让昨天告诉今天：人工肾脏中透析膜材料的应用与发展（2009年47期）
发布者：ZhaiXCZBS 发布时间：2009年11月25日
来源：CRTER
让昨天告诉今天：人工肾脏中透析膜材料的应用与发展
《中国组织工程研究与临床康复》学术部，辽宁省沈阳市 110004
关键词: 透析膜；人工肾；血液透析；透析机
doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2009.47.003
血液透析示意图
1854年，苏格兰化学家Thomas Graham(1805/1869)利用牛的膀胱膜做为过滤分子的膜，第一次提出了透析的概念，被称为现代透析之父。
历史学家称最早的透析是在古罗马皇帝的浴池。在那里四周用大理石铸造，池水沸腾充满蒸汽，那些患尿毒症的人们在浴池里通过出汗和蒸气浴使体内的毒素和水分清除到池水中。在人们寻求有效的透析方法的过程中，由于毒素和水分地逐渐堆积，无数的尿毒症患者死亡了。通常他们会静悄悄地死在家里，有人称之为“dropsy”（浮肿而死）。从1850年开始，人们寻求清除毒素和水分的研究有了一定进展。直到1854年，苏格兰化学家Thomas Graham发现涂有鸡蛋清的羊皮纸允许晶体物质透过并弥散到血中，他利用牛的膀胱膜做为过滤分子的膜。他第一次提出晶体物质通过半透膜弥散并开创了渗透学说，被称为现代透析之父，历史上第一种透析膜也自此而诞生。在以后的近一个世纪里，科学家们遍寻可以作为半透膜使用的能够过滤水分和毒素同时又不容易破坏的材料。烟丝和纤维素膜一直应用到现在。
血液透析原理示意图
1913年，美国的John Abel等设计了第一台人工肾，用于动物，用火棉胶制成管状透析器，抗凝治疗使用了水蛭素，一种从水蛭中提取的抗凝物。
1913年，第一次世界大战前不久，美国医学家John Abel、Rowntree和Turener进行了第一次血液透析的动物试验，根据他们的设想，认为可以用透析的方法从肾衰竭患者的血液中去除某些可弥散性的物质，从而解除患者的中毒危象。他们用动静脉分别插管的方法，建立体外循环，用水蛭素抗凝剂，使血液经过用火棉胶（珂罗玎膜 celloidin）制成的管状透析器，将此管浸于水浴中为兔成功地做了2 h的透析。他们发现电解质及化学毒素可以从管中向外弥散，而大分子物质如血细胞、蛋白质等则不能通过珂罗玎膜，这一实验开创了伟大的透析事业。挽救了千千万万患者的生命。可惜的是由于当时透析器的制造技术和抗凝剂的不理想，使得这一工作受到了限制。直到1918年，美国医学家hwell等发现肝素，但因制剂不纯，使用受限。而水蛭素的不良反应也很大，直到20世纪30年代才完成了肝素的提纯。
人工肺
ECMO
ECMO—体外肺氧合治疗仪，俗称为“人工肺”。
被用于辅助肺功能出现障碍的患者呼吸。
运行时静脉血被吸入ECMO的人工肺膜之中，
通过膜完成与外界氧气的氧合并排出二氧化碳之后
再输送回到患者体内，以此来代替患者的肺完成呼吸。
下图为ECMO结构示意图，其中的膜式氧合器为整个系统的关键部件，其中所用的膜更是整个ECMO系统的核心所在，可以说膜直接决定了整个系统的运行效率。
图 ECMO系统结构示意图
人工肺膜材料
膜材料的基本条件
作为与人体血液直接接触的膜材料，其必须要有良好的血液相容性，即不能引起血栓形成、溶血、等不良反应。其次还要有良好的气体渗透性能，这是血液与氧气氧合并排出二氧化碳的前提保障。再者膜材料还要有适宜的孔径，在保证气体通过速率的同时还要防止血液渗漏。除了这些与关键功能相关的性能，膜材料还应有良好的化学稳定性、耐酸碱性、抗氧化性等。
常用膜材料介绍
1.均质膜
代表为聚二甲基硅氧烷，是一种硅橡胶，无毒害、无污染。如今通常被当作涂层使用，以达到防止血浆渗漏并延长氧合器寿命的目的。
2.微孔膜
氧合器最初使用的是聚四氟乙烯膜，但因为价格昂贵、加工难度大而被淘汰。目前主要被研究的微孔膜材料有聚丙烯和和聚 4- 甲基 1- 戊烯两种，这两种相较于其他材料具有更好的气体渗透性。
3.复合膜 目前，中空纤维做支撑并涂以特殊功能涂层的复合中空纤维膜成为了ECMO进一步发展的主要研究方向。这种具有高通过性、高分离及其他特殊功能的复合膜预估也将成为未来ECMO主要应用的膜材料。
4.其他膜材料
有一部分材料如聚醚砜、聚砜、聚酰亚胺等在过去几十年间也进行过应用研究，但都由于自身的种种缺陷而未能投入商业化应用。
膜材料的工作原理
目前ECMO系统中主流应用的膜材料为中空纤维聚合物膜，因此下文主要介绍该种膜材料的工作原理。
根据气体和血液在中空纤维膜中的走向的不同和分为两种情况：血液在纤维内，氧气在纤维外；血液在纤维外，氧气在纤维内。下图为两种不同情况的示意图。气体与泵出的血液在中空纤维的表面发生交换——氧气扩散向血液，二氧化碳扩散向外界气体中，人工肺的“呼吸”就在这样的过程之中完成，并将富氧的血液输送回到患者体内便完成了ECMO辅助患者呼吸的流程。
让昨天报告今天：人工肾脏中透析膜质料的应用与生长（2009年47期）
公布者：ZhaiXCZBS
公布时间：2009年11月25日
来源：CRTER
让昨天报告今天：人工肾脏中透析膜质料的应用与生长
《中国组织工程研究与临床康复》学术部，辽宁省沈阳市 110004
要害词: 透析膜；人工肾；血液透析；透析机
doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2009.47.003
血液透析示意图
1854年，苏格兰化学家Thomas Graham(1805/1869)利用牛的膀胱膜做为过滤分子的膜，第一次提出了透析的观点，被称为现代透析之父。
