Chemische ingenieurs aan de Universiteit van Arkansas hebben een apparaat ontwikkeld dat de bloedfiltering en ionentransportfuncties van de menselijke nier simuleert. De technologie zou de behandelingsopties voor mensen in het laatste stadium van nierziekte kunnen veranderen.

"In feite hebben we een synthetisch nefron gemaakt - de structuur die bloed filtert om voedingsstoffen naar het lichaam te verspreiden en afvalstoffen te verwijderen, " zei Christa Hestekin, universitair hoofddocent chemische technologie en hoofdonderzoeker. "Het systeem zou kunnen werken als een op zichzelf staand apparaat of in combinatie met peritoneale dialyse om de chemie van oplossingen die bij de behandeling worden gebruikt te controleren. En, kleine aanpassingen aan het apparaat kunnen het mogelijk maken om te functioneren als een draagbare en mogelijk implanteerbare kunstnier."

Hestekin werkt in een team met onder meer Jamie Hestekin, hoogleraar chemische technologie; Ira Kurtz, hoogleraar geneeskunde en hoofd nefrologie aan UCLA Health; en verschillende studenten van de afdeling Scheikundige Technologie van Ralph E. Martin aan de Universiteit van Arkansas. Gefinancierd door de US Kidney Research Corporation, het werk is gepubliceerd in Communicatiematerialen , een Nature-publicatie.

Het systeem van de onderzoekers simuleert het kritische ionentransportwerk van het nefron. Als de structurele en functionele eenheid van de nier, het nefron reguleert de bloedchemie door middel van filtratie van het bloed dat ionen en organische moleculen aan het lichaam levert voordat het urine genereert om te worden uitgescheiden.

Om het filtratieproces te simuleren, onderzoekers plaatsten platina poreuze mazen tussen twee ionenuitwisselingswafels om een ​​enkele elektrode-ionisatiewafel te creëren die een elektrisch veld gebruikt om ionen door membranen te dwingen. De mazen dienen als elektroden wanneer er spanning op staat. De mesh-elektroden maakten onafhankelijke controle van transportkamers in het apparaat mogelijk, waardoor onderzoekers verschillende ionen konden selecteren en de transportsnelheden onafhankelijk konden aanpassen.

Het team van Hestekin heeft de technologie met succes getest met verschillende fysiologisch relevante ionen, het nabootsen van de specifieke controle van ionentransport door de nier.

In combinatie met ultrafiltratie, nanofiltratie of omgekeerde osmose systemen, de technologie van de onderzoekers zou kunnen worden geïntegreerd in een kunstnier, zei Hestekin.

Volgens de Centers for Disease Control and Prevention, 37 miljoen mensen in de Verenigde Staten lijden aan een vorm van chronische nierziekte. Van deze, ongeveer 700, 000 mensen per jaar zullen een eindstadium ontwikkelen, nierziekte, waarvoor dialyse nodig is of, als laatste redmiddel, een niertransplantatie. De CDC meldt dat de gemiddelde overlevingsduur van de patiënt na dialyse iets langer is dan zeven jaar, en patiënten moeten over het algemeen ongeveer 10 jaar wachten om een ​​gedoneerde nier te ontvangen. Ongeveer 100, Jaarlijks sterven er 000 mensen in afwachting van een niertransplantatie.