Более трех миллионов человек страдающих терминальной стадией почечной недостаточности на протяжении многих лет вынуждены регулярно посещать отделения гемодиализа. Эффективное удаление мочевины из организма больного осуществляется в условиях стационара, благодаря громоздким аппаратам гемодиализа.
В настоящее время, для выведения азотистых шлаков из организма применяется фермент, расщепляющий мочевину до аммиака и двуокиси углерода, однако количество материала, необходимого для выполнения этой реакции, является слишком большим и тяжелым для комфортного ношения на теле.
Создан принципиально новый наноматериал MXene, структура которого представлена двумерными нанопластинами из карбидов титана, Ti3C2Tx, где ТХ представлены группами −Oh, −О–, и −F. Благодаря своему составу и многослойной структуре материал позволяет адсорбировать мочевину, достигая 99% эффективность ее удаления из водного раствора и 94% из диализата с максимальной сорбционной емкостью 10,4 мг/г при комнатной температуре. Изменение температурного режима в сторону его повышения (до 37 °С) позволило достигнуть 2-кратного повышения эффективности удаления мочевины из диализата, с максимальной адсорбционной способностью мочевины 21,7 мг/г. Наноматериал Ti3C2Tx показал хорошую гемосовместимость; он не индуцирует апоптоз клеток и не уменьшает метаболизирующую клеточную фракцию, что указывает на отсутствие влияния на жизнеспособность клеток.
(а) Внешни 7 грамм материала Ti3C2Tx в 20 мл стеклянной пробирке. (b) Изображение материала Ti3C2Tx , эклектронная микроскопия. (c) Схема молекулы Ti3C2Tx с абсорбированными молекулами мочевины
Биосовместимость Ti3C2Tx (MXene) и его селективность к адсорбции мочевины из диализата открывают новые возможности в проектировании миниатюрной системы, позволяющей воссоздать портативную искусственную почку. Внедрение этого устройства в клиническую практику несомненно позволит повысит качество и продолжительность жизни миллионов людей страдающих почечной недостаточностью.
Источник: MXene Sorbents for Removal of Urea from Dialysate: A Step toward the Wearable Artificial Kidney Fayan Meng, Mykola Seredych, Chi Chen et al. https://.pubs.acs.org