历史学家称最早的透析是在古罗马天子的浴池。在那里四周用大理石铸造，池水沸腾布满蒸汽，那些患尿毒症的人们在浴池里通过出汗和蒸气浴使体内的毒素和水分清除到池水中。在人们寻求有效的透析要领的历程中，由于毒素和水分地逐渐聚集，无数的尿毒症患者死亡了。通常他们会静悄悄地死在家里，有人称之为“dropsy”（浮肿而死）。从1850年开始，人们寻求清除毒素和水分的研究有了一定进展。直到1854年，苏格兰化学家Thomas Graham发明涂有鸡蛋清的羊皮纸允许晶体物质透过并弥散到血中，他利用牛的膀胱膜做为过滤分子的膜。他第一次提出晶体物质通过半透膜弥散并开创了渗透学说，被称为现代透析之父，历史上第一种透析膜也自此而诞生。在以后的近一个世纪里，科学家们遍寻可以作为半透膜使用的能够过滤水分和毒素同时又不容易破坏的质料。烟丝和纤维素膜一直应用到现在。
血液透析原理示意图
1913年，美国的John Abel等设计了第一台人工肾，用于动物，用火棉胶制成管状透析器，抗凝治疗使用了水蛭素，一种从水蛭中提取的抗凝物。
1913年，第一次世界大战前不久，美国医学家John Abel、Rowntree和Turener进行了第一次血液透析的动物试验，凭据他们的设想，认为可以用透析的要领从肾衰竭患者的血液中去除某些可弥散性的物质，从而解除患者的中毒危象。他们用消息脉分别插管的要领，创建体外循环，用水蛭素抗凝剂，使血液经过用火棉胶（珂罗玎膜 celloidin）制成的管状透析器，将此管浸于水浴中为兔乐成地做了2 h的透析。他们发明电解质及化学毒素可以从管中向外弥散，而大分子物质如血细胞、卵白质等则不能通过珂罗玎膜，这一实验开创了伟大的透析事业。挽救了千千万万患者的生命。可惜的是由于其时透析器的制造技能和抗凝剂的不理想，使得这一事情受到了限制。直到1918年，美国医学家hwell等发明肝素，但因制剂不纯，使用受限。而水蛭素的不良反响也很大，直到20世纪30年代才完成了肝素的提纯。
综 述ｌ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｒｅｖｉｅｗ
膜式人工肺的研究进展和展望
范立冬，肖 南，张治刚，李曙光
（第三军医大学大坪医院野战外科研究所，重庆４０００４２）
【摘要】在明确了膜式人工肺优势的基础上，简要介绍了其产生背景、原理和材料。从体外循环、ＥＣＭＯ、ＩＶＯＸ和 ＴＡＬ ４个方面的用途及各自的优、缺点论述了膜式人工肺的研究进展，分别归纳了ＩＶＯＸ和ＴＡＬ需要改进之处，并特
剐指出ＴＡＬ作为真正意义上的人工肺的重要性。对人工肺的发展方向进行了展望．总结了理想人工肺应具备的特征 和未来研究的焦点。 【关键词】氧合器；膜式人工肺；植入型人工肺 【中图分类号］Ｒ３１８．１３ 【文献标志码］Ａ 【文章编号］１００３—８８６８（２００８）１２—００２８—０３
Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｏｘｙｇｅｎａｔｏｒ
ＦＡＮ Ｌｉ—ｄｏｎｇ，ＸＩＡＯ Ｎａｎ，ＺＨＡＮＧ Ｚｈｉ－ｇａｎｇ，ＬＩ Ｓｈｕ－ｇｕａｎｇ
（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｆｉｅｌｄ Ｓｕｒｇｅｒｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｄａｐｉｎｇ Ｈｏｓｐｉｔａｌ，ｔｈｅ ３ｒｄ Ｍｉｌｉｔａｒｙ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００４２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｌｕｎｇ，ｔｈｅ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｏｆ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｏｘｙｇｅｎａｔｏｒ ａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｅｄ ｂｒｉｅｆｌｙ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ＥＣＣ，ＥＣＭＯ，ＩＶＯＸ ａｎｄ ＴＡＬ，ａｄｖａｎｔａｇｅ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅ，ｎｅｗｅｓｔ ｒｅ— ｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏｘｙｇｅｎａｔｏｒ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ＩＶＯＸ ａｎｄ ＴＡＬ ｃａｎ ｂｅ ｍｏｄｉｆｉｅｄ．ａｎｄ ｔｈｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｏｆ ＴＡＬ ａｓ ｔｏ ｂｅ ｔｈｅ ｒｅａｌ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｌｕｎｇ ｉｓ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ．Ｂｙ ａｎｔｉｃｉｐａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｏｘｙｇｅｎａｔｏｒ．ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅ ｏｆ ｉｄｅａｌ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｌｕｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｃａｎ ｂｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．［Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｊｏｕｒｎａｌ，２００８，２９
