7/24/2019 Medicina Regenerativa5 [Compagfhgfhtibility Mode]

1/26

Inginerie tisulara si

medicina regenerativa

An II Bioingineria Reabilitarii

CURS 5

7/24/2019 Medicina Regenerativa5 [Compagfhgfhtibility Mode]

2/26

Rinichiul uman:

Reprezinta aprox 0.5% din greutatea totala a

corpului,

primeste 2025% din sangele arterial pompat de

inima.Fiecare rinichi contine 1-2milioane nefroni.

7/24/2019 Medicina Regenerativa5 [Compagfhgfhtibility Mode]

3/26

Nefronul

Nefronul este un tub, inchis la un capat si deschis la celalalt. Este compus din:

capsula lui Bowman. Aflata la capatul deschis, peretele nefronului formeaza o camera

cu pereti dubli.

Glomerulul. O retea de capilare in capsula lui Bowman. Sangele din glomerul

trece intr-o reta capilara secundara care

inconjoara

Tubulu proximal.

Spiralat si legat de celule

Ansa Henle.Tubulul distal,

puternic spiralat si inconjurat de capilare.

Tubulul colector.

7/24/2019 Medicina Regenerativa5 [Compagfhgfhtibility Mode]

4/26

Ce secreta?

Urea - 30 g/zi Creatinina - 2 g/ zi

Saruri - 15 g/ zi

Uric Acid - 0.7 g/ zi

Apa - 1500 mL/ zi

Alte substante

Degradare rinichi

Acumulare reziduuri

acidoze, edeme, hipertensiune, coma

7/24/2019 Medicina Regenerativa5 [Compagfhgfhtibility Mode]

5/26

7/24/2019 Medicina Regenerativa5 [Compagfhgfhtibility Mode]

6/26

L/zi mL/min

Filtrare 170 120

Resorptie 168.5 119

Excretie

Urina

1.5 1

Filtrare si resorbtie de apa

7/24/2019 Medicina Regenerativa5 [Compagfhgfhtibility Mode]

7/26

Secretie hormoniSecretie hormoni

Renina secretata de rinichi rol in formarea

de aldosteron reglare balanta apa-saruri

Eritropoietina stimuleaza producerea de

celule cand concentratia in oxigen este mica

7/24/2019 Medicina Regenerativa5 [Compagfhgfhtibility Mode]

8/26

Sisteme de asistare a rinichiului. Dializoare

1.Sistem cu rezervor cilindricEste constituit dintr-un tub de celofan (acetat de celuloza), care este o

membran semipermeabil, prin care curge sngele. Tubul este

nfurat de-a lungul unui cilindru care se rotete ntr-o incint

staionar de dializat. Curarea sngelui are loc de-a lungul

membranei.

7/24/2019 Medicina Regenerativa5 [Compagfhgfhtibility Mode]

9/26

2.Dializoare cu plci paralele

Acest tip de dializoare este constituit din plci tubulare de celofan,

dispuse pe straturi (plci) de umplutur. Sngele curge prin tuburile decelofan, iar dializatul prin umplutur, n contracurent.

Principalele dezavantaje ale acestor dializoare sunt:

- curgerea are loc cu presiune mic:- apar dificulti de sterilizare ntre tratamente.

Pentru a elimina aceste dezavantaje s-au creat versiuni mai mici i cu

sisteme nlocuibile care nu necesit sterilizare. Formarea unor

adncituri pe plcile de umplutur determin curgerea turbulent a

dializatului, mbuntind astfel curarea sngelui.

7/24/2019 Medicina Regenerativa5 [Compagfhgfhtibility Mode]

10/26

3.Dializoare bobin

Acest tip de dializor const din tuburi de celofan care formeaz

membrane semipermeabile ntinse ntre structuri tip plas, cu rol de

suport. Membranele sunt dispuse concentric n jurul unei zone

centrale. Sngele circul prin tuburile de celofan, iar dializatul este

pompat prin exterior.

Dezavantaje:- presiunea n tuburi este mare- apare riscul de rupere al

membrane i exist un risc ridicat de contaminare n vasul de dializ.

7/24/2019 Medicina Regenerativa5 [Compagfhgfhtibility Mode]

11/26

4.Dializa modern cu rinichi artificial cu fibre cu lumen

Acest dispozitiv este constituit dintr-un cilindru n care se gsesc pn la

11000 de fibre celulozice cu lumen formnd membrane. Diametrul internal fibrelor este de aproximativ 200-300.

