हर्बर्ट वर्थाइम स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग के मैकेनिकल और एयरोस्पेस इंजीनियरिंग विभाग (एमएई) के शोधकर्ताओं ने ग्राफीन ऑक्साइड (जीओ) से बनी एक नई प्रकार की हेमोडायलिसिस झिल्ली विकसित की है, जो एक मोनोएटोमिक स्तरित सामग्री है।उम्मीद है कि इससे किडनी डायलिसिस का उपचार धैर्यपूर्वक पूरी तरह बदल जाएगा।यह प्रगति माइक्रोचिप डायलाइज़र को रोगी की त्वचा से जोड़ने की अनुमति देती है।धमनी दबाव के तहत काम करते हुए, यह रक्त पंप और एक्स्ट्राकोर्पोरियल रक्त सर्किट को खत्म कर देगा, जिससे आपके घर में आराम से सुरक्षित डायलिसिस हो सकेगा।मौजूदा पॉलिमर झिल्ली की तुलना में, झिल्ली की पारगम्यता परिमाण के दो क्रम अधिक है, इसमें रक्त अनुकूलता है, और पॉलिमर झिल्ली के रूप में स्केल करना उतना आसान नहीं है।
एमएई के प्रोफेसर नॉक्स टी. मिल्सैप्स और झिल्ली परियोजना के प्रमुख शोधकर्ता सईद मोघदाम और उनकी टीम ने जीओ नैनोप्लेटलेट्स के भौतिक और रासायनिक गुणों के स्व-संयोजन और अनुकूलन से जुड़ी एक नई प्रक्रिया विकसित की है।यह प्रक्रिया केवल 3 जीओ परतों को उच्च संगठित नैनोशीट असेंबली में बदल देती है, जिससे अल्ट्रा-उच्च पारगम्यता और चयनात्मकता प्राप्त होती है।"एक ऐसी झिल्ली विकसित करके जो अपने जैविक समकक्ष, गुर्दे की ग्लोमेरुलर बेसमेंट झिल्ली (जीबीएम) की तुलना में काफी अधिक पारगम्य है, हमने नैनोमटेरियल्स, नैनोइंजीनियरिंग और आणविक स्व-संयोजन की महान क्षमता का प्रदर्शन किया है।"मोग्दा डॉ म्यू ने कहा.
हेमोडायलिसिस परिदृश्यों में झिल्ली प्रदर्शन के अध्ययन ने बहुत उत्साहजनक परिणाम उत्पन्न किए हैं।यूरिया और साइटोक्रोम-सी के छानने के गुणांक क्रमशः 0.5 और 0.4 हैं, जो 99% से अधिक एल्ब्यूमिन को बनाए रखते हुए दीर्घकालिक धीमी डायलिसिस के लिए पर्याप्त हैं;हेमोलिसिस, पूरक सक्रियण और जमावट पर अध्ययनों से पता चला है कि वे मौजूदा डायलिसिस झिल्ली सामग्री के बराबर हैं या मौजूदा डायलिसिस झिल्ली सामग्री के प्रदर्शन से बेहतर हैं।इस अध्ययन के परिणाम एडवांस्ड मटेरियल इंटरफेसेस (5 फरवरी, 2021) पर "पहनने योग्य हेमोडायलाइज़र के लिए ट्राइलेयर इंटरलिंक्ड ग्राफीन ऑक्साइड मेम्ब्रेन" शीर्षक के तहत प्रकाशित किए गए हैं।
डॉ. मोघदाम ने कहा: "हमने एक अद्वितीय स्व-इकट्ठे जीओ नैनोप्लेटलेट ऑर्डर किए गए मोज़ेक का प्रदर्शन किया है, जो ग्राफीन-आधारित झिल्ली के विकास में दस साल के प्रयास को काफी आगे बढ़ाता है।"यह एक व्यवहार्य मंच है जो घर पर कम प्रवाह वाली रात्रि डायलिसिस को बढ़ा सकता है।''डॉ. मोघदाम वर्तमान में नई जीओ झिल्ली का उपयोग करके माइक्रोचिप्स के विकास पर काम कर रहे हैं, जो अनुसंधान को किडनी रोग के रोगियों के लिए पहनने योग्य हेमोडायलिसिस उपकरण प्रदान करने की वास्तविकता के करीब लाएगा।
