透析膜材料的基本原理和研究进展
血透透析的原理
血液透析的基本原理血液透析是一种通过人工手段清除体内废物和多余液体的治疗方法，常用于慢性肾衰竭等疾病患者。
它利用半透膜将血液与透析液分隔开来，通过浓度差、压力差等因素使废物和多余液体从血液中转移到透析液中，从而达到清除废物、平衡电解质和酸碱平衡的目的。
1. 透析膜的选择在血液透析中，选择合适的透析膜非常重要。
常见的透析膜有硅胶、聚亚醋酸乙烯（PVA）等材料制成。
这些材料具有较好的生物相容性和半渗透性，能够有效地分离血液和透析液。
2. 渗透压差驱动在血液透析过程中，渗透压差是推动废物和多余液体从血液向透析液转移的主要力量之一。
由于人体组织细胞内外溶质浓度的差异，形成了渗透压差。
通过选择适当的透析液成分和浓度，可以使透析液中的溶质浓度低于血液中的溶质浓度，从而形成渗透压差，推动废物和多余液体从血液向透析液转移。
3. 浓度梯度驱动除了渗透压差外，浓度梯度也是推动废物转移的重要因素。
在血液透析中，由于血液和透析液之间存在浓度差，废物会沿着浓度梯度从高浓度区向低浓度区转移。
通过控制透析液中各种离子和溶质的浓度，可以加强这种转移过程，提高废物清除效率。
4. 对流与扩散在血液透析过程中，除了渗透压差和浓度梯度驱动外，对流与扩散也起到重要作用。
对流是指通过半透膜上的小孔或孔道来传输溶质和水分子。
当血液通过半透膜时，在一定压力差的作用下，溶质和水分子可以通过半透膜的小孔或孔道进入透析液中，从而实现废物清除。
扩散是指溶质自高浓度区向低浓度区传输的过程。
在血液透析中，溶质通过浓度梯度差从血液向透析液转移，其中扩散起到重要作用。
通过增加透析液与血液之间的接触面积和减小扩散距离，可以提高扩散速率，增加废物清除效果。
5. 肾脏功能替代血液透析主要是通过模拟肾脏的功能来清除体内废物和多余液体。
肾脏是人体内主要的排泄器官，能够通过尿液排出代谢产物和多余水分。
而在慢性肾衰竭等疾病患者中，肾脏功能受损，无法有效排除废物和多余液体。
血液透析器膜的材料研究
血液透析器膜的材料研究血液透析是一种常见的治疗肾脏疾病的方法。
在透析过程中，血液在透析器中通过一种特殊的膜，将身体中的废物和过多水分过滤出来。
因此，透析器膜的材料研究是十分重要的。
透析器膜的材料可以分为两类：人造膜和天然膜。
人造膜包括聚合物膜和无机材料膜。
聚合物膜主要由聚乙烯、聚氨酯、聚氨酯醚、聚丙烯等材料组成。
这些材料的物理化学性质和结构特点不同，对透析器的透析性质产生了很大的影响。
例如，聚乙烯的透水性能比较好，但对蛋白质的透过性不够理想；聚氨酯醚材料适用于高分子质量较大的血液成分分离；聚丙烯则是一种透析器膜材料的基础材料，可拓展用于高透析速率和免疫学涂层等新功能领域。
无机材料膜主要是以纳米级尺寸的银、氧化锗、氧化铝等物质为基础，利用下场热处理、溶胶-凝胶、电化学-光化学等新技术制备而成。
这些材料的特殊结构体现了一定的生化活性，可以促进透析过程的特定分子选通，所以透析器膜的性能可以进一步拓展。
相较于人造膜，天然膜具有天然疏水性、良好生物相容性和生物相关性等优势。
天然膜的主要来源于动物的血管网络，如肠道粘膜、肝脏血管、角膜等。
天然膜还可以通过海藻、鱼皮等方式获得，如之前发表的一篇文章提到的十种透析器膜材料之一：聚糖膜, 阐述其其性质独特的特点，满足了膜材料生物相容性、生物医用性、稳定性等要求。
然而，天然膜适用性受到生物相互作用、制备工艺、成本等因素的限制。
总的来说，透析器膜材料的研究需要考虑到许多方面，如透析器的物理化学性质、耐久性和生物相容性等。
各种不同类型的透析器膜都有其特定的优势和局限性，因而不同的透析器膜材料可以在特定的透析条件下发挥不同的作用，从而满足人们对透析器要求的不同应用需求。
透析膜材料设计与性能分析
透析膜材料设计与性能分析随着生物医学技术的发展，透析膜作为一种重要的分离过程材料，已经成为了目前广泛应用于生物医学领域的一种重要材料。
然而，在目前的生物医学领域中，关于透析膜材料的选择和性能分析等问题仍然存在很多的争议和研究工作。
本文将针对透析膜材料设计和性能分析这两个方面进行一些深入的探讨和研究。
透析膜材料的设计在透析膜材料的设计中，其本质就是一个把有害成分和有益成分从一侧分离出来的工具。
因此，透析膜材料的设计主要关注以下几个方面：1. 材料的选择在透析膜材料的选择上，通常会考虑材料的孔径、孔径分布、分子量截留、生物相容性等因素。
目前最为常见的透析膜材料包括聚醚砜、聚氨酯、聚酰胺等。
2. 膜层厚度的控制在透析膜的设计中，膜层的厚度通常也是一个非常重要的考虑因素。
现有的研究表明，透析膜膜层的厚度会直接影响到其对于溶质的分离效果，因此，控制膜层厚度是透析膜设计中必须考虑的因素之一。
3. 孔径的控制透析膜材料的孔径大小也会直接影响其对于不同分子量的成分的选择性。
因此，在透析膜的设计中，孔径的控制是一个非常重要的考虑因素。
通过对孔径的控制，可以实现对不同分子量成分的有选择性的分离。
透析膜材料性能分析当透析膜材料被设计之后，其性能分析就变得至关重要。
目前，透析膜材料的性能分析主要分为两个方面：1. 透析膜的透过效率在透析膜的性能分析中，透过效率是一个重要的考虑因素。
透过效率通常是指透析膜对溶质的透过率，它可以通过透过对目标成分的过程中，透析膜可承受的最大压力和透析膜的厚度等进行计算。
2. 透析膜的选择性透析膜的选择性同样也是透析膜材料性能分析的重要考虑因素。
选择性通常是指透析膜对于分子量大的分子和分子量小的分子的筛选效果。
选择性的大小则可以通过用截留分子的分子量除以透过分子的分子量来进行计算。
总之，透析膜材料的设计和性能分析是生物医学领域中一个非常重要的研究方向。
通过对透析膜材料设计和性能分析的深入研究，可以为生物医学领域的发展提供更加高效、精确和可靠的分离过程材料，为人类健康事业作出贡献。
血液透析膜的进展趋势
血液透析膜的进展趋势【关键词】透析器;透析膜;应用;进展血液透析是一种溶质通过半透膜与另一种溶质互换的进程。
半透膜是一张布满许多小孔的薄膜，膜的孔隙大小在必然范围内，使得膜的双侧溶液中的水分子和小分子的溶质可通过膜孔进行互换，但大分子溶质(蛋白质)不能通过。
依照Gibbs-Donnan膜平稳原理，半透膜双侧液体各自所含溶质浓度的梯度差及其他溶质所形成的不同渗透浓度，可使溶质从浓度高的一侧向浓度低的一侧移动(弥散作用)，而水分子那么从渗透浓度低的一侧向浓度高的一侧渗透(渗透作用)，最终达到动态平稳[1]。
当血液进入透析器时，其代谢产物如尿素、肌酐、胍类、中分子物质、过量的电解质即可通过透析膜弥散到透析液中，而透析液中的碳酸氢根、葡萄糖、电解质等机体所需物质那么被补充到血液中，从而达到清除体内代谢废物、纠正水电解质紊乱和酸碱失衡的目的。
1 透析膜的分类目前经常使用的透析器要紧有4种透析膜：(1)再生纤维素膜;(2)醋酸纤维素膜;(3)替代纤维素膜;(4)合成膜。
但要注意以下几点：(1)纤维素膜和合成膜都有高通量和低通量之分;(2)不该把所有纤维素膜都以为是一样的，一样也不该把所有合成膜都看做是相同的;(3)各类纤维素膜之间或各类合成膜之间生物相容性能够不同。
2 透析膜的评判标准清除率和超率系数清除率是透析器最有效和最重要的特性，是决定透析方案的要紧因素。
不同透析器的清除率范围有明显的重叠，可依照需要选择。
最近几年来，以VitB12为代表的中分子物质清除率再也不被以为是重要的，但清除β2微球蛋白的重要性愈来愈受到人们的关注。
超率系数在透析间期体重增加较多的患者需要选用超滤系数大的透析器，但要考虑患者心血管系统的稳固性和耐受性。
合成膜的超滤系数较高。
目前临床上利用的新型纤维素膜也能达到患者的医治需求。
生物相容性广义上讲，透析膜的生物相容性是指成立体外循环对患者直接引发的一系列反映，其中血膜反映是决定生物相容性的最重要方面。
费森尤斯透析膜材料
费森尤斯透析膜材料
费森尤斯透析膜材料是一种特殊的材料，用于透析过程中的分离和过滤，主要用于肾脏透析和血液透析等医疗应用。
费森尤斯透析膜材料具有高度的选择性，能够有效地过滤血液中的废物和毒素，同时保留必要的营养物质，达到治疗和纠正身体内部化学平衡的目的。
费森尤斯透析膜材料通常由聚合物制成，例如聚乙烯醇或聚亚砜等。
这些材料具有良好的生物相容性和生物相似性，减少了对人体的不良反应和排斥反应。
此外，费森尤斯透析膜材料还具有特殊的孔隙结构和分子筛选性能，能够实现对不同分子大小的选择性过滤，提高透析效果。