Sngele curge prin lumen, dializatul curge n contracurent nafara fibrelor

sau perpendicular pe fibre.

7/24/2019 Medicina Regenerativa5 [Compagfhgfhtibility Mode]

12/26

Avantajele sistemului sunt:

- necesitatea unui volum de alimentare mic, nu apar astfel

complicaii la donator;

- rezisten redus la curgere;

- utilizarea unic;

- sunt ieftine;

- compartimentele de dializ pot fi presterilizate i curate;- nu apar infecii;

- eficien bun;

- membranele celulozice sunt rezistente.

7/24/2019 Medicina Regenerativa5 [Compagfhgfhtibility Mode]

13/26

5. Hemodializa utiliznd rinichiul artificial cu fibre cu lumenPrincipalele caracteristici sunt:- toxinele sunt ndeprtate prin difuzia solutului prin porii membranei, n special prin

meninerea unui gradient de concentraie ntre snge i dializat;

- dializatul nlocuiete continuu produsele toxice prin pstrarea unui gradient de

concentraie i prin viteza de difuzie;

- dializatul conine substane ionice ale sngelui, n concentraie mare, ionii n exces

difuznd spre concentraiile reduse, pn la stabilirea unui echilibru;

-proteinele i celulele din snge nu pot traversa membrana;

- viteza de curare de substane cu dimensiuni mici este ridicat;

- fluidul n exces se ndeprteaz prin ultrafiltrare- gradientul de presiune hidrostatic

de-a lungul membranei foreaz fluidul din snge ctre dializat, care are gradient de

concentraie n solut mai mare;

-hemofiltrarea utilizeaz membrane cu pori mari care favorozeaz ndeprtarea

moleculelor cu dimensiuni medii prin convecie- gradientul de presiune foreaz apa s

treac nafara sngelui, iar apa trage dup sine i moleculele cu dimensiuni medii.

7/24/2019 Medicina Regenerativa5 [Compagfhgfhtibility Mode]

14/26

O curare rapid are loc prin hemodiafiltrare, procedeu care combin

hemodializa i hemofiltrarea, utiliznd membrane cu pori mari i mici

pentru ndeprtarea avansat a moleculelor mici prin hemodializ ipentru o bun curare de molecule medii prin hemofiltrare

7/24/2019 Medicina Regenerativa5 [Compagfhgfhtibility Mode]

15/26

Componentele mainii de dializ- circuitul extracorporeal

7/24/2019 Medicina Regenerativa5 [Compagfhgfhtibility Mode]

16/26

Tuburile pentru snge

-sunt din PVC flexibil i prelucrabil prin adaos de plastifiani;

-tuburile sunt prelucrate astfel nct s aib o suprafa intern neted i

tratate cu silicon pentru a minimiza coagularea sngelui(important n

special n segmentul pompei);

-reprezint linia arterial care conduce sngele dela arter la dializor,

linia venoas care ntoarce sngele la pacient.

Monitorizarea presiunii arteriale

-este necesar pentru a indica deconectarea sau obstrucionarea

tubulaturii, controlnd ndeprtarea fluidului din snge prin gradient de

presiune;-traductorul de alimentare amplific i convertete semnalul n unul

electric;

-alarmele nregistreaz trecerea presiunii nafara limitelor i dac pompa

de snge este nchis

7/24/2019 Medicina Regenerativa5 [Compagfhgfhtibility Mode]

17/26

Pompa de snge

-are rolul de a fora sngele s curg de-a lungul tubului;

-pompa se adapteaz la diferite dimensiuni ale tuburilor corespunz-

toare diferitelor dimensiuni ale pacienilor;-hemoliza minim are loc la viteze reduse ale sngelui.

Pompa de heparin

-uzual se utilizeaz pomp tip sering, dar pot fi utilizate i pompe

rotative;-heparina se introduce deasupra pompei de snge, utilizarea unui punct

de alimentare sub pompa de snge putnd conduce la complicaii

(embolii), ca urmare a faptului c n zona respectiv presiunea este

subatmosferic.

