Rein artificielEdit
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L’hémodialyse est une méthode permettant d’éliminer les déchets tels que la créatinine et l’urée, ainsi que l’eau libre du sang lorsque les reins sont en insuffisance rénale. Le dispositif mécanique utilisé pour nettoyer le sang des patients s’appelle un dialyseur, également connu sous le nom de rein artificiel. Les dialyseurs modernes sont généralement constitués d’une enveloppe cylindrique rigide renfermant des fibres creuses moulées ou extrudées à partir d’un polymère ou d’un copolymère, qui est généralement une formulation brevetée. La surface combinée des fibres creuses est généralement comprise entre 1 et 2 mètres carrés. Des recherches intensives ont été menées par de nombreux groupes pour optimiser les flux de sang et de dialysat à l’intérieur du dialyseur, afin d’obtenir un transfert efficace des déchets du sang vers le dialysat.
Le rein artificiel implantableEdit
Le rein artificiel implantable est un deuxième projet qui est codéveloppé par un néphrologue nommé William H. Fissell IV, MD, du Vanderbilt University Medical Center, avec le professeur Shuvo Roy de l’Université de Californie, San Francisco. Fissell et ses collègues travaillent sur le rein artificiel implantable depuis plus de dix ans, mais ont récemment reçu une subvention de 6 millions de dollars en novembre 2015 pour poursuivre la recherche et le développement du projet. L’objectif de ce projet est de créer un dispositif bio-hybride capable d’imiter les fonctions d’un rein sain en éliminant suffisamment de déchets pour éviter qu’un patient ait besoin d’un traitement par dialyse. La clé du succès de ce dispositif réside dans l’utilisation de la nanotechnologie du silicium et de la micropuce qui est poreuse et peut agir comme un filtre naturel. M. Fissell et son équipe ont conçu chaque pore (du filtre) pour qu’il remplisse une fonction ou une tâche spécifique. Les micropuces serviront également de plate-forme sur laquelle des cellules rénales vivantes résideront et se développeront sur et autour des filtres dans le but d’imiter les fonctions naturelles du rein. Le dispositif bio-hybride ne sera pas à la portée de la réponse immunitaire du corps, ce qui lui permet d’être protégé contre le rejet par le corps du patient. Le dispositif sera conçu pour être suffisamment petit pour être inséré dans le corps d’un patient et fonctionnera avec succès avec le flux sanguin naturel du patient. Fissell et son équipe de recherche continuent de progresser et ils s’attendaient à ce que le rein artificiel implantable fasse l’objet d’essais sur l’homme d’ici 2017.
Rein artificiel portableModifié
Un rein artificiel portable est un appareil de dialyse portable qu’une personne atteinte d’une maladie rénale en phase terminale pourrait utiliser quotidiennement, voire en continu. Un rein artificiel portable (wearable artificial kidney, WAK) n’est pas disponible, mais des équipes de recherche sont en train de développer un tel dispositif. L’objectif est de mettre au point un dispositif portable qui sera capable d’imiter les fonctions du rein ordinaire. Ce dispositif permettrait de traiter un patient vingt-quatre heures sur vingt-quatre. Avec le développement des pompes miniatures, l’espoir d’un dispositif d’hémodialyse portable efficace est devenu réalisable. Certains patients reçoivent déjà un traitement de dialyse péritonéale continue qui leur permet de rester ambulatoires. Cependant, seule une petite partie des patients dialysés utilise le traitement par dialyse péritonéale car il nécessite le stockage et l’élimination de grandes quantités de dialysat. Les reins d’un individu en bonne santé filtrent le sang 24 heures par jour, 168 heures par semaine, alors qu’un individu souffrant d’insuffisance rénale terminale a un plan de traitement par dialyse d’environ 12 heures par semaine. Ce traitement entraîne une baisse de la qualité de vie ainsi qu’un taux de mortalité plus élevé chez les patients atteints d’insuffisance rénale terminale (IRT). Il existe donc un besoin pour un appareil fonctionnant 24 heures sur 24 qui permettra aux patients atteints d’insuffisance rénale terminale de recevoir une dialyse en continu tout en conservant une vie normale. La FDA a approuvé le premier essai clinique sur l’homme aux États-Unis d’un rein artificiel portable conçu par Blood Purification Technologies Inc. Le prototype du WAK est un dispositif de 10 livres, alimenté par des piles de neuf volts, qui se connecte à un patient par l’intermédiaire d’un cathéter, et devrait utiliser moins de 500mL de dialysat. Il est conçu pour fonctionner en continu sur piles, ce qui permet aux patients de rester ambulatoires lorsqu’ils portent l’appareil, d’où une meilleure qualité de vie. Le dispositif est conçu pour améliorer d’autres aspects physiologiques de la santé du patient, tels qu’un meilleur contrôle du volume, une diminution de l’hypertension et de la rétention de sodium, ainsi qu’une diminution du taux de maladies cardiovasculaires et d’accidents vasculaires cérébraux.
Expériences du rein artificiel portableModification
Le rein artificiel portable (WAK) a constamment été modifié au fil des ans pour le mieux des personnes souffrant d’insuffisance rénale. Pour essayer de rendre le WAK utilisable, plusieurs expériences ont été menées. Tout en menant ces expériences pour le WAK, des objectifs similaires sont tentés d’être atteints. Par exemple, un objectif principal que ces expériences tentent d’atteindre est de s’assurer que le WAK peut fonctionner comme un rein ordinaire.