费森尤斯透析膜材料经过先进的工艺处理，使其具有良好的物理和化学稳定性，能够在透析过程中长时间使用而不发生破损或腐蚀。
此外，费森尤斯透析膜材料还具有较高的通透性和较低的阻力，能够有效地提高透析效率和溶质清除量。
总之，费森尤斯透析膜材料是一种特殊的材料，具有高度的选择性、生物相容性和透析效能，被广泛应用于肾脏透析和血液透析等医疗领域。
血液透析治疗中透析器膜的应用研究
血液透析治疗中透析器膜的应用研究一、研究背景慢性肾衰竭是一种严重的疾病，其病程长、病情复杂，需要长期的治疗和监测。
血液透析是目前最常用的肾替代治疗方法之一，其在去除体内废物和水分方面具有较好的疗效。
血液透析治疗中透析器膜作为治疗的重要部分，不仅影响着治疗的效果，还直接影响着患者的生命安全。
二、透析器膜的种类透析器膜按材料可分为纤维素膜、聚酰胺膜、聚砜膜、聚碳酸酯膜、聚丙烯膜等几种。
1.纤维素膜纤维素膜是一种较早研制的透析器膜，其主要来源于棉质材料或淀粉糊化产物。
纤维素膜的优点是价格便宜，但其分子量截留范围有限，只适用于中小分子的废物清除，不能有效清除大分子物质。
2.聚酰胺膜聚酰胺膜是一种以三聚氰胺为主链的合成树脂，具有良好的化学稳定性和高分子量。
其在透析过程中分子量分布较为均匀，可以有效清除各种分子大小的废物，是目前透析器膜的主要材料之一。
3.聚砜膜聚砜膜是一种高温高压下聚合的合成材料，具有较高的力学强度和化学稳定性。
其分子量截留范围广，可以有效清除大分子物质，但其造价较高。
4.聚碳酸酯膜聚碳酸酯膜是一种用碳酸二甲酯和二酚经过聚合反应制得的合成材料，具有较好的力学性能和生物相容性。
其透析效果较优，但其成本较高。
5.聚丙烯膜聚丙烯膜是一种适用范围较广的材料，具有较好的生物相容性和良好的抗菌性能。
三、透析器膜的选择在临床应用中，透析器膜的选择是根据患者的透析治疗需要和实际透析情况而定的。
当患者需要较高的透析效果时，应选用分子量截留范围较广的透析器膜，例如聚酰胺膜、聚砜膜等；当患者透析治疗时间较长时，应选用生物相容性好的透析器膜，例如聚碳酸酯膜；当患者存在较严重的感染风险时，应选用抗菌性能好的透析器膜，例如聚丙烯膜。
四、透析器膜的改良研究目前，随着新材料的不断涌现和研究技术的不断提高，透析器膜的研究也在不断发展与改良中。
1.表面改性表面改性是对透析器膜外表进行处理以改变其特性。
例如，对聚酰胺膜表面进行改性可使其生物相容性更好、抗炎性更高等。
膜分离技术的研究进展及其应用展望
膜分离技术的研究进展及其应用展望膜分离技术是一种重要的分离技术，主要通过多孔膜的筛选作用实现物质分离。
该技术已经广泛应用于生物技术、食品工业、化学工业、环保工程、医药等领域。
本文将介绍膜分离技术的研究进展及其应用展望。
一、膜分离技术的研究进展（一）膜材料的研究膜材料是膜分离技术的基础，目前主要有有机膜、无机膜和复合膜三种类型。
有机膜主要包括聚酯薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚氨酯薄膜等。
这些膜材料具有重量轻、成本低的特点，但是它们的相对分子质量截止率较低，不能满足高精度的分离要求。
无机膜主要包括陶瓷膜、玻璃膜、金属膜等。
这些膜材料具有相对分子质量截止率高、高温抗腐蚀、使用寿命长的特点，但是成本昂贵，生产工艺复杂。
复合膜则是综合了有机膜和无机膜的优点，同时避免了它们的缺点，被广泛应用于分离领域。
（二）膜分离机理的研究膜分离机理主要包括纳滤、超滤、微滤和逆渗透等，其中逆渗透技术是目前应用最广泛的一种膜分离技术。
它主要利用高压将溶液逆向渗透过一种微孔膜，使得溶液中间的水分子进入膜孔，而其他大分子物质则难以通过膜孔的筛选。
逆渗透技术广泛应用于海水淡化、饮用水净化、污水处理、浓缩果汁等领域。
（三）膜分离过程的研究膜分离过程主要包括内部浓度极化层、外部浓度极化层、膜分离区等几个步骤。
其中，内外两层浓度极化层对分离效果有非常重要的影响，需要根据实际情况进行调整和优化。
此外，膜分离过程中存在一些不确定性因素，如温度、压力、污染物等，这些因素为分离过程带来了一定的不稳定性。
二、膜分离技术的应用展望（一）水处理领域随着全球水资源日益紧张，不断有新的水处理技术被推出。
膜分离技术通过其高效、节能、环保等特点，被认为是未来水处理领域的重要突破口。
目前，膜分离技术已经广泛应用于海水淡化、饮用水净化、污水处理、水中微量有害物质的去除等方面。
（二）食品工业膜分离技术已经广泛应用于食品的处理和包装。
例如，利用膜分离技术，可以从牛奶中分离出蛋白质、糖类、脂肪等成分，生产出优质乳制品；同时，膜分离技术也可以帮助包装行业实现食品保鲜、防腐、防污染等需求，满足人们对于健康、安全、方便的生活需求。
血液透析膜的发展趋势
血液透析膜的发展趋势血液透析是一种通过人工代替肾脏进行血液过滤的治疗方法，可以帮助肾脏病患者排除体内废物和多余水分。
血液透析过程中，透析膜扮演了重要的角色，它是血液和透析液之间的介质，可有效地分离出废物和水分。
然而，传统透析膜存在许多问题，如透析剂量不足、不易清洗和细菌滋生等。
因此，近年来透析膜的研发和改良受到了广泛关注，下面将对血液透析膜的发展趋势进行分析。
薄膜技术薄膜技术是透析膜改良的重要途径，它在透析膜的制造中得到了广泛的应用。
利用薄膜技术，可以制造出极薄而均匀的透析膜，它的微孔大小和分布可控性更强，对于血液和透析液的过滤效果更加准确，减少了废物的残留和不必要的水分丢失。
除此之外，薄膜技术还能有效提高透析剂量，满足患者不同的治疗需求，使患者处于更理想的透析状态。
近年来，薄膜技术得到了广泛发展，表面改性以及多功能透析膜的研制目前已成为薄膜技术发展方向。
生物相容性传统的透析膜材料中含有较多的非天然性物质，使得透析过程中存在一定程度的生物相容性问题。
近年来，随着人们对生物相容性的重视，透析膜材料开始向更生物可降解性的方向发展。
研究表明，可以使用选择性可溶液方法制备具有生物活性的纳米膜，其中生物活性物质可促进透析过程中的细胞新生和修复。
同时，还可以研发新型的生物材料，如食品级聚合物和天然高分子材料等，以提高透析膜的生物相容性。
不难看出，生物相容性是透析膜的一个重要发展趋势，它将极大地改善患者透析过程中的身体反应和治疗效果。
纳米技术纳米技术是透析膜研发领域的另一个重要趋势。
通过纳米技术处理，透析膜的微孔大小和分布更加均匀，独特的纳米通道结构能够让特定的物质通过而过滤掉其他物质。
同时，纳米技术还可以降低膜的表面张力，使血液和透析液流动更加自由，提高透析效率。
纳米技术还可以制备出具有高通量、透析效果好和可快速清洗的纳米透析膜，为透析膜的应用提出了新的方向。
更为重要的是，纳米透析膜的制造成本相对低廉，因而逐渐受到业界的关注和重视。
血液透析膜的原理应用
血液透析膜的原理应用1. 概述血液透析膜是一种重要的医疗器材，广泛应用于肾脏疾病治疗中。
它通过特殊的结构和材料，实现了血液与透析液之间的物质交换。
本文将介绍血液透析膜的原理以及其在临床应用中的重要性。
2. 血液透析膜原理血液透析膜的原理是基于渗透和扩散的原理。
其结构具有特殊的微孔，通过这些微孔，溶质和水分子可以从血液侧扩散到透析液侧，实现血液的净化。
详细来说，当血液与透析液接触时，根据溶质浓度差异，溶质和水分子会通过膜孔进行扩散。
同时，根据水分子的渗透压差异，水分子也会通过渗透来实现血液的脱水。
这样，血液中的废物和多余的水分就可以被透析膜清除出去，达到治疗的效果。
3. 血液透析膜的种类血液透析膜的种类繁多，根据材料、孔径等因素可以分为多种不同的类型。
以下是常见的血液透析膜类型：•非活性膜：一般采用聚合物材料制成，具有良好的生物相容性和抗凝血性能，适用于长期透析治疗。
•活性膜：在非活性膜的基础上，加入活性物质，具有更好的净化效果，适用于治疗尿毒症等严重肾功能衰竭病患。
•高分子膜：由高分子材料制成，具有较大的孔径，适用于高分子废物排除，如胆红素等。
•低分子膜：孔径较小，适用于低分子废物的排除，如尿素等。
4. 血液透析膜的应用血液透析膜在临床上有着广泛的应用，主要用于以下方面：•慢性肾脏病治疗：对于终末期肾病患者，血液透析膜可以起到替代肾脏功能的作用，有效去除体内废物和多余的物质，维持体内电解质和酸碱平衡。
•急性肾损伤治疗：血液透析膜可以通过快速清除体内的毒素和废物，以及控制体内电解质平衡，帮助恢复肾脏功能并改善患者病情。
•中毒和药物过量治疗：对于中毒和药物过量导致的严重患者，血液透析膜可以将毒素和药物快速清除，起到救治的作用。
