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1、透析膜材料的研究进展 武汉大学中南医院肾内科 血液净化中心司晓芸 什么是透析膜 一种以浓度差为推动力的分离膜根据分离的溶质的粒径 要求透析膜上有相适应的孔径均匀的微孔 透析膜的原理 纳米级微孔 透析器膜的历史 透析膜材料分类 膜材料的特性 AdaptedfromAmJKidneyDis1998 13 s 3 115 生物相容性 判定透析膜优劣的主要指标 膜材料与血液接触后的生物反应模式图 激活修饰的补体通道 产生C5a C3a以及过敏毒素 激活XII因子 激活缓激肽释放酶 释放缓激肽 低血压 肥大细胞 中性粒细胞 粘附受体LTB4 IL 1 TNF PG等 单核细胞 血小板 血管舒张 支气管收
2、缩 2 微球蛋白 低血压 发热 释放组胺 白细胞三烯 血小板减少症 纤维素膜的基础单元 改良纤维素膜 提高生物相容性 性能最为优越的纤维素膜 生物相容性与膜表面性质有关控制膜表面的粗糙程度 高倍镜下的膜表面对比 透析膜的结构 溶质的清除率和超滤系数 完美膜结构的优点 180 200 m 血液接触层光滑 减少凝血 厚度均一 膜壁的完整性好 减少渗漏 内毒素屏障 分隔层 最小的阻力 40 m 对称膜 Symmetricmembranestructure Thinwall 薄壁 16 18 m 对称膜壁薄为了减少膜的阻力会导致膜形状变成 非圆型 溶质通过半透膜需要克服自身的阻力对称膜有着均一的膜孔大
3、小 因此降低阻力的唯一办法就是使得膜壁变薄或者增加膜孔的数量 非对称膜 非对称膜的主要阻力是最内层膜的壁厚度 其余的膜是起到支撑的作用因此当膜的形状接近标准的圆形 膜的本身阻力就非常小 亲水 疏水微区域限制了血液中蛋白质细胞与膜表面的相互作用 疏水性和表面电荷使其能吸附炎症介质 透析液侧 血侧 从透析液侧到血侧无内毒素的转移 透析液侧泡沫状膜 血液侧膜光滑 表面大吸附能力强仅有1 百万单位的内毒素能跨过膜 高通量聚砜膜 内毒素截留能力 透析器膜应用情况 透析膜材料的未来发展方向 传统透析膜的改进研发新型透析膜发展生物活性膜 聚砜膜纤维内壁的比较 透析膜的制造工艺 透析器的封装与切割 切割工艺比
4、较 2020 5 22 33 可编辑 高通量 HIGHFLUX KUF 20ml hr mmHg用于HDF HF和HIGHFLUXHDCTA TRICEA AN69 NephralST Polyflux DIAPES Xenium Polysulfone PMMA 低通量 LOWFLUX Kuf 20ml hr mmHgCuprophan Hemophan CelluloseAcetate LFPolysulfone LFPMMA EVAL LFPES 基于通透性的膜的分类 Materials 透析器 膜的筛系数 提高的中大分子清除能力 透析膜的吸附能力 脂蛋白A和脂多糖 Source Web
5、eretal IntJArtifOrgans1997 20 144 152 聚甲基丙烯酸甲酯膜 PMMA AN69膜吸附能力最强聚酰胺膜 PA 和聚砜膜 PS 次之铜仿膜的吸附能力最差 高通量透析器的吸附功能不完全相同 临床益处 透析膜和死亡率 KraneVetal AmJKidneyDis 2007 49 267 275 透析膜和死亡率 Woodsetal 膜通量和膜材料对淀粉样变性的影响 HemoStudy b2mMD 11 800D Schiffletal NephrolDialTransplant15 1399 1409 2000 Improvementoflipidprofile p
6、 0 05vstime0and4weeks time weeks ModifiedCellulose PolyfluxS 0 20 40 60 80 100 120 0 4 12 20 28 lipidconcentration mg dl 0 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 ratioLDL HDL LDL HDL LDL HDL PitoneJetal ISBP 2003 ModifiedcelluloseversusPolyfluxS43patientsPolyflux Improvementsinlipidprofilemayhelptoreduceth
7、elipidloweringmedications 保存残余肾功能 Inflammatorymarkersanddialysismembrane randomizedcross overstudyin18patients 3x8weeks Ref Schindleretal 2000 对血清白蛋白的影响 Hemostudy Marcusetal AmJKidneyDis31 491 494 1998 传统透析膜的改进研发新型透析膜发展生物活性膜 1 利用几种高分子材料物理共混 聚醚砜膜 聚乙烯基类的聚合物或共聚物 纤维素及其酯类磷脂聚合物 醋酸纤维素聚砜膜 乙烯乙二醇具有较好的亲水性和渗透性表
8、现出较好的蛋白吸附能力 2 利用化学反应 通过化学反应在基膜材料中引入其它基团 激活基膜材料通常采用氯甲基化 催化剂 臭氧处理等利用醇化 酯化等化学反应把目标基团引入到基膜材料的表面常引入的高分子材料包括PVP PEG 人血白蛋白 壳聚糖 磷脂以及某些具有抗凝血作用的物质 肝素 聚丙烯腈 聚乙烯亚胺膜 透析效果良好 并可减少透析期间的过敏反应固化壳聚糖 肝素 聚丙烯腈膜显示良好的血液相容性 可抑制铜绿假单孢菌活性肝素 聚醚砜 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醋酸纤维膜 亚油酸膜或聚丙烯酸 亚油酸 聚砜膜 更好的生物相容性和抗凝血效果 3 利用低温等离子体等技术 对聚合物表面
9、改性是赋予膜材料新性能的常用方法改变膜表面的亲疏水性利用SO2等离子体对涂在血管金属内支架表层的聚氯二甲苯进行处理 亲水性和其血液相容性也得到了显著提高 新型高通量血滤器 独特膜结构具有微孔梯度结构的第三代聚砜膜 与血液直接接触的内表面具有细小精密的薄层 保证了优秀滤出特点和性能 高清除率能高效清除达66000道尔顿的分子 内表面平滑 减少血膜激活 透析液侧泡沫状膜 吸附内毒素 合成膜的结构聚醚砜膜 聚胺 聚碸 PVP 纯聚碸 均一海绵体构造 新颖 3层构造 3 LayerStructure InnerSelectiveLayer Skin narrowporesize separationl
10、ayer 0 1 0 5 mStabilizationlayer supportfunction 2 5 mFingerTypeStructure highvoidfraction lowdiffusiveresistance 40 45 m MosteffectiveandstableremovalcharacteristicsEndotoxinsretention 膜材料的改进不同聚合物的联合应用 增加安全性和稳定性 更好的生物相容性 减少血膜接触激活 合理的亲水 疏水微区域弥散层技术 对血液成分的低吸附率 更好的通透性不对称的三层膜微结构 传统透析膜的改进研发新型透析膜发展生物活性膜 与人体的血管内皮极为相近无毒性 无抗原性 无补体 白细胞和单核细胞激活及细胞因子的释放对凝血系统没有影响 全球第一个可植入人工肾脏 去除血液毒素的数千个极小的纳米级过滤器 模仿真正肾脏代谢作用和体液平衡作用的生物反应器 Thanks 2020 5 22 65 可编辑
