血液透析膜研究進展

牛小旦

（天津工業大學材料科學與工程學院，天津 300387）

血液透析是重要的腎臟替代治療方法，但是也會產生一些血液透析并發癥，研究人員不斷創新血液透析膜材料及其改性方法，得到了許多具有潛在應用價值的血液透析膜。血液透析主要是利用透析膜通過彌散及吸附等機理除去中小分子毒素，達到血液凈化目的。血液透析（HD)主要應用于急性腎功能衰竭（AKI）、慢性腎功能衰竭（CKD），急性中毒、急性肺水腫、以及肝功能衰竭等的治療。慢性腎臟病（CKD） 發展到第5期——終末期腎臟病（ESRD），需要使用HD治療方式。

1 血液透析并發癥

血液透析是常用的腎臟替代療法。但是，長期血液透析會引發一系列疾病，常見的血液透析并發癥有感染，透析失衡綜合征，心血管疾病和低蛋白癥等。血液透析患者還很容易出現急性炎癥反應與氧化應激現象，進而導致很多疾病產生。

Krishna D K等[1]人的研究顯示CKD患者與HD相關的并發癥多于AKI，且HD期間發生頻率最高的并發癥為血管通路（18.18%）和低血壓（18.18%），最少的是高血壓（1.01%）。 61～70歲年齡段的并發癥最多（30.3%）。

規范的透析器復用已被證實是安全和有效的，這樣做不僅可以降低透析成本，而且可以消除透析器的“首次使用綜合征”，提高其生物相容性，減少補體系統與免疫系統的激活，從而降低透析并發癥發生的概率。但是也可能透析器的性能降低，使透析器及患者被感染的危險增加，增大透析并發癥的發生概率。

2 血液透析膜發展階段

血液透析膜是血液透析裝置中的核心組件，也是保證血液透析效果的最重要部分。血液透析膜其實屬于一種半透膜，起到代替人體腎臟功能的作用。血液透析膜對膜材料的要求較高，需要兼具生物安全性以及生物功能性。安全性體現為無毒，不致癌，有良好的生物相容性與一定的抗蛋白吸附性，功能性則主要包括血液透析性能，即中小分子毒素的清除能力，以及抗凝、抗氧化、抗炎等額外性能。同時膜應該具有一定的機械強度，原料及制備過程等經濟簡單。

臨床用血液透析膜目前主要經歷了兩代。第一代透析膜主要有醋酸纖維素透析膜、銅氨纖維素透析膜等。第二代透析膜材料為合成高分子，主要包括聚砜（PSF）、聚醚砜（PES）、聚乙烯醇（PVA）、聚乳酸（PLA）、乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）、殼聚糖 （CS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚丙烯腈（PAN） 等。其中，PSF和PES材料在血液透析膜中的應用最為廣泛。主要原因是二者皆有著良好機械強度與成膜性，耐熱、耐水解，耐氧化，穩定性好，以及具有一定的生物相容性。

目前有低通量、高通量血液透析器，以及新型中型截留量透析器等。劉宗旸等[2]人研究了高通量透析膜聚砜膜FX60與低通量透析膜聚砜膜FX8在維持性血液透析過程中性能比較，結果顯示前者對β2-微球蛋白等的清除效果更好，同時生物相容性更好。Kirsch,A H等[3]人制備得到新型中型截留（MCO） 膜，與高通量透析膜相比，MCO對中分子毒素的清除能力更好。

可穿戴的人工腎臟是目前的研究熱點之一。開發便攜式和可穿戴HD系統需要制備更加高效的膜。研究人員制備出了納米多孔氮化硅膜（NPN-O），使用該膜對尿毒癥大鼠進行4h透析，NPN-O可以將血液透析所需的膜面積減少兩個數量級[4]。

3 血液透析膜改性

理想的透析膜應該同人體自身血管內皮細胞接近，具有極高的生物相容性，但是目前的科學研究仍然無法實現這一點，只有盡可能地提高血液透析膜的生物相容性。可以針對白細胞介素-1 β （IL-1 β），IL-6，腫瘤壞死因子 （TNF- α），C反應蛋白（CRP）等這些影響血液透析膜生物相容性的指標來提高血液透析膜的生物相容性。

