นักวิจัยจากภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลและการบินและอวกาศ (MAE) ของ Herbert Wertheim School of Engineering ได้พัฒนาเมมเบรนฟอกเลือดชนิดใหม่ที่ทำจากกราฟีนออกไซด์ (GO) ซึ่งเป็นวัสดุชั้นเดียวที่มีอะตอมเดียวคาดว่าจะเปลี่ยนการรักษาไตอย่างอดทนอย่างสมบูรณ์ความก้าวหน้านี้ทำให้สามารถติดไมโครชิปไดอัลไลเซอร์เข้ากับผิวหนังของผู้ป่วยได้การทำงานภายใต้แรงดันของหลอดเลือดจะขจัดการสูบฉีดเลือดและการไหลเวียนของเลือดนอกร่างกาย ช่วยให้การล้างไตอย่างปลอดภัยในบ้านของคุณอย่างสะดวกสบายเมื่อเทียบกับเยื่อโพลิเมอร์ที่มีอยู่แล้ว ความสามารถในการซึมผ่านของเยื่อจะสูงกว่าสองลำดับ มีความเข้ากันได้ของเลือด และไม่ปรับขนาดได้ง่ายเหมือนเยื่อโพลิเมอร์
ศาสตราจารย์ Knox T. Millsaps จาก MAE และหัวหน้านักวิจัยโครงการเมมเบรน Saeed Moghaddam และทีมงานของเขาได้พัฒนากระบวนการใหม่ที่เกี่ยวข้องกับการประกอบตัวเองและการปรับคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของ GO nanoplatelets ให้เหมาะสมกระบวนการนี้จะเปลี่ยนเลเยอร์ 3 GO ให้กลายเป็นชุดประกอบแผ่นนาโนที่มีการจัดระเบียบอย่างดี ดังนั้นจึงทำให้มีความสามารถในการซึมผ่านและการคัดเลือกสูงเป็นพิเศษ"ด้วยการพัฒนาเมมเบรนที่สามารถซึมผ่านได้มากกว่าเมมเบรนชีวภาพ (GBM) ของไตอย่างมีนัยสำคัญ เราได้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพที่ยอดเยี่ยมของวัสดุนาโน วิศวกรรมนาโน และการประกอบตัวเองของโมเลกุล"Mogda Dr. Mu กล่าวว่า
การศึกษาประสิทธิภาพของเมมเบรนในสถานการณ์การฟอกไตได้ให้ผลลัพธ์ที่น่าพอใจมากค่าสัมประสิทธิ์การกรองของยูเรียและไซโตโครม-ซีคือ 0.5 และ 0.4 ตามลำดับ ซึ่งเพียงพอสำหรับการล้างไตอย่างช้าๆ ในระยะยาวโดยที่ยังคงรักษาอัลบูมินได้มากกว่า 99%การศึกษาเกี่ยวกับภาวะเม็ดเลือดแดงแตก การเปิดใช้งานส่วนเสริม และการแข็งตัวของเลือดแสดงให้เห็นว่าสามารถเทียบเคียงได้กับวัสดุเยื่อกรองไตที่มีอยู่ หรือดีกว่าประสิทธิภาพของวัสดุเยื่อกรองไตที่มีอยู่ผลการศึกษานี้ได้รับการเผยแพร่บน Advanced Materials Interfaces (5 กุมภาพันธ์ 2021) ภายใต้หัวข้อ “Trilayer Interlinked Graphene Oxide Membrane for Wearable Hemodialyzer”
ดร. Moghaddam กล่าวว่า "เราได้สาธิตโมเสก GO nanoplatelet สั่งประกอบเองที่ไม่เหมือนใคร ซึ่งพัฒนาความพยายามสิบปีอย่างมากในการพัฒนาเมมเบรนจากกราฟีน"เป็นแพลตฟอร์มที่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการล้างไตตอนกลางคืนที่บ้านได้”ดร. Moghaddam กำลังทำงานเกี่ยวกับการพัฒนาไมโครชิปโดยใช้เมมเบรน GO ใหม่ ซึ่งจะทำให้การวิจัยเข้าใกล้ความเป็นจริงมากขึ้นในการจัดหาอุปกรณ์ฟอกเลือดแบบสวมใส่สำหรับผู้ป่วยโรคไต
