Skip to content

Вживляемая искусственная почка


Имплантируемая искусственная почка: обзор сегодняшнего состояния технологии

Трансплантация почек является предпочтительным методом лечения хронических заболеваний почек, но их нехватка, рост числа больных с хроническими заболеваниями этого органа и быстрое развитие заболевания делают большинство пациентов зависящими от диализа. Поскольку диализ резко влияет на образ жизни пациентов, большие надежды возлагаются на развитие искусственных почек, хотя их использование в настоящее время затруднено серьезными опасениями по поводу безопасности. С другой стороны, пациенты с гемодинамической нестабильностью, как правило, не переносят лечение прерывистым диализом из-за их неспособности адаптироваться к изменяющемуся сценарию непредвиденных событий.

Предполагается, что искусственная почка предоставит пациентам с хроническим заболеванием почек новый вариант, выходящий за рамки краткосрочного решения почечного диализа и дорогостоящей пересадки почки. Сегодня разработки в этой сфере ведутся как с целью создания носимого устройств, так и имплантируемого варианта искусственной почки.

В этом обзоре мы обсудим последние достижения в области разработки имплантируемой искусственной почки.

Имплантируемая искусственная почка, которую разрабатывают сегодня несколько коллективов ученых, похожа на существующий экстракорпоральный аппарат почечной помощи, который представляет собой биологически искусственную почку, сочетающую в себе мембранный гемофильтр и биореактор для функционирования в качестве здоровой почки. Однако такое устройство должно быть небольшим, обладать высокой эффективностью фильтрационных мембран, должна быть способна регулировать кровоток и стабилизировать необходимые компоненты. Имплантируемая искусственная почка должна быть способной воспроизводить работу настоящей почки, устранять необходимость в диализе и не требовать постоянного врачебного контроля. Кроме того, ее использование не должно требовать применения иммунодепрессантов и лекарств.

Это в идеале, а что же мы имеем сегодня в действительности?

Kidney Project (Калифорнийский университет в Сан Франциско)

Самая известная разработка в этой сфере ведется в рамках Kidney Project, в котором работают специалисты Калифорнийского университета из Сан-Франциско и университета Вандербильта (США). Они разработали имплантат размером с кофейную чашку, который способен выполнять функции почки и стать великолепным решением для пациентов с хроническим заболеванием почек. Это не очень большое хирургически имплантированное устройство состоит из высокопроницаемого фильтрационного блока и клеток почек человека.

 Фильтрующий компонент имеет микропоры, которые могут иметь индивидуальную форму для того, чтобы выполнять определенные задачи. Эти фильтры могут располагаться один за другим, каждый из которых будет выполнять разную функцию фильтрации. Всего устройство содержит в себе пятнадцать таких фильтров, помещенных один поверх другого. Между такими фильтрами и вокруг них находятся живые клетки почки, которые выполняют функции, которые искусственные компоненты выполняют недостаточно хорошо, включая реабсорбцию питательных веществ и избавление от накопленных отходов. Поскольку такое гибридное биологическое устройство будет размещаться вне досягаемости иммунной реакции организма, оно будет таким образом защищено от отторжения человеческим телом.

Т.е. устройство содержит живые клетки, оно теоретически может не только фильтровать кровь, но и выполнять другие важные функции настоящей почки, такие как выделение гормонов для контроля кровяного давления.

Кроме фильтров, которые разделяют различные субстанции в крови, в состав имплантата входит "биореактор", который обрабатывает ультрафильтрат, выделяет из него сахар и соли, которые возвращает в кровь. В этом процессе вода реабсорбируется также обратно в тело, а ультрафильтрат превращается в "мочу", которая направляется в мочевой пузырь для удаления из организма. Эти устройства помещены в прочный корпус, покрытый пленкой из материала, который безопасен для использования внутри нашего тела. Имплантат соединен трубками с расположенными рядом венами и мочевым пузырем.

Питание устройство получает за счет давления крови пациента и этот прибор не требует использования внешних трубок или кабелей, которые сегодня ассоциируются с носимой искусственной почкой.

Очищенная кровь возвращается в систему кровообращения через вены, подключенные к имплантату, а отходы перемещаются в мочевой пузырь через соответствующую трубочку. Все элементы, через которые проходит кровь, имеют покрытие, которое должно препятствовать образованию тромбов. Кроме того, образованию тромбов препятствует специальном образом разработанная схема кровотока внутри системы.

По словам разработчиков, устройство не будет выполнять все функции человеческой почки. "Но цель заключается в том, чтобы оно выполняло критически важные функции и было системой, которая после имплантации позволяла пациенту свободно есть и пить, иметь мобильность, лучшее состояние здоровья в целом, и, в отличие от трансплантата, не требовать применения иммунодепрессантов", - заявляют университетские ученые.

Отметим, что при этом пациенты все равно должны принимать гормональные добавки, которые они используют при прохождении процедур диализа.

Тестирование рабочего прототипа предполагается провести в 2020 году.

USKRC

Недавно компания American Kidney Research Corporation (USKRC) объявила о разработке, как они утверждают, "первой в мире" имплантируемой искусственной почки. В этом устройстве применяется метод производства синтетической мочи с использованием технологии очистки крови с помощью деионизации, которая является первой в своем роде. Он включает в себя процессы фильтрации и ионного транспорта, которые аналогичны процессам, происходящим в человеческой почке.

Разработку, которую финансирует USKRC, ведут ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анжелесе и университета Арканзаса.

По словам разработчиков системы,

В крови есть различные ионы и вещества, в том числе натрий, калий, мочевина и вода, которые необходимо транспортировать, либо в кровь, либо в мочевой поток, и в соответствующих количествах в течение определенного периода времени. Для этого необходимо создать ионную транспортную систему и систему транспортировки воды, что мы и сделали. Вот почему мы смогли создать синтетическую мочу.

Прибор включает в себя пару блоков электродеионизации - один предназначен для калия, так как эти уровни необходимы для поддержания электрической активности сердца, а другой - для всех остальных ионов. Он также имеет три других модуля: ультрафильтрации для удержания клеток крови и белков в организме, нанофильтрации для предотвращения выделения глюкозы и модуль обратного осмоса для модуляции количества выделяемой воды.

Система предназначена для удаления мочи со скоростью, сравнимой с той, какую обеспечивает здоровая почка, выдавая примерно то же количество воды, которое потребляется в данный день. Она включает в себя датчики обратной связи и настраиваемое программное обеспечение для контроля изменений в биохимии крови.

Стандартные диализные аппараты подвергают кровь диализату через мембрану; разница между составом диализата и кровью определяет, какие ионы выходят из организма и попадают в диализат. В отличие от диализа, при таком подходе не требуется очищенная вода или диализат, которые усложняют работу врачей и жизнь пациентов.

Недавно прототип такого устройства был испытан на животных, в том числе на свиньях, у которых работа почек очень похожа на функционирование этого органа у человека.

Результаты тестирования показали, что технология позволяет измерять (и, вероятно, в будущем контролировать) уровень калия, удаляемого из крови и затем переносимого в искусственную мочу под контролем компьютера. В настоящее время прототип этого устройства представляет собой носимый прибор размером с небольшой чемодан, который в ближайшем будущем предполагается усовершенствовать, существенно уменьшить, обеспечить его биосовместимость для обеспечения возможности его имплантации в человеческое тело.

По оценкам USKRC, при обеспечении достаточного финансирования испытания на человеке могут быть инициированы через два - два с половиной года.

Причина, по которой эта технология меняет правила игры, говорят разработчики, заключается в способности очищать кровь пациентов с терминальной стадией почечной недостаточности без использования процедур диализа. Это меняет методологию, практикуемую десятилетиями, что приводит к изменению парадигмы.

В ближайшем будущем разработчики планируют дорабатывать каждый из компонентов своего устройства. Он намерены изменить ультрафильтр, чтобы пациенту не понадобился гепарин или антикоагулянт. Кроме того, они планируют перепроектировать ультрафильтр так, чтобы в самом фильтре были компоненты, которые будут препятствовать свертыванию крови и улучшить электродеионизационные узлы.

Qidni Labs

Компания, Qidni Labs создает полностью имплантируемую искусственную почку, которая использует систему нанофильтрации для имитации функции органа. Разработанный специалистами фирмы прототип уже хорошо зарекомендовал себя при имплантации в свиней.

Фильтр устройства изготавливается из ультратонких мембран кристаллического кремния, которые покрываются биосовместимым материалом, чтобы не провоцировать иммунную реакцию. Сегодня такие кремниевые мембраны могут производиться в массовом порядке с размерами пор от 5 до 20 нанометров - достаточно большими, чтобы пропускать частицы отходов, но слишком маленькими для кровяных клеток.

По утверждению разработчиков это устройство будет непрерывно фильтровать кровь пациента в течение многих лет, не требуя обслуживания и очистки, что позволит навсегда освободить пациента от аппаратов диализа.

На базе этой технологии компания также планирует выпустить носимый миниатюрный диализный аппарат, который, по видимости, появится на рынке раньше имплантируемого устройства. В настоящее время Qidni Labs тестирует свои устройства и, если все пойдет по плану, разработчики ожидают, что эти приборы выйдут на рынок через четыре-пять лет.

Сейчас проект находится на доклинической стадии.

Выращенные в лаборатории живые почки

Несколько исследователей по всему миру пытаются вырастить полноценную почку человека с помощью почечных клеток от эмбрионов, стволовых клеток, взятых от взрослых людей, или клонированной ткани. В частности, команда ученых из Манчестерского университета первой в мире научилась выращивает части почки (нефроны), которые фильтруют кровь, в лаборатории с использованием человеческих стволовых клеток. Выращенные таким образом нефроны затем были имплантированы в мышь и показали свою способность фильтровать кровь и вырабатывать мочу, подобно тому, как работает нормальная почка. Новые структуры содержали большинство составных частей, присутствующих в нефронах человека - в том числе проксимальные канальцы, дистальные канальцы, капсулу Боумана и петлю Хенле.

