科研人員研製出新“透析器” 探索少肝素透析

編者按：本文來自微信公眾號“中科院之聲”（ID：zkyzswx），來源為中國科學院寧波材料技術與工程研究所，作者為李田田、 王輝、 劉富，36氪經授權轉載。

人體每時每刻都在新陳代謝，在這個過程中必然會產生一些人體不需要甚至是有害的廢物，其中一小部分由胃腸道排泄出，絕大部分由腎髒排出體外，從而維持人體的正常生理活動。除了排除自身的代謝廢物外，腎髒還能把進入體內的一些外來有毒物質排出體外。

如圖1所示，它就像篩子一樣通過層層過濾把營養物質保留在體內，對人體有害的物質則排出體外。那麽問題來了，如果腎髒出了毛病，這些對人體有害物質的排泄嚴重受到影響該怎麽辦呢？

圖1 左圖：血液透析示意圖；右圖：尿液形成的示意圖。（圖片來源於網絡）

調查資料顯示，我們國家的慢性腎病患者高達1.2億人，已發展成終末期腎病患者數量為200萬；但目前僅有30多萬人接受透析治療，治療率僅為15%，遠低於歐美國家的90%。

治療尿毒症的主要方式有血液透析與腎髒移植兩種。腎源急缺問題使得我們國家尿毒症患者的腎髒移植率不足1%，而且這個難題在短期內是難以解決的，這樣一來血液透析成了治療尿毒症的主要手段。圖1左圖為血液透析示意圖，通過血液與透析液進行物質交換達到血液淨化的目的。

血液透析有一個核心部件叫透析器（圖2a），它由約1萬根具有微孔結構的中空纖維膜組成（圖2b），可以起到血液淨化的作用。由於它可以替代或者部分替代腎髒功能，所以它又被形象的稱為“人工腎”。

圖2 (a)為血液透析的核心部件：透析器；(b)透析器的組成部分：中空纖維膜。

但是它作為體外血液循環接觸材料，透析膜和血液接觸時很容易發生凝血現象，也就是我們通常所說的血栓。血小板和纖維蛋白原聚集在一起就形成了血栓，血栓容易堵塞血管，嚴重時會導致心肌梗死、下肢動脈梗死、腦梗死、血栓塞等情況的發生。這對腎病患者來說無疑是雪上加霜。肝素作為一種藥物可以起到防止凝血的作用，但是直接將肝素注射到人體內後雖然會防止血栓現象的發生，但是它會加劇出血風險，並且長期依賴肝素也會導致血小板減少症、皮膚反應、骨質疏松等副作用。

真的是“魚”和“熊掌”不能兼得嗎？追根溯源，“魚”和“熊掌”不能兼得的主要原因在於，作為不是人體組成部分的透析器中的中空纖維膜與人體血液的相容性太差，使得人體發生免疫反應，才會發生嚴重的血栓現象。如前面所說，後續將肝素直接注射進血液也會對人體造成一定傷害。

最近，中國科學院寧波材料技術與工程研究所劉富研究員團隊就製作出一種自抗凝透析器，或許能很好解決上述“魚”和“熊掌”不能兼得的問題。

科研人員將具有抗凝血作用的肝素或者與肝素具有相同作用的類肝素，直接固定在透析膜表面。如此一來，透析器在去除人體有害物質的同時，由於自身的抗凝血作用，也會大大抑製在血液經過透析器時發生的嚴重的凝血現象。

如圖3所示，將具有自抗凝功能的膜浸入血漿很長時間後才產生絮凝，而傳統透析器中的膜浸入血漿後在幾十秒內就已經完全凝固。因此，我們把這種自身具有抗凝性能的透析器稱為自抗凝透析器。

圖3 分別為血漿開始出現絮凝（浸入2小時）和血漿完全凝固（浸入3小時）。

與傳統的透析器相比，自抗凝透析器無疑將會是腎病患者的福音，它使得肝素或類肝素的抗凝作用僅在需要的地方發揮（血液有透析器接觸的位置），不會改變人體血液整體的生理環境。這樣即可以解決肝素濫用問題（最終實現少肝素注射或無肝素注射），避免後遺症的發生，又能避免血栓現象的發生保證透析的高效進行，具有潛在的臨床應用前景。