Un rein artificiel implantable pourrait transformer les perspectives pour les personnes dont les reins ont échoué et qui doivent compter sur la dialyse ou les chances rares d'une transplantation de rester en vie. Maintenant, les chercheurs qui travaillent sur le premier périphérique qui vise à répondre à ce besoin affirment qu'ils ont l'espoir d'exécuter des essais pilotes chez les humains au cours de l'année.

Les chercheurs prévoient de commencer les essais pilotes du filtre à micropuce chez les patients dialysés d'ici la fin de 2017.

Crédit d'image: Vanderbilt University

Les reins sont des instruments étonnants qui fonctionnent 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 pour nettoyer le sang et éliminer les déchets. Tous les jours, ces organes en forme de haricots et de poings placés de chaque côté de la colonne vertébrale juste sous la cage thoracique, filtrent environ 150 litres de sang pour produire 1-2 litres d'urine.

La transplantation est le meilleur traitement pour l'insuffisance rénale, mais la demande d'organes est énorme par rapport à l'offre.

Le réseau d'approvisionnement et de transplantation d'organes des États-Unis affirme qu'il y a plus de 100 000 patients sur la liste d'attente pour une transplantation rénale, mais l'année dernière, seulement 17 108 ont reçu une.

Au total, la National Kidney Foundation estime que plus de 460 000 Américains ont une maladie rénale en phase terminale et, chaque jour, 13 personnes aux États-Unis meurent en attente d'un rein donneur. Ils disent que la facture fédérale de l'assurance-maladie pour le soin des patients souffrant de maladies rénales - à l'exclusion des médicaments sur ordonnance - était d'environ 87 milliards de dollars en 2012.

William H. Fissell IV, spécialiste des reins et professeur agrégé de médecine au Vanderbilt University Medical Center à Nashville, TN, et son équipe espère mettre un terme à ce scénario dévastateur, comme il l'explique:

«Nous créons un dispositif bio-hybride qui peut imiter un rein afin d'enlever suffisamment de déchets, de sel et d'eau pour empêcher un patient de faire l'objet d'une dialyse».

L'objectif est de rendre un appareil assez petit - à peu près la taille d'un bidon de soda - afin qu'il s'insère dans le corps d'un patient.

Le rein artificiel implantable contient des filtres à micro-puces et des cellules rénales vivantes et sera alimenté par le cœur du patient.

La nanotechnologie au silicium plus les cellules vivantes des reins

La micropuce utilise la même nanotechnologie au silicium que l'industrie de la microélectronique utilise pour les ordinateurs.

Le professeur Fissell dit que les chips sont peu coûteux, précis et font des filtres idéaux. Chaque périphérique contiendra environ 15 micro-chips, l'un sur l'autre.

Chaque filtre à micropuce contient des pores, dont chacun contiendra et agit comme un échafaudage pour une membrane de cellules rénales vivantes qui imitent les fonctions naturelles du rein. L'équipe concevra le filtre un pore à la fois pour faire exactement ce qu'il veut faire chacun.

Le professeur Fissell dit heureusement que les cellules se développent bien dans le plat de laboratoire. Ils peuvent créer une membrane de cellules rénales qui peuvent déterminer quels composés dans le sang réabsorbent en tant que nutriments qui restent dans le sang et qui doivent être enlevés comme déchets destinés à être éliminés dans les urines.

De cette façon, explique le professeur Fissell, «nous pouvons exploiter les 60 millions d'années de recherche et de développement de Mother Nature», afin de créer un bioréacteur de cellules vivantes au cœur du rein artificiel.

Propulsé par le flux sanguin du patient sans risque de caillots

• L'espérance de vie moyenne en dialyse est de 5 à 10 ans
• Cependant, de nombreux patients ont bien vécu pendant la dialyse pendant 20 ou même 30 ans
• Beaucoup de patients peuvent vivre une vie normale, à l'exception du temps nécessaire aux traitements.

En savoir plus sur la dialyse rénale

L'appareil ne nécessite pas de source d'énergie car il utilise la puissance du cœur du patient - la pression naturelle du flux sanguin dans les vaisseaux sanguins - pour pousser le sang à travers les filtres.

Cependant, cette fonctionnalité présente également un défi: comment affiner la dynamique des fluides afin que le sang circule dans l'appareil sans coagulation.

Le Dr Amanda Buck, ingénieur biomédical s'intéressant à la mécanique des fluides, est responsable de cette partie du projet.

Dr. Buck utilise des modèles informatiques pour affiner la forme des canaux à l'intérieur de l'appareil pour obtenir le flux sanguin le plus doux. Ensuite, avec l'aide de l'impression en 3D, l'équipe crée un prototype et l'analyse pour voir à quel point le flux de sang s'écoule.

Le professeur Fissell dit parce que le dispositif bio-hybride sera hors de portée de la réponse immunitaire du corps, il est peu susceptible d'entraîner un rejet. "Le problème n'est pas celui de la conformité immunitaire, de la correspondance, comme c'est le cas avec une transplantation d'organe" il explique.

Plus d'une décennie de recherche se réalise

Le projet de rein a commencé il y a plus d'une décennie. En 2003, il a attiré sa première subvention des National Institutes of Health (NIH), et le NIH a récemment accordé une subvention de 4 ans et 6 millions de dollars au Prof. Fissell et son partenaire de recherche et collaborateur de longue date Shuvo Roy, de la Université de Californie-San Francisco.

En 2012, la Food and Drug Administration (FDA) a accordé l'approbation rapide du projet - un statut que le régulateur fédéral réserve pour des traitements qui répondent à des conditions graves ou mortelles et montrent un potentiel pour combler les besoins médicaux non satisfaits.

L'équipe espère exécuter des essais pilotes sur les filtres à base de silicium d'ici la fin de 2017. Le professeur Fissell affirme avoir une longue liste de patients désireux de participer, et il déclare son admiration pour eux alors qu'il conclut:

Mes patients sont absolument mes héros. Ils reviennent encore et encore et ils acceptent un fardeau écrasant de la maladie parce qu'ils veulent vivre. Et ils sont prêts à mettre tout cela en danger pour le bien d'un autre patient ".

Dans la vidéo suivante qui regarde à l'intérieur du rein artificiel, le Prof. Fissell explique comment ils sont conçus pour éviter que les patients ne soient en dialyse:

Pendant ce temps, Medical-Diag.com Récemment appris comment - pour la première fois - une imprimante 3D a aidé à transplanter un rein adulte dans un enfant de 2 ans. Les modèles des abdomen du donneur et du receveur générés sur l'imprimante 3D ont aidé les chirurgiens à planifier l'opération très complexe de manière à minimiser les risques.

VU Inside: Dr. William Fissell’s Artificial Kidney (Médical Et Professionnel Video 2025).