При здоровых почках, имеющих около 1 миллиона нефронов каждая, процесс должен был бы масштабироваться, чтобы вырастить целые органы, готовые к трансплантации. Достоинство использования собственных стволовых клеток пациента заключается в том, что это может помочь избежать отторжения его организмом выращенной в лаборатории почки (что может произойти с сегодняшними пересадками почек).

Это исследование находится в самом начале, и требуется еще очень много работы, но способность выращивать нефроны в лаборатории уже является выдающимся достижением.

Имплантируемая искусственная почка: Биоинженерия, Результаты

Тяжелые нарушения работы почек требуют создания искусственных приспособлений, способных выполнять функции органов выделительной системы. Одной из важнейших разработок в этой сфере является гемодиализ, следующим этапом стала разработка переносной (внешней) почки, а самым перспективным направлением можно считать имплантируемую искусственную почку. Ее разработка ведется довольно давно, а первые испытания на человеке, были реализованы в 2017 году и осуществляются до сих пор.

Первый прототип искусственной почки был создан в 1913 году изобретателем Джоном Абелем. Однако аппарат, в первый раз, применил в 1944 году исследователь Вильям Колф. Классический прибор для гемодиализа и в нынешнее время, отличается довольно большими габаритами, и требует нахождения пациента в медицинском учреждении по несколько часов, от двух раз еженедельно.

Рис. — Искусственная почка

Первое портативное устройство для гемодиализной процедуры было представлено в 2007 году. Оно имеет сравнительно компактные габариты и весит примерно 4 килограмма. Прибор называется “носимой искусственной почкой” (НИП).

Пациент, имеющий тяжелые почечные патологии, может носить этот прибор постоянно. В случае необходимости, врач подключает прибор к вене, запуская диализ. Но очищение крови протекает медленнее, чем при стационарном гемодиализе. Прибор помещают на поясничной области пациента, к нему присоединяются насосы и сменные кассеты с фильтрующими компонентами. Тестирование такого механизма было реализовано в 2004 году, а в 2006 его зарегистрировали в Патентном бюро в США.

В недалеком прошлом, ученые Калифорнийского университета заявили, что создана имплантируемая почка. Ее структуру составляет большое количество микрофильтров, предназначенных для очищения крови пациента. Сейчас ведутся исследования, необходимые для того, чтобы предусмотреть все нюансы внедрения новой технологии в медицинскую практику.

Биоинженерия

В 2010 году был изобретен гемодиализный имплант, какой сопоставим по габаритам с человеческой почкой. Имплант содержит в основе биореактор с культурой клеток, составляющих почечные канальцы. Он способен в полной мере, осуществлять обменные функции почек. Проект был возобновлен в 2013 году, и на современном этапе ведутся необходимые исследования.

Исследования по пересадке выращиваемых, на бесклеточной основе, имплантов крысам, завершились успешно. Это подтверждают публикации в научных журналах США. Выращивание имплантируемой почки началось с экспериментальных работ по вымыванию клеток из неработающего органа.

Не менялась форма и строение почки, но на межклеточном уровне размещались белки, которые подавали сигнал к росту. После этого матрикс промывали клетками, выделенными из почек новорожденных крыс. Они располагались на пустых местах, начинали выполнять необходимые функции. И уже готовую почку вживляли крысам, наблюдая в последующем за тем, как пересаженный имплант справляется со своими функциями.

Создание имплантируемой почки можно считать прорывом, поскольку подобные импланты могут решить вопрос недостатка донорских органов. Их создание потребовало применения современных нанотехнологий, используемых в микроэлектронике.

Искусственная почка включает в структуру фильтры с микропорами для реализации фильтрационной функции. Вокруг фильтров располагаются живые почечный клетки, необходимые для реализации функций, какие не может выполнять искусственный орган — это обменная функция и выведение продуктов обмена из организма.

В ходе исследований было выяснено, что импланты функционируют приемлемо, однако их работа несколько хуже функционирования здоровой почки. Специалисты говорят о том, что применение матриксов без включения клеток, все же является способом получения уникальной замены для почек. Искусственный имплант имеет способность в полной мере осуществлять фильтрационную функцию. Он не отторгается организмом, поскольку не провоцирует реакцию иммунного ответа.

Ученые заявляли о планируемых клинических испытаниях на пациентах — они должны были начаться в 2017 году. По всей видимости, работы ведутся и сейчас, поскольку результаты исследований пока не опубликованы.

Результаты

Благодаря изобретению искусственной имплантируемой почки, у пациентов с тяжелыми заболеваниями выделительной системы, существенно повысится качество жизни. По словам Уильяма Фиссела, участвующего в проекте, у исследователей получилось создать копию природного фильтра, и это должно помочь пациентам в замене жизненно важных функций почки.

Преимуществом такой технологии также является то, что имплантируемый искусственный орган начинает мгновенно, в полной мере, осуществлять свои функции, а донорский орган, начинает полноценно функционировать спустя две недели реабилитации. Искусственный имплант будет сохранять работоспособность на протяжении 10 лет.

Заключение

Искусственная почка — биогибридный прибор, какой будет выполнять функции органа, благодаря которому пациентам больше не потребуется проведение диализа. Главной целью ученых, на данный момент, является компактность размеров искусственного органа для возможности пересадки его в брюшную полость.

В прибор будут включены живые почечные клетки и микрочипы для их контроля. Сокращения сердца пациента будут создавать давление, необходимое для реализации фильтрационной функции. Микрочипы, по словам доктора Фиссела, отличаются высокой производительностью и точностью, что позволяет им контролировать процесс очистки крови.

В каждом искусственном органе, будет содержаться примерно 15 микрочипов. Они будут установлены последовательно друг за другом. Между ними будут расположены мембраны, заселенные живыми клетками, какие и будут фильтровать кровь и выполнять реабсорбционную функцию. Живые клетки хорошо растут на питательных средах, благодаря чему у исследователей не возникает проблем по их получению в требуемом количестве.

В имплантируемом импланте нет необходимости в элементах питания, поскольку давление для осуществления фильтрации создается сердцем. Однако, здесь возникает проблемный вопрос настройки динамики жидкости для того, чтобы кровь пропускалась фильтрационной системой без формирования тромбов. Аманда Бак, инженер, специалист по механике жидкостей, применила компьютерное моделирование для оптимизации формы канальцев внутри фильтра и достижения плавности потока крови.

Проект по созданию искусственной имплантируемой почки объединил множество ученых из разных отраслей науки. В настоящее время еще продолжаются исследования, и их важность нельзя недооценивать: внедрение подобной технологии в современную медицину позволит решить множество проблем для пациентов с тяжелыми патологиями почек.

Поделиться:

Имплантируемая искусственная почка – альтернатива диализу

Обычно при словосочетании «искусственная почка» представляется громоздкий стационарный аппарат для гемодиализа, который, как насос, принимает кровь от больного и после очистки возвращает ее обратно в кровеносное русло. Между тем, биоинженеры из США создали аппарат имплантируемой искусственной почки, который по размеру не превышает человеческий орган.

В свое время гемодиализ произвел подлинную революцию в медицине и явился настоящим спасением для пациентов, страдающих хронической почечной недостаточностью (ХПН) и живущих в ожидании трансплантации донорского органа. Вместе с тем, дефицит донорских почек и архаичность самой процедуры гемодиализа, которую пациенты вынуждены проходить постоянно, несколько раз в неделю, ставят задачу поиска более удобных и современных технологий.

К решению проблемы оказались близки американские исследователи из компании Implantable Artificial Kidney Corporation, которым удалось создать миниатюрный вживляемый в организм больного прибор. Имплантируемая искусственная почка имеет длину всего 11 см, что сопоставимо с размером человеческого органа.

Небольшой по размерам прибор содержит 20 мембран, через которые фильтруется до 180 литров крови в сутки. Искусственный орган способен выполнять основные функции настоящих почек – фильтрацию крови с образованием мочи и реабсорбцию - обратное всасывание воды и полезных веществ в кровь.

Имплантированная искусственная почка включается в работу немедленно, в то время как донорский орган начинает нормально функционировать лишь спустя 2 недели после трансплантации. Кроме этого, искусственная почка не требует регулярного приема иммунодепрессантов, препятствующих отторжению донорского органа. Также портативное устройство можно носить на себе, не прибегая к имплантации

Цель ученых - создать искусственную почку, которая будет работать не менее 10 лет. В ближайшее время они намерены пересадить искусственный аналог почки свиньям.

Имплантируемая искусственная почка скоро будет введена в клиническую практику

Исследователи Калифорнийского университета в Сан-Франциско (США) разрабатывают имплантируемую искусственную почку, которая будет работать практически таким же образом, ка и реальный орган. Если проект завершится успехом, он сможет исключить необходимость в диализе.

Сегодня трансплантация почки стала обычной операцией, которая обычно завершается успехом. Но, несмотря на большое количество проводимых ежегодно таких операций, еще больше пациентов очень долго ждут своей очереди на трансплантацию. В США им приходится ждать от пяти до десяти лет.

Все это время они вынуждены проходить регулярную процедуру диализа крови, трижды в неделю посещая специализированную клинику. И это в том случае, если такая возможность существует.

Новое устройство - имплантируемая искусственная почка - является альтернативой гемодиализу и другим внешним носимым устройствам, которые держат пациента "на привязи" или существенно снижают его мобильность. При этом, в отличие от имплантации живой почки, при установке этого устройства пациенту нет необходимости применять иммуноподавляющие лекарства, чтобы предотвратить отторжение.