•血液净化：血液透析膜可以通过清除血液中的有害物质、净化血液，达到治疗各种疾病的目的。
5. 血液透析膜的进展和展望随着科学技术的进步和临床实践的经验积累，血液透析膜在近年来有了很大的进展。
医用透析器及其材料的研究与开发
医用透析器是一种可以过滤血液、去除毒素和废物，同时保留有益物质的医疗设备。
它主要应用于肾脏衰竭等疾病的治疗中，帮助患者清除排泄不出去的体内废物和水分，维持体内电解质和酸碱平衡，改善生命质量和延长生命。
目前，医用透析器的研究和开发主要集中在以下三个方面：
1. 材料开发：透析器需要承受高压、高温和化学药品等多种因素的作用，因此需要具有耐腐蚀性、耐高温性、抗压强度高等优良性能的材料。
目前常用的透析器材料包括聚丙烯、聚酰胺、聚氟乙烯等。
近年来，也有研究人员开发了新型材料，如生物相容性更好的聚合物、碳纳米管复合材料等，在提高透析器过滤效率的同时减少对人体的损伤。
2. 结构设计：透析器的结构设计需要考虑透析膜的选择、透析室的大小和形状、流体动力学等多个因素。
目前，一些研究人员通过仿生学设计，将透析器结构优化，使其更加符合人体生理结构，从而提高过滤效率和治疗效果。
3. 自动化控制：传统的手动透析需要医生或护士不断地监测和调整治疗参数，工作强度大、误差大。
因此，自动化控制技术逐渐应用于透析器的开发中。
自动化控制技术可以实现治疗参数的自动调整、实时数据监测和反馈等功能，从而提高治疗的安全性和可靠性。
总的来说，随着科技的不断进步和医学技术的不断发展，医用透析器的研究和开发将会越来越重要。
未来，我们可以预见到透析器材料和结构将会更加先进、治疗效果将会更加精准、自动化控制技术将会更加普及，从而为肾脏衰竭等疾病的患者提供更加人性化、高效的治疗手段。
透析的原理和应用
透析的原理和应用概述透析是一种常见的分离技术，广泛应用于生物医学、化工等领域。
通过透析，我们可以将溶液或混合物中的溶质分子从一个高浓度区域转移到一个低浓度区域，使得溶液中的溶质浓度达到平衡。
本文将介绍透析的原理和应用。
原理透析的原理基于溶质分子的扩散。
当两个溶液或混合物处于不同的浓度下时，溶质分子会在两者之间自由扩散，直到达到平衡。
透析通过半透膜（也称渗透膜）来分隔溶液，使得溶质能够通过半透膜向低浓度区域扩散，实现溶液中溶质浓度的平衡。
在透析过程中，半透膜的选择非常关键。
半透膜必须具有一定的孔隙度，能够允许水分子和小分子溶质通过，同时阻止大分子溶质通过。
常见的透析膜材料包括纤维素膜、松膜、聚合物膜等。
应用透析在生物医学、化工等领域有着广泛的应用。
以下是透析的一些常见应用：•生物医学：透析袋是一种常见的实验工具，在生物医学研究中用于离心透析、分离蛋白质等。
通过透析袋，可以去除杂质、离子或其他大分子，从而获得纯净的样品。
此外，透析还用于肾脏透析，将体内的毒素和废物通过透析膜排出体外，起到替代肾脏功能的作用。
•制药工业：透析在制药工业中也有广泛的应用。
通过透析，可以去除溶液中的杂质、盐类或其他有毒物质。
透析能够提高药物的纯度和质量，保证药物的安全性和有效性。
•环境工程：透析可以用于废水处理和饮用水净化。
通过透析膜，可以去除废水中的有机物、重金属离子和其他污染物，提高水质。
•食品工业：透析在食品工业中用于浓缩果汁、去除食品中的杂质等。
通过透析，可以改善食品的质地和口感。
结论透析是一种常见的分离技术，其原理基于溶质分子的扩散。
透析膜的选择对于透析的效果至关重要。
透析在生物医学、化工等领域有着广泛的应用，如生物医学实验、药物制造、环境工程和食品工业等。
透析的应用可以提高产品质量，保证安全性和有效性。
透析法的基本原理及其应用
透析法的基本原理及其应用1. 前言透析法是一种常用的分离技术，通过选择性透过膜的分离作用，将溶液中的溶质和溶剂分离开来。
本文将介绍透析法的基本原理以及其在生物化学、制药、环境工程等领域的应用。
2. 基本原理透析法的基本原理是利用半透膜的特性，选择性地让一种溶质透过膜，而将其他溶质阻止在膜的一侧。
半透膜通常是由聚合物或陶瓷等材料制成，具有一定的孔隙大小和形状。
当溶液和半透膜分别处于两侧时，溶质会因为浓度差和渗透压的作用而自主地扩散到另一侧。
通过调节透析过程中各种参数，如透析时间、温度、溶剂流速等，可以实现对溶质的高效分离。
3. 透析法的应用领域透析法在生物化学、制药、环境工程等领域有着广泛的应用。
以下是几个应用领域的具体例子：3.1 生物化学•蛋白质纯化：透析法可用于蛋白质溶液的纯化，通过透析膜选择性地去除杂质，从而得到纯净的蛋白质样品。
•酶反应缓冲：在酶反应中，透析法可用于去除反应产物或无机盐等对酶活性有抑制作用的物质，从而提高酶的活性和稳定性。
3.2 制药•药物分离：透析法可用于药物的分离和纯化过程中，通过选择性透析膜对药物进行筛选，提高药物品质和纯度。
•药物释放控制：透析法可用于控制药物的释放速率，通过透析膜的性能调节药物在体内的释放情况，从而延长药物的作用时间。
3.3 环境工程•废水处理：透析法可用于废水中溶质的去除，通过透析膜的选择性作用，将废水中的有害物质分离出来，从而净化水源。
•气体分离：透析法可用于气体的分离和纯化，通过透析膜的特性选择性地透过某些气体，实现气体的分离和富集。
4. 透析法的优势和局限性4.1 优势•透析法操作简单，不需要复杂的设备和特殊条件。
•透析法分离的效果较好，能够得到较高纯度的溶质。
•透析法适用范围广，适用于各种类型的溶质和溶剂。
4.2 局限性•透析法分离速度较慢，需要较长的时间来完成分离过程。
•透析法在处理高浓度溶液时可能会出现渗透压失衡的问题，导致分离效果下降。
血液透析器透析膜的应用及研究进展
血液透析器透析膜的应用及研究进展2008-06-17 09:00血液透析（Dialysis）是利用半透膜的原理，将患者的血液与透析液同时引进透析器，两者在透析膜的两侧呈反方向流动，借助膜两侧的溶质梯度、渗透梯度和水压梯度，以达到清除毒素和体内潴留过多的水分，同时补充体内所需的物质，并维持电解质和酸碱平衡的目的。
透析器主要由支撑结构和透析膜组成。
根据支撑结构、膜的形状及相互配置关系，历史上先后出现过的透析器基本上可分为三类：平板型（Kiil）、蟠管型（Coil）和空心纤维型（Hollow fiber）。
其中，空心纤维型透析器是目前临床使用最多、效果最好的一类透析器。
决定透析器性能最重要的部件是透析膜。
一、透析膜的分类及结构特征透析膜是透析器最重要的部分，透析膜材料是影响血液透析治疗效果的关键因素。
目前，临床常用的透析膜可分为三类：1.未修饰的纤维素膜；2.改性或再生纤维素膜；3.合成膜。
三类膜在生物相容性、水通透性、尿毒症毒素清除等方面均有较大的区别。
二、透析膜的综合评价标准1.清除率和超滤系数清除率和超滤系数是透析器的两个主要功能，也是评价透析膜质量的关键指标。
清除率是指穿过血液透析器或血液滤过器的纯溶质。
常用小分子物质如尿素、肌酐；中分子物质如维生素B12、β2-微球蛋白作为评价透析器清除率的指标。
一般低通量透析器尿素清除率18 0-190ml/min，肌酐清除率160-172 ml/min，维生素B12清除率60-80 ml/min，几乎不清除β2-微球蛋白。
高通量透析器尿素清除率185-192ml/min，肌酐清除率172-180 ml/min，维生素B12清除率118-135 ml/min，β2-微球蛋白透析后下降率为40-60％。
超滤系数：透析膜对水的清除能力，其大小决定脱水量，单位为ml/h.mmHg。
低通量透析器超滤系数为4.2-8.0ml/ h.mmHg，高通量透析器超滤系数为20-55ml/ h.mmHg。
聚砜类血液透析膜材料和结构研究进展
