カーボンナノチューブ/タンパク質結合尿毒症毒素を効率的に除去するための新しい有機生体電子界面としてのポリマーハイブリッドナノファイバーの伝導

タンパク質結合尿毒症毒素（PBUT）は、タンパク質の輸送を阻害し、その構造修飾を誘導した結果、腎不全に苦しむ患者に有害な効果を引き起こす可能性があります。標準的な血液透析（HD）治療を介して除去することは困難です。本明細書では、タンパク質毒素複合体の電動トリガー解離を介してPBUTを効果的に除去するために、有機生体電子HDデバイスシステムを報告します。このシステムを準備するために、エレクトロスピニングを使用して、電気的に導電性四級複合ナノファイバーマットを混在させる多重炭素ナノチューブ（MWCNTS）、ポリ（3,4-エチレンジオキシチオフェン）、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（3,4-エチレンジオキシチオフェン）、ポリ（3,4-エチレンジオキシチオフェン）、および（3-グリシジルオキシプロピル）トリメトキシシラン（GOPS） - 従来のポリエーテルスルホン（PES）透析膜。これらの複合ナノファイバープラットフォームは、（I）長期の耐水性（PSS、PEO、およびGOPS間の架橋により）、（II）PES膜上の高い接着強度（GOPSが接着プロモーターとして機能するため）、（iii）電気特性の強化[MWCNTとPEDOTのため：PSSは、生体電子界面（BEI）を含むデバイスで効果的な電気刺激（ES）動作を促進する）、および（IV）赤血球の良好な抗凝固能力と無視可能な溶血。この有機BEI電子システムを新しい単一膜HDデバイスとして採用して、Pbutsとして4種類の尿毒症毒素[P-Cresol（PC）、インドキシル硫酸、およびhipp尿酸の除去効率を研究しました。非PBUTとしてのクレアチニン、およびタンパク質結合比の低下に対するESの影響。当社の有機BEIデバイスは、シミュレートされた透析プロセスの4時間後に、タンパク質損失が低いPCの除去率が高くなりました。また、低補体の活性化、接触活性化レベルが低く、血小板吸着量が少ないことで機能し、HDの次世代生体電子薬の開発において使用するのに大きな適合性を示唆しています。

Protein-bound uremic toxins (PBUTs) can cause noxious effects in patients suffering from renal failure as a result of inhibiting the transport of proteins and inducing their structural modification. They are difficult to remove through standard hemodialysis (HD) treatment. Herein, we report an organic bioelectronic HD device system for the effective removal of PBUTs through electrically triggered dissociation of protein-toxin complexes. To prepare this system, we employed electrospinning to fabricate electrically conductive quaternary composite nanofiber mats-comprising multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs), poly(3,4-ethylenedioxythiophene):polystyrenesulfonate (PEDOT:PSS), poly(ethylene oxide) (PEO), and (3-glycidyloxypropyl)trimethoxysilane (GOPS)-on conventional polyethersulfone (PES) dialysis membranes. These composite nanofiber platforms exhibited (i) long-term water resistance (due to cross-linking among PSS, PEO, and GOPS), (ii) high adhesion strength on the PES membrane (due to GOPS functioning as an adhesion promoter), (iii) enhanced electrical properties [due to the MWCNTs and PEDOT:PSS promoting effective electrical stimulation (ES) operation in devices containing bioelectronic interfaces (BEI)], and (iv) good anticoagulant ability and negligible hemolysis of red blood cells. We employed this organic BEI electronic system as a novel single-membrane HD device to study the removal efficiency of four kinds of uremic toxins [p-cresol (PC), indoxyl sulfate, and hippuric acid as PBUTs; creatinine as a non-PBUT] as well as the effects of ES on lowering the protein binding ratio. Our organic BEI devices provided a high rate of removal of PC with low protein loss after 4 h of a simulated dialysis process. It also functioned with low complement activation, low contact activation levels, and lower amounts of platelet adsorption, suggesting great suitability for use in developing next-generation bioelectronic medicines for HD.