Tendances récentes dans l'application thérapeutique des matériaux de purification du sang conçus pour les maladies rénales

Abstrait

La purification du sang est une méthode couramment utilisée pour éliminer les déchets métaboliques en excès dans le sang dans le cadre d'une thérapie de remplacement rénal. L'élimination suffisante de ces toxines du sang peut réduire les complications et améliorer la durée de vie des patients dialysés. Cependant, les matériaux biologiques actuels de purification du sang dans la pratique clinique ne sont pas idéaux, où il existe un besoin non satisfait de produire de nouveaux matériaux qui ont une meilleure biocompatibilité, une toxicité réduite et, en particulier, des taux d'élimination des toxines plus efficaces et un coût de production inférieur. Compte tenu de cela, cette revue a soigneusement résumé les différents matériaux biomédicaux structurels nouvellement développés pour la purification du sang en termes de types et de caractéristiques de structure des matériaux de purification du sang, le processus de production, ainsi que les propriétés ou mécanismes d'adsorption chimique interfaciale. Cette étude peut fournir une référence précieuse pour la fabrication d'un dispositif de purification convivial qui convient mieux aux applications cliniques de purification du sang chez les patients dialysés.

Mots clés

Purification du sang, thérapie de remplacement rénal, biomatériaux d'ingénierie, adsorbant, membrane composite polymère.

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Introduction

Les toxines urémiques s'accumulent souvent chez les patients dont la fonction rénale est altérée, y compris ceux atteints d'insuffisance rénale terminale (ESKD). Cela conduit à des maladies graves, les thérapies de remplacement rénal étant la seule solution de survie. De nombreuses études ont révélé une réduction de la mortalité et des rapports sur une meilleure qualité de vie chez les receveurs de reins ; cependant, la demande dépasse la disponibilité, où seulement 25 pour cent des patients ESKD reçoivent un rein [1]. Dans le monde, on estime qu'environ 280 patients par million subissent un traitement régulier d'hémodialyse ou de dialyse péritonéale, tandis que la survie à cinq ans de ces personnes est inférieure de 13 à 60 % à celle des personnes de la population générale du même âge [1–3]. . En raison du vieillissement de la population, ainsi que de la prévalence accrue du diabète et de l'hypertension, l'incidence de l'ESKD devrait augmenter au cours des prochaines décennies [4]. De plus, l'accumulation de solutés de rétention urémique à des concentrations élevées est associée à des effets indésirables chez les patients dialysés, notamment une mortalité élevée et une faible qualité de vie globale liée à la santé [5–8].

La créatinine est une toxine urémique majeure, et son assemblage dans le sang provoque une série de symptômes toxiques qui peuvent réduire la fonction rénale et par conséquent accélérer le déclin rénal [9]. Les toxines urémiques liées aux protéines (PBUT) sont de petites molécules qui se lient principalement à la protéine de transport, l'albumine sérique humaine dans le sang [10], et sont impliquées dans la génération d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) [11]. Alors que les PBUT sont particulièrement connus pour être associés à des effets indésirables/toxiques, y compris les maladies cardiovasculaires [12-14], la progression de l'insuffisance rénale [15] et la mortalité [5], leurs mécanismes de clairance rénale et leurs rôles dans la physiopathologie urémique restent flous [16 ]. Fréquemment, sulfate de p-crésyle (PCS), sulfate d'indoxyle (IS), acide 3-carboxy-4-méthyl-5-propyl-2-furanpropionique (CMPF) et indole{{14 }} l'acide acétique (IAA) sont les biomarqueurs les plus discriminants de l'urémie et sont considérés comme des prototypes de toxines urémiques liées aux protéines qui peuvent lier plus de 90 % des protéines plasmatiques. Ces quatre PBUT ont un cycle aromatique et un groupe fonctionnel ionique et peuvent former des liaisons non covalentes, telles que des forces de Van der Waals et des liaisons hydrogène, ainsi que des interactions électrostatiques et hydrophobes [16]. Avec les PBUT, il existe un équilibre entre les formes liées aux protéines et non liées dans leur sécrétion et leur circulation, et la clairance inhérente des toxines non liées dépend largement de la sécrétion tubulaire rénale via des transporteurs d'anions organiques basolatéraux (OAT) spécifiques. La voie de production et de clairance des protéines PBUT est illustrée à la Fig. 1 [16]. La toxicité urémique est liée à un dysfonctionnement endothélial et un dysfonctionnement immunitaire, qui provoquent une inflammation et une activation des effecteurs immunitaires innés par l'induction d'un état pro-inflammatoire impliquant des récepteurs de type Toll et des cytokines inflammatoires [14]. Ainsi, l'élimination suffisante de ces toxines du sang augmente l'efficacité de la dialyse, qui à son tour augmente le taux de survie chez les patients ESKD. Le mécanisme de base de l'hémodialyse est illustré à la Fig. 2. Cependant, l'élimination des métabolites en excès à l'aide de thérapies conventionnelles de remplacement rénal extracorporel via des membranes polymères poreuses semi-perméables n'a pas actuellement été efficace en utilisation clinique. En particulier, les PBUT sont difficiles à éliminer par hémodialyse car chacune de ces molécules possède une fraction aromatique et un groupe fonctionnel ionique qui permet de se lier à plusieurs sites d'adsorption sur l'albumine sérique humaine [17-20]. Il a été rapporté que moins d'un taux de réduction de 35 % de la PCS et de l'IS est éliminé pendant l'hémodialyse à haut débit [11].