聚砜类血液透析膜材料和结构研究进展徐天成;夏列波;牟倡骏【摘要】综述国内外聚砜类血液透析膜的研究现状及发展方向.介绍制膜材料、制膜工艺条件、成膜机理;阐述聚砜类血液透析膜制备的基本方法.对比不同厂家聚砜类血液透析膜在组成成分、几何尺寸、膜孔径大小和磷酸盐清除性能等方面的差异,并分析这些差异对临床应用的影响,展望聚砜类血液透析膜制备技术和应用领域的发展趋势.%In this article,a review on the current research and development of polysulfone hemodialysis membranes was demonstrated,and the membrane preparation method,materials,fabricating parameters and formation mechanism etc.were introduced,and the difference of membrane composition,geometric shapes,pore size and phosphate clearance were discussed.Furthermore,the effects of these difference to the clinical applications were evaluated.Finally,the preparation technology and applications of polysulfone hemodialysis membranes were prospected.【期刊名称】《膜科学与技术》【年(卷),期】2018(038)001【总页数】7页(P129-135)【关键词】聚砜;血液透析;超滤;研究进展【作者】徐天成;夏列波;牟倡骏【作者单位】威海威高血液净化制品有限公司研发部,威海264210;威海威高血液净化制品有限公司研发部,威海264210;威海威高血液净化制品有限公司研发部,威海264210【正文语种】中文【中图分类】TQ028.3我国每年有近400万人患急性肾病，且人数还在逐年攀升.危重症急性肾损伤发病后的死亡率高达60.3%.目前肾脏疾病患者中，约两成患者是急性肾损伤所致，在所有急性肾损伤患者中又有相当一部分患者因救治不及时而导致肾功能衰竭(俗称“尿毒症”)，需要终身接受血液透析治疗.目前，按照全国各大医院登记在册的血液透析治疗患者人数50万人进行估算，每人每年平均透析150次左右，血液透析治疗每年的市场规模将达数百亿元.随着国家大病医保政策的普及，血液透析技术也迅速发展，透析患者已经不能满足于仅清除小分子毒素的低通量血液透析，对显著提升中大分子毒素清除能力的高通量血液透析需求日益迫切.然而，由于患者个体差异和国内血透中心硬件配置的现状,对高通量血液透析膜的内表面孔径范围、亲疏水结构、荷电属性、内毒素拦截能力、中大分子毒素清除能力及超滤率等方面提出了更高的多样化需求.因此国内外各大厂商陆续研发了品种繁多的血液透析膜种类.1 聚砜类血液透析膜的发展血液透析膜自上世纪初问世以来，制膜材料的发展经历了由铜氨纤维素到再生纤维素，再到醋酸纤维素，以及生物相容性较好且通透性较高的合成膜，如聚砜、聚醚砜、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈 - 丙烯磺酸盐共聚物、聚乳酸、聚乙烯 - 乙烯醇共聚物等[1].其中，传统纤维素透析膜由于含有大量羟基官能团易激活补体[2]，导致一系列生理反应及临床病症的问题，市场迫切需要血液相容性更佳的膜材料.1983年，Stericher和Schneider两位德国科学家首次将聚砜材料应用于血液透析膜制备;1991年日本日机装株式会社将聚醚砜与多芳基聚合物共混制备血液透析膜;1999年，日本尼普洛使用聚醚砜与PVP共混制备血液透析膜.从膜性能来看，聚砜类材料制备的血液透析膜具有中分子毒素清除率高、血液相容性好、机械强度和化学稳定性高等优点，是目前合成高分子材料制成的透析器中销量最大的品种[3]，国内外越来越多的厂家投入到相关膜材料和膜结构的研发.2 聚砜类血液透析膜的材料特点聚砜类材料普遍具有疏水性，单独作为制膜材料使用存在超滤率低、残凝血严重、易吸附蛋白、难清洗复用等缺点，因此，往往需要通过改性的方法进行改善.常用的改性方法包括本体改性、表面改性和共混改性.例如，通过化学合成的方法将功能片段引入聚砜高分子链[4]，将具有特定功能的新型高分子材料用于制膜(本体改性).或者将维生素E、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等改性材料[5]溶解在纺丝芯液中，随着水洗和烘干过程沉积在膜内表面(表面改性)，并取得了显著效果[6-7].此外，还可以将丙烯和甲磺酸钠聚合物(AN69)、PVP等亲水改性材料与聚砜先后加入有机溶剂中制成纺丝液直接进行纺丝(共混改性)[8].从改性方法的复杂程度和大规模工业化的经济效益角度来看，共混改性是研究最多和工业化应用最广泛的改性方法.例如，Ouradi[9]将聚砜与AN69共混制备平板膜，结果表明膜表面亲水性和电负性随着AN69含量的增加而增强.膜通量提高的同时对聚乙二醇的截留率也有明显上升.Heilmann[10]将高分子量的PVP与聚砜共混制膜，相对分子质量较小的PVP往往被洗脱，而相对高分子质量的PVP则部分保留在膜内.作为亲水改性材料的PVP与聚砜类材料相容性良好，被越来越多厂商使用.但随着膜中加入PVP的量过大，洗脱后明显残留的PVP会增大膜对血液中补体的激活，且激活程度与PVP的含量正相关，从而影响膜材料固有的生物相容性.此外，灭菌方式也对PVP溶出产生重要影响.蒸汽灭菌可以较好地维持PVP高分子链稳定性，而γ射线灭菌，不同灭菌剂量下PVP有发生降解和交联的两种趋势，从而增加PVP溶出或者减少PVP溶出[11].Hayama[8]通过XPS表征了聚砜膜内表面PVP含量，结果表明，膜表面生物相容性不仅取决于膜表面PVP含量，也取决于膜表面形态结构.采用PVP含量较少但表面形态结构更佳的膜与PVP含量较多但表面形态结构稍差的膜可以获得相近的生物相容性.Yang[12]研究了不同分子量PVP对聚醚砜膜孔结构和性能的影响，并使用次氯酸钠进行后处理进一步增大膜孔径、孔隙率和表面电负性.此外，在膜制备过程中，随着非溶剂(水)温度的增加，膜孔径也会相应增大[13].Barzin[14]通过原子力显微镜(AFM)研究了不同PVP含量和热处理温度下膜内表面的形貌，结果表明，较低的PVP含量和较高的热处理温度可以获得较高的超滤性能和较平滑的内表面.在成膜过程中，膜内表面与芯液接触发生剧烈的溶剂 - 非溶剂双扩散作用而形成致密皮层，膜内PVP向内表面移动，相对分子质量较大的PVP组分被“锁钉”其中，相对分子质量较小的PVP则被洗脱；膜外表面先与湿态空气接触发生温和的溶剂 - 非溶剂双扩散作用而形成延伸至支撑层的疏松贯穿孔三维网络结构，更多的PVP在成膜外部条件作用下被洗脱.表1 国内外部分企业聚砜血液透析膜PVP含量和内表面平均孔径Table 1 Inner surface pore size and membrane PVP(polyvinyl pyrrolidone) concentration of some hemodialysis membrane manufacturing companies at home and abroad膜生产厂家及型号内表面PVP质量分数/%整体PVP质量分数/%内表面平均孔径/nm中国威高F1526.85.023.6中国威高HF1523.94.464.6德国费森F7HPS19.1[8]3.556.6日本旭化成APS-150E30.3[8]5.564.5日本东丽PS-1.6UW23.0[8]4.227.93 聚砜类血液透析膜的结构特点商品聚砜类血液透析膜内径通常为185～220 μm，壁厚为35～45 μm.内径和壁厚继续增大，则会显著降低装填密度，但随着膜厚度增加，内毒素拦截能力有所增加[15].内径进一步降低，则会显著增加血流阻力和残凝血发生的风险，壁厚进一步降低则会增加破膜风险和透析过程中内毒素进入血液侧的风险.从表1分析可知，膜内PVP主要在内表面富集以强化膜表面亲水性能，而膜内其他部位PVP含量较低则可以凸显聚砜类材料的疏水性.表2列举了膜面积相近的各型透析器膜结构及对应磷酸盐清除率(来自产品说明书).可见，低通量透析器磷酸盐清除率明显低于高通量透析器.高通量透析膜相比低通量透析膜除了更加卓越的小分子毒素清除能力，还具有更高的超滤率及显著的中分子毒素(例如β2 - 微球蛋白)清除能力.膜丝宏观波浪结构可以强化小分子毒素清除效果，而相比传统大波浪结构，振幅更小、周期更短的微波浪结构使小分子毒素清除效果进一步强化[16].膜内表面致密层厚度仅1 μm左右.图1分别展示了威高F15(低通量)和HF15(高通量)膜内表面和外表面膜孔结构;图2分别展示了费森尤斯FX8(低通量)和FX80(高通量)膜内表面和外表面膜孔结构.两者内表面孔径范围只有几纳米到十几纳米，是物质跨膜运动的主要阻力来源，也对不同分子量物质起到关键的筛分作用.