Opional-pomp de solut

Dializorul-unul cu fibre cu lumen

Monitorizarea presiunii venoase-aceeai metod ca i n cazul

monitorizrii presiunii arteriale

Detectorul de aer- monitorizeaz scurgerile de aer

7/24/2019 Medicina Regenerativa5 [Compagfhgfhtibility Mode]

18/26

Componentele mainii de dializ

7/24/2019 Medicina Regenerativa5 [Compagfhgfhtibility Mode]

19/26

Inclzitor de ap i monitor temperatur

-este un schimbtor de cldur sau element de nclzire cu imersie;

-elementele de nclzire sunt din oel inox pasivat, nu pe baza de Cusau Al pentru a evita ptrunderea acestora n organism i a preveni

intoxicaiile;

-de preferin, doar apa se nclzete nainte de a fi amestecate cu

concentratul aflat la temperatura camerie, pentru a reduce riscul de

coroziune a elementelor de nclzire;-temperatura apei este de cca. 36oC-42oC;

-senzorii d etemperatur detect fluctuaiile n fluid i ajusteaz

elementul de nclzire;

-mecanismul de biofeedback msoar temperatura pacientului(sau

temperatura specificat);-dac dializatul are temperatur mult mai mare se deschide o valv de

bypass pentru a preveni intrarea fluidului n dializor;

-se poate utiliza ap cald dezinfectat( temperatura de 85oC)

7/24/2019 Medicina Regenerativa5 [Compagfhgfhtibility Mode]

20/26

Deaerarea dializatului

In apa de preparare poate exista aer. Pentru ndeprtare, apa este nclzit

la temperatura fiziologic, se creaz diferen de presiune si elimin

aerul.Deaerarea poate fi realizat i prin nclzire la 85oC, urmat de

rcire la temperatura fiziologic, cu schimbtoare de cldur.

Celula de conductivitate

-are rolul de a msura conductivitatea, pentru a asigura un raport corect

ap-concentrat;

-conductivitatea dializatului

se modific cu concentraiile

ionilor;

-dializatul parcurge celulacare conine un electrod;

-dac conductivitatea difer

se recurge la bypass.

7/24/2019 Medicina Regenerativa5 [Compagfhgfhtibility Mode]

21/26

Monitorizarea scurgerilor de snge

Aceasta este necesar deoarece indic dac au aprut fisuri la nivelul

membranei. Pentru aceasta se utilizeaz un dispozitiv foto-optic, care

face apel la lumina vizibil i spectrul n lumin albastr- msoarmodificarea transmisiei optice a dializatului(dat de deviaiile induse de

hemoglobina coninut n celulele roii).In momentul apariiei unor

scurgeri, pompa de snge se nchide. Camera optic previne falsele

alarme date de bulele de aer.

7/24/2019 Medicina Regenerativa5 [Compagfhgfhtibility Mode]

22/26

Flowmetrul

Transportul de-a lungul membranei este influenat de viteza de curgere

a dializatului. Dou flowmetre calibrate se localizeaz, unul nainte iunul dup dializor. Viteza de curgere nu este totui critic pentru

sigurana pacientului.

Monitorizarea presiunii transmembranare

Are loc pentru a asigura volumul corect de fluid ndeprtat i pentru apreveni excesul de presiune n compartimentul dializatului, fa de

presiunea din compartimentul cu snge.

7/24/2019 Medicina Regenerativa5 [Compagfhgfhtibility Mode]

23/26

Rinichi artificial implantabil

7/24/2019 Medicina Regenerativa5 [Compagfhgfhtibility Mode]

24/26

Membrane

MEMS (sistem microelectromecanic)-Silicon membrane

filtreza saruri si molecule organice mici

Filtrele sunt inlocuite anual

Fiecare dispozitiv cel putin 100 filtre

7/24/2019 Medicina Regenerativa5 [Compagfhgfhtibility Mode]

25/26

Rinichi artificial sistem in 2 etape. Filtrele indeparteaza toxinele din

sange, BioCartridge (celule din tubul renal) metabolism si rolul de

pastrare balantei apei in rinichiul uman.

7/24/2019 Medicina Regenerativa5 [Compagfhgfhtibility Mode]

26/26

Rinichi artificiali din celule stem

2011 obtinut in laborator cu ajutorul celulelorstem o pereche de rinichi artificiali.

Rinichii au fost creati in laborator intr-un mediu

care includea lichid amniotic uman in care au

fost introduse celule stem de origine animala.

Organele au o lungime de 5 milimetri fiecare,fiind la fel de mari ca rinichii unui fetus.

Se urmareste cresterea de organe in marime

naturala, care vor putea fi transplantate la

pacientii afectati de boli renale.