Compte tenu de l'hémodialyse en tant que traitement extracorporel vital de l'insuffisance rénale, où un grand nombre de patients ESKD ont besoin d'une dialyse à long terme, il est nécessaire de préparer des matériaux avec des méthodes de fabrication simples et peu coûteuses. Bien que l'efficacité et les propriétés de sélectivité des membranes de dialyse se soient améliorées au cours des dernières décennies, le traitement de dialyse traditionnel reste un processus peu pratique, long et coûteux [21-23]. Récemment, plusieurs matériaux biomédicaux de purification du sang ont été développés pour augmenter le taux d'élimination des toxines, dont certains possèdent également des caractéristiques telles qu'une moindre toxicité et un faible coût de production. Dans cet article, nous résumons ces résultats par catégorie afin d'offrir des informations pour des recherches ultérieures sur les matériaux de dialyse aux propriétés améliorées.

Cistanche tubulosa

Matériaux biomédicaux pour l'élimination des toxines-Adsorbants

Le charbon actif (AC) et la zéolithe sont deux adsorbants couramment utilisés dans la purification pour augmenter les propriétés d'ultrafiltration. AC a une longue expérience dans les systèmes de détoxification en tant que particule adsorbante car il peut adsorber une large gamme de solutés [24-26]. Il possède une grande taille de pores mais n'est pas sélectif en taille. L'AC présente une capacité d'adsorption élevée pour les toxines urémiques, mais elle élimine également simultanément d'autres molécules utiles. La réduction du diamètre d'une particule est un moyen réalisable d'augmenter la surface externe et donc d'augmenter les sites actifs accessibles et la liaison rapide. Cependant, l'application de suspensions avec du charbon actif en poudre nécessite un filtre à membrane pour maintenir les sorbants en suspension et empêcher tout contact des particules avec le sang, ce qui limite généralement la quantité de volume de sorbant et entraîne inévitablement des concentrations plus faibles de sorbants [27]. Par rapport à l'AC, les nanotubes de carbone (NTC) possèdent une surface plus élevée, un rapport d'aspect plus grand et de meilleures performances d'adsorption pour les toxines urémiques, et sont donc considérés comme le matériau le plus approprié pour la conception d'une membrane de purification du sang très efficace [28–30]. . Liu et al. ont fabriqué des billes d'adsorbant de carbone poreux contenant de l'azote (NPCA) qui présentaient des avantages supplémentaires en termes d'élimination sûre et efficace des PBUT, et possédaient une hémocompatibilité in vitro satisfaisante. Le NPCA a été préparé par pyrolyse de billes de copolymère acrylonitrile/divinylbenzène poreux réticulé (Fig. 3a) [31]. Les billes de NPCA ont montré des taux d'adsorption plus élevés des PBUT (IS, PCS et IAA ; 45 %, 44 % et 95 %) et une performance d'adsorption équivalente vis-à-vis des toxines de poids moléculaire moyen (PTH et IL-6) dans le plasma humain par rapport à HA- 130/MG-150 (un adsorbant commercial utilisé en clinique). Le mécanisme d'élimination des PBUTs du NPCA est attribué à la compétition entre les groupes fonctionnels azotés du NPCA et les protéines pour la liaison des PBUTs via les interactions électrostatiques, et il n'a pas de relation forte avec la structure des pores (Fig. 3b) [31].

