牛小旦

（天津工业大学材料科学与工程学院，天津 300387）

血液透析是重要的肾脏替代治疗方法，但是也会产生一些血液透析并发症，研究人员不断创新血液透析膜材料及其改性方法，得到了许多具有潜在应用价值的血液透析膜。血液透析主要是利用透析膜通过弥散及吸附等机理除去中小分子毒素，达到血液净化目的。血液透析（HD)主要应用于急性肾功能衰竭（AKI）、慢性肾功能衰竭（CKD），急性中毒、急性肺水肿、以及肝功能衰竭等的治疗。慢性肾脏病（CKD） 发展到第5期——终末期肾脏病（ESRD），需要使用HD治疗方式。

1 血液透析并发症

血液透析是常用的肾脏替代疗法。但是，长期血液透析会引发一系列疾病，常见的血液透析并发症有感染，透析失衡综合征，心血管疾病和低蛋白症等。血液透析患者还很容易出现急性炎症反应与氧化应激现象，进而导致很多疾病产生。

Krishna D K等[1]人的研究显示CKD患者与HD相关的并发症多于AKI，且HD期间发生频率最高的并发症为血管通路（18.18%）和低血压（18.18%），最少的是高血压（1.01%）。 61～70岁年龄段的并发症最多（30.3%）。

规范的透析器复用已被证实是安全和有效的，这样做不仅可以降低透析成本，而且可以消除透析器的“首次使用综合征”，提高其生物相容性，减少补体系统与免疫系统的激活，从而降低透析并发症发生的概率。但是也可能透析器的性能降低，使透析器及患者被感染的危险增加，增大透析并发症的发生概率。

2 血液透析膜发展阶段

血液透析膜是血液透析装置中的核心组件，也是保证血液透析效果的最重要部分。血液透析膜其实属于一种半透膜，起到代替人体肾脏功能的作用。血液透析膜对膜材料的要求较高，需要兼具生物安全性以及生物功能性。安全性体现为无毒，不致癌，有良好的生物相容性与一定的抗蛋白吸附性，功能性则主要包括血液透析性能，即中小分子毒素的清除能力，以及抗凝、抗氧化、抗炎等额外性能。同时膜应该具有一定的机械强度，原料及制备过程等经济简单。

临床用血液透析膜目前主要经历了两代。第一代透析膜主要有醋酸纤维素透析膜、铜氨纤维素透析膜等。第二代透析膜材料为合成高分子，主要包括聚砜（PSF）、聚醚砜（PES）、聚乙烯醇（PVA）、聚乳酸（PLA）、乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）、壳聚糖 （CS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚丙烯腈（PAN） 等。其中，PSF和PES材料在血液透析膜中的应用最为广泛。主要原因是二者皆有着良好机械强度与成膜性，耐热、耐水解，耐氧化，稳定性好，以及具有一定的生物相容性。

目前有低通量、高通量血液透析器，以及新型中型截留量透析器等。刘宗旸等[2]人研究了高通量透析膜聚砜膜FX60与低通量透析膜聚砜膜FX8在维持性血液透析过程中性能比较，结果显示前者对β2-微球蛋白等的清除效果更好，同时生物相容性更好。Kirsch,A H等[3]人制备得到新型中型截留（MCO） 膜，与高通量透析膜相比，MCO对中分子毒素的清除能力更好。

可穿戴的人工肾脏是目前的研究热点之一。开发便携式和可穿戴HD系统需要制备更加高效的膜。研究人员制备出了纳米多孔氮化硅膜（NPN-O），使用该膜对尿毒症大鼠进行4h透析，NPN-O可以将血液透析所需的膜面积减少两个数量级[4]。

3 血液透析膜改性

理想的透析膜应该同人体自身血管内皮细胞接近，具有极高的生物相容性，但是目前的科学研究仍然无法实现这一点，只有尽可能地提高血液透析膜的生物相容性。可以针对白细胞介素-1 β （IL-1 β），IL-6，肿瘤坏死因子 （TNF- α），C反应蛋白（CRP）等这些影响血液透析膜生物相容性的指标来提高血液透析膜的生物相容性。

