I ricercatori di ingegneria chimica dell'Università dell'Arkansas hanno sviluppato un dispositivo che simula le funzioni di filtraggio del sangue e trasporto di ioni del rene umano. La tecnologia potrebbe trasformare le opzioni di trattamento per le persone nella fase finale della malattia renale.

"Fondamentalmente abbiamo creato un nefrone sintetico, la struttura che filtra il sangue per disperdere i nutrienti nel corpo e rimuovere il materiale di scarto, "ha detto Christa Hestekin, professore associato di ingegneria chimica e ricercatore principale. "Il sistema potrebbe funzionare come dispositivo autonomo o in combinazione con la dialisi peritoneale per controllare la chimica delle soluzioni utilizzate nel trattamento. E, piccole modifiche al dispositivo potrebbero consentirgli di funzionare come un rene artificiale indossabile e potenzialmente impiantabile".

Hestekin lavora in un team che include Jamie Hestekin, professore di ingegneria chimica; Ira Kurtz, professore di medicina e capo di nefrologia presso l'UCLA Health; e diversi studenti del dipartimento di ingegneria chimica Ralph E. Martin dell'Università dell'Arkansas. Finanziato dalla US Kidney Research Corporation, il lavoro è stato pubblicato in Materiali di comunicazione , una pubblicazione sulla natura.

Il sistema dei ricercatori simula il lavoro critico di trasporto ionico del nefrone. In quanto unità strutturale e funzionale del rene, il nefrone regola la chimica del sangue attraverso la filtrazione del sangue che fornisce ioni e molecole organiche al corpo prima di generare l'urina da espellere.

Per simulare il processo di filtrazione, i ricercatori hanno inserito reti porose di platino tra due wafer a scambio ionico per creare un singolo wafer di elettrodeionizzazione che utilizza un campo elettrico per forzare gli ioni attraverso le membrane. Le maglie fungono da elettrodi quando viene applicata la tensione. Gli elettrodi a rete hanno consentito il controllo indipendente delle camere di trasporto all'interno del dispositivo, che a sua volta ha permesso ai ricercatori di selezionare diversi ioni e regolare le velocità di trasporto in modo indipendente.

Il team di Hestekin ha testato con successo la tecnologia con diversi ioni fisiologicamente rilevanti, mimando il controllo specifico del trasporto ionico da parte del rene.

In combinazione con l'ultrafiltrazione, sistemi di nanofiltrazione o osmosi inversa, la tecnologia dei ricercatori potrebbe essere integrata in un rene artificiale, disse Hestekin.

Secondo i Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie, 37 milioni di persone negli Stati Uniti soffrono di qualche forma di malattia renale cronica. Di questi, circa 700, 000 persone all'anno svilupperanno lo stadio finale, malattia renale, che richiede la dialisi o, come ultima opzione, un trapianto di rene. Il CDC riporta che la durata media della sopravvivenza dei pazienti in dialisi è leggermente superiore a sette anni, e i pazienti generalmente devono aspettare circa 10 anni per ricevere un rene donato. Circa 100, 000 persone muoiono ogni anno in attesa di un trapianto di rene.