บทบรรณาธิการของ Nature (มีนาคม 2020) กล่าวว่า "องค์การอนามัยโลกประเมินว่าในแต่ละปีมีผู้ป่วยไตวายประมาณ 1.2 ล้านคนทั่วโลกเสียชีวิต [และอุบัติการณ์ของโรคไตวายเรื้อรังระยะสุดท้าย (ESRD) เกิดจากโรคเบาหวานและความดันโลหิตสูง]….การฟอกไต การผสมผสานระหว่างข้อจำกัดในทางปฏิบัติของเทคโนโลยีและความสามารถในการจ่ายยังหมายความว่ามีน้อยกว่าครึ่งหนึ่งของผู้ที่ต้องการการรักษาที่เข้าถึงได้”อุปกรณ์สวมใส่ที่ย่อขนาดอย่างเหมาะสมเป็นวิธีแก้ปัญหาที่ประหยัดเพื่อเพิ่มอัตราการรอดชีวิต โดยเฉพาะอย่างยิ่งในประเทศกำลังพัฒนาของจีนดร. Moghaddam กล่าวว่า "เมมเบรนของเราเป็นส่วนประกอบสำคัญของระบบสวมใส่ขนาดเล็ก ซึ่งสามารถจำลองการทำงานของการกรองของไตได้ ซึ่งช่วยเพิ่มความสะดวกสบายและราคาย่อมเยาทั่วโลก" ดร. Moghaddam กล่าว
“ความก้าวหน้าที่สำคัญในการรักษาผู้ป่วยที่ฟอกเลือดด้วยเครื่องไตเทียมและไตวายถูกจำกัดโดยเทคโนโลยีเมมเบรนเทคโนโลยีเมมเบรนไม่มีความก้าวหน้าอย่างมีนัยสำคัญในช่วงสองสามทศวรรษที่ผ่านมาความก้าวหน้าพื้นฐานของเทคโนโลยีเมมเบรนจำเป็นต้องมีการปรับปรุงการล้างไตวัสดุที่สามารถซึมผ่านและคัดเลือกได้สูง เช่น เมมเบรนกราฟีนออกไซด์บางเฉียบที่พัฒนาขึ้นที่นี่ อาจเปลี่ยนกระบวนทัศน์เมมเบรนบางเฉียบที่ซึมผ่านได้ไม่เพียงแต่สร้างไดอะไลเซอร์ขนาดเล็กเท่านั้น แต่ยังรวมถึงอุปกรณ์พกพาและสวมใส่ได้จริง ซึ่งจะช่วยปรับปรุงคุณภาพชีวิตและการพยากรณ์โรคของผู้ป่วย”James L. McGrath กล่าวว่าเขาเป็นศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมชีวการแพทย์ที่มหาวิทยาลัยโรเชสเตอร์และเป็นผู้ร่วมประดิษฐ์เทคโนโลยีเมมเบรนซิลิกอนแบบบางพิเศษสำหรับการใช้งานทางชีวภาพต่างๆ (Nature, 2007)
งานวิจัยนี้ได้รับทุนสนับสนุนจาก National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB) ภายใต้ National Institutes of Healthทีมงานของ Dr. Moghaddam ได้แก่ Dr. Richard P. Rode นักวิจัยหลังปริญญาเอกที่ UF MAE, Dr. Thomas R. Gaborski (ผู้วิจัยร่วม), Daniel Ornt, MD (ผู้วิจัยร่วม) และ Henry C จาก Department of Biomedical วิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีโรเชสเตอร์ดร. ชุง และเฮย์ลีย์ เอ็น. มิลเลอร์
ดร. Moghaddam เป็นสมาชิกของ UF Interdisciplinary Microsystems Group และเป็นหัวหน้าห้องปฏิบัติการระบบพลังงานโครงสร้างนาโน (NESLabs) ซึ่งมีภารกิจในการปรับปรุงระดับความรู้ด้านวิศวกรรมนาโนของโครงสร้างรูพรุนเชิงหน้าที่และฟิสิกส์การส่งผ่านในระดับจุลภาค/ระดับนาโนเขานำสาขาวิชาวิศวกรรมและวิทยาศาสตร์หลายสาขามารวมกันเพื่อทำความเข้าใจฟิสิกส์ของการส่งสัญญาณระดับไมโคร/นาโนและพัฒนาโครงสร้างและระบบยุคหน้าด้วยประสิทธิภาพและประสิทธิผลที่สูงขึ้น
Herbert Wertheim College of Engineering 300 Weil Hall PO Box 116550 Gainesville, FL 32611-6550 หมายเลขโทรศัพท์สำนักงาน