Introducere
Acest studiu se bazează pe ficatul Bioartificial care ar indica importanța acestuia, tendințele actuale ale pieței și un nou design prin care funcționalitatea ficatului Bioartificial ar fi îmbunătățită. Mai mult decât atât, înainte de discuția elaborată despre ficatul bioartificial, s-ar discuta despre structura, funcțiile, fiziologia și disfuncționalitățile ficatului. Ulterior, studiul ar discuta despre importanța ficatului bioartificial și artificial, iar apoi studiul s-ar îndrepta către discuția despre ficatul bioartificial, starea lor actuală pe piață și strategia de îmbunătățire.
Context și semnificație
Funcțiile ficatului
Ficatul, care este cel mai mare organ intern și al doilea cel mai mare organ al corpului uman, cântărește 1,5 kg (aprox.), care are o varietate de funcții (Rad, 2020). Diferitele funcții ale ficatului sunt discutate mai jos.
-
Funcția legată de sânge și circulație: în timpul stării fetale, joacă un rol în formarea RBC, în timp ce la adult, joacă un rol în distrugerea RBC. În plus, a produs protrombină, fibrinogen și heparină care sunt esențiale pentru coagulare (Rad, 2020). În plus
-
formarea carbohidraților și proteinelor și a corpului cetonic. În plus, stochează grăsimea.
-
Funcția legată de metabolismul proteinelor: ficatul este locul principal pentru formarea ureei, formarea acidului uric, proteinele plasmatice și metabolismul azotului prin procesul de dezaminare, sinteza ureei și așa mai departe.
Anatomia de bază, fiziologia ficatului
Ficatul este împărțit în lobi stângi și drepti prin prezența ligamentului falciform. Mai departe, din lobul drept, iau naștere ceilalți doi lobi accesorii care se numesc lob caudat și lob pătrat.
Lobul caudat este situat pe porțiunea superioară a suprafeței viscerale a ficatului, între vena cavă inferioară și fosa, care este produsă de prezența ligamentului venos. Pe de altă parte, lobul Quadrate se află în partea inferioară a suprafeței viscerale a ficatului, care se află între vezica biliară și fosa care sunt produse de ligamentum teres. Mai mult, lobii caudați și pătrați sunt separați de porta hepatis care transmit nervii, canalele și vasele în și din ficat (mai 2018).
Boli/afecțiuni cauzate de funcționarea defectuoasă a ficatului
Hepatită: ficatul se umflă din cauza virușilor precum hepatita A, B și C. Deși nu este infecțios, este cauzat și de droguri ilicite, reacții alergice, consum intens de alcool și obezitate (Rad, 2020) .
Ciroza: Este o afectiune in care, celulele hepatice regenerate se agrega si sunt separate prin benzi de tesut cicatricial sau depunerea de tesuturi de colagen cauzand deteriorarea si moartea celulelor hepatice. O parte din cauzele cirozei se datorează infecției prelungite cu hepatită, alcoolismului cronic, bolii metabolice genetice. În plus, din cauza cirozei, funcția ficatului se oprește complet
Insuficiență hepatică: apare fie din cauza unei boli hepatice, fie din cauza intoxicației hepatice sau a unei boli cronice.
Icter: Nivelul bilirubinei împreună cu nivelul pigmenților biliari crește excesiv. Cauzele icterului sunt multe, cu toate acestea, cele două cauze comune boli ale tractului hepatic și biliar.
Hemocromatoză: depunerea de fier în ficat provoacă insuficiență hepatică
Colangita sclerozantă primară: boală rară în care apar cicatrici și inflamații în căile biliare ale ficatului
Ciroza biliară primară: Canalul biliar este distrus, iar cicatricile hepatice permanente au apărut și se dezvoltă.
Tratament: este nevoie?
(Rad, 2020) Insuficiența hepatică sau ciroza hepatică este una dintre problemele globale. Cu toate acestea, se constată că este cel mai ridicat în Egipt, Sierra Leone, Nigeria, Etiopia și așa mai departe (OMS, 2020).
Mai departe, din 2000-2015, s-a constatat că doar în SUA, ratele de deces legate de bolile hepatice cronice împreună cu ciroza au crescut cu 31% mai ales în rândul persoanelor cu vârsta cuprinsă între 45-64 de ani (CDC, 2017). în plus, s-a constatat că rata mortalității în rândul grupului de vârstă între 25-44 de ani a crescut cu 21%, printre care femeile devin mai predispuse la îmbolnăvire în comparație cu bărbații (CDC, 2017).
