Biomed 04 | Kunstmatige Organen
IIn het project 'Kunstmatige Organen' werken we aan nieuwe technologieën om de kunstmatige organen van de toekomst te creëren, met een focus op kunstmatige nieren en bloedvaten. We ontwikkelen productielijnen voor de eerste generatie draagbare kunstmatige nieren en bloedvaten.
Daarnaast onderzoeken we hoe we de kunstnier steeds kleiner kunnen maken en uiteindelijk implanteerbaar. De aanpak is multidisciplinair en gericht op het verbeteren of zelfs elimineren van de noodzaak voor dialysebehandeling.
Door baanbrekende technologieën te combineren en samen te werken met toonaangevende partners in het veld, bevorderen we onderzoek naar kunstmatige organen en transformeren we de zorg voor patiënten.
Missie
Het is onze missie om slimme en responsieve extracorporele en implanteerbare kunstmatige organen te ontwikkelen en produceren. Deze kunstorganen zullen uiteindelijk geïntegreerd worden in het menselijk lichaam.
Om dit te bereiken, pionieren we met geavanceerde high-tech bouwstenen die zowel betrouwbaar als betaalbaar kunnen worden geproduceerd. Ons multidisciplinaire project verenigt expertise uit diverse vakgebieden om de kwaliteit van leven te verbeteren voor mensen die een orgaanvervanging nodig hebben.
Aanpak
Een belangrijk doel van ons werk is het ontwikkelen van componenten en productielijnen voor de volgende generatie kunstnieren die niet alleen zeer efficiënt zijn, maar ook steeds kleiner worden, met als uiteindelijk doel een volledig implanteerbare versie te creëren. Deze innovatie heeft het potentieel om de behandeling van nierfalen te transformeren en de noodzaak van traditionele dialyse te elimineren.
We ontwikkelen nieuwe hightech componenten zoals nieuwe membranen die afvalstoffen beter uit het bloed kunnen filteren en materialen (sorbents en katalysatoren) die deze afvalstoffen kunnen binden en afbreken. We werken ook aan micro-elektromechanische systemen die energie kunnen genereren voor de elektronische besturing van toekomstige implanteerbare kunstnieren.
De toekomst van orgaanvervangingstherapie ligt deels in het gebruik van biologisch afbreekbare materialen die de reconstructie van beschadigde weefsels en organen kunnen ondersteunen. In lijn met deze visie ontwikkelen we biologisch afbreekbare vaatprothesen en stents met behulp van 3D-elektrospinningstechnieken om de natuurlijke extracellulaire matrix na te bootsen. Deze geavanceerde vaatprothesen kunnen worden gebruikt om een vaattoegang voor hemodialyse te realiseren voor patiënten met nierfalen en voor behandeling van verschillende vaatziekten, zoals kritische ledemaatischemie.
Door efficiënte samenwerking tussen medische, wetenschappelijke, chemische en technologische disciplines, verleggen we de grenzen van kunstmatige orgaantechnologie, met als uiteindelijk doel de gezondheid en kwaliteit van leven voor patiënten over de hele wereld aanzienlijk te verbeteren.
Innovatieve bouwstenen
Ons project richt zich op het ontwikkelen van cruciale ‘bouwstenen’ voor de volgende generatie kunstmatige organen:
Micro-elektromechanische systemen (MEMS)
Deze miniatuursystemen zijn essentieel voor sensing, actuation en draadloze communicatie, aandrijving en energiewinning (energy harvesting) voor implanteerbare kunstmatige organen. MEMS-technologie is veelbelovend vanwege de kleine omvang, massaproductiemogelijkheden en veelzijdigheid. Door het gebruik van microsensoren en actuatoren (zoals membranen, kleppen en pompen) kunnen kunstmatige organen autonoom en adaptief worden, waarbij feedbackcontrollussen worden gebruikt om hun functies naar behoefte aan te passen. Draadloze communicatie, aandrijving en energiewinning zijn cruciaal voor real-time gegevensuitwisseling, mechanische functionaliteit en energievoorziening (zonder batterij) in implanteerbare apparaten.
Onze partners: imec, UMC Utrecht, Micronit, Nexperia
(Bio-)Katalysatoren
Voor de draagbare kunstnier werken we aan geavanceerde sorptiemiddelen en katalysatoren die afvalstoffen effectief binden en afbreken, waardoor een klein volume spoelvloeistof continu hergebruikt kan worden – cruciaal voor miniaturisatie van de draagbare kunstnier.
Onze partners: Chiral Vision, Nextkidney, UMC Utrecht, Nederlandse Nierstichting
Geavanceerde membranen
Ons team ontwikkelt twee soorten hightech membranen die geschikt zijn voor draagbare en/of implanteerbare kunstnier systemen:
Polymere membranen die sorbents bevatten en zodoende filtratie en adsorptie van afvalproducten combineren waardoor het bloed effectiever gezuiverd wordt. Hiermee wordt de efficiëntie en veiligheid van kunstnieren verhoogd. Deze membranen zijn gefunctionaliseerd om hun biocompatibiliteit en duurzaamheid voor langdurige toepassing te verbeteren.
Daarnaast ontwikkelen we ultradunne silicium-gebaseerde nanoporeuze membranen voor volledig implanteerbare kunstnieren met continue bloedfiltratie.
Onze partners: UTwente, Biochem Oss, imec, UMC Utrecht.
3D Elektrogesponnen biologisch afbreekbare materialen
We ontwerpen biologisch afbreekbare nanovezelscaffolds voor stens en grafts die na implantatie weefselherstel bevorderen en omgezet worden in natuurlijk weefsel, terwijl het synthetische materiaal langzaam afbreekt. Dit biedt een duurzame en biocompatibele oplossing voor vaatlijden en de vaattoegang bij hemodialyse. We werken aan het opschalen van de productie van deze 3D electrogesponnen nanovezelscaffolds en de machines voor deze productielijnen.
Onze partners: Vivolta, Xeltis, SupraPolix, Stentit, Corbion.
Testplatform
Om de betrouwbaarheid van deze bouwstenen te waarborgen, creëren we steriele en niet-steriele testplatforms voor preklinische validatie van kunstmatige orgaancomponenten, zie https://artkidneylab.com/. Dit stroomlijnt het ontwikkelingsproces en faciliteert een snelle vertaling van laboratorium naar kliniek, waardoor de algehele innovatiecyclus wordt versneld.
Onze partners: LifeTec Group, UMC Utrecht
Contact
Het UMC Utrecht is verantwoordelijk voor het projectmanagement met ondersteuning van de Nederlandse Nierstichting.
Voor meer informatie over dit project kunt u contact opnemen met Karin Gerritsen, Projectleider Kunstmatige Organen, via k.g.f.gerritsen@umcutrecht.nl