Với mục tiêu kéo dài sự sống cho bệnh nhân lâu hơn, một nhà khoa học người Hà Lan có tên Willem Kolff đã chế tạo máy chạy thận nhân tạo đầu tiên trên thế giới. Đây được coi là tiền đề cho sự phát triển của máy chạy thận hiện đại ngày nay.
Willem Kolff sinh ra tại Leiden, Hà Lan vào ngày 14/2/1911. Ngay từ lúc còn nhỏ, ông đã cảm thấy hứng thú với y học và dành nhiều thời gian để học hỏi từ cha của ông, khi đó là Giám đốc của Viện Điều dưỡng bệnh lao ở Beekbergen.
Năm 1930, Kolff bắt đầu học y khoa tại Đại học Leiden, một trong những trường lâu đời nhất ở châu Âu. Sau khi tốt nghiệp vào năm 1938, ông trở thành nghiên cứu sinh tại Đại học Groningen. Trong khoảng thời gian này, ông đã chứng kiến một người đàn ông 22 tuổi chết vì suy thận. Kể từ đó, ông bắt đầu quan tâm đến khả năng mô phỏng nhân tạo chức năng của thận để loại bỏ chất độc ra khỏi máu của các bệnh nhân. Ông đã tìm được một người cố vấn dày dạn kinh nghiệm là giáo sư Polak Daniels, trưởng khoa y tế tại Đại học Groningen.
Chân dung nhà khoa học Willem Kolff (1911 - 2009).
Vào thời điểm Đức tấn công Hà Lan năm 1940, Kolff đã thành lập ngân hàng máu đầu tiên trên lục địa châu Âu. Khi hệ thống phòng thủ của Hà Lan sụp đổ, giáo sư Daniels và vợ tự sát. Đức Quốc xã đề nghị Kolff thay thế vị trí của Daniels tại Đại học Groningen nhưng ông đã từ chối và chuyển đến sống ở thị trấn nhỏ Kampen và làm việc cho một bệnh viện của địa phương.
Năm 1943, Kolff đã phát triển một máy lọc máu, hay máy chạy thận nhân tạo, đầu tiên trên thế giới. Ông sử dụng ống dẫn [dùng để vận chuyển máu] làm từ vật liệu cellulose quấn quanh một trống gỗ xoay hình trụ. Các chất độc trong máu có khả năng khuếch tán qua bề mặt của ống, và trống xoay được ngâm trong một bồn chứa nước muối sinh lý.
Máu của bệnh nhân – chứa nhiều chất độc hại do suy thận – được hút vào trong ống dẫn, chảy qua bồn nước muối và truyền ngược trở lại cơ thể bệnh nhân sau khi loại bỏ chất độc. “Tôi nhận thấy chỉ trong năm phút, gần như tất cả lượng urê [khoảng 400 milligram] mà tôi thêm vào mẫu máu đã bị loại bỏ và khuếch tán vào bồn nước muối sinh lý”, Kolff cho biết.
Mặc dù 15 bệnh nhân đầu tiên sử dụng máy chạy thận của Kolff chỉ sống thêm được vài ngày, nhưng đó vẫn là một thành tựu lớn. Bởi vì Kolff đã giúp những người đàn ông và phụ nữ đang hôn mê, hấp hối có thể sống tỉnh táo thêm một thời gian ngắn.
Máy chạy thận của Willem Kolff. (ảnh minh họa).
Với mục tiêu kéo dài sự sống cho bệnh nhân lâu hơn, Kolff tiếp tục cải tiến máy chạy thận và ông đã có cơ hội thử nghiệm nó trên một phụ nữ 67 tuổi bị suy thận nặng ở thị trấn Kampen vào năm 1945. Mặc dù gặp phải nhiều sự phản đối khi điều trị cho bệnh nhân này, tuy nhiên với trách nhiệm cứu người của một bác sĩ, ông vẫn quyết định lọc máu cho bệnh nhân này. Kết quả là bệnh nhân đã dần bình phục và sống thêm được bảy năm nữa.