Получающий питание за счет давления крови пациента, этот прибор не требует использования внешних трубок или кабелей, которые сегодня ассоциируются с носимой искусственной почкой. Состоящая из двух частей имплантируемая искусственная почка в своей работе использует самые современные разработки в кремниевых нанотехнологиях, обеспечивающие возможность массового производства надежных и компактных фильтрующих мембран. Технология также использует современные методы молекулярного покрытия, которое защищает кремниевые мембраны и делает их совместимыми с кровью.

Первый фильтрующий модуль обрабатывает поступающую кровь и создает водяной ультрафильтрат, который содержит растворенные токсины, а также сахар и соли. Второй модуль - биореактор - обрабатывает ультрафильтрат, выделяет из него сахар и соли, которые возвращает в кровь. В этом процессе вода реабсорбируется также обратно в тело, а ультрафильтрат превращается в "мочу", которая направляется в мочевой пузырь для удаления из организма.

При этом пациенты все равно должны принимать гормональные добавки, которые они используют при прохождении процедур диализа.

Первые клинические испытания отдельных модулей запланированы на начало будущего года, а тестирование рабочего прототипа предполагается провести в 2020 году.

Очень похожее устройство разрабатывают и ученые американского университета Вандербильта. Их прибор состоит из кремниевого, созданного с использованием нанотехнологий фильтрующего чипа и "встроенных" в него живых клеток почки, которые могут совместно работать, повторяя функции настоящей почки. Окончательный вариант устройства, согласно ожиданиям ученых, будет размером с человеческую почку, т.е. достаточно небольшим, чтобы его можно было имплантировать в организм человека и подключить к кровеносной системе пациента. Первые испытания этой искусственной почки также запланированы на конец текущего - начало следующего года.

Ожидания и перспективы - Сайт donnefron!

Три независимые команды медиков рапортуют о пересадках органов человека, в ходе которых удалось избежать отторжения донорских тканей почти без использования препаратов, подавляющих иммунитет. Удалось это благодаря технологии "тренировки" иммунной системы, но как это получилось – не знают пока и сами авторы новшества.

Стволовые клетки проходят в своей жизни несколько этапов "взросления" (от тотипотентных до унипотентных), каждая из них способна в ходе этого преобразования дифференцироваться или получить определённую функцию. Плюрипотентными называются стволовые клетки, которые ещё не получили свою специализацию (иллюстрация с сайта csa.com).

Сразу трём исследованиям, связанным с отторжением донорских органов, посвящены статьи, опубликованные в открытом доступе в журнале The New England Journal of Medicine. И хотя пока положительный опыт получен лишь у нескольких пациентов, учёные надеются, что новая разработка поможет тысячам людей по всему свету отказаться от тяжёлого курса терапии, следующего сразу за пересадкой органа.

Основная проблема после любой трансплантации - отторжение пересаженного органа иммунной системой реципиента. Чтобы избежать этого, используют иммунноподавляющие препараты (ИПП), необходимость введения которых сохраняется у всех пациентов до конца жизни. Даже у тех, которым органы были пересажены от самых близких родственников. Однако применение ИПП подчас приводит к смерти больного от какого-нибудь другого заболевания, например пневмонии.

Предыдущие работы других учёных показали, что мыши и обезьяны могут прожить и без дорогостоящей терапии, если им в кровь ввести стволовые клетки крови донора органа.

Большинство больных умирает после операции трансплантации не из-за ошибок людей в белых халатах, а из-за "неправильных" действий своего же организма (фото с сайта clipmarks.com).

Отторжение трансплантированных органов и тканей происходит из-за того, что иммунная система, обнаружив "чужака", начинает атаковать донорский орган и, в конце концов, нарушает его работу.

Биологи обнаружили, что в случае пересадки пациенту плюрипотентных стволовых клеток донора получившиеся из них T-лимфоциты и B-клетки встраиваются в иммунную систему реципиента и пересаженный орган начинает восприниматься организмом как "частично свой".

Последние исследования были проведены по схожему принципу.

Сейчас Деми-Ли Бреннэн (Demi-Lee Brennan) - обычный подросток, на фото справа. В своё время она стала мировой сенсацией, после того как врачи обнаружили, что у девочки поменялся резус-фактор (фото с сайта news.com.)

Доктор Майкл Стормон (Michael Stormon) и его коллеги из детской больницы в пригороде Сиднея Вестмиде (Children’s Hospital at Westmead) пересадили 9-летней девочке со скоротечным гепатитом печень погибшего 12-летнего мальчика. Её болезнь, препараты, подавляющие иммунитет, а также цитомегаловирусная инфекция настолько ослабили иммунную систему ребёнка, что её собственные иммунные клетки были фактически вытеснены производными стволовых клеток донорской печени.

Деми-Ли Бреннэн даже пришлось снова вакцинировать от кори и эпидемического паротита (свинки), так как донор ещё не прошёл эту вакцинацию.

Все процедуры и анализы юная пациентка проходила как обычно, несколько раз болела и лечилась. Но через девять месяцев после трансплантации в ходе стандартного анализа крови выяснилось, что у девочки поменялся резус-фактор (больная перешла из группы резус-отрицательных в группу резус-положительных людей, каковым являлся её донор).

Врачи были немало удивлены, ведь такое наблюдалось в мировой врачебной практике впервые. Доктора решили не противостоять организму, и через год были отменены все иммунноподавляющие препараты.

После настоящего медицинского чуда прошло вот уже пять лет, а Деми-Ли живёт совершенно спокойно без каких-либо дополнительных процедур или операций.

Второй прецедент имел место в стенах медицинской школы Стэндфордского университета (School of Medicine, Stanford University) и был предъявлен общественности командой профессора иммунологии и ревматологии Сэмюэля Стробера (Samuel Strober).

Пациенту Ларри Ковальски (Larry Kowalski) пересадили почку в феврале 2005 года (когда ему было 47 лет), после того как его старший брат согласился стать донором. В то же время ему были сделаны инъекции стволовых кроветворных клеток брата и назначена временная терапия, препятствующая отторжению нового органа (Т-лимфоциты реципиента разрушали лекарствами и облучением). И уже через полгода иммунноподавляющие препараты были отменены.

Заболел Ларри за последние 35 месяцев лишь раз и после кратковременной госпитализации снова вернулся к работе. Он совершенно здоров, уверяют врачи, в подтверждение тому Ковальски спокойно катается на сноуборде и велосипеде, ныряет с аквалангом.

Многие годы врачи пытались приблизиться к сегодняшним результатам. На фото Стробер (слева) и его помощники, а также один из первых пациентов Марти Холмс (Marty Holmes) (справа) (фото Stanford University).

Хотя данный "опыт" (в отличие от первого) был проделан с человеком намеренно, нельзя сказать, что биологи из Стэндфордского университета полностью отработали методику, ведь Ковальски лишь один из семи пациентов, двое из которых по-прежнему принимают лекарственные препараты постоянно. Вероятно, такие хорошие результаты были достигнуты в случае с Ларри только из-за того, что почка досталась ему от родного брата.

Третий случай был получен в серии опытов в госпитале Массачусетса (Massachusetts General Hospital) под руководством директора центра трансплантационной биологии (Transplantation Biology Research Center) Дэвида Сакса (David Sachs).

Участие в исследовании приняли пять человек (в возрасте от 22 до 46 лет), им так же, как и во втором случае, пересаживали почку и вводили стволовые клетки донора. Усложняло лечение то, что ни один из доноров почек не был родственником больных.

В первой группе антитела одного из трёх пациентов всё-таки вызвали отторжение органа, после чего в ходе второй попытки его лечения (как и у следующих двух подопытных) доктора были вынуждены ввести дополнительное лекарство, которое подавляло выработку антител B-лимфоцитами.

Результат: четверо прекратили приём специализированных препаратов в течение первых полутора лет после трансплантации.

Любопытно, что в отличие от Ковальски, у которого и через два года после операции генетические тесты выявляли наличие иммунных клеток брата, костный мозг пациентов третий группы не производил донорские иммунные клетки. А потому учёным пока не ясно, как больным удалось побороть отторжение новых органов.

"Трансплантация клеток костного мозга, - подводит итог Стробер, - вносит определённые риски. Но их может перевесить тот факт, что пациент уже в течение нескольких лет после операции может отказаться от дорогостоящей терапии и побочных эффектов "тяжёлых" лекарств".

Правда, тем, кто уже перенёс трансплантацию (в особенности от умерших доноров) эта "панацея" не поможет, так как необходимо наличие стволовых клеток того человека, который подарил больному "вторую жизнь".

Сейчас учёные готовятся продолжить свои исследования на новых больных. Если всё пойдёт хорошо, то эта методика спасения жизней может прийти в массовую врачебную практику уже через пять-десять лет.

Аппарат искусственной почки для гемодиализа

Искусственная портативная или стационарная почка применяется для лечения тяжелобольных и поддержания их нормальной жизнедеятельности. С помощью устройства очищают кровь от вредных веществ, из организма выводится мочевина и лишняя жидкость, восстанавливается водно-солевой обмен, предотвращается развитие гипертензии. Гемодиализ проводится в специализированных центрах, больницах или в домашних условиях при наличии переносного аппарата.

Содержание статьи:

Устройство «Искусственная почка» для гемодиализа

При нарушении физиологии почек в организме человека постепенно накапливаются токсины, яды и мочевина. В результате происходит сильнейшее отравление, гипоксия головного мозга и смерть. Специально для людей с почечной недостаточностью разработан аппарат для гемодиализа.

Во время процедуры происходит фильтрация крови через искусственную мембрану, идентичную почечным тканям. Также проводят перитонеальный диализ, который позволяет очистить организм путем циркуляции жидкости в брюшной полости.  Если регулярно и своевременно оказывать дополнительную поддержку пораженному органу, больной сможет полноценно жить и хорошо себя чувствовать.

