Các nhà nghiên cứu ở Viện Fraunhofer (Đức) đã phát triển phương pháp cryo-purification (tạm gọi là tinh lọc cryo) để có thể làm sạch nước thải sau khi lọc máu mà không làm nó mất đi. Biện pháp này không những làm giảm chi phí lọc máu mà còn mở đường cho việc phát triển một thiết bị giống quả thận nhân tạo có thể mang theo bên mình giúp cho việc lọc máu được tự chủ hơn.
Những người bị suy thận giai đoạn cuối thường được lọc máu theo một lịch trình cố định và với bệnh nhân thì việc lọc máu nhân tạo này là gánh nặng mà họ phải chịu đựng. Để loại bỏ các chất độc ra khỏi máu cần một lượng lớn nước lọc và cho đến bây giờ, chưa có một biện pháp nào làm giảm được chi phí cho lượng nước này một cách hiệu quả.
Các bệnh nhân suy thận giai đoạn cuối thường phải lọc máu từ ba đến bốn lần trong một tuần và mỗi lần từ bốn đến năm giờ đồng hồ do thận của họ không còn hoạt động để thải nước và các chất độc từ cơ thể. Trong quá trình lọc máu, các chất chuyển hóa có hại được loại bỏ khỏi máu bằng cách đưa máu ra ngoài cơ thể để tiếp xúc với chất lỏng thẩm tách qua màng thẩm tách. Các lỗ trên màng thẩm tách này bé chỉ đủ để phân tử các chất chuyển hóa có hại như urê, axít uríc và creatinine di chuyển qua để hòa vào chất lỏng thẩm tách, còn các phân tử có kích thước lớn như các protein và tế bào máu được giữ lại. Máu trong cơ thể được tuần hoàn làm sạch khoảng ba lần một giờ.
Chạy thận nhân tạo thường gắn với bệnh viện, ảnh hưởng cuộc sống hàng ngày của bệnh nhân. Với nghiên cứu mới về làm sạch nguồn nước, bệnh nhân có thể được lọc máu di động.
Chi phí tốn kém và lãng phí từ nước lọc máu
Để thực hiện một lần lọc máu, cần đến khoảng 400 lít dung dịch thẩm tách. Các bệnh viện hay trung tâm lọc máu thường chuẩn bị nước bằng hệ thống thẩm thấu ngược vốn tiêu thụ rất nhiều năng lượng và tốn kém. Thách thức đặt ra là chất thẩm tách chỉ được sử dụng một lần và sẽ bị loại bỏ như là nước bẩn sau khi điều trị lọc máu.
Ở Đức, với 90 nghìn bệnh nhân đang điều trị lọc máu chu kỳ cần đến khoảng 5,6 triệu mét khối nước siêu sạch mỗi năm. Nhiều vùng trên thế giới bệnh nhân không được tiếp cận điều trị và ước khoảng một triệu người chết hằng năm do không được lọc máu.
Theo Tiến sĩ Rainer Goldau, nhà nghiên cứu thuộc Viện Fraunhofer ở CHLB Đức, nước lọc máu rất là quý giá. Ở Đức, nước lọc máu trong một năm có thể đổ đầy một khối lập phương có kích nước 175m và cho đến nay chưa có biện pháp hữu hiệu nào có thể thu hồi nước lọc máu này.
Cơ thể con người tạo ra khoảng 25 gam urê mỗi này, kích thước phân tử của nó lại gần bằng kích thước của phân tử nước có thể đi qua màng bán thấm. Với kỹ thuật thẩm thấu ngược được sử dụng để tạo ra nước uống cũng không thể loại bỏ hoàn toàn urê nên cũng không phù hợp cho việc thu hồi nước lọc máu. Các biện pháp sử dụng enzyme phức tạp có thể làm sạch nước thẩm tách để tái sử dụng trong quá trình lọc máu cho bệnh nhân nhưng chi phí cực kỳ đắt tiền. Các khu vực nghèo khó kết hợp với điều kiện khan hiếm nước thì không thể tiếp cận được các biện pháp này.
