Umjetni bubrezi koji se mogu ugraditi dizajnirani su za poboljšati prognozu u bolesnika koji boluju od zatajenja bubrega i koji se moraju oslanjati na dijalizu ili rijetku priliku za transplantaciju bubrega. Istraživači trenutno rade na prvom uređaju te vrste koji ima za cilj zadovoljiti potrebe pacijenata sa zatajenjem bubrega.
Bubrezi su organi sa složena funkcija, koji neprestano rade na čišćenju krvi i uklanjanju otpadnih tvari. Bubreg je parni organ koji ima oblik graha i veličine je šake. Dva bubrega nalaze se s obje strane kralježnice odmah ispod prsnog koša i filtriraju oko 150 litara krvi za proizvodnju 1-2 litre urina. Transplantacija je najbolji način liječenja zatajenja bubrega, ali potražnja za organima je ogromna u usporedbi s ponudom.
Znanstvenici sada rade na stvaranju biohibridni uređaj, koji može oponašati bubreg kako bi uklonio dovoljno otpadnih tvari, soli i vode kako bi spriječio pacijenta na dijalizi. Cilj je ovaj uređaj učiniti dovoljno malim da stane u tijelo pacijenta. Umjetni bubreg koji se može ugraditi sadrži filtre s mikročipom i žive bubrežne stanice, a osmišljen je tako da ga pokreće vlastito srce pacijenta.
Mikročipovi koriste istu nanotehnologiju silicija koju industrija mikroelektronike koristi za računala. Svaki uređaj sadrži oko 15 mikročipova naslaganih jedan na drugi.
Svaki filter mikročipa sadrži pore, od kojih svaka djeluje kao skela za živu membranu bubrežnih stanica, koji oponašaju prirodne funkcije bubrega. Te se stanice uzgajaju u laboratorijskim uvjetima. Membrana koju stvaraju bubrežne stanice mora imati sposobnost odrediti koji se spojevi u krvi trebaju reapsorbirati kao hranjive tvari i ostati u krvi, a koji se trebaju ukloniti kao otpadni produkti da bi se izlučili urinom.
Umjetni bubreg dizajniran je tako da pokretan krvotokom pacijentu bez opasnosti od krvnih ugrušaka (tromba). Uređaj također ne bi trebao zahtijevati izvor napajanja jer koristi silu pacijentova srca – prirodni tlak protoka krvi u krvnim žilama – da gura krv kroz filtre.
Znanstvenici su koristili računalni modeli, kako bi se poboljšao oblik kanala unutar uređaja i postigao što glatkiji protok krvi kroz umjetni bubreg. Zatim je tim pomoću 3D ispisa izradio testni prototip za testiranje koliko dobro krv teče kroz filtre umjetnog bubrega. Ovaj biohibridni uređaj također mora biti izvan dosega tjelesnog imunološkog odgovora kako bi se smanjila mogućnost da tijelo odbaci umjetni bubreg.
Reference:
1. Nacionalni institut za dijabetes i probavne i bubrežne bolesti (NIDDK). Vaši bubrezi i kako rade
2. Medicinske vijesti danas. Implantabilni umjetni bubreg temeljen na mikročipovima bilježi veliki napredak
3. Priroda. Nosivi umjetni bubreg: problemi, napredak i izgledi