Contrairement à l'AC amorphe, les adsorbants cristallins peuvent permettre une caractérisation structurelle directe qui peut aider à comprendre les interactions entre un adsorbant et une toxine, ce qui est essentiel pour la conception de matériaux adsorbants supérieurs. La zéolite est l'un des meilleurs inosilicates d'alun appliqués pour de nombreux tamis moléculaires et possède une résistance élevée aux processus chimiques et thermiques [32]. Les zéolithes sont non toxiques, stables en solution aqueuse et non dégradées dans des conditions physiologiques. De plus, différents types de zéolithes microporeuses ont des systèmes de canaux de différentes tailles qui peuvent adsorber sélectivement certaines toxines urémiques [33–36], et elles peuvent être trouvées naturellement ou produites par synthèse. Ces caractéristiques font des zéolithes un matériau potentiel pour des applications de reins artificiels. La taille et la forme des particules de zéolite sont importantes pour la capacité d'absorption de la créatinine lorsqu'elles sont incorporées à l'intérieur de la membrane [37, 38]. Par exemple, les microparticules ont de meilleures performances sur l'adsorption de la créatinine que les nanoparticules. Pendant ce temps, par rapport aux nanoparticules en bâtonnets, les nanoparticules sphériques sont un meilleur choix à incorporer dans les fibres polymères électrofilées pour améliorer le taux de clairance de la créatinine [37].

Supplément Cistanche

Wernet et al. ont étudié l'élimination des toxines urémiques à l'aide de zéolithes de différents types structuraux [33]. Ils ont conclu que les propriétés d'adsorption des zéolithes ne dépendent pas seulement de la taille des canaux mais aussi des interactions entre les adsorbats et les réseaux de zéolithes. Plus précisément, la zéolite silicalite (MFI) présente une forte adsorption du p-crésol (environ 60 % de p-crésol en solution avec des concentrations proches de celles trouvées chez les patients urémiques), qui est attribuée à l'effet d'ouverture/taille des canaux et aux interactions de liaison hydrogène. Les mécanismes d'adsorption sont illustrés à la Fig. 4 (par exemple, l'adsorption du p-crésol sur la zéolithe silicalite) [39]. Le MFI possède moins de temps d'équilibrage et un niveau d'adsorption de p-crésol plus élevé que les membranes à base de cellulose et les membranes synthétiques [39]. En outre, il est possible d'éliminer sélectivement 75 % de la créatinine en solution par une mordénite acide (MOR), ce qui est essentiellement dû aux interactions électrostatiques entre le groupe fonctionnel O et les sites de Brønstedt présents dans les pores MOR [33]. La forte adsorption de l'acide urique sur les stilbites à échange d'ions (STI), telles que Ca-STI, K-STI et Na-STI, peut être attribuée à l'interaction électrostatique entre un cation et l'atome négatif d'une liaison moléculaire polaire. Cependant, il existe un moyen potentiel d'augmenter les propriétés d'adsorption des IST par la formation d'interactions covalentes fortes en utilisant des cations ayant une affinité pour les toxines urémiques [33]. Bergé-Lefranc et al. ont en outre démontré que la silice pure MFI possède une meilleure capacité d'élimination du p-crésol que les MFI d'aluminosilicate (Si/Al=30, compensation des charges avec H plus , Na plus , K plus et Mg2 plus ) [34]. Ils ont constaté que par rapport à la solution, les affinités du p-crésol pour les zéolithes sont généralement réduites dans le sérum humain (obtenu à partir de patients dialysés) car les protéines obstruent le système poreux. Ainsi, les zéolithes ne peuvent être employées que dans l'ultrafiltrat sans contact direct avec l'albumine sérique [35].

