Purificação acessível e móvel da água de diálise

Pessoas que sofrem de doença renal em estágio terminal freqüentemente passam por diálise em um horário fixo. Para os pacientes, essa lavagem artificial do sangue é um grande fardo. Para remover toxinas do sangue, são necessárias grandes quantidades de água de diálise para depuração. Até agora, não havia solução até agora para recuperar esse dialisado de maneira econômica. Portanto, um método de purificação de criogenia está sendo desenvolvido pelos pesquisadores da Fraunhofer que limpam a água sem perdê-la. Essa abordagem não apenas reduz os custos – pode até abrir caminho para um rim artificial usável por meio de tratamento dialítico mais suave a longo prazo, com total autonomia da água.

Cerca de 90.000 pessoas na Alemanha todos os anos precisam passar por diálise três vezes por semana, durante quatro a cinco horas, porque seus rins não funcionam mais adequadamente e não conseguem eliminar suficientemente as toxinas. Durante o tratamento, os metabólitos prejudiciais são removidos do sangue, transferindo-os para fora do corpo, através de uma membrana semipermeável, para um fluido de diálise dedicado chamado dialisato. Os poros da membrana são tão estreitos que somente toxinas de um determinado tamanho podem passar por eles. Pequenas moléculas como água, eletrólitos e toxinas urêmicas – uréia, ácido úrico e creatinina – transitam pela membrana para o líquido de limpeza, enquanto moléculas grandes, como proteínas e células sanguíneas, são rejeitadas. O sangue total é recirculado e limpo aproximadamente três vezes por hora.

O dialisado pode ser usado apenas uma vez

Para um tratamento de diálise, aprox. São necessários 400 litros de dialisato. Hospitais e centros de diálise preparam essa água usando sistemas de osmose reversa, que consomem muita energia e são caros. É um desafio que o dialisado só possa ser utilizado uma vez, pois desaparece como água residual após o tratamento de purificação do sangue. Para tratar 90.000 pacientes por ano, isso requer mais de 5,6 milhões de metros cúbicos de água ultrapura. Em muitas regiões do mundo esse requisito não é atendido. Segundo estimativas, mais de um milhão de pessoas morrem a cada ano por falta de acesso à diálise.

“A água de diálise é preciosa. A água de diálise da Alemanha ocupa um cubo de 175m. Até agora não havia um método econômico para recuperar o dialisado”, diz Rainer Goldau, cientista do Departamento de Imunomodulação Extracorpórea do Instituto Fraunhofer para Cell Therapy and Immunology IZI em Rostock, cujo trabalho de pesquisa está focado nesse assunto. O corpo produz aproximadamente 25 gramas de uréia todos os dias. Essa molécula – tendo quase o tamanho molecular da água – também passa a membrana do filtro para o dialisado. A técnica de osmose reversa, empregada para gerar água potável, não possui uma taxa de rejeição suficiente para a uréia, tornando-a inadequada para a recuperação da água para diálise. Embora existam técnicas enzimáticas elaboradas capazes de limpar o dialisado, de modo que possa ser reutilizado em pacientes, os filtros e cartuchos necessários para eles são muito caros. Regiões de indigência significativa em combinação com a escassez de água não podem pagar tais técnicas.

Diálise com água intrínseca do paciente

Goldau, portanto, está investigando outra variante chamada crio-purificação, que se baseia na concentração de congelamento conhecida nas indústrias de bebidas. O objetivo é recuperar mais de 90% da água extraída dos pacientes usando esse método. A idéia é concentrar as toxinas apenas em dois ou três litros de água por dia que devem ser eliminados de qualquer maneira durante cada diálise. Os pacientes podem encher essa água bebendo. O restante – geralmente de 25 a 30 litros por dia – é eliminado e devolvido à diálise. “Em nossos experimentos, o volume de água que deve ser descartado é inferior a 10%. Essa quantidade é necessária para filtrar as toxinas. Assim, quando se trata de concentração excessiva, nossa técnica é quase tão eficaz quanto os próprios rins”, diz Goldau. Nesse caminho, o pesquisador e sua equipe desejam estabelecer uma diálise adequada que utilize os recursos hídricos do próprio paciente sem desidratação. Filtros e cartuchos caros não seriam mais necessários.

Mas como funciona a purificação de criogenia? Aproveita a capacidade dos cristais de gelo para excluir todas as contaminações dissolvidas anteriormente. Eles são repelidos para a superfície do cristal. “Os cristais de gelo formados quando a água congela têm a capacidade de expulsar simultaneamente as impurezas. Isso permite separar todas as toxinas urêmicas – ou seja, resíduos metabólicos que o corpo precisa eliminar pela urina”, explica Goldau. Esse procedimento pode ser implementado em colunas de lavagem usuais nas indústrias química ou de bebidas. Para diálise móvel, uma pequena coluna de lavagem é suficiente para produzir 30 a 40 ml / min de dialisado. Para preparar o dialisato fresco, é necessária apenas uma pequena quantidade de energia. A eletricidade pode ser arbitrariamente retirada da rede elétrica, de uma bateria de carro ou de painéis solares. Um demonstrador de laboratório respectivo com um chiller está sendo construído e um pedido de patente foi arquivado para o processo. Os pesquisadores estão atualmente trabalhando em uma solução automatizada, para a qual ainda precisam de apoio de parceiros industriais.

Rim vestível para diálise em casa

“Nossa forma de diálise pode até ser projetada para ser móvel – a hemodiálise vestível seria viável”. Na visão do pesquisador de Rostock, o paciente recebe acesso vascular através do qual o sangue e o excesso de água são extraídos e devolvidos. Isso é conectado a um colete com uma membrana de filtro de diálise, que contém câmaras de água descartáveis ​​de até 4 litros de volume. A cada duas ou três horas, o paciente conecta o colete a uma unidade de base não estacionária, que limpa o dialisado residual e reabastece água fresca, ambos no mesmo período que leva um indivíduo saudável a visitar o banheiro.

A diálise atual em hospitais coloca uma enorme pressão sobre o corpo e afeta muito a qualidade de vida dos pacientes. Segundo estudos, apenas entre 20 e 40% dos pacientes ainda estão vivos após dez anos. Com a diálise de longo prazo, independente da água da torneira e que pode ser realizada a qualquer momento em casa ou no trabalho, a taxa de morbidade e os custos da diálise podem ser reduzidos. Além disso, também estaria disponível para pessoas dentro dos cinturões da seca em todo o mundo. Outra vantagem é que centros de diálise e hospitais podem reduzir seus custos de água. Goldau estima que seu processo possa economizar 90% da água – e, portanto, também das águas residuais – usadas para diálise, como ocorre em um ciclo de recuperação. “A maior parte da água é reciclado. “O físico espera que o sistema esteja pronto para o mercado dentro de cinco a sete anos desde o início do desenvolvimento.



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