ككلى حقيقية، تزيل الأملاح، الماء والفضلات من دم المرضى الذين يعانون من الفشل الكلوي ويعتمدون على أجهزة غسيل الكلى.

مفتاح هذا التطور العلمي هو الابتكار الذي تم في الشريحة المايكروية، والتي تستعمل تقنية السيليكون النانوية. يقول الدكتور وليام أتش فيسيل وهو قائد الفريق الذي طور الجهاز "هذه التقنية النانوية تستخدم نفس العمليات التي تطورت في صناعة الإلكترونيات الميكروية التي تعمل في الكومبيوتر."

هذه الشريحة الميكروية ذات سعر معقول، وتعمل بدقة كفلتر مثالي.

ستحتوي كل كلية اصطناعية على 15 طبقة من هذه الشرائح موضوعة فوق بعضها البعض. تعمل هذه الشرائح كفلتر وتتصرف كنظام إسناد لحاجات الخلايا الحية. هذه الخلايا الحية هي عبارة عن خلايا كلوية تم تنميتها في المختبر لتكون كمفاعل حيوي للخلايا الحية. هذا الغشاء من الخلايا الحية سيفصل بين المواد الكيميائية النافعة والمواد الضارة.

يقول فيسيل "تستطيع هذه الخلايا امتصاص المواد المفيدة للجسم والتخلص من المواد الضارة التي يحاول جسمك التخلص منها."

لا تتطلب الكلى الاصطناعية أي مصدر خارجي للطاقة وتعمل على تدفق الدم فقط، مع ذلك فإن التحدي الذي يواجه الباحثين هو كيفية الحصول على تدفق الدم ومروره خلال الجهاز من دون أي ضرر أو تخثر.

حل مشكلة المانحين

لحل مشكلة تخثر الدم تعاون فيسيل وفريقه مع أماندا بوك، وهي مهندسة طبية، لمعرفة الأماكن داخل الجهاز والتي يمكن أن يتخثر فيها الدم. باستخدام قوانين جريان الموائع والنمذجة الحاسوبية، كانت بوك قادرة على تحسين وتطوير شكل القنوات داخل الجهاز مما يسمح للدم بالجريان فيها بسلاسة. كما تستخدم تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لفحص النماذج وتحليل أدائها.

وبالنظر إلى النقص في عدد مانحي الكلى، يقلل الجهاز من الطلب على زراعة الأعضاء لدى مرضى الفشل الكلوي. حيث يسبب هذا النقص بموت الكثير من المرضى. تقدر مؤسسة الكلى الوطنية بأن هنالك ما يقارب 460 ألف مريض في المرحلة النهائية من فشل الكلى وأن 13 مريض منهم يموت يومياً بانتظار كلى ممنوحة للزرع.

وتقول شبكة شراء وزراعة الأعضاء أن هنالك 100 ألف مريض في أمريكا ينتظرون شراء كلية مع حصول 15 مريض منهم فقط على كلية في العام الماضي. مع المزيد من البحث، قد يمنح هذا الجهاز الأمل لمن هم على قوائم الانتظار.