Biomed 04 | Kunstmatige Organen
In 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 stellen protocollen en processen op voor de productie van 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, zetten we ons in voor het bevorderen van onderzoek naar kunstmatige organen en het transformeren van de zorg voor patiënten ten goede.
Missie
Aan de voorhoede van medische innovatie is onze primaire missie om de ontwikkeling en productie van de volgende generatie extracorporele en implanteerbare kunstmatige organen te bevorderen. Deze organen zullen slimmer, responsiever en naadloos geïntegreerd zijn in het menselijk lichaam.
Om dit te bereiken, pionieren we met geavanceerde high-tech bouwstenen die zowel betrouwbaar als betaalbaar kunnen worden geproduceerd. Ons project is inherent multidisciplinair en put uit een breed scala aan 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, materialen (sorbenten en katalysatoren) die deze afvalstoffen kunnen binden en afbreken. We werken ook aan zeer kleine 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 de vasculaire toegang van patiënten voor dialyse te herstellen en verschillende vaatziekten, zoals kritische ledemaatischemie, te behandelen.
Door samenwerking tussen medische, wetenschappelijke en technologische disciplines te bevorderen, verleggen we de grenzen van kunstmatige orgaantechnologie, met als uiteindelijk doel de algehele gezondheidsresultaten en de kwaliteit van leven voor patiënten over de hele wereld aanzienlijk te verbeteren.
Innovatieve bouwstenen
In plaats van ons te richten op volledig geïntegreerde systemen, concentreren we ons op het ontwikkelen van individuele componenten die de volgende generatie kunstmatige organen zullen aandrijven. Onze inspanningen zijn gericht op de volgende belangrijke 'bouwstenen':
Micro-elektromechanische systemen (MEMS)
Deze miniatuursystemen zijn essentieel voor sensing, actuation, draadloze communicatie en het aandrijven van 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 energiesystemen maken verder het gebruik van MEMS in implanteerbare apparaten mogelijk.
Onze partners: imec, UMC Utrecht, Micronit, Nexperia
(Bio-)Katalysatoren
We werken aan geavanceerde sorptiemiddelen en katalysatoren die afvalstoffen binden en afbreken, waardoor miniaturisatie van kunstmatige organen mogelijk wordt.
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:
Polymeer-gebaseerde membranen die filtratie en adsorptie combineren en afvalproducten effectiever uit het bloed kunnen filteren, waardoor de efficiëntie en veiligheid van kunstnieren wordt verhoogd. Deze membranen zijn gefunctionaliseerd om hun biocompatibiliteit en duurzaamheid voor langdurige toepassing te verbeteren.
Daarnaast ontwikkelen we silicium-gebaseerde ultradunne nanomembranen. Deze membranen zouden een kleine vormfactor mogelijk maken voor volledig implanteerbare kunstnieren met continue bloedfiltratie.
Onze partners: UTwente, Biochem Oss, imec, UMC Utrecht.
3D Elektrogesponnen biologisch afbreekbare materialen
We ontwerpen nanovezelsteigers die weefselherstel en de ontwikkeling van eenvoudige organen ondersteunen. Het opschalen van de productie van deze nanovezelnetten in een 3D-structuur is een uitdagende onderneming. Ons project richt zich op het creëren van herstellende steigers die een duurzame en biocompatibele oplossing bieden voor vasculaire vervangingen.
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. Dit stroomlijnt het ontwikkelingsproces en faciliteert een snelle vertaling van laboratorium naar kliniek, waardoor de algehele innovatiecyclus wordt versneld.
Onze partners: Lifetec, 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