Rene artificiale (dializzatore): come funziona? Tipi di dializzatori

Un rene artificiale è il nome comune per l'intera macchina per emodialisi. Una delle sue parti è il dializzatore. È un dispositivo di cui le persone con insufficienza renale non potrebbero fare a meno. È stato inventato più di 100 anni fa e si lavora continuamente per migliorarlo. Gli scienziati stanno costruendo dializzatori sempre più efficienti e più piccoli. Come funziona un rene artificiale e quali tipi di dializzatori esistono?

Un rene artificiale, o dializzatore, è un dispositivo il cui compito è sostituire le funzioni di questo organo nelle persone con insufficienza renale cronica o acuta. I reni svolgono un ruolo estremamente importante nell'organismo: rimuovono l'acqua in eccesso e sono un filtro che pulisce il sangue da prodotti metabolici non necessari, principalmente urea, creatinina e farmaci. Inoltre mantengono l'equilibrio acido-base ed elettrolitico, regolano la pressione sanguigna e secernono persino ormoni (eritropoietina). Quando i reni sono malati, tutto il corpo si ammala. Se smettono di lavorare, una persona non sarà in grado di sopravvivere per alcuni giorni, perché la concentrazione delle sostanze tossiche diventerà sempre più difficile da sopportare, la pressione sanguigna aumenterà, la persona diventerà cieca, alla fine entrerà in coma e morirà. Per vivere, almeno un rene deve essere funzionale.

Come è stato scoperto un rene artificiale?

Per i pazienti con insufficienza renale, un trapianto di rene offre speranza per una vita normale. Quelli che lo aspettano dipendono dai cosiddetti rene artificiale. Tutto iniziò nel 1913 con tre americani di nome Abel, Rowntree e Turner. Volevano costruire un dispositivo di filtraggio del sangue, ma non avevano il materiale. Fu scoperto solo durante la seconda guerra mondiale da un giovane medico olandese, Willem Kolff: questo materiale era il cellophane, che consentiva di separare due sostanze, a condizione che una fosse più grande dell'altra. Kolff ha messo il sangue con l'urea in una sacca di cellophane e la sacca in una soluzione acquosa di sale con una concentrazione simile a quella nel corpo umano. Poi ha scosso la sacca e dopo 15 minuti ha controllato il contenuto di urea nel sangue. Si è scoperto che tutta l'urea è penetrata nella soluzione di acqua salata! Fu una scoperta rivoluzionaria che portò alla costruzione dei primi dializzatori. Inizialmente, hanno lavorato sulla base di tentativi ed errori e non sono stati senza vittime umane, ma nel tempo i reni artificiali sono diventati lo strumento di base che ha salvato la vita delle persone i cui organi hanno smesso di funzionare.

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Come funziona un rene artificiale?

Naturalmente, le moderne macchine per emodialisi differiscono in modo significativo da quelle progettate da Kolff, ma il loro principio di funzionamento di base non è cambiato. Il paziente sviluppa chirurgicamente una fistola venoso-arteriosa o inserisce un catetere attraverso il quale viene introdotto il sangue nell'apparato. Lì, la pressione sanguigna viene stabilizzata e viene aggiunto uno speciale anticoagulante in modo che il sangue non si coaguli. Il dializzatore ha la forma di un cilindro, all'interno del quale sono presenti circa 11mila. capillari fini, cioè tubi sottili con un diametro di circa 200-300 micrometri, realizzati con una pellicola traslucida, ad esempio cellulosa, ma anche di altri materiali. All'interno scorre il sangue (può contenere circa 50 ml alla volta) e all'esterno c'è il liquido dializzante, preparato individualmente per ogni paziente.

