透析器膜材料的研究进展课件

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联机血液-透析滤过高通量血液透析血液-透析滤过血液-滤过低通量-血液透析 治疗 方式修饰纤维素其他合成膜三醋酸纤维素FMC 低通量聚砜膜PAN醋酸纤维素 纤维素 膜 材料空心纤维 透析器平板型“盘卷”平板型“金属板”蟠管型“旋转式鼓桶” 膜形状2000之后90s80s70s60s50s1940透析膜材料分类纤维素膜合成膜再生纤维素膜 聚砜(PS)费森、贝朗、威高、

2、旭化成、朗生等 铜仿膜 聚酰胺 (PA)金宝 铜氨膜 聚丙烯晴 (PAN)AN69（金宝）改良纤维素膜聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)东丽 血仿膜海蒂妮娜聚醚砜 (PES) 贝尔克、尼普洛等 双醋酸及三醋酸膜 尼普洛、百特膜材料的特性Adapted from Am J Kidney Dis 1998; 13 (s.3) 115再生纤维素改良纤维素合成膜原材料纤维素纤维素的衍生物高分子聚合物特性带有大量的羟基通过对羟基的各种改性通过对多聚体的物化改变亲水性亲水性强亲水性弱较强的疏水性对称性对称对称不对称超滤率低适中高补体激活多较多少生物相容性-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

3、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,TNFPG等单核细胞血小板血管舒张,支气管收缩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Symmetric me

4、mbranestructureThin wall（薄壁）16-18m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Tight pore size in the inside (blood contact)Open pore size on the outside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

5、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: 内毒素截留能力高通量/低通量合成膜低通量纤维素膜40%低通量合成膜高通量合成膜低通量纤维素膜87%60 %1990200035 %65 %100 %13 %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较高通量（HIGH FLUX）-KUF20 ml/hr.mmHg 用于HDF/HF 和HIGH FLUX HD CTA/TRICEA, AN69, Nep

6、hral ST, Polyflux, DIAPES, Xenium, Polysulfone, PMMA.低通量（LOW FLUX）-Kuf 20ml/hr.mmHg Cuprophan, Hemophan, Cellulose Acetate, LF Polysulfone, LF PMMA, EVAL, LF PES基于通透性的膜的分类(Materials)Cellulose Hollow FiberPolysulfone Hollow FiberPolyacryronitrile Hollow FiberHemodialyserPlasma Therapy ProductsLeukocy

7、te Reduction FilterPolyethylene Hollow FiberCellulose diacetate Hollow FiberAmino acids immobilized PVAStyrene divinyl benzene ColumnActivated charcoal ColumnPolyethylene Hollow FiberNon-woven polyester sheetLow-FluxUrea1Creatinine1Vitamin B120.65Inulin0.052-microglobulin0Albumin0High-FluxUrea1Creat

8、inine1Vitamin B121Inulin12-microglobulin0.65 & 0.8Albumin 0.001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: Weber et al. Int J Artif Organs 1997, 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Krane V et al. Am J Kidney Dis (2007); 49:267-275透析膜和死亡率(

9、Woods et al.)膜通量和膜材料对淀粉样变性的影响 (Hemo Study)b2m MD=11,800DSchiffl et al. Nephrol Dial Transplant 15:1399-1409, 2000Improvement of lipid profile*p0.05 vs time 0 and 4 weekstime weeksModified CellulosePolyflux S02040608010012004122028lipid concentration mg/dl00.51.01.52.02.53.03.54.0ratio LDL/HDL*LDLHDL

10、LDL/HDLPitone J et al, ISBP, 2003 Modified cellulose versus Polyflux S 43 patientsPolyflux: Improvements in lipid profile may help to reduce the lipid lowering medications保存残余肾功能Inflammatory markers and dialysis membranerandomized cross-over study in 18 patients, 3 x 8 weeksRef: Schindler et al, 200

11、0对血清白蛋白的影响 (Hemo study)Marcus et al. Am J Kidney Dis 31: 491-494, 1998 用 F80之前用 F80之后*P0.05*P0.01血清白蛋白 (g/dl)Low-FuxHigh-Fux死亡率生存率白蛋白水平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

12、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

13、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-Layer Structure Inner Selective Layer (Skin)- narrow pore size- separation layer- 0.1 - 0.5 m Stabilization layer- support function- 2 5 m Finger Type Structure- high void fraction- low diffusive resistance- 40 45 m Most effective and stable removal characteristics Endotoxins retention超滤系数面积膜厚度膜材料APS-65063.11.345m改良聚砜膜APS-90075.31.845m改良聚砜膜 膜材料的改进 不同聚