透析器膜材料的研究進(jìn)展課件

1、 透析膜材料的研究進(jìn)展 武 漢 大 學(xué) 中 南 醫(yī) 院 腎內(nèi)科 & 血液凈化中心司 曉 蕓什么是透析膜 一種以濃度差為推動(dòng)力的分離膜 根據(jù)分離的溶質(zhì)的粒徑，要求透析 膜上有相適應(yīng)的孔徑均勻的微孔 透析膜的原理納米級(jí)微孔透析器膜的歷史聯(lián)機(jī)血液-透析濾過(guò)高通量血液透析血液-透析濾過(guò)血液-濾過(guò)低通量-血液透析 治療 方式修飾纖維素其他合成膜三醋酸纖維素FMC 低通量聚砜膜PAN醋酸纖維素 纖維素 膜 材料空心纖維 透析器平板型“盤卷”平板型“金屬板”蟠管型“旋轉(zhuǎn)式鼓桶” 膜形狀2000之后90s80s70s60s50s1940透析膜材料分類纖維素膜合成膜再生纖維素膜 聚砜(PS)費(fèi)森、貝朗、威高、

2、旭化成、朗生等 銅仿膜 聚酰胺 (PA)金寶 銅氨膜 聚丙烯晴 (PAN)AN69（金寶）改良纖維素膜聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)東麗 血仿膜海蒂妮娜聚醚砜 (PES) 貝爾克、尼普洛等 雙醋酸及三醋酸膜 尼普洛、百特膜材料的特性Adapted from Am J Kidney Dis 1998; 13 (s.3) 115再生纖維素改良纖維素合成膜原材料纖維素纖維素的衍生物高分子聚合物特性帶有大量的羥基通過(guò)對(duì)羥基的各種改性通過(guò)對(duì)多聚體的物化改變親水性親水性強(qiáng)親水性弱較強(qiáng)的疏水性對(duì)稱性對(duì)稱對(duì)稱不對(duì)稱超濾率低適中高補(bǔ)體激活多較多少生物相容性-判定透析膜優(yōu)劣的主要指標(biāo)膜材料與血液接觸后的生物反應(yīng)模式

3、圖激活修飾的補(bǔ)體通道 產(chǎn)生 C5a , C3a 以及過(guò)敏毒素 激活XII因子激活緩激肽釋放酶釋放緩激肽低血壓肥大細(xì)胞中性粒細(xì)胞粘附受體LTB4 IL-1,TNFPG等單核細(xì)胞血小板血管舒張,支氣管收縮2-微球蛋白低血壓,發(fā)熱釋放組胺,白細(xì)胞三烯血小板減少癥纖維素膜的基礎(chǔ)單元改良纖維素膜提高生物相容性-性能最為優(yōu)越的纖維素膜生物相容性與膜表面性質(zhì)有關(guān)控制膜表面的粗糙程度高倍鏡下的膜表面對(duì)比透析膜的結(jié)構(gòu)-溶質(zhì)的清除率和超濾系數(shù)完美膜結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)180 200 m血液接觸層光滑“減少凝血”厚度均一,膜壁的完整性好“減少滲漏”“內(nèi)毒素屏障”分隔層“最小的阻力” 40 m對(duì) 稱 膜Symmetric me

4、mbranestructureThin wall（薄壁）16-18m對(duì)稱膜壁薄為了減少膜的阻力會(huì)導(dǎo)致膜形狀變成 非圓型 溶質(zhì)通過(guò)半透膜需要克服自身的阻力對(duì)稱膜有著均一的膜孔大小，因此降低阻力的唯一辦法就是使得膜壁變薄或者增加膜孔的數(shù)量非對(duì)稱膜Tight pore size in the inside (blood contact)Open pore size on the outside非對(duì)稱膜的主要阻力是最內(nèi)層膜的壁厚度，其余的膜是起到支撐的作用因此當(dāng)膜的形狀接近標(biāo)準(zhǔn)的圓形，膜的本身阻力就非常小親水疏水微區(qū)域限制了血液中蛋白質(zhì)細(xì)胞與膜表面的相互作用疏水性和表面電荷使其能吸附炎癥介質(zhì)透析液側(cè)血