高通量膜内表面孔径明显更大，孔隙率更高.表2 国内外部分企业血液透析膜结构及磷酸盐清除率Table 2 Structure amd phosphate removal of hemodialysis membrane manufacturing company at home and abroad生产厂家及型号膜材料类型膜内径/壁厚/μm膜面积/m2膜丝结构磷酸盐清除率*/(mL·min-1)中国威高F15PSU(聚砜)+PVP低通量200/401.5微波浪159中国威高HF15PSU+PVP高通量200/401.5微波浪178中国贝恩B-16PPES+PVP低通量200/351.6微波浪99中国贝恩B-16HPES+PVP高通量200/351.6微波浪155德国费森FX8PSU+PVP低通量185/351.4微波浪160德国费森FX60PSU+PVP高通量185/351.4微波浪177德国贝朗HI15PSU+PVP高通量195/351.5微波浪191日本东丽TS-1.6ULPSU+PVP高通量200/401.6纤维编织193尼普洛ELISIO-15HPES+PVP高通量200/401.5微波浪184注：*按照相关标准[28]在200 mL/min血液侧流速和500 mL/min透析液侧流速下进行评价.图1 低通量膜(F15)和高通量膜(HF15)表面形貌Fig.1 Surface morphology of low flux and high flux membrane高通量血液透析膜具有中大分子毒素清除能力的同时，也面临相比低通量透析膜更严重的内表面蛋白质吸附，从而造成膜通透性下降和毒素清除能力衰减[17].高通量血液透析膜[18]显著提升了以β2 - 微球蛋白为代表的中大分子毒素清除率，但分子量更大的蛋白质毒素清除明显不足，例如，α1 - 微球蛋白等.为了应对不同透析患者的差异化需求，切割分子量更大的血液透析膜被研发出来，旨在提升大分子量蛋白质毒素的清除[19].然而，由于膜孔径的增大，往往使更多的白蛋白等大分子有益物质被同时清除.如何将纳米技术应用于血液透析膜制备，提高膜孔均一性和表面孔隙率，是未来血液透析膜的重要发展方向之一[20].图2 低通量膜(FX8)和高通量膜(FX80)表面形貌Fig.2 Surface morphology of low flux and high flux membrane4 聚砜类血液透析膜的制备方法目前实验室研究及工业应用的聚砜类血液透析膜主要采用干 - 湿相转化法制备.该方法主要经历非溶剂蒸汽诱导的膜外表面附近相转化和非溶剂液体诱导的膜内表面附近相转化.由于膜外表面气液界面和膜内表面液液界面溶剂与非溶剂的双扩散速率相差悬殊，成膜动力学迥异，导致最终形成内表面致密皮层结构和外表面大孔疏松层结构.如图3所示，绝大多数聚砜类血液透析膜的制备经历了以下主要工艺流程为：纺丝溶液配制→真空脱泡→铸膜液过滤→计量泵调速→喷丝板挤出→凝固浴成膜→水洗脱除小分子物质→烘干脱水→卷绕收集→切割、包裹丝束.在制膜过程中，聚合物浓度、添加剂种类及含量、纺丝速率、凝固体系组成等诸多因素共同作用，影响膜结构的形成，进而影响膜性能.下面分别对这些因素加以分析.图3 血液透析膜纺丝工艺过程示意图Fig.3 Diagram of hemodialysis membrane spinning process4.1 聚合物浓度聚砜类材料由于分子量较大，在溶液中的浓度直接影响铸膜液的黏度和相转化过程中皮层和支撑层的形成.在其他条件基本相同时，降低纺丝溶液中聚合物(聚醚砜)浓度，制备的膜超滤性能明显增加[21].4.2 添加剂Barzin等[18]采用PVP为添加剂，考察了不同添加量时的膜性能，结果表明，将PVP含量(质量分数)从5%降至2.8%时可以获得最佳的毒素清除性能.添加剂的引入，成膜体系由三元变为四元，将使研究变得十分复杂，可以通过将聚合物与添加剂并入一元或者固定聚合物与添加剂的配比[22]简化处理.Sadrzadeh等[22]比较了在PES/NMP体系中不同分子量的PVP和PEG的成膜热力学和动力学.由图4可知，PEG和PVP由分子结构和分子量不同造成其与聚合物PES、溶剂NMP之间的溶解度参数差异大小区别(表3)，是使体系不稳定性增加、双节线发生迁移的重要原因.图4 不同相对分子质量PVP或PEG(聚乙二醇)对制膜液体系[PES(聚醚砜)/NMP(N - 甲基吡咯烷酮)/水]双节线的影响[22]Fig.4 Experimental bimodal curve data for water/NMP(N-methyl pyrrolidone)/PES(polyether sulphone)/additive system表3 制膜液体系组成及热力学性质[22]Table 3 Preparation variables and their thermodynamic properties[22]PES质量分数/%添加剂质量分数/%种类相对分子质量/103体系黏度*/(Pa·s)双节线迁移率/%溶解度参数差异/MPa1/2NMP/添加剂添加剂/PES150--0.50--155PEG0.40.6310.92.11.21515PEG0.40.9749.72.11.2155PEG100.9416.95.04. 1155PEG351.7248.45.44.5155PVP100.9213.84.43.5155PVP13007.9825.74.73 .81510PVP130012.7538.34.23.8注：*温度T=298 K；剪切速率50 s-1.4.3 纺丝速率Qin等[23]通过研究纺丝液在喷丝板出口附近的剪切速率，考察了不同纺丝速率下膜微观结构和机械性能.结果表明，随着纺丝速率的增加，膜通量下降，截留率升高，机械强度也明显增大.这是由于剪切速率的作用使得膜孔在形成过程中受到轴向力的作用产生的收窄效应和高分子链的取向作用.纺丝速率是指卷绕毂收集初生膜丝的线速度，通过纺丝速率及喷丝板外形尺寸，可以计算出单位时间内从喷丝板挤出铸膜液的量及芯液流量.由于制膜体系的差异，具体工艺参数也不尽相同.为了获得内径和壁厚相同的血液透析膜，在改变纺丝速率的同时，纺丝液、芯液供给量、空气间隙、凝胶时间、水洗强度等工艺参数也要同步改变.4.4 凝固浴体系组成凝固浴体系可以是单一物质，也可以是多种物质的混合[24].通过调控凝固浴体系组成，改变体系的相互作用参数，影响混合凝固浴体系对纺丝溶液中聚合物及溶剂的相互作用强度，从而调控成膜速率和微孔结构.在纺丝过程中，凝固浴体系分为内凝固浴体系(芯液)和外凝固浴体系(空气间隙和凝固浴槽).Roesink等[25-26]通过向芯液中加入一定比例的溶剂，从而调控膜内表面孔结构，例如增加膜内表面平均孔径和孔隙率.然而，芯液或外凝固浴中的溶剂含量并非越多越好，随着溶剂含量的增加，膜孔径增大的同时，孔径分布更宽，膜对特定分子量区间物质的筛分作用下降，且芯液或外凝固浴中溶剂添加量通常存在一个临界值[27]，而这个临界值被认为是能够稳定纺制中空纤维膜的最大溶剂组成.高于该最大组成，纺丝溶液将难以成膜.4.5 聚砜类血液透析膜制备的特点和难点1) 膜表面孔径调控：聚砜类材料制备血液透析膜时需要通过纺丝液配方、纺丝工艺等多方面调控.例如,纺丝液配方调控可以在优化后的基础配方上将相对分子质量大的亲水添加剂和相对分子质量小的亲水添加剂配合使用，从配方上调控膜亲疏水性和孔隙率；纺丝工艺调控可以在优化后的基础工艺上将芯液非溶剂强度(调节芯液组成)与纺丝速率联动调节，从工艺上调控膜孔径大小和均一性.2) 膜机械强度：从透析耗材高效化和集约化的角度考虑，更薄的壁厚有利于降低耗材成本和提高患者治疗效果，然而，过薄的壁厚会增加使用过程中破膜的风险,因此，在膜制备过程中需要兼顾考虑.3) 膜内亲疏水结构设计：根据聚砜类血液透析膜的使用特点，内表面一定程度的亲水化处理和诱导交联是增加膜表面生物相容性和降低添加剂溶出进入患者体内风险的主要措施之一，而通过一定的外部条件降低膜支撑层亲水添加剂含量，体现疏水特性则有利于拦截来自透析液侧的内毒素等有害物质.5 聚砜类血液透析膜的表征方法血液透析膜是通过透析器来体现其性能的.因此,血液透析膜的表征可以通过组装而成的透析器,按照行业标准[28]进行表征.主要评价指标包括牛血浆超滤率、小分子(尿素、肌酐、磷酸盐、VB12)清除率、中大分子蛋白质(β2 - 微球蛋白、肌红蛋白、白蛋白等)筛选系数等.6 展望聚砜类血液透析膜以良好的热稳定性、化学稳定性和机械强度，自20世纪80年代问世以来已经使用了30多年，目前市场占有率超过60%.