Prin urmare, din cauza prezenței unei rate mari de deces din cauza insuficienței hepatice, devine crucială îmbunătățirea procesului de tratament al acesteia. Transplantul hepatic ortotopic este una dintre soluții în cazul în care ficatul nu reușește să se regenereze. Cu toate acestea, pentru a detoxifiere și a imita funcția ficatului în caz de insuficiență hepatică, ficatul artificial și bioartificial există pentru a susține sănătatea pacientului până când ficatul începe să se regenereze sau până când organul donator nu este disponibil.
Semnificația Bioartificial vs. artificial
Arătând diferența dintre sistemul de sprijin hepatic artificial și bioartificial
Funcția hepatică
Artificial; Realizeaza procesul de detoxifiere cu indepartarea eficienta a toxinelor acumulate. Astfel, permite procesul natural de recuperare a ficatului, în timp ce Bioartificial ar putea îndeplini diferite funcții hepatice. Poate îndeplini atât funcțiile sintetice, cât și cele metabolice ale modulului hepatocitelor.
Cost
Artificial; Mai puțin costisitor decât sistemul de sprijin hepatic bioartificial, în timp ce proiectarea bioartificială, costurile de operare și costurile de gestionare sunt foarte mari.
Eficacitate
Artificial; Eficacitate foarte limitată în timp ce Bioartificial Rezultat de înaltă calitate obținut.
Utilizare
Artificial este ușor de utilizat, în timp ce Bioartificial complex de utilizat și întreținut.
Analiza modelelor actuale și a stării ficatului bioartificial pe piață
Examinați produsele curente
S-a menționat deja în secțiunile de mai sus că ficatul bioartificial este ficatul artificial pe bază de celule care a fost stabilit și este încă în proces în unele cazuri. Permite susținerea funcționării unui ficat la un individ al cărui ficat a eșuat și nu a fost supus terapiei de substituție. Produsele actuale ale ficatului bioartificial pot fi descrise după cum urmează:
HepatAssist
A fost primul dispozitiv pentru ficat artificial bazat pe bază biologică. A fost dezvoltat pentru prima dată cu abordarea FDA. Un bioreactor extracorporal cu fibre este prezent în dispozitiv. Este încărcat în continuare cu hepatocite porcine care au fost crioconservate (Wang, Jakus și Baptista, 2016). Întregul bioreactor nu este totuși solid și este unul gol. Studiile de cercetare au sugerat totuși rata de succes a acestui dispozitiv, putând astfel să permită rata de supraviețuire pentru mulți.
Dispozitive extracorporale de asistență hepatică
Acesta este un alt tip semnificativ de dispozitiv care sprijină în cazul oricărei insuficiențe hepatice. Acest sistem permite sângelui să treacă prin dispozitivele cu fibre goale. Aceste dispozitive cu fibre goale conțin hepatocite umane care au fost derivate în continuare din linia celulară de hepatoblastom. Linia celulară de hepatoblastom este derivată în principal din partea de dializat. Rezultatele și rezultatul acestui sistem au fost, de asemenea, semnificative, deoarece pacienții au arătat rezultate pozitive pentru tolerarea acestui sistem. S-a observat o îmbunătățire și în procesul de encefalopatie. Acest sistem a depășit astfel rata de eficacitate de a fi utilizat la pacienții care nu pot fi implicați imediat în procesul de transplant hepatic.
Suport hepatic extracorporeal modular
Hepatocitele sunt componentele principale ale ficatului bioartificial. Acestea sunt colectate din liniile celulare ale oamenilor pentru a fi încorporate în sistem. Acest lucru se datorează faptului că majoritatea funcțiilor ficatului sunt îndeplinite de hepatocite (Damania, Kumar și Teotia, 2018). Acestea includ metabolismul, digestia și depozitarea. Similar celor două sisteme de susținere a ficatului menționate mai sus cu componente pe bază de celule, suportul hepatic extracorporeal modular conține, de asemenea, hepatocite porcine. Se bazează pe fibre goale. Cu toate acestea, hepatocitele încorporate așa cum sunt utilizate ca bază celulară a instrumentului trebuie să fie proaspăt preparate.
Sistem bioartificial de susținere a ficatului
Sistemul bioartificial de susținere a ficatului este un alt sistem semnificativ de sprijin hepatic care a fost proiectat de Excorp medical în SUA. În plus, folosește hepatocitele porcine într-un singur cartuş cu fibre care este gol și nu solid. Cu toate acestea, acest dispozitiv nu a fost stabilit și utilizat cu succes în tehnica includerii ficatului bioartificial în caz de insuficiență hepatică. Acest lucru se datorează faptului că acest dispozitiv este încă în studiu în faza 2 sau 3 și, prin urmare, nu a stabilit rezultate de succes semnificativ.
