Ученые сделали еще один шаг к созданию искусственной почки

Исследователи-химики из Университета Арканзаса (США) разработали устройство, которое имитирует функции фильтрации крови и ионного транспорта в почках человека. Инновационная технология может изменить подход к лечению пациентов с последней стадией заболевания почек.

«По сути, мы создали синтетический нефрон – структурно-функциональную единицу почки, которая фильтрует кровь для возвращения необходимых питательных веществ в организм и удаления ненужных, – говорит Криста Хестекин, доцент кафедры химической инженерии Арканзасского университета, ведущий исследователь. – Система может работать как отдельное устройство или в сочетании с перитонеальным диализом для контроля химического состава растворов, используемых при лечении. И небольшие модификации устройства могут позволить ему функционировать как переносная и потенциально имплантируемая искусственная почка». Статья о новой разработке опубликована в Communications Materials журнала Nature.

Созданная система имитирует ионотранспортную работу нефрона. Будучи структурной и функциональной единицей почки, нефрон посредством фильтрации крови регулирует ее химический состав, чтобы с ней возвращать ионы и органические молекулы в организм, прежде чем выработается моча, которая выводится из организма.

Для моделирования процесса фильтрации исследователи вставили пористые платиновые сетки, служащие электродами при подаче напряжения, между двумя ионообменными пластинами, чтобы создать единую электродеионизационную пластину, которая использует электрическое поле для «проталкивания» ионов через мембраны. Сетчатые электроды обеспечивали независимое управление транспортными камерами внутри устройства, что, в свою очередь, позволяло исследователям самостоятельно выбирать разные ионы и регулировать скорости их транспорта.

Команда исследователей успешно проверила технологию с несколькими физиологически релевантными ионами, имитируя специфический контроль транспорта ионов почками.

По словам Хестекин, в сочетании с системами ультрафильтрации, нанофильтрации или обратного осмоса эта новая технология может быть интегрирована в искусственную почку.

По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний, 37 миллионов людей в Соединенных Штатах страдают той или иной формой хронического заболевания почек. У примерно 700 000 людей в год диагностируют терминальную стадию почечной недостаточности, которая требует диализа или, в крайнем случае, трансплантации почки. Средняя продолжительность выживания пациентов на диализе немного превышает семь лет, и они обычно должны ждать около 10 лет, чтобы получить донорскую почку. Примерно 100 000 людей умирают каждый год в ожидании пересадки почки.