"niere-auf-ein-chip" könnte leben in der intensivstation retten



Viele lebensrettende Medikamente können gefährlich giftig für die Nieren sein. Weil es eine Reihe von Faktoren gibt, die den Weg ändern, wie Nieren Medikamente verarbeiten, ist es sehr schwierig vorherzusagen, wie sie jeden Patienten beeinflussen werden. Forscher von der University of Michigan haben eine "Niere-on-a-Chip", die Versuche verspricht, die Auswirkungen der Medikamente auf die Niere schneller und zuverlässiger zu machen versucht.

Eine wegweisende Technologie könnte dazu beitragen, drogenbedingte Nierenprobleme zu reduzieren.

Die Nieren sind ein Paar Organe, die eine Reihe von lebenswichtigen Rollen im menschlichen Körper spielen. Zu ihren Funktionen gehören Abfallwirtschaft, Regulierung von Flüssigkeiten und Ausgleich von Mineralien.

Sie helfen, die Produktion von roten Blutkörperchen zu orchestrieren, und alle 30 Minuten filtern die Nieren das gesamte Blutvolumen des Körpers.

Schäden an einer Orgel mit so vielen wichtigen Funktionen ist eine ernsthafte medizinische Frage; Jede neue Technologie, die helfen könnte, die Nieren zu schützen, hat das Potenzial, ein Lebensretter zu sein.

Bis zu zwei Drittel der Patienten in der Intensivstation (ICU) erleben ein gewisses Maß an Nierenschäden und 20 Prozent dieser Nierenschäden sind auf die Toxizität der Medikamente zurückzuführen.

Es gibt eine breite Palette von Gründen für diese Droge Schäden, aber sie sind notorisch schwer vorherzusagen.

Nieren-Toxizität in der Intensivstation

Nieren reagieren auf Drogen anders als je nach einer Reihe von Faktoren, einschließlich des Alters des Patienten, aktuelle Medikamente und andere Krankheiten, die sie haben könnte. Aus diesem Grund kann die Bestimmung, welche Medikamentendosis zu verwenden, anspruchsvoll sein.

Tiermodelle werden verwendet, um zu prognostizieren, wie die Nieren reagieren werden, aber weil die Tiere dazu neigen, Medikamente schneller als Menschen zu verarbeiten, ist es schwierig, die Befunde an menschliche Patienten zu übersetzen.

Einzelpersonen, die in der Intensivstation betreut werden, sind besonders gefährdet für die Nieren. Dies ist, weil sie eher auf andere Medikamente sind oder zusätzliche medizinische Bedingungen haben. Darüber hinaus sind ICU-Patienten oft mehrere Behandlungen auf einmal, so dass Vorhersagen noch schwieriger.

Ein Forscherteam unter der Leitung von Prof. Shuichi Takayama hat ein mikrofluidisches Chipgerät entworfen, das die Art und Weise, in der Medikamente von den Nieren entfernt werden, imitiert.

Die Vorrichtung besteht aus einer durchlässigen Polyestermembran und einer Schicht von kultivierten menschlichen Nierenzellen, die zwischen einem oberen und einem unteren Fach angeordnet sind.

Durch die enge Nachahmung der internen Umgebung der Niere, das Team hofft, dass das Gerät wird eine zuverlässige Art und Weise der Prüfung von Medikamenten auf der Niere.

Wenn Sie ein Medikament verabreichen, steigt seine Konzentration schnell und es wird allmählich herausgefiltert, wie es durch die Nieren fließt. Ein Nieren-on-a-Chip ermöglicht es uns, diesen Filterprozess zu simulieren und bietet eine viel genauere Möglichkeit, zu untersuchen, wie sich Medikamente im Körper verhalten."

Prof. Shuichi Takayama

Testen der Niere-on-a-Chip

Um das bahnbrechende Nieren-on-a-Chip zu testen, benutzte das Team ein gemeinsames Antibiotikum - Gentamicin. Das Medikament wurde in das obere Fach gepumpt und in die Membran- und Nierenzellen freigesetzt.

Mit dem Mini-Nieren-Modell, das Team getestet zwei verschiedene Methoden der Drogen-Infusion, um alle Unterschiede in ihrer Wirkung auf die Niere zu messen.

Die erste Studie nutzte eine hohe Konzentration, die schnell ausgeschaltet, nachahmte ein Patient ein einmal tägliches Medikament gegeben. Zweitens nutzten sie eine niedrigere Konzentration über eine längere Dauer und mimten eine langsame Infusion des Medikaments.

Als nächstes entfernten die Forscher die Nierenzellen vom Chip und testeten sie auf Schaden. Die Ergebnisse zeigten, dass die einmal tägliche Infusion signifikant weniger schädlich für die Nieren war als die kontinuierliche Infusion, obwohl beide das gleiche Gesamtvolumen des Arzneimittels liefern.

Sogar die gleiche Dosis des gleichen Medikaments kann sehr unterschiedliche Effekte auf die Nieren und andere Organe haben, je nachdem, wie es verabreicht wird. Dieses Gerät bietet eine einheitliche, kostengünstige Möglichkeit, Daten zu erfassen, die die tatsächlichen menschlichen Patienten genauer wiedergeben."

Asst Prof. Sejoong Kim

Mit Blick auf die Zukunft hofft Takayama, dass das Gerät "auf den Punkt gebracht werden kann, wo wir genau sehen können, wie ein Medikament den Körper von Moment zu Moment in Echtzeit beeinflusst."

Wenn sich das Gerät als erfolgreich erweist, hat es das Potenzial, den drogenbedingten Nierenschaden in der Intensivstation und anderswo deutlich zu reduzieren.

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