人工腎血液透析材料及應(yīng)用

1、 人工腎人工腎 血液透析材料及其應(yīng)用血液透析材料及其應(yīng)用 SmilewqSmilewq20102010年年1212月月1313日日人工腎人工腎腎腎腎的功能腎的功能 分泌尿液分泌尿液 ，排出代謝，排出代謝廢物、毒物、藥物廢物、毒物、藥物 調(diào)節(jié)體內(nèi)水和滲透壓調(diào)節(jié)體內(nèi)水和滲透壓 調(diào)節(jié)電解質(zhì)濃度調(diào)節(jié)電解質(zhì)濃度 調(diào)節(jié)酸堿平衡調(diào)節(jié)酸堿平衡 內(nèi)分泌功能內(nèi)分泌功能腎單位腎單位 組成腎臟的結(jié)構(gòu)和組成腎臟的結(jié)構(gòu)和功能的功能的基本單位基本單位 每個(gè)腎臟有每個(gè)腎臟有一百多一百多萬萬個(gè)個(gè)腎單位腎單位 包括腎小體和腎小包括腎小體和腎小管管 腎小體由腎小球和腎小體由腎小球和腎小囊組成腎小囊組成腎小體腎小體納米級(jí)微孔腎功能衰

2、竭和尿毒癥發(fā)病率與治療腎功能衰竭和尿毒癥發(fā)病率與治療l 全世界全世界 發(fā)病率：發(fā)病率：50-150人人/百萬人口百萬人口 治療治療 54萬人使用人工腎，五年存活率超過萬人使用人工腎，五年存活率超過85% 發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)達(dá)國(guó)家95%晚期腎衰患者進(jìn)行透析治療晚期腎衰患者進(jìn)行透析治療l 中國(guó)中國(guó) 發(fā)病率：發(fā)病率：100-200人人/百萬人口百萬人口 治療治療 1000家左右醫(yī)院開展透析治療家左右醫(yī)院開展透析治療 10-15%晚期腎衰患者進(jìn)行透析治療晚期腎衰患者進(jìn)行透析治療人工腎人工腎 人工腎是一種替代腎人工腎是一種替代腎臟功能的裝置，通過臟功能的裝置，通過透析、過濾、吸附、透析、過濾、吸附、膜分離膜分離

3、，清除血液中，清除血液中有害物質(zhì)，糾正體內(nèi)有害物質(zhì)，糾正體內(nèi)電解質(zhì)與維持酸堿平電解質(zhì)與維持酸堿平衡。主要用于治療腎衡。主要用于治療腎功能衰竭和尿毒癥。功能衰竭和尿毒癥。人工腎的發(fā)展歷程人工腎的發(fā)展歷程人工腎的工作機(jī)理人工腎的工作機(jī)理血液透析血液透析l清除體內(nèi)代謝清除體內(nèi)代謝廢物，保持電廢物，保持電解質(zhì)和酸堿平解質(zhì)和酸堿平衡衡l排除體內(nèi)潴留排除體內(nèi)潴留的水分的水分血液透析的原理血液透析的原理 擴(kuò)散擴(kuò)散所謂擴(kuò)散，即溶質(zhì)依賴膜兩側(cè)的濃度差，由高濃度側(cè)向低濃度側(cè)移動(dòng)。 超濾超濾超濾又稱超過濾，用于截留水中膠體大小的顆粒，而水和低分子量溶質(zhì)則允許透過膜。 對(duì)流對(duì)流溶質(zhì)依賴水的跨膜移動(dòng)稱為對(duì)流。比擴(kuò)散快得

4、多透析型人工腎機(jī)的組成透析型人工腎機(jī)的組成 透析液透析液供給系統(tǒng)供給系統(tǒng) 血液凈化系統(tǒng)血液凈化系統(tǒng) 透析器透析器 自動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)透析液透析液 有效成分：有鈉、鉀有效成分：有鈉、鉀、鈣、鎂、氯、醋酸、鈣、鎂、氯、醋酸鹽及碳酸氫鹽和葡萄鹽及碳酸氫鹽和葡萄糖。糖。 然而血液透析需要比然而血液透析需要比正常人飲用更大量的正常人飲用更大量的水。透析液是由濃縮水。透析液是由濃縮液與透析用水按一定液與透析用水按一定比例混合。比例混合。透析器透析器l 組成組成 支撐結(jié)構(gòu)支撐結(jié)構(gòu) 透析膜透析膜l 分類分類(根據(jù)構(gòu)型根據(jù)構(gòu)型) 平板型平板型 蟠管型蟠管型 中空纖維型中空纖維型 中空纖維型透析器中空纖維型

