Thận nhân tạo và thiết bị lọc máu thu nhỏ có thể cứu sống hàng triệu người

Căn bệnh suy thận đang giết nhiều người hơn cả HIV hay bệnh lao, nhưng kỹ thuật chạy thận ngày nay gần như không thay đổi trong 50 năm qua. “Có một cỗ máy lớn ở đầu giường mỗi bệnh nhân chạy thận nhân tạo. Ngày nay, nó sẽ có màn hình LCD và các nút điều khiển hiện đại. Tuy nhiên, hầu như cơ chế không khác gì so với năm 1960. Tỷ lệ sống có tăng, nhưng vẫn chỉ khoảng trong năm năm – thậm chí ngắn hơn so với nhiều bệnh ung thư”. Buddy Ratner, đồng giám đốc của Trung tâm lọc máu và chạy thận nhân tạo – CDI, ở Washington, cho biết.

Thận là cơ quan phức tạp, mỗi quả có kích thước gần bằng nắm tay, lọc khoảng 140 lít máu mỗi ngày, thải 1-2 lít nước và chất thải dưới dạng nước tiểu. Nhưng nhiều bệnh lý, bao gồm tiểu đường, béo phì và huyết áp cao có thể phá hủy thận.

Để chạy thận nhân tạo, bệnh nhân thường cần phải đi đến một phòng khám, nơi họ được kết nối với một thiết bị lọc nặng hơn 100 kg. Jonathan Himmelfarb, đồng giám đốc khác của CDI nói. “Bệnh nhân cần 12 giờ - với 3 buổi lọc mỗi tuần. Nhưng quá trình lọc có thể gây sốc cho cơ thể và mất nhiều giờ để hồi phục.”

“Một trong những vấn đề lớn với lọc máu hiện đại là các máy móc đòi hỏi lượng nước rất lớn: 120 - 180 lít cho mỗi lần lọc 4 giờ”, Himmelfarb nói. “Rõ ràng là không ai có thể mang nó theo mình vì nó sẽ nặng hàng tấn”. Có một vài mẫu máy lọc sử dụng tại nhà, ví dụ như hãng Fresenius bán một thiết bị nặng 34 kg và có thể được sử dụng với một vòi nước ở nhà, miễn là nước lọc đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng nhất định. Nhưng ưu tiên hàng đầu trong việc lọc máu vẫn là phải đảm bảo các tiêu chuẩn lọc, nên bệnh nhân vẫn thường phải tới bệnh viện.Việc điều trị cũng rất tốn kém, lên tới 91.000 USD mỗi năm cho mỗi bệnh nhân ở Hoa Kỳ, tiêu tốn nhiều tài nguyên như nước và nhựa.

Máy lọc thận nhỏ gọn

Tất cả những điều đó khiến cho phần lớn bệnh nhân suy thận trên thế giới, đặc biệt là các nước đang phát triển và kém phát triển không có cơ hội lọc thận. Hiện nay chưa tới một phần ba số bệnh nhân suy thận ở châu Á được lọc máu và thậm chí tỉ lệ này ở châu Phi còn ít hơn. “Hầu hết các bệnh nhân của chúng tôi sẽ dừng trị liệu giữa chừng, sau khi đã bán hết tài sản để chạy thận,” bác sĩ chuyên khoa thận tại Bệnh viện Đa khoa Yaounde ở Cameroon nói. Vì vậy, thời gian vừa qua, một số nhóm nghiên cứu đã tập trung phát triển các loại máy lọc nhỏ gọn. Tại Seattle, các nhà nghiên cứu CDI đã phát triển một kỹ thuật đẩy dung dịch lọc máu đã sử dụng thông qua một hộp chứa sử dụng ánh sáng để chuyển đổi urê - một chất độc chính được máy lọc lọc ra khỏi cơ thể bệnh nhân suy thận - thành nitơ và carbon dioxide. “Phương pháp này có thể loại bỏ 15 gram urê trong 24 giờ, đủ cho hầu hết những người bị suy thận và chỉ cần 750 ml dung dịch”, Himmelfarb nói. Thiết bị chạy thận nhân tạo độc lập của nhóm có thể được chế tạo đủ nhỏ gọn, nó nặng không quá 9 kg. Bệnh nhân có thể dùng hằng ngày.

Ton Rabelink, làm việc tại Trung tâm Y tế Đại học Leiden, Hà Lan, người trong ban cố vấn y tế của công ty NextKidney cũng cho biết công ty đang phát triển máy lọc thận. “Hy vọng sẽ đưa ra mẫu sản phẩm cho bệnh nhân vào năm 2023, sản phẩm nặng khoảng 10 kg và sẽ chỉ cần 6 lít dung dịch. Thiết bị có thể được sử dụng tại nhà, giảm số lượng dung dịch lọc máu cần thiết bằng cách sử dụng vật liệu hấp thụ để hấp thụ độc tố”, Rabelink nói.

