
新的高科技膜很快可能会提高透析的有效性,并有一天可能导致可植入的人造肾脏。
尽管仍然存在许多障碍,但研究人员说,这一突破可能彻底改变了肾脏失败的患者的血液的方法。
最常见的透析技术,血液透析,排干血从身体中,过滤并返回。它是昂贵的,有时是创伤的,而且总是很耗时。大多数患者每周需要几次3至4小时的疗程,通常在医疗机构中。
第二种,不常用的技术,腹膜透析(其中将特殊的液体泵入患者的腹腔中,以便可以在内部清洁血液)有许多相同的问题,尽管它不太可能为每次疗程进行医疗设施。
同样令人不安的是,这些肾脏替身并不像真实的东西那样好。他们清洗了自然健康肾脏所做的浪费的20%的血液。
巨大的需求
健康专家说,改善透析是必不可少的,因为全球约有150万人,其中包括美国325,000人,依靠透析来生存。而且因为大多数发达国家的人们正在发展chubbier到了一刻,糖尿病与肥胖有关,并且是大约45%的病例中肾衰竭的原因,在许多健康科学家中都赢得了“流行病”状态。根据一些消息来源,仅在美国,就有超过1800万人患有糖尿病。透析患者的数量每年增加约8%。
密歇根大学医学院内科助理教授威廉·菲塞尔(William Fissell)博士说,理想情况下,无法接受肾脏移植的人可能会收到几乎也有效的人造器官。
三步计划
菲塞尔说,朝着这一目标迈出的第一步是提高外部人造肾脏或血液透析装置的有效性。接下来是使外部设备足够小,以使患者不断磨损。最后一步是可以植入的设备,与心脏的起搏器不同。
Fissell和他的同事,包括克利夫兰诊所Lerner Research Institute的生物医学工程师舒沃·罗伊(Shuvo Roy),这是一种更有效的过滤器。
Fissell说:“我们认为我们拥有一种平台技术,可以彻底改变肾脏替代的方式。”
透析过滤器捕获好东西(蛋白质和血细胞),并将其归还到身体,同时让坏东西(毒素,多余的液体和盐)丢弃。
Fissell说,诀窍是完善过滤器中的孔,这是一种膜。孔需要是正确的大小,正确的形状,并且在正确的图案中,使血液轻松流过过滤器。它们必须足够大,以使毒素通过过滤器,但不能大,以至于允许有价值的蛋白质和血细胞逸出。
在压力下
为了捕获好东西,当前的过滤器主要依赖非常小的孔,这些孔的形状是不规则的,并且是混乱的。在显微镜下,它们看起来像海绵。
但是小孔意味着必须用大而强大的泵通过过滤器来强迫血液。混乱的模式允许形成高压引起的电流。这些电流增加了通过过滤器迫使血液迫使血液所需的压力。
更好的膜可以由较小的,也许是便携式的泵来驱动。理想的膜将与正常的血压作用,因此可以植入体内。丢弃的毒素和其他不法患者将被指向附属于患者的袋子。
硅方法
Fissell的团队正在通过将精确的图案蚀刻到硅晶片[Image]来建造一个简单的流膜。 Micromacine Technologies使科学家增加了给定区域中的孔数(每平方毫米10,000个毛孔),并控制其形状(缝隙)和模式(起伏的行),以减少血液中的湍流。膜的下一个版本的毛孔的10倍,每平方毫米约100,000倍,进一步减少了迫使血液通过它所需的压力量。
Fissell解释说:“目前,真正的挑战是确定膜的正确孔径,并优化膜的生物相容性。”为了完善膜,将需要更好地了解天然肾脏如何过滤血液。因为肾脏的膜(无论是在天然器官还是人造器官中)必须陷阱或让我们的相互作用很复杂。
菲塞尔说:“这不一定像豌豆在大豌豆留下来的豌豆那样简单。”
他警告说,建造更好的膜只会在实用的可植入肾脏的道路上桥接一大堆障碍。其他必须具有卫生的因素:生物相容性,防止膜被污染,找到理想的孔径并开发可靠的制造方法。
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