Штучні нирки

При тяжкому порушенні функціонування нирок іноді вдаються до штучної заміни головної функції органу. Штучна нирка в майбутньому повинна повноцінно замінити функцію виділення рідини. Вона буде очищати кров від шкідливих речовин, коригувати здоровий баланс кислотності, сприяти виведенню токсичних продуктів і достатнього відтоку надлишку води. Але завдання такого апарату — очищення крові при збереженні її нормального обсягу. Вчені близькі до превеликий прориву в області біоінженерії — вони можуть створити імплант, який зможе повноцінно замінити тяжко хворий орган.

Загальна інформація

Американський винахідник Джон Абель створив апарат в 1913 році, який є прототипом сучасної штучної нирки. Вперше апарат був використаний в 1944 році вченим-медиком Вільямом Колфом. Апарат для гемодіалізу має досить об’ємні розміри. Зараз, щоб пройти процедуру очищення крові, людина повинна знаходитись у лікарні по кілька годин мінімум 2 рази в тиждень. Така процедура очищає кров від відходів у середньому на 60%.

Повернутися до змісту

Опис технології і принцип роботи

Перша зважилася протестувати на собі такий пристрій жінка 67 років. Вона була хвора тяжкою нирковою недостатністю, яка спричинила за собою інтоксикацію організму. Процедура пройшла успішно. У 2007 році було представлено портативний пристрій для гемодіалізу. Воно невеликих розмірів і важить не більше 4 кг. Лікарі називають це пристрій «Пересувна Штучна Нирка» (НІП). Для людини, яка страждає важким захворюванням нирок, можна мати при собі такий апарат постійно. При необхідності його буде підключати лікар до відня і відбувається процедура очищення крові. Мінус такого апарату в тому, що очищення поки відбувається набагато повільніше, ніж у стаціонарній версії. Розміщуватися цей апарат буде на поясі пацієнта, куди будуть приєднані насоси для перекачування крові і змінні касети з очищаючим матеріалом.

Чарльзом Дженнінгсом у 2004 році вперше протестована переносна штучна нирка. Зареєстрована в Патентному бюро вона з 2006 року в Сполучених Штатах.

Зовсім недавно медичні вчені Каліфорнійського університету виступили з заявою, що створена імплантується нирка. Вона містить у собі безліч микрофильтров, які будуть постійно очищати кров хворої людини. На прикладі портативного переносного пристрою був протестований і цей нирковий імплант, в результаті довівши свою продуктивність. Нові сучасні технології кинуті на пошук методу створення компактного пристрою, що містить справжні клітини. Імплантується апарат повинен бути не більше цього органу для успішного впровадження в організм людини.

Повернутися до змісту

Біоінженерна нирки у людини

У 2010 році вчені винайшли гемодіалізний імплант, який за своїми розмірами відповідає нирці. Він містить у собі біореактор з культурою клітин, які складають ниркові канальці. Такий імплант повноцінно замінює обмінні функції. Його робота виконується завдяки циркуляції крові хворого. Імплант дозволяє замінити хворий орган і не вимагає донорського здорового органу. З 2013 року проект відновлений і зараз проводяться роботи по його створенню методами біоінженерії.

Повернутися до змісту

Етапи розробки штучної нирки

Імпланти дозволять вирішити проблему браку донорів.

Активна розробка по вирощуванню імплантів на безклітинній основі пройшли успішні випробування на щурах. Інформація була опублікована у відомих американських журналах. Початок вирощування имплантируемой нирки поклали експерименти по вимиванню клітинної тканини з функціонуючого органу. Сама нирка не змінювала форму і структуру, а на міжклітинному рівні були поміщені спеціальні білки, які подають сигнал до зростання. Далі проводилася процедура промивання матриксу клітинами, які були вилучені з нирок новонароджених щурів. Вони локализировались на порожніх місцях, займаючи потрібний пробіл і починали проводити звичайні функції. Таку яка імплантується нирку вже пересаджували щурам замість цього органу.

Це прорив у медицині, так як такі імпланти дозволять вирішити проблему браку донорських органів. При їх створенні використовували сучасні нанотехнології, які давно застосовуються в мікроелектроніці. Штучна нирка, пропускаючи через себе крові, формені елементи залишає неушкодженими. Вбудовані фільтри, що мають у собі мікропори, розташовуючись один за одним, чудово виконують фільтрацію. Їх число досягає 15 штук. Навколо фільтрів розміщені живі ниркові клітини для забезпечення таких функцій, які не в силах виконати штучний апарат. В основному це функції обміну корисних речовин та виведення з організму відходів.

Повернутися до змісту

Найближчі перспективи

В результаті проведених експериментів вчені з’ясували, що імпланти працюють нормально, але їх робота гірше роботи здорового органу. Але медики дотримуються думки, що використання таких матриксов, не містять клітин — спосіб отримати повноцінну заміну для нирок. При тяжкому порушенні роботи нирок у деяких випадках вдаються до штучної заміни органу. Штучна нирка повноцінно замінює функцію виділення. Вона фільтрує 170-185 літрів крові за 24 години через свої 20 мембран. Пристрій не відкидається організмом як чужорідне тіло, тому що не викликає імунну реакцію організму.

Планується вже в 2017 році провести клінічні випробування на перших пацієнтів, які покажуть, наскільки успішно проходить проект. Завдяки цьому винаходу люди, хворі тяжкими нирковими патологіями, зможуть жити повноцінним життям. Вчений Фисселл, що бере участь у проекті створення нирки, каже, що їм вдалося скопіювати природний фільтр, що допоможе хворим людям замінити життєво необхідні втрачені функції. Ще великий плюс полягає в тому, що імплантується, нирка миттєво виконує при впровадженні в організм функцію очищення, в той час, як пересаджений донорський орган — тільки після двотижневої стадії реабілітації. Вчені створюють яка імплантується нирку, яка буде залишатися працездатною мінімум 10 років. Сучасні експерименти в найближчому майбутньому будуть проведені на свинях, яким також пересадять імплант.