Lọc máu dựa vào nước có trong cơ thể bệnh nhân
Tiến sĩ Goldau đang nghiên cứu một dạng khác được gọi là cryo-purification, dựa vào nồng độ đóng băng vốn được sử dụng trong công nghiệp đồ uống. Mục đích của nghiên cứu là thu hồi được 90% lượng nước lấy ra từ cơ thể của bệnh nhân sử dụng biện pháp lọc máu này. Ý tưởng đặt ra là chất độc trong máu được loại bỏ cùng lượng nước khoảng hai đến ba lít một ngày trong mỗi lần lọc máu. Bệnh nhân sẽ bổ sung lượng nước này bằng cách uống nước. Phần còn lại khoảng 25 đến 30 lít nước sẽ được làm sạch và đưa trở lại cơ thể bệnh nhân trong quá trình lọc máu.
“Trong quá trình chúng tôi thực hiện thí nghiệm, lượng nước loại bỏ thấp hơn 10%. Lương nước này đủ để lọc bỏ chất độc. Khi hoàn thiện kỹ thuật, nó gần như một quả thận của bệnh nhân”, Tiến sĩ Goldan cho biết. Theo cách này, nhóm những nhà nghiên cứu cùng với Tiến sĩ Goldan muốn thiết lập một biện pháp lọc máu đầy đủ với việc sử dụng chính lượng nước trong cơ thể bệnh nhân mà không bị mất nước. Các thiết bị lọc nước đắt tiền sẽ không cần đến nữa.
Vậy tinh lọc cryo làm việc thế nào? Nó dựa vào việc đóng băng các tinh thể để loại trừ các chất độc đã hòa tan trước đó. Chúng bị đẩy lên bề mặt của tinh thể. “Các chất bẩn được loại bỏ đồng thời khi các tinh thể băng được định hình khi nước nước đóng băng. Nó cho phép phân tách tất cả các độc tố niệu tức là các chất thải chuyển hóa mà cơ thể cần thải ra qua nước tiểu”, Tiến sĩ Golden giải thích.
Thủ tục này được thực hiện bên trong các cột lọc rửa vốn rất thông thường trong công nghiệp đồ uống hay hóa chất. Với một thiết bị lọc máu di động, chỉ với một ống lọc rửa nhỏ có thể tạo ra 30 đến 40 ml/phút dung dịch thẩm tách. Để chuẩn bị cho quá trình làm sạch chất thẩm tách, chỉ cần một nguồn lượng năng lượng nhỏ, điện có thể lấy từ nguồn điện sinh hoạt, ắc-quy ô tô hay từ các tấm pin mặt trời.
Một sản phẩm mẫu với một máy làm lạnh đang được hoàn thiện trong phòng thí nghiệm và tài liệu cho sáng chế này cũng đã được nộp. Các nhà nghiên cứu đang tập trung cho một giải pháp hoàn toàn tự động và để phát triển nó đang cần sự hỗ trợ từ các đối tác công nghiệp.
Lọc máu tại nhà với thiết bị đeo bên mình
“Hình thức lọc máu của chúng tôi được thiết kế để có thể lọc máu với thiết bị di động có thể mang theo bên mình". Theo cách nhìn của các nhà nghiên cứu tại cơ sở của Viện Fraunhofer ở Rostock, Đức, các bệnh nhân kết nối với mạch máu để máu và nước thừa được tách ra và quay trở lại cơ thể thông qua một thiết bị khoác trên người có chứa màng lọc và một khoang chứa nước lên đến 4 lít. Cứ sau hai hoặc ba giờ thì bệnh nhân sẽ kết nối thiết bị này với một điểm không cần cố định để xả nước thẩm phân bẩn và bổ sung nước sạch.
Lọc máu hiện tại trong bệnh viện gây áp lực rất lớn lên cơ thể và ảnh hưởng lớn đến chất lượng cuộc sống của bệnh nhân. Theo các nghiên cứu, chỉ có từ 20 đến 40% bệnh nhân vẫn còn sống sau mười năm. Với lọc máu dài hạn độc lập với nguồn nước và có thể được thực hiện bất cứ lúc nào tại nhà hoặc tại nơi làm việc, tỷ lệ mắc bệnh và chi phí lọc máu có thể giảm. Ngoài ra, nó cũng sẵn sàng cho những người ở những vùng hạn hán trên toàn thế giới.
Một lợi thế khác là các trung tâm lọc máu và bệnh viện có thể giảm chi phí nước. Tiến sĩ Goldau ước tính rằng quy trình của ông có thể giúp tiết kiệm 90% lượng nước và nước thải đã được tái sử dụng để lọc máu. Ông hy vọng rằng hệ thống này có thể sẵn sàng cho thị trường trong vòng năm đến bảy năm kể từ khi bắt đầu phát triển.