Описание прибора

Если вам назначили диализ, врач подробно расскажет все особенности процедуры. Специалист объяснит алгоритм очистки крови, принцип работы «искусственной почки», что это такое и как часто необходимо посещать врача.

Устройство, выполняющее функции пораженной почки, выглядит как большой компьютер весом около 80 кг. Процедура фильтрации крови является дорогостоящей и сложной методикой. Поэтому аппарат установлен в специализированных клиниках. Для обслуживания пациентов необходим опыт работы с наиболее распространенными моделями оборудования. Стационарная и переносная «искусственная почка» состоит из следующих элементов:

  • Компьютерный монитор, на котором высвечиваются краткие сообщения, и есть возможность устанавливать различные режимы.
  • Диализатор, который отвечает за фильтрацию в крови пациента вредных микроэлементов.
  • Система для изготовления и доставки в диализатор специального раствора.
  • Насос, отвечающий за передвижение крови, и накопительный бак, в который вмещается до 110 л жидкости.

Диализатор бывает двух типов: имеющий обычную целлофановую трубку или пластинчатую целлофановую мембрану. Чаще всего используется второй вариант.

Важно знать! В России для гемодиализа в большинстве отделений установлен мультифильтрат фирмы «Фрезениус Медикал», который имеет два мешка с раствором. Также ведущим мировым аппаратом является «Никкисо», а первое устройство отечественного производства –  это «Малахит».

Для гемодиализа необходимо беспрерывно откачивать, фильтровать и доставлять обратно в организм больного обработанную кровь. Важно, чтобы после процедуры все полезные микроэлементы, витамины и кислород поступили в полном объеме. Токсины, патогенные бактерии и яды остаются в диализирующем растворе.

Суть процедуры диализа почек

При нарушении работы почек необходимо каждые 2-3 дня проводить гемодиализную фильтрацию крови. Если больной госпитализирован с острой почечной недостаточностью, назначаются ежедневные процедуры. Для стабилизации состояния пациента стационарный или портативный аппарат должен выполнять сразу несколько функций:

  1. Выведение следующих элементов: мочевина, креатинин, ядовитые соединения, токсины.
  2. Увеличение количества электролитов, насыщение кислородом и улучшение работы головного мозга.
  3. Восстановление щелочного баланса.
  4. Выведение лишней жидкости, скопившейся в тканях, устранение отечности нижних конечностей.
  5. Избавление от сильнейшей наркотической и алкогольной интоксикации.
  6. Устранение и предотвращение накопления холестериновых бляшек в сосудах. Профилактика тромбоза, атеросклероза, инсульта, инфаркта.

Также в аппарате присутствует система, предотвращающая появление пузырьков воздуха в сосудах. Процесс поступления крови и ее фильтрации в устройстве искусственной почки должен проходить быстро.

Схема работы «искусственной почки»

Пациентам с нарушением свертываемости крови, повышенным давлением, туберкулезом и острым инфекционным заболеванием нельзя проводить гемодиализ. Поэтому изначально врач назначает полное обследование организма. Если нет противопоказаний, начинается подготовка к применению искусственной почки. Медработник следует регламенту:

  1. Формируется фистула (свищ), соединяющая вену и артерию для удобства переливания крови во время первой и последующих процедур.
  2. Под местной анестезией в сосуд устанавливают катетер. Он необходим для введения медикаментозных составов.
  3. Взвешивание пациента и измерение артериального давления непосредственно перед процедурой.

После перечисленных действий пациент готов к проведению гемодиализа. Процедура длится около 5 часов, в это время можно спать, читать или смотреть телевизор. Нельзя вытягивать катетер и вставать с кушетки. В зависимости от степени поражения почек необходимо посещать медучреждение 3-4 раза в неделю или ежедневно. После каждой процедуры происходит стерилизация всех элементов и заправка прибора новым раствором.

Оборудование для стационара и для домашнего пользования

В больницах представлены разные виды аппаратов для гемодиализа. Они различаются по уровню потока жидкости, объему обрабатываемой крови. Дисковые диализаторы позволяют контролировать и корректировать процесс. Капиллярные аппараты работают быстрее, что снижает риск развития тромбов и других осложнений. В зависимости от состояния пациента назначаются обычное, высокоэффективное и высокопоточное очищение.

Для домашнего пользования учеными российского университета МИЭТа разработана искусственная портативная почка. Данную аппаратуру можно носить на поясе или в специальном чемодане.

Важно знать! Компактное и мобильное оборудование позволяет применять его даже на работе, в школе, на отдыхе. Оно подходит для больных, которым показан хронический гемодиализ. Вес устройства не более 4 кг, работает от обычных батареек.

Для очищения крови переносным аппаратом медработник формирует фистулу или устанавливает катетер. Процедура проводится в больнице или дома после обучения пациента и изучения инструкции по эксплуатации. Подсоединяется устройство при помощи родственника. Если состояние критическое, за счет медленного потока жидкости можно осуществлять круглосуточный гемодиализ.

Стоимость портативной «искусственной почки»

Если вам назначен хронический гемодиализ, удобнее всего будет купить портативное оборудование. Оно необходимо для предотвращения отравления мочевиной и токсинами. В первые часы после процедуры усиливаются защитные функции организма, что позволяет спровоцировать частичное восстановление почек и печени.

Чтобы узнать, сколько стоит переносная искусственная почка, необходимо проконсультироваться с врачом. Он подскажет, какая мощность диализного аппарата, и скорость потока жидкости подойдет. Заказать устройство отечественного или зарубежного производителя можно в специализированных магазинах. Стоимость варьируется от 20000 до 25000 долларов, цена зависит от фирмы. При этом существует необходимость регулярной замены фильтров несколько раз в год.

Имплантация устройства для очистки крови: правда или вымысел

В последнее время американскими учеными разрабатывается устройство, которое способно функционировать сразу после имплантирования в организм. Также мир потрясла новость о создании первого бионического органа в Японии. Клинические исследования проходили на крысах, они подтвердили, что данная методика результативна. Также планируется испытать разработки на свиньях.

Искусственная почка изготовлена из биологических фильтров. Аппарат подойдет для больных с хронической почечной недостаточностью, которые требуют круглосуточного гемодиализа. Имплант значительно облегчит жизнь пациента и позволит ему заниматься привычными делами. С помощью искусственной почки нового поколения кровь очищается от шлаков и токсинов с той же скоростью, что и у здоровых людей.

Биоинженерная почка работает за счет естественного кровообращения и не требует подзарядки, срок ее эксплуатации достигает 10 лет. Она состоит из 15 фильтров и живых почечных клеток.

Важно знать! Выявлено, что имплант способен перерабатывать до 180 л крови при постоянной работе. Искусственное тело не отторгается организмом. Поэтому в скором времени данная методика лечения станет популярнее пересадки донорского органа.

Преимущества и недостатки операции по пересадке донорского органа

Для лечения почечной недостаточности проводят трансплантацию донорской почки. Для этого удаляют пораженный орган. Данная операция назначается на последних стадиях следующих заболеваний:

  • хроническое воспаление почек;
  • нефропатия;
  • хронический клубочковый нефрит;
  • гормональный поликистоз почек;
  • выявление злокачественного процесса на 1-2 стадии;
  • некроз тканей почки;
  • врожденная почечная недостаточность.

Обязательна пересадка здоровой почки новорожденным, иначе постоянный гемодиализ нарушит нормальное физическое развитие малыша. Благодаря операции пациент уже через 2 недели сможет полноценно жить без искусственного очищения крови.

Для успешного приживления новой здоровой почки осуществляется длительный отбор. Часто операцию откладывают на время из-за недостатка донорских органов. Существует высокий риск отторжения чужеродных тканей и нарушение их функционирования. В реабилитационный период у пациента снижается иммунитет, может развиться анемия, постоянная рвота, тошнота, острая боль в спине, заражение крови.

Продолжительность и качество жизни при использовании «искусственной почки»

Портативный и стационарный аппарат «искусственная почка» позволит значительно продлить жизнь людей с почечной недостаточностью. Регулярное очищение крови способствует улучшению состояния здоровья. Достаточно пройти терапевтический курс, посещая больницу несколько раз в неделю. Если проводить гемодиализ в домашних условиях, то за 3-4 часа можно вывести из организма все токсины и шлаки самостоятельно.

Пациенты, которые вынуждены регулярно проходить гемодиализ, могут прожить еще 6-15 лет. Чаще всего смерть происходит от присоединения вторичной инфекции, заражения крови. Улучшить качество жизни и продлить ее еще на 10 лет можно с помощью трансплантации здоровой почки.

Почечная недостаточность не является смертельной болезнью, но требует постоянного контроля состояния больного. Чтобы очистить кровь от шлаков, токсинов и мочевины, врачи предлагают гемодиализ. Он выполняется с помощью специального аппарата, который способен за 5 часов восстановить нормальное функционирование организма и улучшить кровоток.

Также возможно заменить нефункционирующую почку на донорский орган. При успешном проведении операции пациенту нет необходимости использовать диализатор.

Имплантируемая искусственная почка достигает доклинической вехи - ScienceDaily

Проект почек, национальный проект по разработке имплантируемой биоискусственной почки, которая могла бы устранить необходимость в диализе, объявит о ключевой вехе в презентации 7 ноября 2019 года в Американском университете. Конференция Общества нефрологов "Неделя почек" 2019 в Вашингтоне, округ Колумбия.

Команда сообщит, что ученые Калифорнийского университета в Сан-Франциско успешно имплантировали прототип почечного биореактора, содержащий функциональные клетки почек человека, свиньям без серьезных проблем с безопасностью.Устройство размером с колоду карт не вызывало иммунной реакции и не приводило к образованию тромбов у животных, что является важной вехой на пути к будущим испытаниям на людях.