为了血液透析患者的存活率以及减轻患者治疗痛苦，开发血液相容性好，透析效果好，质优价廉，抗氧化抗炎，综合性能优良的新型血液透析膜以及通过多种改性方式改性传统膜材料很有必要，是目前研究人员的研究热点之一。血液透析膜的改性方法大体可以分为本体改性、表面修饰改性以及多重功能化修饰改性。

3.1 本体改性

本体改性的物理方法一般是简单的物理共混，共混可以保持改性物质原有的结构与性能，操作简单，一般（1～6质量分数%） 的添加剂和原料进行混合，膜的亲水性和表面性都能得到改善。

安子韩[5]通过自由基聚合法合成 PVDF和ACMO的共聚物 PVDF-g-PACMO，并将此共聚物作为亲水添加剂对PVDF共混改性，使膜的血液相容性提高，有望应用于血液透析领域。王丹丹等[6]人制备了水飞蓟宾-卵磷脂复合物（SPC）作为改性剂，得到抗氧化PSF/SPC血液透析膜，结果表明，该血液透析膜综合性能良好，可望应用于血液透析领域，缓解病人的氧化应激状态。

本体改性的化学改性方法很多，包括有接枝、共聚、嵌段、扩链等，是将基膜材料直接改性后进行新型膜材料制备。Radhakumary C[7]等以硝酸铈铵为引发剂，接枝共聚制备了壳聚糖-g-聚醋酸乙烯酯膜，得到的膜具有优异的机械稳定性与良好的生物相容性，满足血液透析膜的开发需求。

3.2 表面修饰改性

表面修饰改性主要包括有表面涂层，表面沉积，表面交联，表面等离子体处理，表面键接功能性分子等，具体涉及到表面化学键、范德华力及氢键等作用力的构建。表面改性主要目的是改变表面的微结构状态及表面性能，例如亲水性、血液相容性等。

Hoseinpour V等[8]人合成了硫酸化羧甲基纤维素 （SCMC），通过酰胺键将羧甲基纤维素（CMC） 和SCMC固定在胺化PES膜（PES-NH 2）的表面上，分别合成PES-CMC和PES-SCMC膜，结果表明，与未改性的PES膜相比，新合成的膜血液相容性增加，具有良好的防污性能。

3.3 多重功能化修饰改性

实际进行新型膜设计时可以结合使用多种修饰改性方法，以满足血液透析膜的多方面要求。制备的多重功能性的新型膜，应对复杂的微环境及其变化，尽可能减少膜材料与血液接触所引起的不良生物相容性反应，满足实际临床需要，提高血液透析治疗效果与患者生存时间。

赵翌帆[9]通过聚砜基两亲性共聚物的分子设计，首先合成聚醚砜两性离子嵌段共聚物PES-b-PSBMA（聚磺酸基甜菜碱），使其在水溶液中自组装形成球形胶束，然后将胶束过滤沉积在聚砜膜表面，制得的复合膜与聚砜膜相比，抗生物污染性、血液相容性和分离性能得到显著提高。

于菁[10]利用静电作用制备了一种表面肝素化纤维素季铵盐/聚丙烯酸膜，结合了本体改性与表面改性两种修饰改性方法。得到的膜具有优良的肝素固定性能，可以显著延长复钙时间，对尿素（小分子）和溶菌酶（中分子） 具有高清除率，是一种性能优良的新型血液透析膜材料。

4 结语

血液透析目前仍然是临床上用来治疗肾脏病患者的主要方式，近年来已经出现了多种新型血液透析膜及其材料。随着科学技术的进步与发展，人们对自身健康的关注和家庭医疗投入的加大，以及国家对百姓医疗保障的重视，在肾脏病人治疗方面，广大科研工作者加大对血液透析膜材料的研究，开发更加安全高效经济的血液透析膜将成为趋势。