阿肯色大學(xué)的化學(xué)工程研究人員開發(fā)了一種裝置，可以模擬人類腎臟的血液過濾和離子運(yùn)輸功能。這項(xiàng)技術(shù)可以改變腎病晚期患者的治療選擇。
化學(xué)副教授、首席研究員Christa Hestekin說：“基本上，我們創(chuàng)造了一種合成腎單位——一種可以過濾血液將營養(yǎng)物質(zhì)分散到體內(nèi)并清除廢物的結(jié)構(gòu)?！薄斑@個(gè)系統(tǒng)可以作為一個(gè)獨(dú)立的裝置使用，也可以與腹膜透析結(jié)合使用，以控制治療溶液的化學(xué)性質(zhì)。此外，對(duì)該設(shè)備稍加改動(dòng)，就能使其具備可穿戴和潛在植入式人工腎的功能。”
赫斯提金的團(tuán)隊(duì)成員包括化學(xué)工程教授杰米赫斯提金；洛杉磯加州大學(xué)(UCLA Health)醫(yī)學(xué)教授、腎臟病系主任Ira Kurtz阿肯色大學(xué)拉爾夫馬丁化學(xué)工程系的幾名學(xué)生。由美國腎臟研究公司資助，研究結(jié)果發(fā)表在自然出版物《通訊材料》上。
研究人員的系統(tǒng)模擬了腎單位的關(guān)鍵離子轉(zhuǎn)運(yùn)工作。腎單位作為腎臟的結(jié)構(gòu)和功能單位，通過過濾血液來調(diào)節(jié)血液化學(xué)，在尿液排出體外之前將離子和有機(jī)分子輸送到人體。
為了模擬過濾過程，研究人員在兩個(gè)離子交換晶片之間插入了一個(gè)鉑多孔網(wǎng)，以創(chuàng)建一個(gè)單一的電去離子晶片，該晶片使用電場迫使離子通過膜。當(dāng)施加電壓時(shí)，網(wǎng)被用作電極。網(wǎng)狀電極可以獨(dú)立控制器件中的傳輸腔，讓研究人員可以選擇不同的離子，獨(dú)立調(diào)節(jié)傳輸速率。
Hestekin的團(tuán)隊(duì)成功地用幾種生理相關(guān)的離子測試了這項(xiàng)技術(shù)，從而模仿了腎臟對(duì)離子轉(zhuǎn)運(yùn)的特定控制。
Hestekin說，研究人員的技術(shù)可以通過結(jié)合超濾、納濾或反滲透系統(tǒng)集成到人工腎臟中。
根據(jù)疾病控制和預(yù)防中心的數(shù)據(jù)，美國有3700萬人患有某種形式的慢性腎病。其中，每年約有70萬人會(huì)發(fā)展為終末期腎病，需要透析或腎移植作為最后手段。根據(jù)疾控中心的報(bào)告，透析患者的平均生存時(shí)間略長于7年，患者通常要等10年左右才能收到捐獻(xiàn)的腎臟。每年，大約有10萬人在等待腎移植時(shí)死亡。
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