«Это первая демонстрация того, что клетки почек могут быть успешно имплантированы крупному животному без подавления иммунитета и оставаться достаточно здоровыми, чтобы выполнять свои функции. Это ключевая веха для нас», - сказал со-руководитель проекта почек Шуво Рой, доктор философии, Преподаватель кафедры биоинженерии и терапевтических наук, объединенного отделения фармацевтических и медицинских школ UCSF.«Основываясь на этих результатах, мы можем теперь сосредоточиться на увеличении масштаба биореактора и объединении его с компонентом фильтрации крови искусственной почки».

Почечный проект UCSF-Vanderbilt направлен на отказ от диализа

Около 750 000 американцев - и два миллиона человек во всем мире - проходят лечение от терминальной стадии почечной недостаточности (ТПН), и частота заболеваний почек быстро растет, что приводит к острой нехватке почек для трансплантации. По состоянию на 2016 год в США для трансплантации было доступно только 21000 донорских почек.С. находится в листе ожидания, насчитывающем почти 100 000 человек, сроком от пяти до десяти лет.

Большинство пациентов, ожидающих трансплантации почки, выживают, проходя длительные и обременительные процедуры диализа несколько раз в неделю для выведения токсинов из крови, но диализ не заменяет многие важные функции почек, и в среднем только 35 процентов диализных пациентов остаются живы через пять лет . Диализ и другие методы лечения ТПН, которые повсеместно покрываются программой Medicare, обошлись в 2016 году в 35 миллиардов долларов, что составляет семь процентов годового бюджета Medicare.

Проект почек [Pharm.ucsf.edu/kidney] возглавляется нефрологом Медицинского центра Университета Роя и Вандербильта Уильямом Х. Фисселлом, доктором медицины, который более десяти лет работал над созданием имплантируемой биоискусственной почки с этой целью. отказа от диализа и уменьшения нехватки донорских почек.

Имплантируемое устройство, разрабатываемое The Kidney Project, состоит из двух компонентов: системы фильтрации крови, называемой гемофильтром, которая удаляет токсины из крови, пропуская их через силиконовые мембраны с порами точной формы нанометрового размера; и биореактор, который содержит культивированные клетки почек человека, предназначенные для выполнения других функций почек, таких как поддержание адекватного объема жидкости и кровяного давления, регулирование уровня соли и выработка основных гормонов.

После многообещающих исследований на крупных животных система гемофильтрации Kidney Project в настоящее время ожидает одобрения FDA для первоначального клинического испытания для оценки ее безопасности. Технология биореактора апробирована в лабораторных экспериментах, но до сих пор не имплантирована животным.

Биореактор, содержащий клетки почек человека, имплантированные свиньям без иммунной реакции или сгустков крови

В презентации «Неделя почек» 7 ноября Ребекка Гологорски, доктор медицинских наук, член команды UCSF по хирургическим инновациям, покажет, как силиконовые мембраны внутри имплантированного биореактора защищают закрытые клетки почек человека от иммунной системы хозяина, удерживая переносимые кровью иммунные клетки и белки из устройства.

«Это был святой Грааль терапии трансплантации - найти способы избежать необходимости в пожизненных иммуносупрессивных препаратах, которые часто требуются для предотвращения иммунного отторжения», - сказал Рой. «Эти препараты не только подвергают пациентов воздействию инфекций и других вредных побочных эффектов, но и, как было показано, непосредственно повреждают пересаженные клетки и органы, со временем подрывая терапевтический эффект трансплантатов».

Еще одним ключевым преимуществом предотвращения иммуносупрессии является ее стоимость для пациентов, говорит Рой: «В настоящее время Medicare покрывает диализ на всю жизнь, но иммунодепрессанты покрываются только в течение первых трех лет после трансплантации.Многие пациенты, которым проводят пересадку почки, в конечном итоге теряют новый орган, потому что они не могут позволить себе иммунодепрессанты, необходимые для его здоровья ».

Команда

Роя также тщательно спроектировала прототип биореактора, чтобы избежать образования тромбов, которые могут привести к тромбоэмболии легочной артерии или инсульту, что является серьезной проблемой, с которой сталкиваются все пациенты с долгосрочными медицинскими имплантатами. Они достигли этого за счет покрытия кремниевых мембранных фильтров, которые контактируют с кровью, биологически безопасными молекулами, и разработали устройство, чтобы избежать турбулентного кровотока, который также может вызвать свертывание крови.

«Мы не могли использовать стандартные безопасные для крови покрытия, разработанные для сердечных клапанов, катетеров и других устройств, потому что они настолько толстые, что полностью блокируют поры наших силиконовых мембран», - сказал Рой. «Одним из наших достижений было создание подходящего химического состава поверхности наших силиконовых мембран, который делает их биологически безопасными для крови».

Результаты, по словам Роя, демонстрируют прогресс в достижении долгожданного клинического «трифекта» Проекта почек: устройство с питанием от сердца, работающее без батареек или других внешних подключений, которые могут представлять риск заражения, и которое может очищать кровь без предотвращения отторжения. лекарства или разжижители крови.

Теперь исследователи стремятся увеличить масштаб прототипа биореактора, чтобы он содержал больше клеток, чтобы проверить, может ли имплантированное устройство дополнить функцию почек у животных с почечной недостаточностью, с конечной целью - в конечном итоге передать устройство для испытаний на безопасность человека.

«Внедрение такой комплексной клеточной терапии в клинику будет нетривиальной задачей - например, это потребует значительных инвестиций в производство и определение характеристик клеток на объектах, контролируемых GMP, чтобы избежать любой возможности заражения», - сказал Рой.«Теперь мы подтвердили, что находимся на правильном пути, чтобы продолжать эти усилия».

.

AWAK, WAK и IAK, боже мой! - Блог AJKD

Заболевания почек ложатся тяжелым бременем как на отдельных пациентов, так и на медицинскую систему в целом. Терминальная стадия заболевания почек (ESKD) связана с высокой смертностью и снижением качества жизни по многим причинам, включая остаточные симптомы, прием таблеток, ограничения в питании и снижение фертильности. Трансплантация почки имеет преимущества, но является ограниченным ресурсом, и большинство пациентов с ESKD находятся на периодическом гемодиализе (HD) или перитонеальном диализе (PD).Домашняя терапия может улучшить многие из этих результатов, о которых сообщают пациенты, но имеет свои уникальные недостатки, такие как бремя ухода за пациентом и / или опекуном, хранение оборудования и расходных материалов, а также затраты на коммунальные услуги и очистку воды. Заболевание почек также облагает медицинскую систему налогом и обошлось Medicare более чем в 34 миллиарда долларов в 2011 году.

В недавней Перспективе, опубликованной в AJKD , Салани и др. обсуждают три новых метода, находящихся в стадии разработки и доклинических или клинических испытаний.Эти инновационные методы, автоматизированная носимая искусственная почка (AWAK), носимая искусственная почка (WAK) и имплантируемая искусственная почка (IAK), призваны снизить нагрузку на пациентов, их семьи и систему здравоохранения.

В настоящее время HD и PD связаны с большим оборудованием, значительным потреблением энергии и большой потребностью в воде. Эти характеристики служат препятствием для разработки носимых и имплантируемых устройств. В таблице 1 сравниваются сильные стороны и ограничения AWAK, WAK и IAK в отношении этих барьеров:

Сравнение WAK и IAK.Таблица 1 от Салани и др., AJKD © National Kidney Foundation.

AWAK и WAK могут звучать как очень похожие методы лечения, и оба используют процессы регенерации диализата (для упрощения они используют уреазу, воду, катионо- и анионообменные колонки для преобразования отработанного диализата в свежий диализат). Тем не менее, технологии AWAK основаны на ПД с использованием частых (8 раз / час) обменов объемом 500 куб. См, которые впоследствии прокачиваются через накопительный модуль, похожий на кошелек, для удаления токсина и регенерации диализата перед возвращением в брюшную полость.Ультрафильтрат (УФ) сливается в мешок и может быть утилизирован при замене картриджа, которая требуется каждые 7 часов.

Преимущества AWAK включают более высокий кумулятивный поток в брюшину и из нее, что приводит к улучшенному клиренсу по сравнению с обычным ПД (хотя, что важно, приводит к клиренсу креатинина примерно 30 см3 / мин, а не к нормальной СКФ). Меньшие объемы пребывания могут уменьшить боль, грыжи, а также стоимость и нагрузку на большие объемы диализата. Исследование с участием 20 пациентов мужского пола показало безопасность и эффективность AWAK, хотя необходимо оценить риски с течением времени, включая перитонит от регенерированного диализата, гипергликемию, мембранную недостаточность и инкапсулирующий перитонеальный склероз (EPS).

Система AWAK: приливных обменов выполняются с отводом 500 мл отработанного диализата из брюшной полости в модуль хранения, очисткой в ​​картридже сорбента, пополнением электролитов в модуле обогащения и возвращением в брюшную полость. Избыточная жидкость сливается в мешок для ультрафильтрации и утилизируется с помощью одноразового модуля, показанного здесь. Перерисовано с изображения, предоставленного AWAK Technologies, Ltd. Рисунок 1 от Салани и др., AJKD © National Kidney Foundation.

В отличие от AWAK, WAK - это устройство на основе крови, которое подключается к двухпросветному катетеру (поскольку использование фистулы может привести к смещению иглы). Чтобы решить проблемы с электричеством и водой, насос питается от одной 9-вольтовой батареи и нескольких батареек AA. Требуется всего 400 см3 стерильной воды, 0,45% раствор NaCl для заполнения и гепарин через шприцевой насос. Пульсирующий и чередующийся поток крови и диализата обеспечивает низкие скорости кровотока (~ 100 см3 / мин) при адекватном клиренсе.Подобно AWAK, диализат регенерируется, а УФ собирается в мешок для отходов. Доклинические и клинические испытания WAK показали, что CrCl составляет примерно 20 см3 / мин при адекватном контроле электролитов и ацидоза. Возможные осложнения включают те, которые типичны для катетеризации центральных вен, особенно инфекции.