5、側(cè) 從透析液側(cè)到血側(cè)無(wú)內(nèi)毒素的轉(zhuǎn)移:透析液側(cè)泡沫狀膜，血液側(cè)膜光滑、表面大吸附能力強(qiáng) 僅有 1/百萬(wàn)單位的內(nèi)毒素能跨過(guò)膜 !高通量聚砜膜: 內(nèi)毒素截留能力高通量/低通量合成膜低通量纖維素膜40%低通量合成膜高通量合成膜低通量纖維素膜87%60 %1990200035 %65 %100 %13 %透析器膜應(yīng)用情況：透析膜材料的未來(lái)發(fā)展方向傳統(tǒng)透析膜的改進(jìn)研發(fā)新型透析膜發(fā)展生物活性膜聚砜膜纖維內(nèi)壁的比較透析膜的制造工藝透析器的封裝與切割切割工藝比較高通量（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類(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 / 膜的篩系數(shù)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膜吸附能力最強(qiáng)聚酰胺膜（PA)和聚砜膜（PS）次之銅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：臨床益處透析膜和死亡率Krane V et al. Am J Kidney Dis (2007); 49:267-275透析膜和死亡率(

9、Woods et al.)膜通量和膜材料對(duì)淀粉樣變性的影響 (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保存殘余腎功能Inflammatory markers and dialysis membranerandomized cross-over study in 18 patients, 3 x 8 weeksRef: Schindler et al, 200

11、0對(duì)血清白蛋白的影響 (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傳統(tǒng)透析膜的改進(jìn)研發(fā)新型透析膜發(fā)展生物活性膜1.利用幾種高分子材料物理共混聚醚砜膜+聚乙烯基類的聚合物或共聚物/纖維素及其酯類磷脂聚合物+醋酸纖維素聚砜膜+乙烯乙二醇具有較好的親水性和滲透性表現(xiàn)出較好的蛋白吸附能力2.利用化學(xué)反應(yīng)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在基膜材料中引入其它基團(tuán). 激活基膜材料通常采用氯甲基化、催化劑、臭氧處理等利用醇化、酯

12、化等化學(xué)反應(yīng)把目標(biāo)基團(tuán)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、殼聚糖、磷脂以及某些具有抗凝血作用的物質(zhì)肝素+聚丙烯腈/聚乙烯亞胺膜,透析效果良好,并可減少透析期間的過(guò)敏反應(yīng)固化殼聚糖+肝素+聚丙烯腈膜顯示良好的血液相容性, 可抑制銅綠假單孢菌活性肝素+聚醚砜,既保持了聚醚砜的力學(xué)性能,又能提高透析膜的抗凝血性能醋酸纖維膜+亞油酸膜或聚丙烯酸+亞油酸+聚砜膜, 更好的生物相容性和抗凝血效果3.利用低溫等離子體等技術(shù) 對(duì)聚合物表面改性是賦予膜材料新 性能的常用方法改變膜表面的親疏 水性 利用SO2 等離子體對(duì)涂在血管金屬 內(nèi)支架表層的聚氯二甲苯進(jìn)行處理, 親水性和其血

13、液相容性也得到了顯 著提高新型高通量血濾器獨(dú)特膜結(jié)構(gòu) 具有微孔梯度結(jié)構(gòu)的第三代聚砜膜。 與血液直接接觸的內(nèi)表面具有細(xì)小精密的薄層，保證了優(yōu)秀濾出特點(diǎn)和性能。高清除率 能高效清除達(dá)66000道爾頓的分子內(nèi)表面平滑：減少血膜激活透析液側(cè)泡沫狀膜：吸附內(nèi)毒素合成膜的結(jié)構(gòu) 聚醚砜膜聚胺 + 聚碸+PVP純聚碸均一海綿體構(gòu)造 新穎 - 3層構(gòu)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超濾系數(shù)面積膜厚度膜材料APS-65063.11.345m改良聚砜膜APS-90075.31.845m改良聚砜膜 膜材料的改進(jìn) 不同聚