La structure organométallique (MOF) est un type de nouveau matériau hybride, qui présente une stabilité thermique et chimique élevée et s'est avéré plus efficace que les matériaux en silice AC ou mésoporeux, en raison de sa porosité ultra élevée et de ses sites actifs [40–42]. . Et la surface BET et le diamètre interne de la cage MOF ont déjà été considérés comme des paramètres clés de la capacité d'adsorption des MOF [43]. Le MOF est constitué d'ions métalliques et de lieurs organiques à travers des limites de coordonnées pour former une structure 1D, 2D ou 3D [40, 44]. Les MOF ont rapidement gagné du terrain dans les applications pour, mais sans s'y limiter, la séparation des composés bioactifs [45], la purification de l'eau [46, 47], l'administration de médicaments [48] et la séparation des gaz [49]. Néanmoins, l'utilisation des MOF dans les applications de rein artificiel en est encore à ses débuts. De plus, les MOF possèdent une durabilité exceptionnelle et, contrairement à d'autres classes de matériaux cristallins, ils peuvent être systématiquement étudiés et incorporés dans une multitude de fonctionnalités [50].

Extrait de ciste

Abdelhameed et al. ont rapporté un type de MOF à base de Zr qui a été cultivé dans un composite de tissu de coton, qui peut être régénéré par sonication à l'aide de méthanol, tandis que son efficacité dans l'élimination de la créatinine ne diminue que de 16 % (98 % contre 82 %) après trois cycles de génération [ 51]. Ce composite in situ a été directement formaté sans fabriquer UiO-66-(COOH)2 et a utilisé à la place du dianhydride tétracarboxylique de 1,2,4,5- benzène, du tétrachlorure de zirconium et du tissu de coton [51]. Le composite de tissu UiO-66- (COOH)2@cotton adsorbe la créatinine par le biais d'interactions faibles entre les sites de liaison du MOF et les groupes fonctionnels de la créatinine. Le mécanisme de réaction est démontré sur la figure 5. En outre, il a été rapporté que la fonctionnalisation de UiO-66 avec des substituants isovalents tels que -NH2, -OH et SO2H améliorait considérablement la capacité d'adsorption en modifiant les propriétés électroniques du MOF [52 , 53]. Klaudia et al. ont synthétisé la série de matériaux UiO-66 variant avec la teneur finale en groupes aminés en modifiant le rapport H2BDC/H2BDC-NH2 et en ajoutant de l'acide chlorhydrique (HCl) lors de la synthèse modulée [52]. Ils ont confirmé que UiO-66-NH2(75 %) (avec 75 % en moles de groupes amino) et UiO-66-NH2(75 %)12,5 % de HCl offraient une meilleure capacité d'adsorption pour l'acide hippurique et {{39} }l'acide indoleacétique, révélant une capacité d'adsorption analogue à NU-1000, tandis que l'UiO-66-NH2 préparé n'a toujours pas montré d'effet cytotoxique.

Kato et al. ont observé le comportement d'adsorption du sulfate de crésyle dans une série de MOF à base de Zr6-avec une topologie, une connectivité et une structure de liaison variables, y compris UiO-66, UiO-67, UiO-NDC, PCN{ {4}}OH, NU-901, NU-1000, NU-1010, NU-1200 et MOF-808 [50]. Ces MOF à base de zirconium possèdent des surfaces et des tailles de pores comparables. Parmi eux, NU-1000 présente l'efficacité d'élimination des toxines la plus élevée, où plus de 70 % du sulfate de p-crésyle, 98 % du sulfate d'indoxyle et de l'acide hippurique en solution, ainsi qu'environ 93 % du sulfate de p-crésyle , peut être retiré de l'albumine sérique humaine. Cela peut être attribué aux sites d'adsorption hautement hydrophobes qui sont pris en sandwich par deux lieurs pyrène, ainsi qu'à la liaison hydrogène entre les groupes hydroxyle sur les nœuds Zr6 et les groupes fonctionnels ioniques des adsorbats [50]. Deux sites de p-crésyl sulfate sur NU -1000 sont représentés sur la Fig. 6. Ces deux emplacements ont approximativement la même occupation, où les interactions électrostatiques avec les groupes hydroxyle sur les nœuds Zr6 et les interactions π-π avec les lieurs à base de pyrène sont des facteurs importants dans la capacité d'adsorption. Cependant, Cuchiaro et al. ont souligné que l'application de NU-1000 est limitée car il n'est pas disponible dans le commerce, et le fer est une alternative souhaitable au zirconium [43]. Cuchiaro et al. synthétisé MIL-100(Fe) et MOF-808, qui ont tous deux le même lieur organique avec MOF-808 mais MIL-100 (Fe) est moins toxique en raison de son fer -nœuds métalliques à base [43]. Ils ont constaté que l'absorption de p-crésyl sulfate pour MIL -100 (Fe) était trois fois supérieure à celle de MOF -808, qui était moins corrélée à la surface BET, à la taille de la fenêtre des pores, au diamètre de la cage et au nombre de carbones aromatiques dans le lieur organique, indiquant que les interactions métal-fer peuvent se produire plus favorablement dans MIL-100(Fe) que MOF-808.

