Использование двумерного материала максена MXene, в качестве фильтра в носимом устройстве искусственной почки

RusEng

слои MXene материала Материал MXene, который был впервые получен учеными из Университета Дрекселя в 2011 году, - это еще один шаг к тому, чтобы изменить жизнь людей, страдающих последней стадией болезни почек. Nephria Bio, Inc., спин-офф южнокорейской компании по производству медицинского оборудования EOFlow Co., Ltd., расположенной в США, подписала лицензионное соглашение с университетом на использование двумерного материала максена MXene, в качестве фильтра в носимом устройстве искусственной почки, которое они разрабатывают. Эта технология может позволить многим из миллионов людей всем мире, страдающих заболеванием почек последней стадии, более свободно передвигаться, не тратя часы каждую неделю на привязанность к большим диализным аппаратам.
«Наше фундаментальное исследование карбида титана MXene при поддержке NSF показало, что MXene является биосовместимым, способным адсорбировать множество небольших молекул и имеет многообещающие перспективы в медицинских приложениях, поэтому отлично видеть его применение для улучшения и действительно изменения диализа - область, нуждающаяся в медицинской помощи, которая может помочь миллионам людей », - рассказывает заслуженный профессор Университета Дрекселя д-р Юрий Гогоци, мировой лидеро в разработке и изучении MXenes.
На поздних стадиях заболевания почек почки плохо фильтруют жидкости и небольшие молекулы, включая мочевину, и некоторые из этих молекул становятся токсичными в организме, когда начинают накапливаться. Диализ помогает почкам отфильтровывать токсины и лишнюю жидкость из крови, но этот процесс требует много времени и требует, чтобы пациенты оставались подключенными к неподвижным диализным аппаратам.
«Эта работа могла бы дать сотням тысяч людей с заболеванием почек возможность жить более свободно и полноценно», - говорит доктор Мира Хархай, которая вместе с Юрием Гогоци работала над изучением применения MXene для диализа. «Носимая искусственная почка позволит людям, страдающим заболеванием почек, легче работать и путешествовать, а также вести более активный образ жизни, что было связано с положительными результатами для здоровья».
MXene поры Для одного сеанса гемодиализа в лечебном учреждении может потребоваться до 200 литров очищенной воды, чтобы удалить накопление мочевины и других токсичных молекул из крови пациента. Разработка портативного диализного аппарата означает выяснение того, как уменьшить количество воды, которое пользователь должен будет носить с собой.
MXene - это решение, по словам Джесси Кима, генерального директора-основателя Nephria Bio и ее материнской компании EOFlow, поскольку он достаточно хорошо фильтрует мочевину и другие электролиты, чтобы один литр воды можно было быстро очистить и повторно использовать для всего процесса.
«Чтобы разработать носимое диализное устройство, нужен материал, который может фильтровать мочевину, которая представляет собой очень, очень маленькую молекулу, которая также очень хорошо растворяется, она растворяется в воде так хорошо, что ее действительно трудно фильтровать», - поясняет Ким. «Это самый сложный для фильтрации токсин. Вот почему диализ длится так долго. Если вы пойдете в диализный центр, сеанс займет 4-6 часов ».

MXene - это двухмерный материал толщиной всего в несколько атомов, который продемонстрировал ряд исключительных способностей с момента его открытия в Инженерном колледже Дрекселя в 2011 году. Среди них способность фильтровать крошечные частицы из жидкости, которую исследователи из Департамента материаловедения и Технические разработки, выявленные несколько лет назад, сделали его главным кандидатом для использования в диализе.

«Для разработки носимых искусственных почек необходимы две технологии: одна - небольшой, легкий привод с низким энергопотреблением, а другая - эффективный материал для фильтрации мочевины. Nephria Bio обеспечила их обе - запатентованную технологию электроосмотической помпы от EOFlow и Технология фильтрации от Университета Дрекселя, - рассказал Ким. - Благодаря уникальной комбинации этих технологий, Nephria Bio считает, что она может существенно улучшить диализную терапию для пациентов с почками ».
Исследователи из Дрекселя Юрий Гогоци, который открыл MXenes вместе с коллегой, профессором инженерного колледжа Мишелем Барсумом, и Мира Харей, специалистом по заболеваниям почек, работали с Кимом при поддержке программы Coulter-Drexel Translational Research Partnership Program, чтобы объединить MXene с запатентованной электрохимической системой EOFlow - приводной насос для создания легкого, но мощного фильтрующего устройства, обеспечивающего переносной диализ. Помпа EOFlow - ключевой компонент одноразового инсулинового бандажа, недавно появившегося на рынке. Он запустил Nephria Bio в январе 2021 года с конкретной целью изучения того, как его можно использовать в диализе.
План Nephria Bio состоит в том, чтобы использовать насос и материал MXene для производства легкой, высокоэффективной системы фильтрации, которая позволила бы повторно использовать и рециркулировать фильтрующую воду, называемую диализатом. Внедрение технологии в гибкую носимую систему на основе картриджей, называемую непрерывной амбулаторной заместительной почечной терапией на основе EOPump (EOCARRT ™), позволит проводить амбулаторный диализ.

По словам Ким, система может дополнить или заменить традиционную диализную терапию и, в конечном итоге, заменить ее - в зависимости от терапевтических потребностей и того, как работает устройство.
«Работа с Nephria Bio в рамках программы Coulter показала перспективность материалов MXene в биомедицинских технологиях. Это сотрудничество приближает работу многочисленных исследователей из Университета Дрекселя на один шаг к реализации ее потенциала в качестве медицинского приложения », - сказала доктор Кэти Джордан, директор программы Coulter-Drexel.

Source: https://drexel.edu/now/archive/2021/April/MXene-NephriaBio-wearable-artificial-kidney/