De draagbare kunstnier (NEPHRON+) en de toekomst van mobiele dialysevormen
Ir. Frank Simonis, CEO Nanodialysis BV Drs. Maarten Wester, arts-onderzoeker UMC Utrecht Dr. Karin Gerritsen, nefroloog UMC Utrecht Dr. Jasper Boomker, programmamanager Nierstichting
Wat gaan we vertellen? Aanleiding, historie ontwikkeling draagbare kunstnieren en introductie NEPHRON+ Jasper Boomker, programmamanager Nierstichting
Demonstratie NEPHRON+ Frank Simonis, CEO Nanodialysis BV
Onderzoeksresultaten Maarten Wester, arts-onderzoeker UMC Utrecht Karin Gerritsen, nefroloog UMC Utrecht
2
1943, Kampen De eerste geslaagde hemodialyse met de kunstnier van dr. Kolff
3
2014, Nederland • • •
4500 hemodialyserenden; >100 dialysecentra in NL; 3x/week 4 uur.
• • •
Peritoneaal dialyse; 1000 patienten; Afnemende populariteit.
• •
Gespecialiseerde en dure markt; Dialysefirma’s verzorgen de hele keten van productie tot centrum, machines en disposables .
4
5 July 14, 2014
Dialyse in NL
6
Wat is de beste dialysevorm? Nephrologists' perspectives on dialysis treatment: results of an international survey BMC Nephrology 2014, 15:16 (Richard J Fluck, Denis Fouque Robert S Lockridge Jr)
Results A total of 324 nephrologists completed the survey. ICHD was the most common type of dialysis used by respondents’ current patients (90%), followed by peritoneal dialysis (8%) and home HD (2%). The majority of respondents believed that: home HD provides better quality of life; increasing the frequency of dialysis beyond three times per week significantly improves clinical outcomes; and longer dialysis sessions would result in significantly better clinical outcomes than traditional ICHD.
Conclusions Survey results indicated that many nephrologists believe that home HD and high-dose HD are better for the patient. However, the majority of their patients were using ICHD . 7
Wat is de beste dialysevorm? The best dialysis therapy? Results from an international survey among nephrology professionals NDT Plus (2008) 6: 403–408. (Ingrid Ledebo and Claudio Ronco)
Conclusions The view of nephrology professionals on the value of different dialysis therapies reflects current scientific discussions. They consider PD to be the best initial therapy and frequent application of home/self-care dialysis to be the best long-term therapy (…..). The opinions expressed are far from reality, which we interpret to show that non-medical factors have a strong impact on treatment allocation.
8
Hoe langer, hoe beter
9
Mogelijke voordelen • Meer flexibiliteit (en mobiliteit), dialyseren waar je wilt; • Langzame dialyse, betere gezondheid; • Ondersteuning bij zelfmanagement door inzicht in actuele bloedwaarden; • Verbeterde kwaliteit van leven; • Kostenbesparing (tot wel 40% minder). 10
1976 Suitcase Kidney – USA Portable dialysis invented by dr. Eli Friedman Downstate Medical Center, New York, USA Single pass, 21 L dialysaat
Proc Eur Dial Transplant Assoc. 1976;12:511-8. Multipass systeem, 20L dialysaat
1973-1983 Recycling Dialysis (REDY) Thuishemodialysemet slechts een paar liter dialysaat, mogelijk dankzij een sorbent cartridge Multipass dialyse
NxStage (USA) on the market since 2005 system one with a “cycler”: portable dialysis HHD/6x/wk machine (63 L/34 kg) and a “pureflow sl” for dialysis fluid from tap water in 20 L batches (150 L size)
Portable home hemodialysis Fresenius Portable Artificial Kidney, awaiting clinical trials hemodialysis using HiSorb filters from Renal Solutions
Physidia (F) on the market since 2014 Hemodiafiltration system with premixed 25 L dialysate. Size 40 L/24 kg.
QuantaFS Self Care+ , in development portable dialysis machine similar to NxStage, with inline dialysate generation from tap water via osmotic membrane device
WAK/BPTI (USA), in development wearable hemodialysis system (5 kg) using disposable sorbents to regenerate dialysate
AWAK (USA/Singapore), awaiting clinical trials and FDA approval automated wearable artificial kidney, for peritoneal dialysis (3 kg), using disposable sorbents to regenerate dialysate.