Схема носимой системы искусственной почки (WAK). Кровь из катетера подвергается антикоагуляции с помощью гепаринового насоса. Челночный насос перекачивает кровь через диализатор.Кровь восстанавливается электролитами и возвращается пациенту. Диализат проходит через диализатор, а отработанный диализат поступает в систему регенерации диализата для повторного использования с любым избытком диализата, сбрасываемым в мешок для ультрафильтрации. В системе предусмотрена сигнализация утечек или пузырей. Изображение принадлежит © 2007 Elsevier Ltd и воспроизведено Davenport et al с разрешения правообладателя.

IAK - это новая технология, которая в настоящее время находится на доклинической стадии и направлена ​​на объединение кремниевых нанотехнологий с культивированными эпителиальными клетками почечных канальцев для имитации нативной почки.Артериальный кровоток пациента обеспечивает насос, и диализат не требуется благодаря биокартриджу, который после фильтрации гемокартриджем возвращает в кровь соль, воду и глюкозу. В результате вырабатывается концентрат, полный токсинов, похожих на мочу, для выведения из организма. Тщательная инженерия защищает кровь от сил сдвига и застоя. Биосовместимые полимеры покрывают силиконовые мембраны, что позволяет проводить имплантацию без антикоагулянтов животным на срок до одного месяца.

Преимущества IAK включают непрерывную фильтрацию через пористую мембрану, напоминающую клубочки, с кремниевым каркасом между клетками канальцев и иммунной системой пациента, что устраняет необходимость в иммунодепрессантах.Производство жидких отходов, похожих на мочу (приблизительно 2-4 литра в день), обеспечивает регулирование объема, и пероральное потребление пациентом может быть соответственно скорректировано. Использование канальцевых клеток человека может позволить использовать трупные почки, которые не были сочтены подходящими для трансплантации, и использовать технологию почек, полученную из стволовых клеток. Однако, что важно и подобно AWAK и WAK, ожидаемый уровень CrCl будет примерно 30 см3 / мин, что имеет значение для уже существующего лечения осложнений хронической болезни почек (ХБП), связанных с анемией, минеральной болезнью костей и электролитами.Ограничения этой технологии могут включать стресс культуры клеток млекопитающих и поддержание многолетней работы без тромбов, и эти проблемы необходимо преодолевать по мере продолжения разработки и испытаний IAK.

Имплантируемая искусственная почка (IAK) имплантируется в сосудистую сеть
, при этом кровь нагнетается с использованием кровяного давления пациента в гемокартридж с мембранами, имитирующими щелевидные поры подоцитов, а затем через биокартридж, содержащий живые трубчатые клетки. таким образом имитируя расположение клубочков и канальцев почек.Рисунок 3 от Salani et al, AJKD.

Разработка AWAK, WAK и IAK вселяет воодушевление и надежду на улучшение качества жизни, клинических результатов (в основном за счет непрерывной терапии) и затрат, связанных с ESKD. Однако, несмотря на значительный прогресс в этих технологиях, препятствия все еще остаются. По мере продолжения доклинических и клинических испытаний устройства должны оказаться безопасными и эффективными. Пациенты и медицинские работники должны понимать ограничения и последствия этих устройств, такие как необходимость замены картриджа несколько раз в день, последствия регенерированного диализата, возможность отказа мембраны или устройства (включая необходимость одной или нескольких операций в случае IAK. ), а также потенциальную потребность в постоянном лечении осложнений с ХБП с учетом прогнозируемого CrCl 20-30 см3 / мин при использовании этих устройств.

Широко распространен интерес к тому, когда именно эти технологии могут стать доступными для клинического использования; однако технические, нормативные и финансовые проблемы (включая будущее покрытие, например, в рамках центров Medicare и Medicaid Services) затрудняют точное прогнозирование сроков доступности в клинике. Целью таких инициатив, как Инициатива по здоровью почек и KidneyX, является развитие партнерских отношений между Американским обществом нефрологов (ASN), FDA, Министерством здравоохранения и социальных служб и исследователями, новаторами и инвесторами для расширения сотрудничества и финансирования и уменьшить другие препятствия на пути инноваций в нефрологии, чтобы улучшить уход за пациентами с заболеваниями почек.Учитывая то, как далеко мы продвинулись, когда первый гемодиализ при ХБП произошел сравнительно недавно, в 1960-х годах, интерес к инновационным способам революционного ухода за пациентами с заболеванием почек остается сильным, как и наше обязательство как нефрологов продолжать оптимизировать уход, который мы можем предоставлять.

- Сообщение подготовила Диана Мина, приглашенный участник AJKDBlog. Следуйте за ней @DiMiRenalMD.

Для просмотра Салани и др. (Требуется подписка), пожалуйста, посетите AJKD.орг .

Название: Инновации в носимых и имплантируемых искусственных почках
Авторы: Мега Салани, Шуво Рой и Уильям Х. Фиссел IV
DOI: 10.1053 / j.ajkd.2018.06.005

.

Развитие искусственной почки продвигается благодаря сотрудничеству грантополучателей NIBIB Quantum

Компьютерное моделирование решает проблему свертывания крови

Источник: iStock

Создание искусственной имплантируемой почки стало бы грандиозным достижением в медицине и могло бы решить проблему хронической нехватки донорских почек, необходимых для трансплантации. Исследователи занимались этим в течение последних 15 лет и продолжают сталкиваться с одной чрезвычайно сложной проблемой: как обеспечить плавное течение крови через искусственное устройство без образования тромбов.В таких устройствах, поскольку тромбоциты крови реагируют на механические силы, они имеют естественную тенденцию к свертыванию, что приводит к неисправности устройства.

Чтобы преодолеть эту проблему, обладатели награды Quantum Awards от Национального института биомедицинской визуализации и биоинженерии (NIBIB) объединили редкий опыт в развитии искусственной почки и компьютерном моделировании кровотока в исследовании, проведенном 16 января 2018 г., выпуск журнала биомеханики.

Хотя диализ ежегодно спасает тысячи, если не миллионы, жизней, он не является идеальным решением при заболевании почек.Вместо постоянной фильтрации крови, которая поддерживает химический состав крови в пределах здорового диапазона, диализ приводит к получению ультраочищенной и обедненной питательными веществами крови, которая постепенно становится более токсичной до следующего сеанса диализа.

Что делают почки -

Почки выводят токсины из крови и поддерживают баланс жидкости в организме за счет выведения с мочой. Они также вырабатывают гормоны, регулирующие кровяное давление, способствуют выработке красных кровяных телец и поддерживают здоровье костей.

При отказе почек -

Заболевание почек может привести к отказу почек и накоплению токсинов в крови.Почечная недостаточность поражает более 660 000 человек в США и является причиной 89 000 смертей.

Некоторым людям с почечной недостаточностью посчастливилось получить трансплантацию донорской почки. Из 100 000 человек, ежегодно ожидающих трансплантации, только 18 000 получают донорскую почку. Временной мерой для пациентов в этих опасных для жизни условиях является диализ, способ обработки крови через внешнюю систему фильтрации.

Искусственная почка обеспечивает непрерывную фильтрацию крови.Это уменьшит заболевание почек и повысит качество жизни пациентов. Хотя исследователи добились прогресса в создании носимых моделей, чтобы сделать устройство имплантируемым, управляемым собственными потоками крови в организме, необходимо решить проблему свертывания крови.

«Разработчики этой технологии слишком хорошо знают, что особенно неприятно иметь дело со сгустками крови, которые могут закупоривать устройство, делая его бесполезным, и создавать опасность для других частей тела, где кровоток может быть нарушен, - сказала Розмари Хунцикер, директор программы NIBIB в области тканевой инженерии и регенеративной медицины.«Сгусток, который мигрирует к сердцу, может вызвать сердечный приступ; он может вызвать инсульт, если попадет в мозг ».

Имплантируемая искусственная почка - биоинженерное устройство, сочетающее в себе высокоэффективный силиконовый фильтр и биореактор клеток почечных канальцев - была долгосрочным проектом для соавторов исследования Шуво Роя, доктора философии, Калифорнийский университет, Сан Франциско (UCSF), профессор биоинженерии и терапевтических наук, и Уильям Х. Фиссел, доктор медицинских наук, доцент медицины Университета Вандербильта.

Экспериментальное устройство рассчитано на пропускание до литра крови в минуту, фильтруя ее через массив кремниевых мембран. Отфильтрованная жидкость содержит токсины, воду, электролиты и сахара. Затем жидкость проходит вторую стадию обработки в биореакторе выращенных в лаборатории клеток того типа, который обычно выстилает канальцы почек. Эти клетки реабсорбируют большую часть сахаров, солей и воды обратно в кровоток. Остальная часть превращается в мочу, которая направляется в мочевой пузырь и выводится из организма.

Схематическое изображение имплантируемого устройства искусственной почки с использованием подвздошных сосудов для притока артериальной крови и венозного возврата с оттоком ультрафильтрата в мочевой пузырь. Предоставлено Шуво Роем, UCSF.

Большая часть технологий для реализации этого сложного процесса уже существует, некоторые из них были разработаны Роем и Фисселлом при предыдущем финансировании программы NIBIB Quantum Award. Одна из оставшихся проблем заключается в том, чтобы исследователи могли интегрировать различные инновации в одно функциональное, компактное и, следовательно, имплантируемое устройство.