未来聚砜类血液透析膜的发展可以从以下3个方面推进：(1)膜内表面孔结构设计.为了提高膜对溶质的清除效率，需要设计更薄的内表面功能分离层和更高的内表面孔隙率，同时限制能透过白蛋白等对人体有益的大分子物质膜孔的生成.(2)提高膜机械强度.为了提高透析器清除效率并降低耗材成本，降低膜壁厚逐渐成为未来的发展趋势，因此需要研发分子量更高的聚砜类制膜原材料并用于血液透析膜的制备，以满足使用过程中对机械强度的要求，避免破膜现象的发生.(3)膜内亲疏水结构设计.高通量血液透析和血液透析滤过未来将逐渐取代低通量血液透析成为国内血液透析的主流治疗模式，膜内表面亲水性不佳则容易在使用过程中产生残凝血、跨膜压异常升高等问题，而显著的内滤过和补液的排出带来膜两侧更强的液体交换量，不仅考验膜表面抗污染能力，也对膜拦截内毒素等热原物质的能力提出了更高要求.因此需要进一步优化膜功能分离层和支撑层的结构，以保证使用的安全性和有效性.参考文献:[1] Mineshima M. The past, present and future of the dialyzer[J]. Contrib Nephrol, 2015, 185:8-14.[2] 卞书森, 张福港, 李晓东. 血液透析膜的生物相容性研究进展[J]. 中国血液净化2006,4(5)：205-207.[3] Sakai K. 血液浄化器のこれまでとこれから[J]. Jpn J Artif Organs. 2014,43 :214-227.[4] 牟倡骏，何红星，徐天成，等. 一种聚砜空心纤维膜及其制备方法：CN,103301759A[P]. 2013-09-18.[5] 鸟田美和子，川上淳也. 血液处理用中空纤维膜、血液净化器及其制造方法: 中国专利：CN,104001427B[P]. 2016-11-09.[6] D’Arrigo G, Baggetta R, Tripepi G, et al. Effects of vitamin E-coated versus conventional membranes in chronic hemodialysis patients: A systematic review and meta-analysis[J]. Blood Purif, 2017, 43:101-122. [7] Kirmizis D, Papagianni A, Efstratiadis G, et al. Impact of inflammation onanti-oxidative effects of vitamin E-coated membrane dialyzer in patients on chronic hemodialysis[J]. Hemodial Int, 2014 ,18(4) :751-757.[8] Hayama M, Yamamoto K I, Kohori F, et al. How polysulfone dialysis membranes containing polyvinylpyrrolidone achieve excellent biocompatibility[J]. J Membr Sci, 2004 , 234(1/2):41-49.[9] Ouradi A, Nguyen Q T, Benaboura A. Polysulfone-AN69 blend membranes and its surface modification by polyelectrolyte-layer deposit-preparation and characterization[J]. J Membr Sci, 2014 ,454:20-35.[10] Heilmann K, Keller T. Polysulfone: the development of a membrane for convective therapies[J]. Contrib Nephrol, 2011, 175(5):15.[11] Masato M, Taiji Y, Kiyotaka S. Effect of γ-irradiation on the surface properties of wet polysulfone films containing poly(vinylpyrrolidone)[J]. Surf Interf Anal, 2011, 43(6):976-983.[12] Yang Q, Chung T S, Weber M. Microscopic behavior of polyvinylpyrrolidone hydrophilizing agents on phase inversion polyethersulfone hollow fiber membranes for hemofiltration[J]. J Membr Sci, 2009, 326(2):322-331.[13] Bakhshayeshi M, Teella A, Zhou H, et al. Development of an optimized dextran retention test for large pore size hollow fiber ultrafiltration membranes[J]. J Membr Sci, 2012, 421/422:32-38.[14] Barzin J, Feng C, Khulbe K C, et al. Characterization of polyethersulfone hemodialysis membrane by ultrafiltration and atomic force microscopy[J]. J Membr Sci, 2004, 237(1/2):77-85.[15] Carpi A, Donadio C, Tramonti G. Progress in hemodialysis - Fromemergent biotechnology to clinical practice[M]//Croatia: In Tech, 2011：197-216.[16] Leypoldt J K, Cheung A K, T Chirananthavat, et al. Hollow fiber shape alters solute clearances in high flux hemodialyzers[J]. ASAIO J, 2003, 49(1): 81-87.[17] Sakiyama R, Ishimori I, Akiba T, et al. Effect of blood flow rate on internal filtration in a high-flux dialyzer with polysulfone membrane[J]. J Artif Organs, 2012, 15(3):266.[18] Barzin J, Madaeni S S, Mirzadeh H, et al. Effect of polyvinylpyrrolidone on morphology and performance of hemodialysis membranes prepared from polyether sulfone[J]. J Membr Sci, 2004 , 92(6): 3804-3813.[19] Boschettidefierro A, Voigt M, Storr M, et al. Extended characterization of a new class of membranes for blood purification: The high cut-off membranes[J]. Int J Artif Organs, 2013 ,36(7): 455-463.[20] Ronco C, Nissenson A R. Does nanotechnology apply to dialysis[J]. Blood Purif, 2001, 19(4):347.[21] 大野仁，山本勇，相良誉仁，等. 