5、透析器中空纖維型透析器中空纖維型透析器 成千上萬根成千上萬根（8000-15000）薄壁中空纖維薄壁中空纖維 纖維內(nèi)徑纖維內(nèi)徑200um左右，壁厚左右，壁厚10um左右左右 膜透析面積約膜透析面積約1m2 中空纖維中空纖維型透析器型透析器中空纖維型透中空纖維型透析器是目前臨析器是目前臨床使用最多、床使用最多、效果最好的一效果最好的一類透析器。決類透析器。決定透析器性能定透析器性能最重要的部件最重要的部件是透析膜是透析膜血液流進(jìn)血液流出透析液流出透析液流進(jìn)樹脂透析膜材料透析膜材料 未修飾的纖維素膜未修飾的纖維素膜：銅仿膜、雙醋酸纖維素膜等 改良或再生纖維素膜改良或再生纖維素膜： 血仿膜、三醋酸纖

6、維素膜等 合成膜合成膜：聚砜膜、聚碳酸脂膜、聚酰胺膜、聚醚砜膜、聚丙烯腈膜等聚醚砜中空纖維膜聚醚砜中空纖維膜優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)l優(yōu)異的優(yōu)異的穩(wěn)定性穩(wěn)定性l疏松的結(jié)構(gòu)疏松的結(jié)構(gòu)l良好的生物相容性良好的生物相容性l較好的吸附能力較好的吸附能力中空纖維的膜分離過程中空纖維的膜分離過程中空纖維膜具有半透膜的性質(zhì)，關(guān)閉由具有納米到微米中空纖維膜具有半透膜的性質(zhì)，關(guān)閉由具有納米到微米級(jí)空隙的多孔構(gòu)成，膜上的孔徑能讓誰(shuí)、尿素等一些小級(jí)空隙的多孔構(gòu)成，膜上的孔徑能讓誰(shuí)、尿素等一些小分子通過而阻擋一些比較大的分子，如蛋白質(zhì)等分子通過而阻擋一些比較大的分子，如蛋白質(zhì)等東華人工腎東華人工腎 1974年研制我國(guó)第一臺(tái)人工腎透析

7、器，年研制我國(guó)第一臺(tái)人工腎透析器，1978年獲年獲得全國(guó)第一屆科技大會(huì)獎(jiǎng)，改產(chǎn)品在全國(guó)各大醫(yī)得全國(guó)第一屆科技大會(huì)獎(jiǎng)，改產(chǎn)品在全國(guó)各大醫(yī)院投入使用院投入使用 1988年年溶劑法纖維素中空纖維膜和人工腎的研溶劑法纖維素中空纖維膜和人工腎的研制制獲得上海市優(yōu)秀發(fā)明二等獎(jiǎng)；獲得上海市優(yōu)秀發(fā)明二等獎(jiǎng)；1990年國(guó)家發(fā)年國(guó)家發(fā)明三等獎(jiǎng)明三等獎(jiǎng) 1994年改性聚丙烯腈人工腎透析器。該成果經(jīng)改年改性聚丙烯腈人工腎透析器。該成果經(jīng)改進(jìn)應(yīng)用于腹水超濾濃縮器，進(jìn)應(yīng)用于腹水超濾濃縮器，2000年年1月獲教育部科月獲教育部科技發(fā)明三等獎(jiǎng)技發(fā)明三等獎(jiǎng) 東華大學(xué)第四型人工腎透析器采用東華大學(xué)第四型人工腎透析器采用共混聚醚砜

8、共混聚醚砜，其模擬實(shí)驗(yàn)已達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，目前正在進(jìn)行轉(zhuǎn)產(chǎn)工作其模擬實(shí)驗(yàn)已達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，目前正在進(jìn)行轉(zhuǎn)產(chǎn)工作透析膜的生物相容性透析膜的生物相容性理想的生物相容性膜理想的生物相容性膜 與人體血管內(nèi)皮極為與人體血管內(nèi)皮極為相近相近 是無毒性、無抗原性，是無毒性、無抗原性，無補(bǔ)體、白細(xì)胞和單無補(bǔ)體、白細(xì)胞和單核細(xì)胞激活及細(xì)胞因核細(xì)胞激活及細(xì)胞因子的釋放子的釋放 對(duì)凝血系統(tǒng)無影響對(duì)凝血系統(tǒng)無影響不相容性的生物學(xué)反應(yīng)不相容性的生物學(xué)反應(yīng) 激肽系統(tǒng)的激活激肽系統(tǒng)的激活 凝血物質(zhì)產(chǎn)生凝血物質(zhì)產(chǎn)生 組織胺釋放和各種細(xì)組織胺釋放和各種細(xì)胞因子的產(chǎn)生胞因子的產(chǎn)生 導(dǎo)致生物不相容性的因素導(dǎo)致生物不相容性的因素 透析液的成分和細(xì)