Inspirés par la capacité d'auto-purification du rein, Chen et al. ont proposé un nouvel adsorbant appelé particules d'opale inverse de polymère à empreinte moléculaire (MIPIOP) [54]. Ici, l'environnement fluidique est utilisé pour résoudre le dilemme d'un contact insuffisant entre les matériaux adsorbants et les molécules cibles. Les MIPIOP sont intégrés dans une puce microfluidique avec un mélangeur à chevrons et l'échelle peut être facilement amplifiée pour accueillir un grand nombre de MIPIOP pour la purification. De plus, les canaux en chevrons peuvent générer une advection chaotique du fluide, et donc améliorer l'efficacité de mélange et d'adsorption entre les biomolécules cibles et les MIPIOPs. Les MIPIOP sont fabriqués par un processus d'impression combinatoire (Fig. 7). Les billes de cristal colloïdal de silice (SCCB) ont d'abord été fabriquées, puis les nanoparticules de silice à la surface des SCCB ont adsorbé le lysozyme par interaction électrostatique. L'étape suivante a rempli les espaces vides entre les nanoparticules de silice des SCCB fonctionnalisés par le lysozyme à l'aide d'un mélange préquel de gélatine méthacrylate (GelMA), de diacrylate de polyéthylène glycol (PEGDA), d'urée et de créatinine. Ensuite, les SCCB et les molécules d'empreinte, y compris le lysozyme, l'urée et la créatinine, ont été retirés du polymère pré-gel. Les MIPIOP résultants possèdent de multiples sites de liaison moléculaire pour le lysozyme à la surface, tandis que l'urée et la créatinine sont à l'intérieur. Les MIPIOP ont des caractéristiques uniques et présentent une bonne compatibilité sanguine, et il a été démontré que leur capacité d'adsorption est maintenue de manière stable après cinq réutilisations [54]. De plus, en raison de structures poreuses 3D hautement ordonnées, ils sont dotés de propriétés de bande interdite photonique qui permettent de surveiller et d'auto-déclarer l'état d'adsorption.

Les cyclodextrines (CD) sont des oligosaccharides cycliques de forme toroïdale composés d'unités 6-8 D-glucose ( , , ), avec un extérieur hydrophile et une cavité interne relativement hydrophobe, qui peuvent encapsuler différents hôtes ou macromolécules lipophiles de faible poids moléculaire [55 , 56]. Le -CD en forme de coupe est composé de 7 unités de glucose et est le plus couramment appliqué en raison de sa reconnaissance sensible de diverses molécules hydrophobes en formant un complexe CD-invité. Li et al. ont proposé pour la première fois d'ajouter des poly- -cyclodextrines (PCD) réticulées dans le dialysat du dialyseur extérieur pour améliorer l'efficacité du transfert de masse du sulfate d'indoxyle (IS) (Fig. 8a) [56]. Le PCD a été synthétisé par une liaison croisée entre -CD et l'épichlorhydrine (ECH). Le -CD a d'abord été dissous dans une solution de NaOH, puis ECH a été ajouté au mélange, qui a ensuite été agité à 30 degrés pendant 2 h. Selon l'étude originale, la capacité de liaison maximale du PCD pour IS est d'environ 45 mg g-1 et une augmentation de 21 % du taux d'élimination a été obtenue dans l'expérience de dialyse simulée avec l'introduction du PCD. Le mécanisme de liaison de l'IS au PCD peut être que le cycle indole de l'IS est logé dans la cavité de -CD par interaction hydrophobe et liaison hydrogène [56]. Cette nouvelle stratégie n'exerce aucun impact négatif sur la membrane de dialyse et est sans danger pour une application clinique puisque la PCD a été prouvée avec un faible taux d'hémolyse et ne pouvait pas traverser la membrane pour entrer en contact avec le sang (le diamètre hydrodynamique du polymère est de 9 nm). Li et al. a en outre comparé la capacité d'adsorption des poly- -cyclodextrines, des poly- - cyclodextrines et des poly- -cyclodextrines, et les poly- - cyclodextrines ont obtenu les meilleurs résultats avec la capacité de liaison maximale du sulfate de crésol (PCS) (263 mg-1) [57]. Ils ont constaté que la clairance du PCS dans le plasma par le mode à passage unique (Fig. 8b) est plus efficace que le mode recyclé (96 % contre 43 %), ce qui est attribué à la différence de concentration de PCS entre le plasma et l'augmentation du dialysat avec l'élimination du PC. Et le PCS (96 %), l'acide hippurique (98 %) et l'acide quinolinique (97 %) dans le plasma ont été éliminés dans le système de dialysat ajouté au PCD, élucidant davantage les propriétés d'élimination du PBUT à large spectre du PCD [57].