中空丝膜及其制造方法和血液净化组件: CN,102307603B[P]. 2015-04-22.[22] Sadrzadeh M, Bhattacharjee S. Rational design of phase inversion membranes by tailoring thermodynamics and kinetics of casting solution using polymer additives[J]. J Membr Sci, 2013, 441(16): 31-44.[23] Qin J J, Wang R, Chung T S. Investigation of shear stress effect within a spinneret on flux, separation and thermomechanical properties of hollow fiber ultrafiltration membranes[J]. J Membr Sci, 2000, 175(2):197-213.[24] Wijmans J G，Kant J，Mulder M H V，et al. Phase separation phenomena in solutions of polysulfone in mixtures of a solvent and a nonsolvent: relationship with membrane formation[J]. Polymer, 1985, 26: 1539-1545.[25] Roesink H D W，Koenhen D M，Mulder M H V，et al. Process for preparing a microporous membrane and such a membrane:US, 5076925[P]. 1991-12-03.[26] Roesink H D W, Smolders C A, Mulder M H V, et al. Process for the preparation of hydrophilic membranes and such membranes: US, 4798847[P]. 1989-01-07.[27] Li X M, He T. Does more solvent in bore liquid create more open inner surface in hollow fiber membranes[J]. Polym[J]. Adv Technol, 2008, 19:801-806.[28] 国家食品药品监督管理总局. YY 0053—2016, 血液透析及相关治疗血液透析器、血液透析滤过器、血液滤过器和血液浓缩器[S].北京：中国标准出版社，2016.。
血液透析技术的研究与进展
血液透析技术的研究与进展随着人口老龄化的加剧，慢性肾病已成为全球公共卫生问题之一。
血液透析作为一种重要的肾脏替代治疗方式，在治疗慢性肾脏疾病方面显示出了其无可替代的优势。
但是，目前透析技术在某些方面仍然存在一些难题和局限性，因此，研究和探索新的透析技术具有非常重要的现实意义。
血液透析技术的原理是依靠人工透析膜将血液中的毒素、代谢产物、水分等有害物质和超额液体通过渗透、弥散等原理从血液中清除，以维持身体的水、电解质及酸碱平衡。
目前，大多数透析机采用的是“蓝膜”技术，即通过其表面上的孔隙，使血液和透析液之间发生溶质交换，实现毒素、代谢产物、水分的清除。
但是，传统的透析技术存在许多问题，如血液中某些有益物质和蛋白质也会被清除，造成营养不良；透析膜能力受限，无法充分清除一些难以排除的代谢产物，如β2微球蛋白、透明质酸等。
为解决血液透析技术的这些问题，科学家和医生们已经提出了很多新的透析技术，如分子筛透析、超滤、血液灌流、纳滤等。
这些新技术的出现，为肾脏病患者带来了新希望。
分子筛透析技术是一种基于分子筛材料的透析技术。
分子筛透析利用分子筛材料的特殊结构，通过筛选分子尺寸，将有害物质从血液中分离出来，同时保留有益物质和蛋白质，减少了营养不良的发生。
通过这种技术进行透析的时候，患者在透析前需要进行特殊的处理，使血液中的血浆分离出来，然后将其流经分子筛膜。
当前，分子筛透析已经被实现并应用于临床，达到了良好的治疗效果。
超滤技术是一种通过高压力使血浆中超过透析膜孔径的水分通过透析膜，以排出超额液体，达到体内水分平衡的透析技术。
与传统透析技术不同的是，超滤技术通过高压力下实现血浆中的超额液体清除，既能够有效清除超量液体，又能完好保存蛋白质等营养物质。
该技术在临床上的应用也越来越广泛，取得了良好的疗效。
血液灌流技术是一种将血被清除物质外流经特殊吸附剂后再回输体内的技术。
与其他透析技术不同，血液灌流技术通过吸附剂将嗜碱性物质、重金属和胆汁酸等特定物质从血液中去除，避免了传统透析技术对于一些有益物质的清除。
简述透析法的原理及应用
简述透析法的原理及应用1. 原理透析法是一种常用的分离技术，它基于分子在溶液中的扩散作用，通过选择性渗透膜将分子按大小分离。
其核心原理为溶质在溶液中的扩散，通过半透膜的选择性渗透，使得不同分子的溶质能够实现分离。
透析法基于溶质的分子大小差异，通过控制扩散过程中的驱动力和膜的孔径大小，实现目标溶质的有效分离。
透析法的原理主要包括以下几个方面：1.1 扩散作用扩散是溶质分子由高浓度区向低浓度区传播的过程。
在溶液中，溶质分子通过热运动的碰撞传递动能，从而使得溶质分子能均匀分布到整个溶液中。
1.2 半透膜的选择性渗透透析法使用的半透膜具有一定的选择性渗透性，可以选择性地允许某些分子通过，而阻止其他分子的传递。
这种选择性渗透是基于溶质和溶液之间的分子大小差异实现的。
1.3 驱动力的控制透析法中的驱动力通常是浓度差。
通过控制膜两侧的溶液浓度差异，可以调节扩散速率，从而实现不同溶质分子的分离。
2. 应用透析法在实际应用中具有广泛的用途，主要包括以下几个方面：2.1 生物医学领域透析法在生物医学领域中被广泛应用于蛋白质纯化、细胞培养基的配制、药物递送系统等方面。
通过透析法，可以选择性地分离目标蛋白质或药物，实现高效纯化。
2.2 环境监测透析法在环境监测中的应用也较为广泛。
例如，水环境中的重金属、有机物等污染物可以通过透析法进行分离和浓缩，从而实现对水质的监测和分析。
2.3 基础科学研究透析法作为一种分离技术，被广泛应用于不同领域的基础科学研究中。
例如，在生物化学研究中，透析法可用于分离、纯化和浓缩目标生物分子，如蛋白质、核酸等。
2.4 血液透析血液透析是透析法的一种特殊应用，主要用于治疗肾脏功能衰竭的患者。
通过透析器与患者的血液进行交换，去除体内余氮和毒素，维持体内酸碱平衡和电解质平衡。
2.5 脱盐透析法还可以用于水处理中的脱盐工艺。
通过透析膜选择性地阻止溶质通过，可以实现对水中盐类的去除，从而提高水质。
3. 结论透析法是一种常用的分离技术，基于分子扩散和半透膜的选择性渗透实现分离。
透析膜材料的开发与应用
透析膜材料的开发与应用随着科技的不断发展和人们健康意识的提高，膜技术在分离、净化、浓缩等领域中得到越来越广泛的应用。
其中，透析膜材料是一种非常重要的材料，能够通过笔记交换使溶质分子和溶液分离，被广泛应用于生物医学和生物制药领域。
在本文中，我们将深入探讨膜透析材料的开发与应用。
一、透析膜材料的分类透析膜材料可以分为两种类型：应用于体外和体内透析。
应用于体外透析的透析膜功能主要是清除血液中毒素，常用于肾衰竭和肝疾病的治疗。
而应用于体内透析的透析膜则是通过植入透析器件和人体内部联系，将溶质、细胞及蛋白质分离出来。
体内透析领域的透析膜具有更高的精细度和准确性，被广泛用于肾脏疾病、骨髓瘤以及癌症治疗等。
透析膜还可以根据过滤分子的大小选择分为不同种类。
其中，微透析膜（Microdialysis membrane）主要用于排除小分子物质，如药物、代谢产物、离子等。
而超滤膜则能够排除较大的分子物质，如白蛋白、球蛋白、胆红素和葡萄糖等。
二、透析膜的性能要求透析膜在应用中需要具备多项性能，包括通透性、选择性、稳定性、抗菌性和成本效益。
具体来说，透析膜需要在保持流量的情况下过滤有害物质，同时不影响细胞、蛋白质和其他身体重要物质。
最为重要的是，透析膜需要满足高度的选择性，以便有效清除体内有害物质。
因此，透析膜的选择性必须非常高，通常是通过选择合适的多孔体积和孔径材料来实现。