नेचर के संपादकीय (मार्च 2020) में कहा गया है: “विश्व स्वास्थ्य संगठन का अनुमान है कि दुनिया भर में हर साल लगभग 1.2 मिलियन लोग किडनी की विफलता से मर जाते हैं [और अंतिम चरण की गुर्दे की बीमारी (ईएसआरडी) की घटना मधुमेह और उच्च रक्तचाप के कारण होती है]…।डायलिसिस प्रौद्योगिकी की व्यावहारिक सीमाओं और सामर्थ्य के संयोजन का यह भी अर्थ है कि उपचार की आवश्यकता वाले आधे से भी कम लोगों तक इसकी पहुंच है।उचित रूप से लघु पहनने योग्य उपकरण जीवित रहने की दर बढ़ाने के लिए एक किफायती समाधान हैं, खासकर विकासशील चीन में।डॉ. मोघदाम ने कहा, "हमारी झिल्ली लघु पहनने योग्य प्रणाली का एक प्रमुख घटक है, जो किडनी के निस्पंदन कार्य को पुन: उत्पन्न कर सकती है, जिससे दुनिया भर में आराम और सामर्थ्य में काफी सुधार होता है।"
“हेमोडायलिसिस और गुर्दे की विफलता वाले रोगियों के उपचार में प्रमुख प्रगति झिल्ली प्रौद्योगिकी द्वारा सीमित है।झिल्ली प्रौद्योगिकी ने पिछले कुछ दशकों में महत्वपूर्ण प्रगति नहीं की है।झिल्ली प्रौद्योगिकी की मूलभूत प्रगति के लिए वृक्क डायलिसिस में सुधार की आवश्यकता है।अत्यधिक पारगम्य और चयनात्मक सामग्री, जैसे कि यहां विकसित अति पतली ग्राफीन ऑक्साइड झिल्ली, प्रतिमान को बदल सकती है।अल्ट्रा-पतली पारगम्य झिल्ली न केवल लघु डायलाइज़र, बल्कि वास्तविक पोर्टेबल और पहनने योग्य उपकरणों का भी एहसास कर सकती है, जिससे जीवन की गुणवत्ता और रोगी रोग निदान में सुधार होता है।जेम्स एल. मैकग्राथ ने कहा कि वह रोचेस्टर विश्वविद्यालय में बायोमेडिकल इंजीनियरिंग के प्रोफेसर हैं और विभिन्न जैविक अनुप्रयोगों के लिए एक नई अल्ट्रा-थिन सिलिकॉन झिल्ली तकनीक के सह-आविष्कारक हैं (नेचर, 2007)।
इस शोध को राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान के तहत नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ बायोमेडिकल इमेजिंग एंड बायोइंजीनियरिंग (एनआईबीआईबी) द्वारा वित्त पोषित किया गया था।डॉ. मोघदाम की टीम में यूएफ एमएई में पोस्टडॉक्टरल फेलो डॉ. रिचर्ड पी. रोडे, डॉ. थॉमस आर. गैबोर्स्की (सह-प्रमुख अन्वेषक), डैनियल ऑर्ंट, एमडी (सह-प्रमुख अन्वेषक), और बायोमेडिकल विभाग के हेनरी सी शामिल हैं। इंजीनियरिंग, रोचेस्टर इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी।डॉ. चुंग और हेले एन. मिलर।
डॉ. मोघदाम यूएफ इंटरडिसिप्लिनरी माइक्रोसिस्टम्स ग्रुप के सदस्य हैं और नैनोस्ट्रक्चर्ड एनर्जी सिस्टम्स लेबोरेटरी (एनईएसएलैब्स) का नेतृत्व करते हैं, जिसका मिशन कार्यात्मक छिद्रपूर्ण संरचनाओं और माइक्रो/नैनोस्केल ट्रांसमिशन भौतिकी के नैनोइंजीनियरिंग के ज्ञान स्तर में सुधार करना है।वह माइक्रो/नैनो-स्केल ट्रांसमिशन की भौतिकी को बेहतर ढंग से समझने और उच्च प्रदर्शन और दक्षता के साथ अगली पीढ़ी की संरचनाओं और प्रणालियों को विकसित करने के लिए इंजीनियरिंग और विज्ञान के कई विषयों को एक साथ लाते हैं।
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