Năm 1946, Đại học Groningen trao bằng tiến sĩ cho Kolff. Cũng trong năm đó, ông đã xuất bản cuốn sách đầu tiên của mình với tựa đề “The Artificial Kidney” (Thận Nhân tạo) bằng tiếng Hà Lan và tiếng Anh. Một năm sau, ông xuất bản cuốn sách thứ hai về phương pháp điều trị cho các bệnh nhân có nồng độ urê cao trong máu.
Năm 1950, Kolff được mời tham gia đội ngũ nghiên cứu của Bệnh viện Cleveland và di cư đến Mỹ. Ông trở thành công dân Mỹ năm 1956. Tại Bệnh viện Cleveland, ông chuyển sang nghiên cứu các vấn đề tim mạch và chế tạo một trong những máy tim/phổi đầu tiên. Thiết bị này có chức năng bơm máu và cung cấp oxy cho bệnh nhân trong quá trình phẫu thuật tim hở.
Năm 1955, ông tham dự đại hội đầu tiên của Hiệp hội Cơ quan Nhân tạo Mỹ. Kể từ đó, ông chuyển sự chú ý sang việc phát triển tim nhân tạo có thể cấy ghép. Năm 1957, ông tiến hành cấy ghép một quả tim nhân tạo vào một con chó, và nó đã sống được trong vòng 90 phút. Ông tin rằng mình đã đi đúng hướng, mặc dù các tạp chí y tế và hiệp hội uy tín vào thời điểm đó không chấp nhận những bài báo liên quan đến chủ đề cấy ghép cơ quan nhân tạo.
Năm 1967, Kolff chuyển đến Đại học Utah. Ông trở thành người đứng đầu Bộ phận Cơ quan Nhân tạo, đồng thời đảm nhiệm vị trí Giám đốc Viện Kỹ thuật Y sinh của ngôi trường này. Trong thời gian làm việc tại đây, ông đã tìm cách giúp bệnh nhân suy thận có thể thực hiện lọc máu tại nhà mà không cần sự giám sát của bác sĩ. Năm 1975, ông chế tạo thành công Thận Nhân tạo có thể đeo được (WAK) - một máy chạy thận nặng 3,6kg đeo trước ngực đi kèm với một bể phụ trợ nặng 8kg.
Tại Đại học Utah, Kolff vẫn tiếp tục tiến hành các nghiên cứu về tim nhân tạo. Ông và cộng sự đã phát triển những loại tim cơ học ngày càng hiệu quả hơn. Năm 1982, ông đã giám sát việc cấy ghép tim nhân tạo trên cơ thể người lần đầu tiên. Bệnh nhân là Barney Clark, một nha sĩ 61 tuổi đã nghỉ hưu bị mắc bệnh nan y. Clark sống thêm được gần bốn tháng sau ca phẫu thuật. Mặc dù tỷ lệ cấy ghép tim người thành công ngày càng tăng đã làm giảm sự quan tâm đến tim nhân tạo ở thời điểm hiện tại, nhưng thành tựu của Kolff khi đó vẫn rất đáng chú ý.
Trong suốt sự nghiệp, Kolff đã được nhận nhiều giải thưởng danh giá bao gồm: Giải thưởng Amory, Giải thưởng Valentine, Giải thưởng Cameron về Thực hành Trị liệu của Đại học Edinburgh (năm 1964), Giải thưởng Albert Lasker về Nghiên cứu Y khoa Lâm sàng – danh hiệu cao quý nhất của nền y học Mỹ (năm 2002). Ủy ban Giải thưởng Albert Lasker mô tả rằng: “Kolff là người đã có công phát triển phương pháp chạy thận nhân tạo, góp phần thay đổi bệnh suy thận từ một căn bệnh gây tử vong thành một căn bệnh có thể điều trị được, kéo dài cuộc sống của hàng triệu bệnh nhân”.
Năm 1985, Kolff vinh dự được ghi tên vào Hội trường Danh vọng Các nhà phát minh Quốc gia Mỹ (NIHF). Năm 1990, tạp chí Life đã ghi tên ông vào danh sách 100 người Mỹ vĩ đại nhất của thế kỷ 20.