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行业知识

血液透析器透析膜的应用及研究进展

        血液透析(Dialysis)是利用半透膜的原理,将患者的血液与透析液同时引进透析器,两者在透析膜的两侧呈反方向流动,借助膜两侧的溶质梯度、渗透梯度和水压梯度,以达到清除毒素和体内潴留过多的水分,同时补充体内所需的物质,并维持电解质和酸碱平衡的目的。
  透析器主要由支撑结构和透析膜组成。根据支撑结构、膜的形状及相互配置关系,历史上先后出现过的透析器基本上可分为三类:平板型(Kiil)、蟠管型(Coil)和空心纤维型(Hollow fiber)。其中,空心纤维型透析器是目前临床使用最多、效果最好的一类透析器。决定透析器性能最重要的部件是透析膜。


  一、透析膜的分类及结构特征
  透析膜是透析器最重要的部分,透析膜材料是影响血液透析治疗效果的关键因素。目前,临床常用的透析膜可分为三类:1.未修饰的纤维素膜;2.改性或再生纤维素膜;3.合成膜。三类膜在生物相容性、水通透性、尿毒症毒素清除等方面均有较大的区别。
  二、透析膜的综合评价标准
  1.清除率和超滤系数
  清除率和超滤系数是透析器的两个主要功能,也是评价透析膜质量的关键指标。清除率是指穿过血液透析器或血液滤过器的纯溶质。常用小分子物质如尿素、肌酐;中分子物质如维生素B12、β2-微球蛋白作为评价透析器清除率的指标。一般低通量透析器尿素清除率180-190ml/min,肌酐清除率160-172 ml/min,维生素B12清除率60-80 ml/min,几乎不清除β2-微球蛋白。高通量透析器尿素清除率185-192ml/min,肌酐清除率172-180 ml/min,维生素B12清除率118-135 ml/min,β2-微球蛋白透析后下降率为40-60%。
  超滤系数:透析膜对水的清除能力,其大小决定脱水量,单位为ml/h.mmHg。低通量透析器超滤系数为4.2-8.0ml/ h.mmHg,高通量透析器超滤系数为20-55ml/ h.mmHg。
  2.生物相容性(Biocompatibility)
  透析膜的生物相容性包括许多方面,它的概念还没有明确的定义。补体激活的能力曾被作为判断透析膜生物相容性的主要标准,有人认为生物相容性好的膜是“最小程度的引起接触透析膜的病人发生炎症反应的膜”,也有人认为应是“对补体无激活能力的表面”。
  生物相容性是判定透析膜的主要指标。目前临床上判断相容性的主要指标是检查透析15分钟后白细胞、血小板计数,血氧分压,补体C3a、C5a水平等的变化。


  3.其它
  透析器功能的综合判定还有其它的一些指标,譬如顺应性、血流阻力、破膜率、残余血量、预充容量、抗凝率等。
  三、透析膜材料研究进展及展望
  透析膜的设计应根据透析器的评价标准,主要考虑两方面的因素:1.膜的传递特性;2.膜表面性质。膜的传递特性决定了溶质的清除率和对液体的去除率。膜的表面性质决定了血液和膜之间相互作用的特性及程度,包括蛋白质的吸附、血栓症、补体激活和免疫反应等。
  当前的研究主要是通过共价、接枝、聚合等方法改进膜材料的结构,调节膜表面的微观不均匀性,改善膜表面的亲水性,减少透析膜对凝血及氧化应激的影响,从而提高膜的透析充分性和生物相容性,减少并发症的发生。
  透析膜表面的亲水性与溶质清除及膜材料的吸附性能有密切关系。研究结果表明:在透析膜内层加亲水凝胶,对中、小分子毒素的清除率均明显增加; 将聚砜膜主链与乙烯乙二醇的侧链接枝形成PSf -g-PEG,亲水但不可溶,显示了较强的蛋白吸附和细胞附着功能;将2甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱-丁基异丁烯酸固化在醋酸纤维素膜上,通过控制湿纺过程,可生成CA/PMB30、CA/ PMB80和CA/ PMB30-80透析膜。该类透析膜具有较高的溶质清除率和水通透性,血液和细胞相容性好,可用于血浆置换和血液滤过。
  透析膜作为一种异体物质,始终不同于人体血管内皮细胞,与血液相接触,不可避免会引起机体的反应。提高透析膜的生物相容性,是当今国内外研究的热点和方向之一。理想的生物相容性膜应与人体的血管内皮性能极为接近,无毒性,无抗原性,不激活补体、白细胞和单核细胞,无细胞因子的释放,对凝血系统也没有影响。
  将某些具有抗凝作用的物质固化在透析膜材料上,可抑制血液凝固,提高膜的生物相容性,还可降低肝素用量,并有可能实现无肝素化透析。研究结果显示:将肝素聚合在聚丙烯腈-聚乙烯亚胺膜上,透析效果良好,并可减少透析期间的过敏反应; 固化壳聚糖和肝素共价物的聚丙烯腈透析膜也显示了良好的血液相容性,并可抑制铜绿假单孢菌的活性,降低了细胞毒性反应;将肝素共价结合到聚醚砜表面,既保持了聚醚砜的力学性能,又能提高透析膜的抗凝血性能;在醋酸纤维膜上共价固化亚油酸膜,或将共价结合到聚丙烯酸的亚油酸嫁接到聚砜膜表面,都可以有更好的组织相容性和抗凝血效果。


  高通量、高效、生物相容性好,仍将是今后透析膜发展的主要方向。随着高分子材料和纳米技术的不断发展,与人类血管内皮接近的透析膜在不久的将来肯定会出现。同时,也应注意到,透析膜本身并不是孤立存在的,应与其他条件如透析用药、透析液成分、透析方法等一起考虑,才会有更好的临床应用价值。

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