Les MXènes sont une famille de carbures et de nitrures bidimensionnels de métaux de transition avec la structure générale Mn plus 1XnTx (M est un métal de transition précoce, tel que Ti, V, Nb, etc. ; n plus 1=1-3 ; X est C et/ou N ; Tx représente les terminaisons de surface, telles que O, OH, F et/ou Cl) [58, 59]. Les MXènes ont une combinaison unique de propriétés, notamment hydrophiles en raison de surfaces fonctionnalisées et de solutions colloïdales stables dans l'eau en raison d'un potentiel zêta négatif élevé, et ont fait l'objet de recherches approfondies dans le domaine biomédical ces dernières années [58]. Ti3C2Tx est le premier membre rapporté et le plus étudié des MXènes et est connu pour adsorber efficacement l'urée. Et il a été fortement démontré que Ti3C2Tx a une biocompatibilité relativement élevée et une faible biotoxicité dans des études in vivo antérieures [60]. Dans les travaux de Zhao et al., Ti3C2Tx (Ti3C2- F, Ti3C2-O, Ti3C2-OH, fabriqué à partir de précurseur Ti3AlC2 en utilisant 10 % en poids d'acide fluorhydrique) a été utilisé comme adsorbants en solution aqueuse, et il a réalisé le taux d'adsorption rapide et une capacité d'adsorption plus élevée vers la créatinine et l'acide urique par rapport au charbon actif conventionnel [59]. La haute affinité entre Ti3C2Tx et la créatinine dans le processus d'adsorption est attribuée aux terminaisons de surface hydrophiles de Ti3C2Tx et à la diffusion intraparticulaire de la créatinine entre la couche de Ti3C2Tx. Dans le processus d'adsorption de l'acide urique, cependant, la haute affinité pourrait provenir de la liaison hydrogène (TiOH … N) et des interactions de van der Waals. De plus, étant donné que le Ti3C2Tx adsorbe efficacement l'urée, la créatine et l'acide urique, ainsi que les cations électrolytiques (K plus, Ca2 plus, Mg2 plus, etc.) peuvent également occuper les sites actifs de Ti3C2Tx, Zhao et al. ont proposé que Ti3C2Tx a le potentiel d'être utilisé comme sorbant efficace pour la régénération du dialysat. Plus récemment, Wang et al. préparé une nanofeuille de Ti3C2Tx en délaminé le Ti3C2Tx gravé dans de l'eau désaérée par ultrasons et découvert pour la première fois que la capacité d'élimination ultra élevée de Ti3C2Tx vers IL -6, qui a démontré 13,4 fois celle du charbon actif traditionnel et un taux d'élimination beaucoup plus rapide [ 61]. Le principal mécanisme d'adsorption est la formation d'une liaison hydrogène entre le MXène et l'IL-6 (TI-X … HNC=O), ainsi que l'immobilisation de l'IL-6 à la surface de Nanofeuilles de MXène.

Gélules Cistanche

Conclusion

En conclusion, nous avons résumé le nouveau biomatériau pour la purification du sang qui a été rapporté ces dernières années. Ces biomatériaux ont été grossièrement divisés en 3 catégories, notamment les adsorbants, les membranes composites polymères et les nanomatériaux. Les adsorbants, tels que les zéolithes, le charbon actif et les CTN, sont couramment incorporés dans les matériaux polymères pour améliorer la capacité d'ultrafiltration. Lorsque les particules adsorbantes sont dispersées dans la matrice polymère, l'efficacité d'élimination des toxines urémiques peut être considérablement améliorée en combinant l'adsorption et la diffusion des solutés de rétention urémique, ce qui a été validé dans des études liées aux membranes composites MMM et f-CNT/PES. En raison de leur grande surface et de leur porosité, les nanomatériaux et les MOF présentent tous deux des capacités d'adsorption favorables. De plus, la fabrication de nanofibres polymères est rentable et les MOF à base de Zr ont une bonne réutilisabilité.