Une expérience qui a eu lieu comprenait huit personnes qui ont porté le WAK pendant quatre à huit heures. Au fur et à mesure que les participants portaient le WAK, plusieurs résultats se sont produits. Par exemple, un résultat au cours de l’expérience était que l’élimination des fluides pour le WAK était contrôlée correctement par une pompe d’ultrafiltration. Un autre résultat de l’expérience a été qu’une aiguille connectée au WAK a fini par se déconnecter. Lorsque cela s’est produit, le WAK a pu le reconnaître et le sang a cessé de circuler. Lorsque le sang a cessé de pomper, l’aiguille a pu être réinsérée sans que le corps ne perde une grande quantité de sang. D’autres recherches ont montré que l’utilisation d’une pompe d’ultrafiltration n’était peut-être pas la meilleure pompe pour le WAK. Par exemple, des recherches ont montré qu’en utilisant une pompe péristaltique à la place, une personne pourrait connaître son débit sanguin sans avoir besoin d’un capteur, ce qui est nécessaire dans une pompe d’ultrafiltration utilisée dans l’expérience mentionnée ci-dessus. Un changement dans le type de pompe utilisé pour le WAK peut être crucial car il pourrait aider à rendre l’appareil moins cher et plus fiable pour le public en n’ayant pas de capteur.
Après avoir effectué de nombreuses recherches sur le WAK, plusieurs questions de recherche ont trouvé une réponse. Par exemple, les chercheurs ont découvert que le WAK peut fonctionner sans prise de courant car il a pu fonctionner sur une batterie de neuf volts. Cependant, les chercheurs ont fait valoir que l’utilisation de piles de neuf volts n’est pas assez efficace pour le WAK, car elle n’alimente pas l’appareil assez longtemps et, indirectement, elle rend le WAK moins abordable lorsqu’il faut constamment changer les piles. C’est pourquoi d’autres sources d’énergie sont explorées. Par exemple, les chercheurs étudient la possibilité de recourir à des piles à combustible, à la transmission sans fil d’énergie à partir d’une source active ou à la récolte d’énergie dans l’environnement pour alimenter le WAK pendant de longues périodes. Plusieurs questions ont trouvé une réponse concernant le WAK, mais de nombreuses questions de recherche restent encore sans réponse. Les chercheurs essaient encore de déterminer si le WAK peut être économe en énergie, abordable et s’il peut réutiliser de petites quantités de dialysat.
Dispositif d’assistance rénale implantable (IRAD)Edit
À l’heure actuelle, il n’existe aucun rein bio-ingénieur viable. Bien que de nombreuses recherches soient en cours, de nombreux obstacles existent à leur création.
Cependant, la fabrication d’une membrane qui imite la capacité du rein à filtrer le sang et à excréter ensuite les toxines tout en réabsorbant l’eau et le sel permettrait de créer un rein artificiel portable et/ou implantable. Le développement d’une membrane à l’aide de la technologie des systèmes microélectromécaniques (MEMS) est une étape limitante dans la création d’un rein bioartificiel implantable.
Les laboratoires BioMEMS et Renal Nanotechnology de l’Institut de recherche Lerner de la Cleveland Clinic se sont concentrés sur l’avancement de la technologie des membranes afin de développer une thérapie implantable ou portable pour l’insuffisance rénale terminale (ESKD). Les cartouches de dialyse actuelles sont trop grandes et nécessitent des pressions superphysiologiques pour la circulation sanguine, et les pores des membranes polymères actuelles ont une distribution de taille trop large et des caractéristiques irrégulières. La fabrication d’une membrane nanoporeuse en silicium avec une distribution étroite de la taille des pores améliore la capacité de la membrane à distinguer les molécules filtrées des molécules retenues. Elle augmente également la perméabilité hydraulique en permettant à la taille moyenne des pores de se rapprocher du seuil de coupure souhaité de la membrane. L’utilisation d’un processus de fabrication par lots permet un contrôle strict de la distribution de la taille des pores et de la géométrie.
Les études montrent que des cellules rénales humaines ont été prélevées sur des dons d’organes impropres à la transplantation, et cultivées sur ces membranes. Les cellules cultivées ont recouvert les membranes et semblent conserver les caractéristiques des cellules rénales adultes. La croissance différenciée des cellules épithéliales rénales sur les matériaux MEMS suggère qu’un dispositif miniaturisé adapté à l’implantation pourrait être réalisable.
Un effort dirigé par l’UCSF pour créer un rein artificiel implantable pour les patients dialysés a été sélectionné comme l’un des premiers projets à faire l’objet d’un examen plus rapide et collaboratif à la Food and Drug Administration.
La FDA a annoncé le 9 avril 2012 qu’elle avait choisi trois projets de dispositifs rénaux pour piloter un programme d’approbation réglementaire appelé Innovation Pathway 2.0, destiné à apporter des technologies de dispositifs médicaux révolutionnaires aux patients plus rapidement et plus efficacement.
Le projet de rein artificiel, dont les essais cliniques sont prévus en 2017, a été sélectionné pour son potentiel de transformation dans le traitement des maladies rénales en phase terminale et pour son potentiel à bénéficier d’interactions précoces avec la FDA dans le processus d’approbation.
L’effort de la FDA impliquera un contact étroit entre l’agence fédérale et les développeurs de dispositifs au début du processus de développement pour identifier et traiter les obstacles scientifiques et réglementaires potentiels et créer une feuille de route pour l’approbation du projet. L’objectif est d’améliorer les chances de réussite globale des projets, tout en réduisant le temps et le coût de l’examen de la FDA et en maintenant la sécurité. Les leçons, selon l’agence, éclaireront les approbations dans d’autres domaines.
Le Kidney Project est une initiative de recherche nationale qui se concentre sur le développement et le test d’un rein bioartificiel implanté et autonome. Le Kidney Project a reçu six millions de dollars en subventions gouvernementales.