Neues Gerät Punkte Weg, um künstliche Niere Implantate

Eine neue Hightech-Membran kann bald die Wirksamkeit der Dialyse und könnte eines Tages zu implantierbaren, künstliche Nieren.

Obwohl viele Hindernisse bleiben, sagen die Forscher, dass der Durchbruch revolutionieren könnte den Ansatz für die Filterung von Blut bei Patienten, deren Nieren versagt haben.

Die am weitesten verbreitete Technik der Dialyse, Hämodialyse, fließt Blut aus dem Körper, dann filtert und gibt ihn zurück. Es ist teuer, manchmal traumatische und immer zeitaufwendig. Die meisten Patienten benötigen mehrere Sitzungen von 3 - 4 Stunden pro Woche, meistens in einer medizinischen Einrichtung.

Eine zweite, weniger häufig verwendete Technik, Peritonealdialyse (bei dem eine spezielle Flüssigkeit in die Bauchhöhle des Patienten gepumpt wird damit das Blut intern gereinigt werden kann) teilt viele der gleichen Probleme, obwohl es weniger wahrscheinlich, eine medizinische Einrichtung für jede Sitzung zu verlangen.

Nur so beunruhigend ist, dass diese Niere Stand-ins sind nicht annähernd so gut wie die reale Sache. Sie reinigen das Blut von weniger als 20 Prozent des Abfalls, die natürliche, gesunde Nieren zu tun.

Großer Bedarf

Verbesserung der Dialyse ist wesentlich, Gesundheits-Experten sagen, denn Dialyse überleben etwa 1,5 Millionen Menschen weltweit, darunter 325.000 in den Vereinigten Staaten abhängig. Und da die Menschen in den meisten der entwickelten Welt von Minute zu Minute, Diabetes chubbier erhalten – was ist mit Übergewicht verbunden und ist die Ursache für Nierenversagen bei etwa 45 Prozent der Fälle — "Epidemie" Status unter den vielen Gesundheitswissenschaftler verdient hat. Einigen Quellen zufolge haben mehr als 18 Millionen Menschen allein in den Vereinigten Staaten Diabetes. Die Zahl der Dialysepatienten steigt etwa 8 Prozent pro Jahr.

Im Idealfall könnten Menschen, bei denen eine Nierentransplantation nicht möglich ist, einem künstlichen Organ, dass fast genauso gut gearbeitet, sagte Dr. William Fissell, Assistant Professor für Innere Medizin an der University of Michigan School of Medicine erhalten.

3-Stufen-plan

Der erste Schritt auf dieses Ziel hin Lebiere sagte, ist die Wirksamkeit der externen künstlichen Niere oder Hämodialyse-Geräte zu verbessern. Als nächstes wäre um ein externes Gerät klein genug für einen Patienten ununterbrochen tragen. Der letzte Schritt wäre ein Gerät, die implantiert werden konnte, nicht anders als Schrittmacher für das Herz.

Einer der Schlüssel, um solch ein Gerät, das Lebiere und seine Kollegen, einschließlich Shuvo Roy, einem biomedizinischen Ingenieur an der Cleveland Clinic Lerner Research Institute entwickeln, ist ein effektiver Filter.

"Wir denken, dass wir eine Plattform-Technologie, die die Art und Weise zu revolutionieren, die renal Ersatz geliefert wird," sagt Lebiere.

Dialyse-Filter fangen die gute Sachen (Proteine und Blutzellen) und schicken Sie es an den Körper während der Vermietung der schlechten Dinge (Toxine, überschüssige Flüssigkeit und Salz) durch verworfen werden.

Der Trick Lebiere sagt, soll die Löcher im Filter, welches eine Art von Membran zu verfeinern. Die Löcher müssen die richtige Größe, die richtige Form, und in das richtige Muster lassen Blut fließt durch den Filter leicht. Sie muss groß genug, um Giftstoffe, um den Filter passieren, aber nicht so groß wie wertvolle Proteine und Blutzellen zu entkommen lassen können.

Unter Druck

Um die guten Sachen zu fangen, setzen aktuelle Filter in erster Linie auf sehr kleine Löcher, die sind unregelmäßig geformt und chaotisch organisiert. Unter dem Mikroskop sehen sie aus wie Schwämme.

Aber kleine Löcher mit großer, kräftiger pumpen Blut durch die Filter gezwungen werden dürfen. Und die chaotische Muster erlauben high-pressure-verursachen Ströme zu bilden. Diese Ströme erhöhen den Druck erforderlich, um Blut durch den Filter zu zwingen.

Eine bessere Membran kann durch eine kleinere, vielleicht tragbaren Pumpe angetrieben werden. Und eine ideale Membrane funktioniert mit normalem Blutdruck und konnte so in den Körper implantiert werden. Die ausrangierten Toxine und andere Schurken würde an Taschen befestigt an den Patienten gerichtet werden.

Silizium-Ansatz

Lebiere Team baut eine leichten Fluss Membran durch Ätzen präzise Muster in Silizium-Wafer [Bild]. MicroMachine Technologien lassen die Wissenschaftler erhöhen die Anzahl der Poren in einem bestimmten Gebiet (auf 10.000 Poren pro Quadratmillimeter) und Kontrolle ihrer Form (Schlitz) und Muster (wellige Zeilen), Turbulenzen im Blut zu reduzieren. Die nächste Version der Membran müssen 10 mal so viele Poren, etwa 100.000 pro Quadratmillimeter, weitere Verringerung der Menge an Druck erforderlich, um Blut durch sie zu zwingen.

"Gerade jetzt die eigentliche Herausforderung ist bestimmt die richtige Porengröße für die Membranen und die Biokompatibilität der Membranen zu optimieren", erklärte Lebiere. Um die Membran zu vervollkommnen erfordert ein besseres Verständnis, wie natürliche Nieren filtern das Blut. Weil die Materialien, die eine Niere Membranen — ob in einem natürlichen oder künstlichen Organ — muss fangen oder lassen Sie Pass sind biologisch, deren Wechselwirkungen können sehr komplex sein.

"Es ist nicht unbedingt so einfach wie Erbsen in ein Sieb geben, wo die große Erbsen bleiben, und die kleinen Erbsen gehen", sagte Lebiere.

Und bauen eine bessere Membran würde nur eines "Tonnen" von Barrieren, die auf dem Weg zu einer praktischen implantierbare Niere überbrückt werden müssen, er warnt. Andere Faktoren, die Kulturkreisen mit sein müssen: Biokompatibilität, verhindern, dass die Membranen wird gefoult, Suche nach der perfekten Porengröße und zuverlässigen Fertigungsverfahren zu entwickeln.

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