Wearable home dialysis iRAD USCF(USA), in development implantable renal assist device using a nano filter from Si in combination with transplanted kidney cells for purification
Conventionele hemodialyse
“(Zelf)hemodialyse zonder gedoe” • • • • • •
Meeneembaar Makkelijk op te bouwen, korte voorbereiding Weinig dialysaat Weinig disposables (Tele)hulp dichtbij Flexibel in gebruik (zowel overdag als ‘s nachts)
17
Sorbent hemodialyse
“NeoKidney Kunstnier” •“Portable” 10-15 kg •Disposable cartridge •REDY sorbents •2-4L dialysaat •Technologie beschikbaar –AWAK PD sorbent (REDY) met enzymen voor verwijdering van ureum –DialEase PD cycler
•Initiatief Nierstichting • Prototype in 2017
Sorbent hemodialyse met herbruikbare filters
“24/7 on-body HD” •“Wearable”, 2-3 kg •Europees consortium, 10 partners •Reusable cartridge •<0.5L dialysaat •Smartphone bediening •Technologie in ontwikkeling –Absorptie –Electro-oxidatie voor verwijdering van ureum
NEPHRON+: Europees onderzoek naar een draagbare kunstnier, 2010-2014
Systeem
Vaattoegang • permanente toegang in de hals (veneus) • dubbel lumen catheter Kunstnier • filter, sorbents, sensoren, pompjes, accu, vloeistofzak afvoer vocht en toxines • automatische regeling, alarm functies Patient • gewicht, bloeddruk, activiteit monitoring • communicatie via gps smart phone Centrale helpdesk • verzamelt meetgegevens • adviseert persoonlijke instellingen Arts • supervisie • kan in nood ingrijpen 23
24 July 14, 2014
Patienten praten mee!
Finaal prototype Prototype voor dierexperimenten
Gewicht: 600 g batterij)
3200 g
(+
Finaal prototype Electronica
Finaal prototype Dialyse systeem
Demonstratie
Test resultaten
Resultaten 1.
Concept
2.
Prototype
3.
Resultaten – effectiviteit
4.
Resultaten - veiligheid
31
Concept Continue zuivering van kleine hoeveelheid dialysevloeistof Standaard hemodialyse 120L
Draagbare kunstnier <0.5L
32
Ook voor PD! • Betere klaring Glucose infusor
1. Continu groot concentratieverschil tussen bloed en peritoneaal dialysaat Zuiverings unit
2. Bij continue flow PD 2-3x meer passage van afvalstoffen over het buikvlies per tijdseenheid per concentratieverschil (↑ mass transfer coefficient)
• Langere techniekoverleving 1. Wisselingen Peritonitis 2. Continue glucose-infusie glucoseconcentratie kwaliteit buikvlies langer behouden
33
Ook voor PD! NEPHRON+ + 1 wisseling per dag
~ 3kg
Klaring (L/d)
Nacht
Ureum
Dag ~ 1kg
Standaard PD NEPHRON+ nacht NEPHRON+ nacht + dag
34
Prototype
2 Pompen
Filter Electrodes Kaliumbinder (~Resonium) Fosfaatbinder (FeOOH)
Aktief kool
Organische moleculen electro-oxidatie en aktief kool cm
3 kg 35
Resultaten – Effectiviteit in vivo Benodigde dagelijkse verwijdering: Ureum: 200-400 mmol Kalium: 45 mmol Fosfaat: 15 mmol
Kalium: ~10 mmol in 3 uur
Fosfaat: ~6 mmol in 3 uur
Ureum: ~10 mmol per uur
Resultaten – Effectiviteit Creatinineverwijdering in vitro: ~1 mmol/u Creatinineklaring (mL/min)
Creatinineklaring in vivo: ~50 ml/min
Creatinineconcentratie (mol/L)
Benodigde dagelijkse verwijdering: Creatinine: 10-15 mmol 37
Resultaten – Veiligheid in vitro Vorming van chloramines
Adequate verwijdering middels aktief kool (AC) ***
4
Bound chlorine Free chlorine
2
$$ $$$
1
lA C m 75
lA C m 60
lA C m 45
lA C m 30
lA C m 15
m
lA
C
0
0
mg/L
3
38
Resultaten – Veiligheid in vitro Geen toename van oxidatieve stress Onbehandeld plasma Behandeld met kool Behandeld met kool en electro-oxidatie
Geen afname van het aantal levende vaatcellen en vaatcelgroei
39
Resultaten – Veiligheid in vitro
Geen afname van het aantal levende witte bloedcellen Onbehandeld plasma Behandeld met kool Behandeld met kool en electro-oxidatie
40
Resultaten – Veiligheid in vivo pH
Natrium
Voor kunstnier Calcium
Magnesium
Na kunstnier
41
Conclusie experimenten • Veelbelovend: – Effectiviteit toereikend voor een 24uurs device
• Echter: – Toename van capaciteit nodig voor een nachtelijk device – Verdere veiligheidsanalyse noodzakelijk
42
Wat moet nog gedaan? • Redesign om te kunnen voldoen aan alle medische richtlijnen, produceerbaarheid binnen ISO13485, gemakkelijke uitwisseling van cartridges en verbetering draagbaarheid • Oplossing voor veilige en duurzame vaattoegang • Aanvullende toxiciteitstesten om goedkeuring te verkrijgen voor klinische testen • Klinische testen
43
Take Home • Er bestaan verschillende initiatieven voor de ontwikkeling van draagbare kunstnieren, zowel voor HD als PD. • De verwachting is dat er binnen enkele jaren een draagbare kunstnier klaar zal zijn voor de markt. • NEPHRON+ heeft een proof-of-concept voor een draagbare HD kunstnier laten zien. • De komende jaren wordt de geschiktheid van dit systeem voor HD (en mogelijk ook voor PD) onderzocht. • Tevens wordt onderzoek gedaan naar betere sorbents en membranen om draagbare kunstnieren nog kleiner te maken. 44
DANK VOOR UW AANDACHT!