9、菌產(chǎn)物污染透析液的成分和細(xì)菌產(chǎn)物污染 復(fù)用方法復(fù)用方法 消毒劑種類消毒劑種類 透析器化學(xué)殘留物透析器化學(xué)殘留物 透析管路透析管路 血管通路等血管通路等血液透析的并發(fā)癥血液透析的并發(fā)癥 過敏反應(yīng)過敏反應(yīng)新透析器在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的過新透析器在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的過敏反應(yīng)也叫首次使用綜合征敏反應(yīng)也叫首次使用綜合征 低血氧癥低血氧癥原因是由于補(bǔ)體的激活釋放多原因是由于補(bǔ)體的激活釋放多種生物活性因子種生物活性因子 凝血纖溶異常凝血纖溶異常導(dǎo)致凝血導(dǎo)致凝血 免疫功能低下免疫功能低下 脂質(zhì)代謝紊亂脂質(zhì)代謝紊亂導(dǎo)致患者心腦血管事件發(fā)導(dǎo)致患者心腦血管事件發(fā)生的重要引因素之一生的重要引因素之一 透析性骨病透析性骨病淀粉樣

10、骨病淀粉樣骨病血液透析器的復(fù)用血液透析器的復(fù)用 改善透析膜的改善透析膜的生物生物相容性相容性 預(yù)防透析器預(yù)防透析器首次使首次使用綜合癥用綜合癥 節(jié)省醫(yī)療資源、節(jié)節(jié)省醫(yī)療資源、節(jié)省透析費(fèi)用（省透析費(fèi)用（復(fù)用5-20次） 減少醫(yī)療垃圾，保減少醫(yī)療垃圾，保護(hù)環(huán)境護(hù)環(huán)境透析器復(fù)用機(jī)透析器復(fù)用機(jī)透析器復(fù)用優(yōu)點(diǎn)：透析器復(fù)用優(yōu)點(diǎn)： 1、改善透析膜的生物相容性。生物相容性的改善使病人透析時(shí)感覺舒服，副作用小。2、預(yù)防透析器首次使用綜合癥。新生產(chǎn)的透析器采用環(huán)氧乙烷消毒，部分病人用新透析器治療時(shí)發(fā)生過敏反應(yīng)。透析器重復(fù)使用后，殘留的環(huán)氧乙烷減少，環(huán)氧乙烷過敏反應(yīng)也會(huì)降低。3、節(jié)省經(jīng)費(fèi)。復(fù)用5-20次，可將透析耗

11、材費(fèi)用降低至一次性的1/10左右。4、有利于環(huán)保。制作透析器的材料屬于不可降解的材料，大量丟棄的一次性透析器對(duì)我們生存的環(huán)境是極大的負(fù)擔(dān)。透析器的復(fù)用透析器的復(fù)用益處益處 改善透析膜的生物相容性改善透析膜的生物相容性 預(yù)防透析器首次使用綜合預(yù)防透析器首次使用綜合癥癥 節(jié)省醫(yī)療資源、節(jié)省透析節(jié)省醫(yī)療資源、節(jié)省透析費(fèi)用費(fèi)用 減少醫(yī)療垃圾，保護(hù)環(huán)境減少醫(yī)療垃圾，保護(hù)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn) 隨著復(fù)用次數(shù)的增加，其隨著復(fù)用次數(shù)的增加，其效能（尿素清除率等）及效能（尿素清除率等）及實(shí)際透析劑量會(huì)下降。實(shí)際透析劑量會(huì)下降。 增加的交叉感染危險(xiǎn)增加的交叉感染危險(xiǎn)人工腎研究的新進(jìn)展人工腎研究的新進(jìn)展 便攜式人工腎便攜式人

12、工腎 2007年年12月，英國(guó)衛(wèi)報(bào)報(bào)道英國(guó)科學(xué)家發(fā)明了一種可穿月，英國(guó)衛(wèi)報(bào)報(bào)道英國(guó)科學(xué)家發(fā)明了一種可穿戴的人工腎戴的人工腎http:/ 可植入人工腎可植入人工腎 2010年年9月，美國(guó)科學(xué)家宣稱，全球第一個(gè)具有活組織腎月，美國(guó)科學(xué)家宣稱，全球第一個(gè)具有活組織腎臟功能的可移植人工腎臟已成功問世。臟功能的可移植人工腎臟已成功問世。 http:/ 腹水透析器（白蛋白和酶的回收）腹水透析器（白蛋白和酶的回收） 人工肝臟、血液濃縮器人工肝臟、血液濃縮器 血液分離血液分離 降血脂用膜方法分離降血脂用膜方法分離 血液中癌細(xì)胞分離血液中癌細(xì)胞分離透析膜材料的未來發(fā)展方向透析膜材料的未來發(fā)展方向 傳統(tǒng)透析膜的改進(jìn)傳統(tǒng)透析膜的改進(jìn)如進(jìn)一步改