La perméation est une propriété vitale d'une membrane utilisée pour l'hémodiafiltration car un faible taux d'élimination des toxines fait souffrir les patients pendant de longues périodes de dialyse plus coûteuses. Lorsque la concentration de toxine libre côté dialysat est maintenue à des niveaux faibles, il existe une force motrice de diffusion continue sur toute la longueur de l'hémodialyseur, en particulier pour les PBUT [130, 131]. Comme mentionné dans cet article, les matériaux à grande surface et porosité sont des candidats prometteurs pour la production de membranes d'hémodialyse. L'incorporation de particules adsorbantes dans une matrice de membrane polymère est également une méthode efficace pour obtenir un taux de clairance plus efficace des toxines urémiques, ce qui est dû au maintien d'une différence de concentration. Il existe également quelques adsorbants dont la capacité d'adsorption est moins corrélée à la structure des pores, comme les billes de NPCA. Par conséquent, il est crucial d'analyser la structure moléculaire respective des toxines adsorbantes et urémiques, ainsi que l'interaction en leur sein.

La dialyse est un traitement à long terme et vital pour les patients ESKD, et près de 500 L d'eau du robinet sont nécessaires pour obtenir de l'eau de dialyse pure pour une seule séance d'hémodialyse, ce qui est élevé à la fois en termes de coût et de consommation d'énergie [132]. Par conséquent, le procédé de fabrication simple et peu coûteux du matériel de dialyse est d'une grande importance pour son application clinique. De plus, un biofilm microbiologique causé par la stagnation de l'eau se formera quand même lorsque le système de tubulure est inadéquat ou que l'entretien de la machine est inadéquat [133, 134]. La croissance bactérienne et la lyse dans le système de purification de l'eau, et donc les pyrogènes, pourraient être transférées dans le sang des patients, ce qui provoque un état micro-inflammatoire, entraînant des effets secondaires cardiovasculaires ou des effets secondaires aigus, comme de la fièvre et des crampes musculaires [133–139] . Plusieurs systèmes absorbants pour l'élimination des endotoxines (par exemple, lipopolysaccharide) ont été rapportés, tels que des nanoparticules fonctionnalisées [140], du charbon actif [26, 141], l'ajout d'un copolymère PS-poly (éthylène glycol) (PS-PEG) et de l'eau de Javel stérilisation [133]. De plus, le MMM offre une élimination supérieure des endotoxines et agit comme une barrière de sécurité qui évite les réponses inflammatoires sans diminution de l'élimination des toxines urémiques [71]. En général, les biomatériaux avec une ultrafiltration à long terme et élevée, une biocompatibilité favorable et des méthodes de fabrication rentables sont des candidats idéaux pour la purification du sang. Même si les nouveaux biomatériaux mentionnés dans cette revue ont amélioré la capacité d'adsorption et la biocompatibilité, il reste encore beaucoup de travail à faire qui se concentre sur la modification des matériaux afin qu'ils soient adaptés à l'application clinique.

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Cui Gao1, Qian Zhang1, Yi Yang1,2,3, Yangyang Li4,5 et Weiqiang Lin1,3

1 Centre des maladies rénales, Premier hôpital affilié, École de médecine de l'Université du Zhejiang, Hangzhou 310003, Zhejiang, Chine.

2 Département de néphrologie, Quatrième hôpital affilié, École de médecine de l'Université du Zhejiang, Yiwu 322000, Zhejiang, Chine.

3 Instituts internationaux de médecine, Quatrième hôpital affilié, École de médecine de l'Université du Zhejiang, Yiwu 322000, Zhejiang, Chine.

4 Laboratoire clé de recherche sur la santé génésique des femmes de la province du Zhejiang, Hôpital pour femmes, École de médecine de l'Université du Zhejiang, Hangzhou 310006, Zhejiang, Chine.

5 Cancer Center, Université du Zhejiang, Hangzhou 310058, Zhejiang, Chine.