New methods for detoxification of blood: opening pathways to easier, safer, smaller and ultimately porteble artificial kidney systems

Het ontwikkelen van verbeteringen voor de twee voornaamste knelpunten van hemodialyse; de bloedcompatibiliteit van het dialysemembraan en de verwijdering van eiwitgebonden toxines.

Wereldwijd neemt het aantal patiënten dat lijdt aan chronisch nierfalen toe, en een toenemend aantal van hen is afhankelijk van dialyse. Hemodialyse is een levensreddende behandeling, maar verbeteringen op twee technische punten zijn nodig. Ten eerste, het oppervlak van het dialysemembraan dient geschikt te zijn voor langdurig bloedcontact en ten tweede, de verwijdering van eiwitgebonden toxines (gifstoffen) is nog niet effectief genoeg. Tot op heden hebben dialysemembranen veelal de eigenschap om klontvorming te activeren bij contact met bloed (slechte bloedcompatibiliteit). Daarnaast zijn eiwitgebonden toxines met de huidige dialysetechnieken moeilijk te dialyseren, aangezien slechts de vrije fractie van deze toxines de poriën van een regulier dialysemembraan kan passeren. Met verbeteringen op deze punten kunnen een hogere effectiviteit van dialyse en een verkleining van dialyseapparatuur mogelijk zijn.

De hypothese is dat mixed matrix membranes (MMM, dialysemembranen waarin adsorptiematerialen verwerkt zijn) met een superieure bloedcompatibiliteit op een efficiëntere manier eiwitgebonden toxines kunnen verwijderen. Daarnaast is de verwachting dat met kunstmatige adsorptiemethoden de verwijdering van eiwitgebonden toxines verder te verbeteren is.

Vraagstelling:
1.Het ontwikkelen en evalueren van MMM met een extreem hoge bloedcompatibiliteit.
2.Het ontwerpen, ontwikkelen en evalueren van een nieuw instrument om met behulp van kunstmatige adsorptie eiwitgebonden toxines uit het bloed te verwijderen.

Er zijn binnen dit project drie soorten membranen ontwikkeld:
1. Plasmafiltratie membranen gemaakt van een nieuw biocomaptibel polymeer, SlipSkinTM;
2. Membranen gemaakt van een mengsel van SlipSkinTM en polyethersulfon (PES) die geschikt zijn voor langdurige dialyse (minder leachables), met superieure non-fouling eigenschappen en bloedcompatibiliteit;
3. Mixed matrix membranen (MMM) die diffusie en adsorptie combineren teneinde een breed scala aan uremische toxines uit het bloedplasma te verwijderen.Al deze membranen zijn uitvoerig in vitro getest en geschikt bevonden om uremische toxines te verwijderen uit humaan plasma.

Deze membranen zullen verder worden ontwikkeld in het NOVAMEM project (een LSH TKI project). Daarnaast is er een adsorptiefilter ontwikkeld met als doel eiwitgebonden toxines uit volbloed te verwijderen. Deze eiwitgebonden toxines zijn in een reguliere dialysebehandeling moeilijk te verwijderen omdat de eiwit-toxine complexen niet de membraan kunnen passeren. Hiervoor werden dunne vezels voorzien van een coating van actieve kool en SlipSkinTM verwerkt tot gebreide of geweven matjes en in een cassette achter het dialysefilter in de bloedstroom geplaatst. De eiwitgebonden toxines binden irreversibel aan het actieve kool. Helaas bleek in het project dat deze variant niet voldoende hemocompatibel is. Verdere verbeteringen zijn noodzakelijk. Het project is beoordeeld door de wetenschappelijke begeleidingscommissie van het ZonMW Impuls programma.

Soort: Materiaalonderzoek & -ontwikkeling, toegepast, niet-klinisch.
Onderwerp: Hemodialyse, membraantechnologie, mixed matrix membranes, bloedcompatibiliteit, eiwitgebonden toxines, draagbare kunstnier.