В недавно опубликованной работе команда UCSF-Vanderbilt сотрудничала с соавтором Дэнни Блюстайном, доктором философии, профессором биомедицинской инженерии в Государственном университете Нью-Йорка в Стоуни-Брук, который также является обладателем гранта Quantum Award. В 2010 году NIBIB предоставил лаборатории Блюстайна грант на изучение тромборезистентности - предотвращения свертывания крови в циркулирующей крови. Группа Блюстайна использовала эту технику для изучения сердечно-сосудистых имплантатов, таких как искусственные сердечные клапаны, а также устройств, используемых в хирургии при временном обходе кровообращения.

Рой и Фиссел впервые услышали о методологии Bluestein, называемой имитацией тромбогенности устройства (DTE), на встрече в NIBIB для получателей грантов Quantum Award в 2014 году. Методология Bluestein DTE позволяет количественно оценить характер кровотока и факторы стресса, которые развиваются во время кровотока. Когда Блюстайн описал DTE, Рой и Фиссел сразу увидели возможность применения его теории к конструкции их искусственной почки. Соответствующее компьютерное моделирование могло бы сократить годы или даже десятилетия на процесс проектирования искусственной почки и создать устройство с хорошо проанализированным и протестированным профилем безопасности для активации тромбоцитов и последующего образования сгустка.

«Тромбоциты активируются и инициируют свертывание крови в ответ на тяжесть сил стресса, а также на количество времени, в течение которого тромбоциты циркулируют через устройство», - сказал Блюстейн. Методология моделирования Блюстайна, впервые разработанная для численного прогнозирования накопления стресса на тромбоцитах в устройствах, поддерживающих кровообращение у пациентов с сердечной недостаточностью, была легко адаптирована к аспектам гидродинамики искусственной почки.

Исследователи получили результаты моделирования и оптимизации для двух конструкций устройств, каждое из которых направляет кровь через систему фильтрации искусственной почки.С помощью моделирования они подсчитали, что отдельные тромбоциты могут протекать через искусственную почку до 1000 раз, накапливая стресс и увеличивая тенденцию к свертыванию с каждым проходом. Одна конструкция распределяет кровь по параллельным каналам, которые проходят через несколько слоев фильтрующих мембран. Другие направляют кровь вперед и назад по единственному змеевидному пути.

Результаты моделирования свидетельствуют в пользу системы с параллельным потоком, особенно в отношении состояния тромбоцитов после многократной циркуляции в системах фильтрации.Однако обе конструкции соответствовали заранее определенным исследователям критериям для равномерного потока крови через устройства и накопления сил сдвига напряжения на тромбоцитах по отношению к стенкам проточных каналов устройства. Поэтому исследователи планируют протестировать обе конструкции имплантата в будущих экспериментах на свиньях. Дополнительные конструкции могут быть испытаны в будущем.

«Я рад, что они решили принять нашу методологию, так что ее эффективность может быть продемонстрирована на совершенно другом типе устройств», - сказал Блюстайн.«Свертывание крови - это основная клиническая проблема, которая может возникнуть из-за вызванных потоком стрессов, которые существуют во всех этих устройствах».

Метод моделирования ускорил проект, сэкономив на экспериментах на животных и предложив жизнеспособную альтернативу для изучения плюсов и минусов различных устройств, контактирующих с кровью. «Чтобы сделать это в исследованиях на животных, требуется много времени, дорого, и на каком-то уровне вы никогда не знаете, сработает ли это, потому что кровь животных не то же самое, что кровь человека», - сказал Рой.«В итоге мы воспользовались обширным набором работ, проделанных доктором Блюстайном и его коллегами, и применили методологии вычислительной гидродинамики, чтобы помочь нам проанализировать наши конструкции».

Будет ли аппарат иметь все функции родной почки? «Нет, - сказал Рой. «Но цель состоит в том, чтобы он выполнял критически важные функции и был устройством, которое после имплантации позволит пациенту свободно есть и пить, иметь мобильность, улучшать здоровье в целом и, в отличие от трансплантата, не требовать иммунодепрессантов. наркотики.”

Hunziker приветствовал сотрудничество между получателями NIBIB Quantum Award - программы, направленной на использование новых технологий для решения больших и неразрешимых проблем в медицине. «Очень приятно видеть, как независимо финансируемые команды самостоятельно собираются для использования своих квантовых инноваций», - сказала она. «Сотрудничество позволяет ускорить развитие искусственной почки за счет эффективного прогнозного моделирования в сочетании с обширными возможностями управления биоматериалами и глубокими знаниями патофизиологии почек.”

Исследование было частично поддержано NIBIB (EB014315, EB012487 и EB021214).

Анализ накопления стресса тромбоцитов для прогнозирования тромбогенности искусственной почки. Бак AKW, Goebel SG, Goodin MS, Wright NJ, Groszek JJ, Moyer J, Singh S, Bluestein D, Fissell WH, Roy S.J Biomech. 2018 16 января

.

Искусственные почки исключают диализ

Ученые разрабатывают искусственную почку, которая может воспроизводить работу настоящих органов и потенциально устранять необходимость в диализе.

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF) разрабатывают имплантируемую искусственную почку, которая может точно воспроизводить функции настоящих почек.

В случае успеха работа ученых могла бы помочь устранить необходимость в диализе.

Трансплантация почек у пациентов с терминальной стадией почечной недостаточности (ТПН) имеет высокий уровень успеха.

Около 93 процентов трансплантированных почек продолжают работать через год, а 83 процента - через три года.

Но хотя ежегодно пересаживается более 25 000 почек, по состоянию на начало 2016 года более 100 000 человек находились в списке ожидания трансплантации в Соединенных Штатах.

Пациенты обычно ждут от пяти до 10 лет, прежде чем станет доступен подходящий орган.

Средняя продолжительность жизни диализных пациентов составляет от пяти до 10 лет, хотя некоторые живут десятилетиями.

Однако диализ, который отфильтровывает некоторые (но не все) токсины из кровотока, которые обычно выводятся почками, должен выполняться ежедневно, если он проводится дома с помощью перитонеального диализа.

При проведении гемодиализа требуется три визита в клинику в неделю.

«Имплантируемая биоискусственная почка является альтернативой диализу и другим устройствам, предназначенным для внешнего ношения, которые будут связывать пациентов или ограничивать их подвижность», - сказал Шуво Рой, профессор кафедры биоинженерии и терапевтических наук UCSF и соавтор устройства. Линия здоровья.«Трансплантация живой почки от подходящего донора по-прежнему считается одним из лучших вариантов лечения ТПН, но, к сожалению, нехватка доноров органов не позволяет сделать трансплантаты доступными для подавляющего большинства пациентов с ТПН. В отличие от трансплантатов, наше устройство не требует, чтобы пациенты принимали иммунодепрессанты, чтобы предотвратить отторжение ».

Испытания устройства на людях вот-вот начнутся.

Рой сказал, что биоискусственная почка в конечном итоге может быть использована подавляющим большинством людей, находящихся на диализе и включенных в список трансплантации почки.

«Это долгосрочное решение, и в любом случае, когда потребуется пересадка почки, наше устройство будет жизнеспособным вариантом», - сказал Рой.

Рой возглавляет проект почек, национальную исследовательскую инициативу, направленную на разработку и тестирование хирургически имплантированной, отдельно стоящей биоискусственной почки, которая выполняет «подавляющее большинство фильтрующих, балансирующих и других биологических функций естественной почки».

Работая от собственного артериального давления, устройство не требует внешних трубок или тросов, связанных с носимыми искусственными почками, такими как изобретенные Виктором Гура из медицинского центра Cedars-Sinai в Лос-Анджелесе.Это устройство было протестировано на семи диализных пациентах в Медицинском центре Вашингтонского университета в Сиэтле в 2015 году.

Двухкомпонентная имплантированная искусственная почка включает в себя последние разработки в области кремниевых нанотехнологий, что делает возможным массовое производство надежных, прочных и компактных фильтрующие мембраны.

Технология также включает новые молекулярные покрытия, которые защищают кремниевые мембраны и делают их совместимыми с кровью.

«Модуль гемофильтра обрабатывает поступающую кровь для создания водянистого ультрафильтрата, который содержит растворенные токсины, а также сахара и соли», - пояснил Рой.«Во-вторых, биореактор клеток почек обрабатывает ультрафильтрат и отправляет сахара и соли обратно в кровь. В процессе вода также реабсорбируется обратно в организм, концентрируя ультрафильтрат в «мочу», которая направляется в мочевой пузырь для выведения ».

Пациенты с имплантатом все еще могут быть обязаны принимать гормональные добавки, однако, как они это делают сейчас на диализе, сказал Рой.

Разработка альтернатив существующим методам лечения заболеваний почек «очень важна, поскольку последствия преждевременной смертности и низкого качества жизни являются обычными для диализной популяции, особенно для гемодиализа в центре», - сказал доктор.Джозеф Вассалотти, главный врач Национального фонда почек, сообщил Healthline.

Проект почек собирает деньги для завершения доклинических исследований модулей устройства и создания полномасштабных прототипов для первого раунда исследований на людях.

Ожидается, что первые клинические испытания отдельных модулей начнутся в начале следующего года.

Испытания рабочего прототипа биоискусственной почки намечены на 2020 год.

«Долгосрочные задачи сводятся к тому, чтобы устройство работало без сбоев после имплантации в течение нескольких месяцев», - сказал Рой.«Некоторые проблемы не станут ясны, пока мы не проведем клинические испытания».

В дополнение к 6 миллионам долларов в виде государственных субсидий, проект «Почки» получил значительные пожертвования от частных лиц в поддержку своей работы по созданию имплантируемой искусственной почки.

«Их поддержка является свидетельством острой необходимости революции в лечении ТПН, а полученные нами пожертвования неоценимы для дальнейшего развития наших исследований», - сказал Рой.

