人工肾脏中透析膜材料的应用及其发展

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。一次性血液透析器1923年德国的Georg Haas用火棉胶做成透析膜，以后发展为纤维素膜，铜仿膜和高分子合成膜。德国人Georg Haas首先把透析原理应用到临床医学，年轻的Haas进行大胆设想，1925年他用火棉胶做透析膜，用纯化水蛭素抗凝，以狗做实验，获得成功。1926年2月Haas首次对人体进行了实践。此后由于透析膜的材料及抗凝剂的问题，血透的研究和运用趋于沉寂，直到肝素的纯化可供人体用及发明赛洛玢制成透析膜。1920年到1930年间，人们将纤维素溶于氢氧化钠二硫化碳溶液中，再在酸浴中形成膜，这种再生纤维素膜称为赛璐玢，是制造透析器的基本材料。由于醋酸纤维膜的发明、肝素的提纯，为血液透析的现代化奠定了基础。透析机之父威廉*考尔夫（Willem Kolff）1943年，被公认为现代透析机之父、荷兰Groningen大学的年轻医生WilliamKolff制造了第一个现代鼓膜透析机。1943年，被公认为现代透析机之父、荷兰Groningen大学的年轻医生WilliamKolff，为了得到制造透析器必须的材料，冒着生命危险伪造文书，他制造了第一个现代鼓膜透析机。在其后的10年里，这个技术一直被作为全球的临床标准。Kloff的透析机非常简陋，他应用的是一个巨大的木条制成的旋转的鼓膜，缠绕了3040 m醋酸纤维素膜，然后放到一个巨大的透析液缸里。透析器复用机1945年，荷兰的Willem Johan Kolff在极为困难的二次世界大战时期，设计出转鼓式人工肾，被称为人工肾的先驱。与Willem Johan Kolff同一时期瑞典的Nils Alwall，发明了采用正压原理超滤水分的装置，Alwall发表的临床结果提示，他的正压超滤装置对于心衰、HTN患者取得了很好的疗效。从此以后透析技术进入快速发展时期通路方面，在透析治疗开始的早期，每次透析均穿刺动静脉，透析结束时再做血管结扎。当时透析仅限于抢救急性肾功能衰竭和中毒患者。透析液配置机1960年美国医生Scribner等建立了动静脉痰使得血液透析可用以治疗终末期肾病，自那以来,随着生物工程技术、高分子化学的进步,透析机、透析膜及透析技术的不断发展以及对尿毒症病理生理的深入了解，血液透析成为应用最广的肾脏替代治疗。20世纪60年代，华盛顿的Georgetown大学医院的George Schreiner医生开始为肾衰竭患者提供长期的透析治疗。另一方面，战争也使透析治疗在20世纪50年代有了很大的发展。当时，美国当局参加了朝鲜战争，战士的医疗问题使美国官员大伤脑筋。很多士兵在身体主要器官受伤后常继发肾功能衰竭，85%的人因此而致死，而战争的总体死亡率只有5%。为了解决这个问题，当局要求在前线使用30 min的透析治疗。结果证明透析治疗大大降低了死亡率，这进一步证明了新型透析机的效果。这次在朝鲜战场上的成功使透析治疗