Tại Singapore, các nhà nghiên cứu tại công ty công nghệ y tế AWAK đã thử nghiệm một thiết bị lọc màng bụng còn nhẹ hơn - khoảng 3 kg. Nó được thiết kế để lọc màng bụng, một kỹ thuật sử dụng ống thông để đưa dung dịch lọc máu vào khoang bụng, nơi một lớp lót (phúc mạc) lọc chất độc ra khỏi máu để chúng có thể chảy ra, cùng với dung dịch, vào một túi rỗng. Thiết bị AWAK dựa vào máy bơm và hộp chứa để hấp thụ độc tố từ dung dịch đã sử dụng để có thể tái tuần hoàn. Mỗi lần điều trị hàng ngày sẽ kéo dài bảy đến mười giờ.

Công ty đã hoàn thành một thử nghiệm an toàn trên 15 người lớn tại Bệnh viện Đa khoa Singapore vào năm 2018. Báo cáo kết quả cho thấy không có tác dụng phụ nghiêm trọng nào, mặc dù một số bệnh nhân bị đau bụng hoặc đầy hơi. Thiết bị này là một trong một số sản phẩm tiện dụng khác đang được phát triển mà cơ quan dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) đã đồng ý xúc tiến thông qua trong chương trình ‘thiết bị đột phá’.

Các nhà nghiên cứu lo ngại có thể sự tuần hoàn liên tục của dung dịch lọc máu sẽ làm căng màng tế bào và đốt cháy màng bụng nhanh hơn. Tuy nhiên, một phát ngôn viên của công ty đã giải thích rằng chất lỏng được tuần hoàn theo từng bước nhỏ, chỉ 250 ml mỗi lần và sẽ không gây ảnh hưởng gì lớn.

Trước đây phương pháp lọc màng bụng không được ưu tiên lựa chọn do gánh nặng vận chuyển các túi dung dịch lọc cao. Mới đây, kỹ sư người Ireland Vincent Garvey, người chiến thắng trong cuộc thi liên quốc gia do Viện Sức khỏe Toàn cầu George ở Camperdown, Úc tổ chức đã kết hợp một bộ dụng cụ nhẹ bao gồm các túi vô trùng chứa hỗn hợp khô (dextrose và muối), cùng với một máy chưng cất nước có kích thước của hộp bánh mì, khử trùng nước được sử dụng để pha chế. Bộ dụng cụ này có thể cung cấp dung dịch 1 tháng chỉ đựng trong hộp nặng 3 kg, thay vì như hiện nay lượng dịch cần mỗi ngày trong 8kg.

Thận nhân tạo

Các nhà nghiên cứu tại Đại học California, San Francisco (UCSF) và Đại học Vanderbilt ở Nashville, Tennessee tập trung vào phát triển một nguyên mẫu thận nhân tạo. Nhà nghiên cứu thận học Vanderbilt William Fissell, người đồng trưởng nhóm nghiên cứu với Shuvo Roy của UCSF cho biết, nó sẽ không cần máy bơm vì sẽ được gắn vào các động mạch chính và chạy bằng huyết áp.

Thiết bị chứa hai phần chính: hệ thống lọc máu và mô đun hiệu chỉnh lại tế bào. Bộ lọc được làm bằng màng silicon với lỗ lọc có kích thước nanomet được thiết kế để mô phỏng cầu thận. Mô-đun hiệu chuẩn lại sử dụng các tế bào hình ống từ thận người bị loại bỏ để cân bằng lại các thành phần của máu, Fissell nói.

Cuối năm ngoái, tại một cuộc họp của Hiệp hội thận học Hoa Kỳ, các nhà nghiên cứu đã báo cáo rằng họ đã tiến hành thử nghiệm an toàn đầu tiên của mô đun hiệu chuẩn ở lợn mà không có bất kỳ vấn đề nghiêm trọng nào thường thấy với các thiết bị cấy ghép, bao gồm phản ứng miễn dịch hoặc máu đông. Fissell mô tả rào cản chính của dự án là đảm bảo đủ kinh phí để sản xuất thiết bị trên quy mô lớn hơn, tiêu chuẩn hóa để các nhà quản lý Hoa Kỳ có thể đánh giá.

Đối với các bệnh nhân suy thận, được tiếp cận với các máy lọc thận thế hệ mới là một cơ hội rất lớn, đem lại cho họ sự chủ động lọc máu và tham gia vào nhiều công việc cần tới sự linh hoạt.

Đức Phát (Theo Nature)

Nguồn: Khoa học & Phát triển