L'urea e la creatinina fluiscono dal sangue, dove la loro concentrazione è alta, al fluido, dove la loro concentrazione è bassa (inizialmente zero), mentre le altre proprietà del sangue non cambiano, ad esempio non si perdono proteine, ioni o ioni vitali. innanzitutto le cellule del sangue (perché, secondo il principio di diffusione, dovrebbero anche cercare di trovarsi in una soluzione con una concentrazione inferiore). Acqua ed elettroliti possono viaggiare attraverso le membrane semipermeabili in entrambe le direzioni, mantenendo invariata la loro concentrazione ematica. È anche importante rimuovere l'acqua in eccesso dal corpo. Ciò avviene attraverso un fenomeno chiamato ultrafiltrazione. A causa della maggiore pressione all'interno dei tubi, l'acqua viene espulsa e rimossa.

Infine, il sangue purificato ritorna al corpo del paziente, ma prima è necessario stabilizzarne la temperatura e la pressione e verificare la presenza di bolle d'aria. Se rilevato, il sistema blocca la linea e arresta la pompa. Questo per prevenire l'embolia gassosa pericolosa per la vita. La dialisi dura circa 3-5 ore e il paziente deve presentarsi al centro dialisi 3 volte a settimana. Inoltre, può condurre una vita, un lavoro e uno studio quasi normali. Il viaggio può essere un limite, sebbene anche questo possa essere risolto (l'unico problema è individuare una stazione di dialisi e pianificare il tempo per la procedura). Le persone in dialisi devono anche seguire una dieta appropriata basata su poca acqua e basso contenuto di sodio.

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Dialisi peritoneale

Il dializzatore sopra descritto viene utilizzato per eseguire la dialisi extracorporea, cioè l'emodialisi. Ma c'è anche il cosiddetto dialisi peritoneale. La membrana peritoneale viene utilizzata per filtrare il sangue: la membrana sierosa sottile e liscia che riveste la cavità addominale e copre gli organi al suo interno. Utilizzando il catetere Tenckhoff, che viene posizionato permanentemente nella cavità addominale del paziente (più preferibilmente nella parte inferiore della cavità peritoneale - nella cosiddetta cavità di Douglas), il liquido di dialisi (circa 2 litri) viene introdotto nella cavità peritoneale e lasciato per circa 20-30 minuti. Il fluido contaminato viene quindi rimosso nuovamente attraverso lo stesso catetere. Ancora più importante, una persona non è immobilizzata e, con una corretta igiene, la dialisi peritoneale può essere eseguita da sola, a casa. Spesso, tuttavia, i pazienti lottano con complicazioni fastidiose, come peritonite, infezioni nell'area del catetere e ernie. Inoltre, la capacità di filtrazione della membrana peritoneale diminuisce nel tempo, e ad un certo punto dovrai comunque passare alla dialisi classica. D'altra parte, la dialisi peritoneale salva i vasi sanguigni che saranno necessari in seguito all'avvio dell'emodialisi.

Rene artificiale portatile e altri dializzatori moderni

In Polonia, diverse migliaia di persone (nel mondo sono 13 milioni) vivono e funzionano normalmente grazie al fatto che più volte alla settimana si recano in un centro di dialisi per una procedura. È noioso ed estenuante. Va anche aggiunto che a causa della crescente prevalenza di diabete e ipertensione, il numero di queste persone è ancora in crescita. Pertanto, gli scienziati stanno lavorando al miglioramento e alla riduzione al minimo dei dializzatori al fine di migliorare il più possibile la qualità della vita dei pazienti. Esistono già dispositivi del genere, anche se ancora in fase di test, che puoi indossare come una cintura degli attrezzi e camminare con esso. E gli scienziati dell'Università della California stanno lavorando su un rene artificiale dimensionato per essere impiantato nel corpo umano. Usano cellule renali vive, cresciute e tessuti ingegnerizzati nel dispositivo. Svolgono un ruolo metabolico e partecipano alla regolazione dell'equilibrio idrico ed elettrolitico. In questo modo, il rene artificiale svolge la stessa funzione dell'organo trapiantato. L'intero processo è guidato dalla pressione del sangue che scorre nei vasi. Non sono necessarie pompe aggiuntive o fonti di energia esterne. Inoltre, il paziente non è costretto a prendere farmaci immunosoppressori.Si spera che un rene artificiale impiantabile diventi presto una soluzione praticabile per i pazienti con insufficienza renale.

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