此外，透析膜还需要保证充分的稳定性，以确保在长期使用中不会产生变形或退化。
在生产透析膜的过程中，还需要考虑成本和抗菌性。
目前市场上大多数透析膜都是由稳定的高分子材料制作而成，特别是聚甲基丙烯酸脂（PMMA）、聚丙烯、聚酸类材料（如聚酰亚胺、聚氨酯等）。
三、透析膜的开发及应用随着膜技术的不断发展，透析膜材料也逐渐发展为一种高性能、高灵敏的材料。
现在，市场上有许多已经开发了各种透析膜材料，例如超滤、微透析和透析器等。
同时，研究人员也在不断探索透析膜的新应用。
血液透析基本原理素材-V1
血液透析基本原理素材-V1血液透析基本原理血液透析是一种治疗慢性肾脏疾病的方法，通过人工清除血液中的废物和过多的水分，以帮助肾脏维持正常的功能。
以下是血液透析的基本原理素材的整理。
1. 透析膜透析膜是血液透析过程中最关键的部分，它分离了血液和透析液。
透析膜可以是人造合成的，也可以是来自于参考资料中的原理-肾脏膜。
2. 清除废物和水分血液透析的目的是清除血液中的废物和过多的水分，因为在肾脏正常工作的情况下，它们会被自然地排出体外。
透析液通过透析膜进入血液，将血液中的废物和过多的水分清除出去。
这些废物和水分会随着透析液一起排出体外。
3. 感应透析透析液进行感应透析，它的化学成分与血液相似，但不包含废物和过多的水分。
感应透析液流经透析膜，与血液接触，发生物理化学反应，以清除废物和过多的水分。
4. 透析液的成分透析液的成分必须仔细控制，以确保它与血液的成分匹配，同时避免出现电解质紊乱和其他不良反应。
透析液中的化学成分通常包括钠、钾、钙、镁、氯、葡萄糖和乳酸等。
5. 透析的频率和持续时间透析的频率和持续时间取决于患者的病情和医生的建议。
通常，透析会每周进行3次，每次持续3-4小时。
但是，对于某些患者，透析可能需要更频繁地进行，而且持续时间可能更长。
总结血液透析是一种治疗慢性肾脏疾病的重要方法。
它的基本原理是通过透析膜分离血液和透析液，清除血液中的废物和过多的水分，使肾脏能够维持正常的功能。
透析液的成分必须仔细控制，以确保它与血液的成分匹配，同时避免出现电解质紊乱和其他不良反应。
透析的频率和持续时间取决于患者的病情和医生的建议。
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高通量聚砜膜: 内毒素截留能力
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 !!!
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透析器膜应用情况：
高通量/低通量 合成膜
13 %
60 %
低通量 纤维素膜
87%
高通量 合成膜
低通量 合成膜
低通量 纤维素膜
• 低通量（LOW FLUX）-Kuf <20ml/hr.mmHg
Cuprophan, Hemophan, Cellulose Acetate, LF Polysulfone, LF PMMA, EVAL, LF PES
Hemodialyser Plasma Therapy Products
Leukocyte Reduction Filter
Tight pore size in the inside (blood contact)
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
Symmetric membrane structure
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
Open pore size on the outside
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
血液接触层光滑 “减少凝血”
厚度均一, 膜壁层“最 小的阻力”
180 – 200 μm 40 μm
对称膜
Thin wall（薄壁）16-18μm
平板型 空心纤维
“盘卷”
透析器
90s
2000之后
醋酸 纤维素
PAN
血液 滤过
三醋酸 纤维素
修饰 纤维素
FMC 低通量 聚砜膜
其他 合成膜
血液
-
透析滤过
联机
血液
-
透析滤过
高通量
血液透析
透析膜材料分类
纤维素膜 再生纤维素膜
铜仿膜 铜氨膜
改良纤维素膜
血仿膜—海蒂妮娜
双醋酸及三醋酸膜— 尼普洛、百特
合成膜
1
ß2-microglobulin
0.65 & 0.8
Albumin
< 0.001
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
透析器 E3
膜材料 Cuprophane
UF coeff
ml/hr/mmHg
5.8
Adsorbed LpdA g/m2
4.5 3.4
Adsorbed LPS ng/m2
40%
1990
2000
65 % 35 %
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
透析膜的制造工艺
聚砜膜纤维内壁的比较
透析器的封装与切割
切割工艺比较
基于通透性的膜的分类
• 高通量（HIGH FLUX）-KUF>20 ml/hr.mmHg
用于HDF/HF 和HIGH FLUX HD CTA/TRICEA, AN69, Nephral ST, Polyflux, DIAPES, Xenium, Polysulfone, PMMA.
91 29
F4
Low Flux Ps
2.8
38.8 8.1
260 42
Acepal1300 Cell Acetate
8.0
10.7 2.3
162 38
Altraflux Cell Acetate
15
11.0 1.3
90 42
Filtral12
AN69
Non-woven polyester sheet
透析器 / 膜的筛系数
Low-Flux
Urea
1
Creatinine
1
Vitamin B12
0.65
Inulin
0.05
ß2-microglobulin
0
Albumin
0
HighFlux
Urea
1
Creatinine
1
Vitamin B12
1
Inulin
通过对多聚体的 物化改变
亲水性强
亲水性弱 较强的疏水性
对称性 超滤率 补体激活
对称 低 多
对称 适中 较多
不对称 高 少
Adapted from Am J Kidney Dis 1998; 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 XII因子
透析膜材料的基本原理 和研究进展
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
1940
膜 形状
蟠管型
“旋转式鼓桶”
膜 材料
纤维素
治疗 方式
低通量血液透析
50s
平板型
“金属板”
60s
70s
80s
聚砜(PS)—费森、贝朗、威高、 旭化成、朗生等
聚酰胺 (PA)—金宝
聚丙烯晴 (PAN)—AN69（金宝） 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)—东丽
聚醚砜 (PES) —贝尔克、尼普洛等
膜材料的特性
原材料 特性
亲水性
再生纤维素 改良纤维素
合成膜
纤维素 纤维素的衍生物 高分子聚合物
带有大量的羟基
通过对羟基的各 种改性
激活修饰的补体通道 产生 C5a , C3a 以及过敏毒素
激活 缓激肽释放酶
释放缓激肽
低血压
肥大细胞
释放组胺, 白细胞三烯
血管舒张, 支气管收缩
中性粒细胞
粘附受体 LTB4
单核细胞 IL-1,TNF
β2-微球蛋白 低血压,发热
血小板 PG等
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
Cellulose Hollow Fiber Polysulfone Hollow Fiber
Polyacryronit(rMileatHeorillaolws)Fiber
Polyethylene Hollow Fiber Cellulose diacetate Hollow Fiber Amino acids immobilized PVA Styrene divinyl benzene Column Activated charcoal Column Polyethylene Hollow Fiber