Cerca de dos millones de personas en todo el mundo viven gracias a las máquinas de diálisis para filtrar las toxinas de su sangre a causa de la insuficiencia renal crónica.
Los pacientes deben estar atados a las máquinas por lo menos tres veces por semana durante tres a cinco horas de un tirón. Aún así, una máquina de diálisis es de sólo el 13 por ciento tan eficaz como un riñón funcional, y la tasa de supervivencia a cinco años de los pacientes en diálisis es sólo 33 a 35 por ciento. Para restaurar la salud, los pacientes necesitan un trasplante de riñón, y simplemente no hay suficientes órganos de donantes para todos.
Un grupo colaborativo y multidisciplinario de los laboratorios está trabajando para crear el primer riñón artificial implantable. El prototipo, reveló en 2010, es compacto, no más grande que una lata de sopa. No sólo filtra las toxinas de la sangre sino también el uso de células humanas de riñón para realizar otras funciones vitales.
La Realización de un riñón artificial lo suficientemente pequeño como para caber dentro del cuerpo, es sin embargo, un gran reto. Un riñón sano filtra 90 litros de agua cada día. Las máquinas de diálisis actuales son del tamaño de un refrigerador pequeño, y requieren considerable presión para bombear el agua suficiente a través de membranas porosas de la máquina para permitir que los contaminantes se filtren de la sangre.
El prototipo es un sistema de dos partes: la mitad se compone de un filtro de eliminación de toxinas, en la que miles de membranas de silicio se apilan. Sus nano-poros son tan densos, y en forma tan precisa, que puede filtrar con mucha precisión utilizando sólo la fuerza de la presión arterial del propio cuerpo . La sangre fluye a través de este filtro, donde las toxinas, los azúcares, el agua y las sales se eliminan como una solución de filtrado.
La sangre limpia y el filtrado acuoso son desviados en la otra mitad del sistema: un cartucho separado. Aquí, el flujo sobre las membranas de silicio más, estos recubiertos con un tipo único de células del riñón humano, que ayuda al dispositivo reabsorber parte del agua, azúcares y sales, así como producir vitamina D y ayudar a prevenir la presión arterial se hunda demasiado la función renal normal, que no son ofrecidos por la diálisis. Los residuos que no son reabsorbidos se desvían a un tubo conectado a la vejiga y son eliminados como desecho en la orina al igual que un riñón normal haría.
Por el momento se ha conseguido en el laboratorio que las células renales que se concentran en la orina después de pasar por los poros puedan crecer sobre la superficie de silicio. Queda conseguir que lo hagan dentro del dispositivo que sería del tamaño de un teléfono móvil. Además tiene que ser capaz de bombear líquido a través de las células a una presión arterial similar a la normal. Los investigadores están trabajando rápido para superar estos desafíos y confían en empezar a probar este dispositivo en humanos al final del 2015.
El riñón bioartificial se tendría que renovar cada seis meses reemplazando los componentes funcionales y se actualizaría la tecnología según avanzara la investigación. Se colocaría en el mismo lugar que un riñón trasplantado pero superficialmente para necesitar una cirugía menor para reemplazarlo.