為了血液透析患者的存活率以及減輕患者治療痛苦，開發血液相容性好，透析效果好，質優價廉，抗氧化抗炎，綜合性能優良的新型血液透析膜以及通過多種改性方式改性傳統膜材料很有必要，是目前研究人員的研究熱點之一。血液透析膜的改性方法大體可以分為本體改性、表面修飾改性以及多重功能化修飾改性。

3.1 本體改性

本體改性的物理方法一般是簡單的物理共混，共混可以保持改性物質原有的結構與性能，操作簡單，一般（1～6質量分數%） 的添加劑和原料進行混合，膜的親水性和表面性都能得到改善。

安子韓[5]通過自由基聚合法合成 PVDF和ACMO的共聚物 PVDF-g-PACMO，并將此共聚物作為親水添加劑對PVDF共混改性，使膜的血液相容性提高，有望應用于血液透析領域。王丹丹等[6]人制備了水飛薊賓-卵磷脂復合物（SPC）作為改性劑，得到抗氧化PSF/SPC血液透析膜，結果表明，該血液透析膜綜合性能良好，可望應用于血液透析領域，緩解病人的氧化應激狀態。

本體改性的化學改性方法很多，包括有接枝、共聚、嵌段、擴鏈等，是將基膜材料直接改性后進行新型膜材料制備。Radhakumary C[7]等以硝酸鈰銨為引發劑，接枝共聚制備了殼聚糖-g-聚醋酸乙烯酯膜，得到的膜具有優異的機械穩定性與良好的生物相容性，滿足血液透析膜的開發需求。

3.2 表面修飾改性

表面修飾改性主要包括有表面涂層，表面沉積，表面交聯，表面等離子體處理，表面鍵接功能性分子等，具體涉及到表面化學鍵、范德華力及氫鍵等作用力的構建。表面改性主要目的是改變表面的微結構狀態及表面性能，例如親水性、血液相容性等。

Hoseinpour V等[8]人合成了硫酸化羧甲基纖維素 （SCMC），通過酰胺鍵將羧甲基纖維素（CMC） 和SCMC固定在胺化PES膜（PES-NH 2）的表面上，分別合成PES-CMC和PES-SCMC膜，結果表明，與未改性的PES膜相比，新合成的膜血液相容性增加，具有良好的防污性能。

3.3 多重功能化修飾改性

實際進行新型膜設計時可以結合使用多種修飾改性方法，以滿足血液透析膜的多方面要求。制備的多重功能性的新型膜，應對復雜的微環境及其變化，盡可能減少膜材料與血液接觸所引起的不良生物相容性反應，滿足實際臨床需要，提高血液透析治療效果與患者生存時間。

趙翌帆[9]通過聚砜基兩親性共聚物的分子設計，首先合成聚醚砜兩性離子嵌段共聚物PES-b-PSBMA（聚磺酸基甜菜堿），使其在水溶液中自組裝形成球形膠束，然后將膠束過濾沉積在聚砜膜表面，制得的復合膜與聚砜膜相比，抗生物污染性、血液相容性和分離性能得到顯著提高。

于菁[10]利用靜電作用制備了一種表面肝素化纖維素季銨鹽/聚丙烯酸膜，結合了本體改性與表面改性兩種修飾改性方法。得到的膜具有優良的肝素固定性能，可以顯著延長復鈣時間，對尿素（小分子）和溶菌酶（中分子） 具有高清除率，是一種性能優良的新型血液透析膜材料。

4 結語

血液透析目前仍然是臨床上用來治療腎臟病患者的主要方式，近年來已經出現了多種新型血液透析膜及其材料。隨著科學技術的進步與發展，人們對自身健康的關注和家庭醫療投入的加大，以及國家對百姓醫療保障的重視，在腎臟病人治療方面，廣大科研工作者加大對血液透析膜材料的研究，開發更加安全高效經濟的血液透析膜將成為趨勢。