Un equipo colaborativo ha desarrollado un nuevo tipo de filtro para máquinas de diálisis renal que puede limpiar la sangre de manera más eficiente y mejorar la atención al paciente. Piran Kidambi, profesor asistente de ingeniería química y biomolecular, dirigió el equipo, que incluía a William Fissell, profesor asociado de nefrología e hipertensión en el Centro Médico de la Universidad de Vanderbilt, Shuvo Roy, profesor de bioingeniería en la Universidad de California, San Francisco, y Francesco Fornasiero. Científico del personal de biociencias y biotecnología del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore.
La enfermedad renal crónica, una afección en la que el daño renal provoca una mala filtración de la sangre, afecta aproximadamente a 697,5 millones de personas, o el 9% de la población mundial. El tratamiento incluye hemofiltración, hemodiálisis o trasplante de riñón. La hemofiltración y la hemodiálisis apoyan a los riñones filtrando toxinas y productos de desecho de la sangre.
El nuevo filtro utiliza nanotubos de carbono (pequeños tubos formados por una lámina de átomos de carbono unidos en una estructura de malla de panal hexagonal) que tienen canales muy pequeños y suaves. Estos canales facilitan la eliminación de toxinas y desechos de la sangre sin dejar escapar proteínas importantes, lo que puede ser un problema con los filtros tradicionales.
En el artículo "Hemofiltración de alto rendimiento mediante tamizado molecular y fricción ultrabaja en membranas capilares de nanotubos de carbono", publicado en la revista Advanced Functional Materials El 27 de agosto, Kidambi y sus coautores demostraron que sus membranas de diálisis compuestas de nanotubos y polímeros de carbono crean un nuevo paradigma para la diálisis.
"Nuestras membranas superan a las membranas de diálisis de última generación en más de un orden de magnitud y, al mismo tiempo, permiten una mejor eliminación de moléculas intermedias que podrían causar toxicidad y otras complicaciones de salud", dijo Kidambi. "Demostramos que el control preciso de los diámetros de los nanotubos de carbono no sólo permitió una eliminación mejorada y efectiva de las moléculas intermedias, sino que la geometría del canal recto y las paredes resbaladizas de los nanotubos permitieron un flujo significativamente mejorado".
El trabajo también arrojó conocimientos fundamentales sobre cómo se transportan las biomoléculas en constricciones a nanoescala. Como un pulpo que puede contorsionarse para caber en los espacios más pequeños y luego expandirse, Kidami y sus coautores descubrieron que las biomoléculas se introducen en la entrada del nanotubo en la membrana, viajan a través de ella y se expanden nuevamente en el otro lado. Este conocimiento puede ayudar a investigadores e ingenieros a diseñar membranas para separaciones biológicas más allá de la diálisis.
El uso de mejores membranas en diálisis es beneficioso para la atención del paciente. Kidambi y sus colegas planean evaluar la viabilidad operativa a largo plazo, la compatibilidad sanguínea y otras cuestiones sobre el filtro para desarrollarlo para la atención al paciente. Su objetivo es impulsar esta tecnología con avances que el laboratorio Kidambi ha realizado en grafeno.
"Nuestro objetivo es habilitar equipos de diálisis más pequeños para que puedan llegar a los pacientes, en lugar de que vengan al hospital y sean conectados a una máquina de diálisis tres veces por semana durante cuatro horas", dijo Peifu Cheng, investigador asociado postdoctoral en el Laboratorio Kidambi y primer autor del artículo. "Eso supondría una enorme mejora en la calidad de vida del paciente. Nuestro objetivo a largo plazo es avanzar hacia dispositivos implantables".
Más información: Peifu Cheng et al, Hemofiltración de alto rendimiento mediante tamizado molecular y fricción ultrabaja en membranas capilares de nanotubos de carbono, Materiales funcionales avanzados (2023). DOI:10.1002/adfm.202304672
Información de la revista: Materiales funcionales avanzados
Proporcionado por la Universidad de Vanderbilt