В будущем ученые смогут выращивать искусственные почки.

В 2013 году исследователи под руководством Мелиссы Литтл из Института молекулярной биологии Квинслендского университета смогли вырастить примитивную почку из стволовых клеток человека.

В 2016 году исследователи из Института Солка в Калифорнии сообщили, что им удалось вырастить в лаборатории клетки-предшественники нефронов, которые могут дифференцироваться в ткань почек.

Такие исследования продолжаются, но возможность выращивать замещающие органы остается более далекой мечтой, чем имплантируемая искусственная почка.

.

Имплантируемая искусственная почка на основе микрочипов - большой прогресс

Имплантируемая искусственная почка может изменить перспективы для людей, у которых отказали почки и которым приходится полагаться на диализ или редкую возможность трансплантата, чтобы выжить. Теперь исследователи, работающие над первым в своем роде устройством, которое призвано удовлетворить эту потребность, говорят, что они надеются провести пилотные испытания на людях в течение года. Исследователи планируют начать пилотные испытания микрочип-фильтра на диализных пациентах к концу 2017 года.
Изображение предоставлено: Университет Вандербильта

Почки - удивительные инструменты, которые работают круглосуточно и без выходных, очищая кровь и удаляя отходы. Каждый день эти бобовидные органы размером с кулак, расположенные по обе стороны от позвоночника прямо под грудной клеткой, фильтруют около 150 литров крови, производя 1-2 литра мочи.

Трансплантация - лучшее лечение почечной недостаточности, но спрос на органы огромен по сравнению с предложением.

Сеть закупок и трансплантации органов США сообщает, что более 100 000 пациентов находятся в очереди на пересадку почки, но в прошлом году только 17 108 получили ее.

Всего, по оценкам Национального фонда почек, более 460 000 американцев страдают терминальной стадией заболевания почек, и каждый день 13 человек в США умирают в ожидании донорской почки. Они говорят, что федеральный счет Medicare для ухода за пациентами с заболеванием почек - за исключением рецептурных лекарств - составил около 87 миллиардов долларов в 2012 году.

Уильям Х. Фиссел IV, почечный специалист и доцент медицинского центра Университета Вандербильта в Нашвилле, штат Теннесси, и его команда надеются положить конец этому разрушительному сценарию, как он объясняет:

«Мы создаем био-гибридное устройство, которое может имитировать почку, чтобы удалить достаточно продуктов жизнедеятельности, соли и воды, чтобы не дать пациенту диализ.”

Цель состоит в том, чтобы сделать устройство достаточно маленьким - размером с банку из-под газировки - чтобы оно поместилось внутри тела пациента.

Имплантируемая искусственная почка содержит микрочип-фильтры и живые клетки почек и будет работать от собственного сердца пациента.

В микрочипе используется та же кремниевая нанотехнология, что и в микроэлектронике для компьютеров.

Проф. Фиссел говорит, что эти чипы недороги, точны и позволяют создавать идеальные фильтры. Каждое устройство будет содержать около 15 микрочипов, расположенных один над другим.

Каждый микрочип-фильтр содержит поры, каждая из которых будет содержать и действовать как каркас для мембраны из живых клеток почек, имитирующих естественные функции почек. Команда разрабатывает фильтр по одной поре за раз, чтобы делать именно то, что они хотят.

Профессор Фиссел говорит, что, к счастью, клетки хорошо растут в лабораторной чашке. Они могут создать мембрану из почечных клеток, которая может определять, какие соединения в крови реабсорбируются в виде питательных веществ, которые остаются в крови, а какие должны удаляться в виде отходов, предназначенных для утилизации с мочой.

Таким образом, по словам профессора Фиссела, «мы сможем использовать 60 миллионов лет исследований и разработок матери-природы», чтобы создать биореактор живых клеток в самом сердце искусственной почки.

Краткие сведения о диализе
  • Средняя продолжительность жизни на диализе составляет 5-10 лет
  • Тем не менее, многие пациенты хорошо прожили на диализе 20 или даже 30 лет
  • Многие пациенты могут жить нормальной жизнью, за исключением времени, необходимого для лечения .

Подробнее о диализе почек

Для устройства не требуется источник энергии, поскольку оно использует силу сердца пациента - естественное давление кровотока в кровеносных сосудах - для проталкивания крови через фильтры.

Однако эта функция также представляет собой проблему: как точно настроить гидродинамику, чтобы кровь текла через устройство без свертывания.

Д-р Аманда Бак, биомедицинский инженер, интересующийся механикой жидкостей, отвечает за эту часть проекта.

Доктор Бак использует компьютерные модели для уточнения формы каналов внутри устройства для достижения максимально плавного кровотока. Затем с помощью 3D-печати команда создает прототип и тестирует его, чтобы увидеть, насколько плавно течет кровь.

Профессор Фисселл говорит, что, поскольку биогибридное устройство будет вне досягаемости иммунного ответа организма, оно вряд ли вызовет отторжение. «Проблема не в соблюдении иммунитета, не в сопоставлении, как при трансплантации органов», - объясняет он.

Проект почек начался более десяти лет назад. В 2003 году он привлек свой первый грант от Национальных институтов здравоохранения (NIH), а недавно NIH предоставил 4-летний грант в размере 6 миллионов долларов профессору Фисселлу и его научному партнеру и давнему сотруднику Шуво Рою из Калифорнийский университет в Сан-Франциско.

В 2012 году Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) предоставило ускоренное утверждение проекта - статус, который федеральный регулирующий орган оставляет за лечением, направленным на лечение серьезных или опасных для жизни состояний и демонстрирующим потенциал для удовлетворения неудовлетворенных медицинских потребностей.

Команда надеется провести пилотные испытания силиконовых фильтров к концу 2017 года. Профессор Фиссел говорит, что у него есть длинный список пациентов, желающих принять участие, и он выражает свое восхищение ими в заключении:

« Мои пациенты - абсолютно мои герои.Они возвращаются снова и снова и принимают тяжелейшее бремя болезни, потому что хотят жить. И они готовы рискнуть всем ради другого пациента ».

В следующем видео, которое рассматривает внутреннюю часть искусственной почки, профессор Фисселл объясняет, как они разрабатывают, чтобы удерживать пациентов от диализа:

Между тем, Medical News Today недавно узнал, как - впервые - 3D Принтер помог пересадить почку взрослого ребенка 2-летнему ребенку.Созданные на 3D-принтере модели брюшной полости донора и реципиента помогли хирургам точно спланировать сложную операцию, чтобы минимизировать риски.

.

Первая имплантируемая искусственная почка может снизить потребность в диализе

Первая имплантируемая искусственная почка может снизить спрос на диализ и донорские органы

Клэр Бейтс
Обновлено:

Около 45000 взрослых в в Великобритании проходят диализ. Однако лечение восстанавливает только 13% почечной функции.

Искусственная почка, которая будет имплантирована внутрь тела и будет работать так же хорошо, как живой орган, не за горами, как выяснили ученые.

Американские исследователи только что представили первый прототип устройства, которое может устранить необходимость в диализе.

Он будет включать тысячи микроскопических фильтров для удаления токсинов из крови и биореактор, чтобы имитировать метаболические и водно-балансные функции настоящей почки.

Почка разрабатывается совместными усилиями инженеров, биологов и врачей под руководством доктора Шуво Роя из Калифорнийского университета в Сан-Франциско.

Эффективность лечения для самых тяжелых пациентов уже доказана с использованием внешней модели размером с комнату.

Процесс основан на кровяном давлении тела для выполнения фильтрации без использования насосов или источника электроэнергии.

Доктор Рой планирует применить технологию изготовления силикона, чтобы уменьшить нынешнее устройство до размера кофейной чашки. Это технология, которая изначально была разработана для производства компьютерных микросхем.

Кристен Боле из UCSF сообщила MailOnline: «Они создадут фильтр с такими маленькими порами, что они будут пропускать токсины или небольшие молекулы, но не клетки крови или белки.

'Это позволяет им уменьшить размер фильтра с примерно двух квадратных метров до примерно 0,1 квадратных метров при том же уровне функций. Так что они действительно могут поместить его в устройство, которое поместится внутри тела ».

Будут созданы специально сконструированные отсеки для хранения собственных почечных клеток пациента. Эта «биореакторная» часть устройства будет выращиваться на матрице, которая действует как фильтр.

Г-н Боле сказал: «Эти клетки будут выполнять другие функции исходных клеток почек, такие как регулирование уровня витамина D, уровня воды и метаболической функции.Таким образом, пациенты НЕ будут нуждаться в иммунодепрессантах, потому что устройство будет использовать собственные клетки каждого пациента ».

Это позволит пациенту жить более нормальной жизнью.

Искусственная почка будет размером с кофейную чашку. Кровь будет прокачиваться через микроскопические фильтры с использованием собственного артериального давления тела.

Доктор Рой добавил: «Это устройство разработано, чтобы обеспечить большую часть преимуществ для здоровья, связанных с трансплантацией почки, при этом ежегодно обращаясь к ограниченному числу доноров почек.

«Это может значительно снизить бремя почечной недостаточности для миллионов людей во всем мире».

В Великобритании ежегодно проводится менее 2000 операций по пересадке почки, что составляет менее одного из трех пациентов, ожидающих донорской почки.

Альтернативным лечением почечной недостаточности является диализ. У пациента будет проходить фильтрация крови за три продолжительных сеанса в неделю. Это изнурительно для пациентов и восстанавливает только 13% функции почек..

В Великобритании немногим более 45 000 взрослых пациентов получают диализ. Только 35% пациентов выживают после этого лечения более пяти лет.

Команда установила возможность имплантации модели на животных моделях и планирует быть готовой к клиническим испытаниям через пять-семь лет.

.

Смотрите также