人工肾脏中透析膜材料的应用与发展

中闺组织工程研究与临床康复箬７３誊笫４７ｒ期２００９—１１＿１９出版

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Ｎｏｖｅｍｂｅｒ１９，２００９Ｖ０１．１３，Ｎｏ．４７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

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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ＴｈｏｍａｓＧｒａｈａｍ（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ＴｈｏｍａｓＧｒａｈａｍ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ｌ｝ｇＪｏｈｎＡｂｅｌ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ＪｏｈｎＡｂｅｌ、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２ｈ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ＧｅｏｒｇＨａａｓ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）＼ＧｅｏｒｇＨａａｓ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。

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透析机之父威廉・考尔夫（ＷｉｌｌｅｍＫｏｌｆｆ）

１９４３年，被公认为现代透析机之父、荷兰Ｇｒｏｎｉｎｇｅｎ大学的年轻医

生Ｗ．ＩＩｉａｍＫｏＩ仟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３０－４０ｍ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，荷兰白ｇＷｉｌｌｅｍＪｏｈａｎＫｏｌｆｆ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ＷｉｌｌｅｍＪｏｈａｎＫｏｌｆｆ同一时期瑞典的ＮｉｌｓＡｌｗａｌｌ，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ＧｅｏｒｇｅＳｃｈｒｅｉｎｅｒ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３０ｍｉｎ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在和平年代得到了广泛使用。ＧｅｏｒｇｅＳｃｈｒｅｉｎｅ医生的战地诊室成为第一个为慢性肾衰竭患者提供中心透析的

地方。他的动静脉分流装置使血液持续流出体外循环往复，使长时间透析成为可能。纤维素膜的产生更促进了透析治疗在全世界开展。

血液透析原理１９７３年后，中国各大医院开始了维持性血液透析工作。在其后的２０

年间，中国的血液透析工作发展迅速。

１９８５年从日本和联邦德国引进技术，使中国透析器生产得到迅速发展。

膜材料包括醋酸纤维、铜氨纤维等。２０世纪９０年代以来国内已生产出多种膜材料的系列产品，如血仿膜、聚砜膜，可供成人和儿童使用，而且还生产出血液滤过器和血浆分离器，标志着国内透析器生产达到了一个新的水平。

中国早期血液透析使用软化水，但长期应用软化水会导致很多并发症。１９７８年浙江研制出电渗析装置，处理水质优于软化水。后来电渗析又附加活性碳和紫外线杀菌装置，使水质进一步提高。２０世纪８０年代以来，中国多家医院先后引进反渗水处理系统，使透析用水进一步净化。

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