Comparația dintre argumente pro și contra
Ficatul bioartificial utilizat în rândul pacienților care suferă de insuficiență hepatică și nu poate fi asigurat imediat cu transplant hepatic este asociat atât cu avantaje, cât și cu d
ezavantaje. Avantajele includ sistemul de sprijin care este oferit pacienților, deoarece devine dificil pentru practicieni să stabilească terapia de substituție în mod semnificativ după detectarea și diagnosticarea insuficienței hepatice. Prin urmare, acest sistem de sprijin oferă timp pentru terapia de înlocuire. În plus, permite, de asemenea, funcționarea normală a ficatului într-o mare măsură, deoarece hepatocitele sunt baza principală a acestor dispozitive. Ficatul bioartificial este mai avantajos în comparație cu cel al ficatului artificial, deoarece acestea se bazează în totalitate pe celule și nu pe alte materiale. Toate produsele ficatului bioartificial menționate mai sus s-au dovedit a fi semnificative în rezultatele lor. Dispozitivele bioartificiale, in plus, asigura atat functii sintetice cat si detoxifiere, spre deosebire de cele artificiale care asigura doar detoxifiere si nu sinteza. Singurele dezavantaje care sunt asociate cu ficatul bioartificial sunt lipsa de studii clinice care pot semnifica siguranța oamenilor în mare măsură. Deși rezultatele au fost satisfăcătoare în unele cazuri, totuși standardele de siguranță nu au fost stabilite din cauza lipsei unui număr mare de studii clinice.
Nevoia de îmbunătățire a modelelor/produselor actuale
Sistemele bioartificiale de susținere a ficatului sunt semnificative și pot fi utilizate pentru a asigura procesele de detoxifiere și sinteză ale ficatului la persoanele care au raportat insuficiență hepatică. Singurele îmbunătățiri care sunt necesare sunt numărul crescut de studii clinice pentru a menține siguranța și a permite sinteza bilei. Ficatii bioartificiali nu au suferit multe studii clinice privind siguranța persoanelor. Deși unele dintre produsele bioartificiale hepatice au oferit rezultate de succes, studiile clinice datorate utilizării și implementării lor ar trebui să fie verificate. Mai mult, o altă îmbunătățire care este necesară în structura și funcționarea dispozitivului este de a permite excreția bilei. Ficatul bioartificial nu are nicio funcționare semnificativă în sistem care poate oferi o sursă pentru excretarea pigmenților biliari. Astfel, este necesară reproiectarea dispozitivului, astfel încât să poată fi stabilită excreția pigmenților biliari (Chen, Joo și Shaheen, 2019). Acest lucru nu va interfera cu funcțiile corpului uman și nu va menține siguranța acestora
Tipuri de funcții ale organelor existente in vivo, dar nu pot fi realizate prin modelele actuale
Funcția organului care nu a fost atinsă este excreția pigmenților biliari, care este un proces semnificativ de funcționare corectă a ficatului. Acumularea pigmenților biliari în ficat poate afecta starea de sănătate a indivizilor. Prin urmare, este eficientă reproiectarea sistemului hepatic bioartificial pentru a stabili funcția de excreție a bilei pentru a menține echilibrul adecvat al funcțiilor din corpul uman. Acest lucru nu a fost încă realizat cu designul actual și, prin urmare, trebuie implementat cu ajutorul reproiectării.
Planuri de proiectare și cercetare recomandate
Proiecta
Reproiectarea trebuie efectuată în mod semnificativ, astfel încât să nu apară probleme de funcționare normală. Designul actual nu este prevăzut cu niciuna dintre astfel de celule ca bază care poate permite procesul de excreție a bilei. Astfel, este necesar să se implementeze și să efectueze excreția pigmenților biliari prin ficatul bioartificial, deoarece altfel poate împiedica funcționarea normală a corpului uman.
Plan de cercetare pentru realizarea designului
Activitate și Timp
Evaluarea designului actual al ficatului bioartificial (2 săptămâni)
Identificarea zonei de îmbunătățire în proiectare (1 săptămână)
Reproiectarea ficatului bioartificial (4 săptămâni)
Mai mult număr de studii clinice (3 săptămâni)
Evaluarea rezultatelor (2 săptămâni)
Concluzie
Ficatii bioartificiali nu au suferit multe studii clinice privind siguranța persoanelor. Deși unele dintre produsele bioartificiale hepatice au oferit rezultate de succes, studiile clinice datorate utilizării și implementării lor ar trebui să fie verificate. Mai mult, o altă îmbunătățire care este necesară în structura și funcționarea dispozitivului este de a permite excreția bilei.