بازتولید کند و راحتی و مقرون به صرفه بودن را در سراسر جهان بهبود بخشد."
پیشرفت های عمده در درمان بیماران همودیالیز و نارسایی کلیوی توسط فناوری غشایی محدود شده است.فناوری غشاء و فرآیندهای غشایی در چند دهه گذشته پیشرفت چشمگیری نداشته است.پیشرفت اساسی فناوری غشایی مستلزم بهبود دیالیز کلیه است.مواد بسیار نفوذپذیر و انتخابی، مانند غشای اکسید گرافن فوق نازک که در اینجا ایجاد شده است، ممکن است این الگو را تغییر دهد.غشاهای نفوذپذیر بسیار نازک نه تنها می توانند دیالیزهای کوچک را شناسایی کنند، بلکه می توانند دستگاه های قابل حمل و پوشیدنی واقعی را نیز شناسایی کنند، در نتیجه کیفیت زندگی و پیش آگهی بیمار را بهبود می بخشند.جیمز ال. مک گراث گفت که او استاد مهندسی زیست پزشکی در دانشگاه روچستر و مخترع یک ​​فناوری جدید غشای سیلیکونی فوق نازک برای کاربردهای مختلف بیولوژیکی است (Nature، 2007).
این تحقیق توسط مؤسسه ملی تصویربرداری زیست پزشکی و مهندسی زیستی (NIBIB) زیر نظر مؤسسه ملی بهداشت تأمین شده است.تیم دکتر مقدم شامل دکتر ریچارد پی رود، فلوشیپ فوق دکتری در UF MAE، دکتر توماس آر. گابورسکی (همکار محقق)، دانیل اورنت، دکتر (محقق مشترک اصلی)، و هنری سی از گروه بیومدیکال است. مهندسی، موسسه فناوری روچستر.دکتر چانگ و هیلی ان. میلر.
دکتر مقدم یکی از اعضای گروه میکروسیستم‌های بین‌رشته‌ای UF است و آزمایشگاه سیستم‌های انرژی نانوساختار (NESLabs) را رهبری می‌کند که ماموریت آن ارتقای سطح دانش نانومهندسی ساختارهای متخلخل عملکردی و فیزیک انتقال میکرو/نانو است.او چندین رشته مهندسی و علم را برای درک بهتر فیزیک انتقال در مقیاس میکرو/نانو و توسعه ساختارها و سیستم‌های نسل بعدی با عملکرد و کارایی بالاتر گرد هم می‌آورد.
Herbert Wertheim College of Engineering 300 Weil Hall صندوق پستی 116550 Gainesville, FL 32611-6550 شماره تلفن دفتر