透析器膜材料的研究進(jìn)展

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當(dāng)前第1頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)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

當(dāng)前第2頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)透析膜的原理當(dāng)前第3頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)當(dāng)前第4頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)當(dāng)前第5頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)納米級(jí)微孔當(dāng)前第6頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)當(dāng)前第7頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)當(dāng)前第8頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)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當(dāng)前第9頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)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、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、百特當(dāng)前第10頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)膜材料的特性AdaptedfromAmJKidneyDis1998;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)體激活多較多少當(dāng)前第11頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)生物相容性

--判定透析膜優(yōu)劣的主要指標(biāo)當(dāng)前第12頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)膜材料與血液接觸后的生物反應(yīng)模式圖激活修飾的補(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β2-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當(dāng)前第13頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)纖維素膜的基礎(chǔ)單元當(dāng)前第14頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)當(dāng)前第15頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)改良纖維素膜提高生物相容性-性能最為優(yōu)越的纖維素膜當(dāng)前第16頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)當(dāng)前第17頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)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)比當(dāng)前第18頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)透析膜的結(jié)構(gòu)

--溶質(zhì)的清除率和超濾系數(shù)當(dāng)前第19頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)完美膜結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)180–200μm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”40μm當(dāng)前第20頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)對(duì)稱膜SymmetricmembranestructureThinwall（薄壁）16-18μm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’當(dāng)前第21頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)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)量當(dāng)前第22頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)非對(duì)稱膜Tightporesizeintheinside(bloodcontact)Openporesizeontheoutside當(dāng)前第23頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)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當(dāng)前第24頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)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)當(dāng)前第25頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)透析液側(cè)血側(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)毒素截留能力當(dāng)前第26頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)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：當(dāng)前第27頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)透析膜材料的未來(lái)發(fā)展方向當(dāng)前第28頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)傳統(tǒng)透析膜的改進(jìn)研發(fā)新型透析膜發(fā)展生物活性膜當(dāng)前第29頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)聚砜膜纖維內(nèi)壁的比較透析膜的制造工藝當(dāng)前第30頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)透析器的封裝與切割當(dāng)前第31頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)切割工藝比較當(dāng)前第32頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)當(dāng)前第33頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)高通量（HIGHFLUX）-KUF>20ml/hr.mmHg用于HDF/HF和HIGHFLUXHD

CTA/TRICEA,AN69,NephralST,Polyflux,DIAPES,Xenium,Polysulfone,PMMA.低通量（LOWFLUX）-Kuf<20ml/hr.mmHg

Cuprophan,Hemophan,CelluloseAcetate,LFPolysulfone,LFPMMA,EVAL,LFPES基于通透性的膜的分類當(dāng)前第34頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)(Materials)CelluloseHollowFiberPolysulfoneHollowFiberPolyacryronitrileHollowFiberHemodialyserPlasmaTherapyProductsLeukocyteReductionFilterPolyethyleneHollowFiberCellulosediacetateHollowFiberAminoacidsimmobilizedPVAStyrenedivinylbenzeneColumnActivatedcharcoalColumnPolyethyleneHollowFiberNon-wovenpolyestersheet當(dāng)前第35頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)Low-FluxUrea 1Creatinine 1VitaminB12 0.65Inulin 0.05?2-microglobulin 0Albumin 0High-FluxUrea 1Creatinine 1VitaminB12 1Inulin 1?2-microglobulin 0.65&0.8Albumin< 0.001透析器/膜的篩系數(shù)當(dāng)前第36頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)提高的中大分子清除能力當(dāng)前第37頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)透析膜的吸附能力

-脂蛋白A和脂多糖Source:Weberetal.IntJArtifOrgans1997,20:144-152當(dāng)前第38頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)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：當(dāng)前第39頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)臨床益處當(dāng)前第40頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)透析膜和死亡率KraneVetal.AmJKidneyDis(2007);49:267-275當(dāng)前第41頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)透析膜和死亡率(Woodsetal.)當(dāng)前第42頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)膜通量和膜材料對(duì)淀粉樣變性的影響

(HemoStudy)b2mMD=11,800DSchiffletal.NephrolDialTransplant15:1399-1409,2000當(dāng)前第43頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)Improvementoflipidprofile*p<0.05vstime0and4

weekstime[weeks]ModifiedCellulosePolyfluxS02040608010012004122028lipidconcentration[mg/dl]00.51.01.52.02.53.03.54.0ratioLDL/HDL****LDLHDLLDL/HDLPitoneJetal,ISBP,2003

ModifiedcelluloseversusPolyfluxS43patientsPolyflux:

Improvementsinlipidprofilemayhelptoreducethelipidloweringmedications當(dāng)前第44頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)保存殘余腎功能當(dāng)前第45頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)Inflammatorymarkersanddialysismembranerandomizedcross-overstudyin18patients,3x8weeksRef:Schindleretal,2000當(dāng)前第46頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)對(duì)血清白蛋白的影響

(Hemostudy)Marcusetal.AmJKidneyDis31:491-494,1998用F80之前用F80之后******* P<0.05** P<0.01血清白蛋白(g/dl)Low-FuxHigh-Fux死亡率生存率白蛋白水平當(dāng)前第47頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)傳統(tǒng)透析膜的改進(jìn)研發(fā)新型透析膜發(fā)展生物活性膜當(dāng)前第48頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)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當(dāng)前第49頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)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)當(dāng)前第50頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)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當(dāng)前第51頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)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,

親水性和其血液相容性也得到了顯著提高當(dāng)前第52頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)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)毒素當(dāng)前第53頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)合成膜的結(jié)構(gòu)聚醚砜膜當(dāng)前第54頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)當(dāng)前第55頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)聚胺+聚碸+PVP純聚碸均一海綿體構(gòu)造新穎-3層構(gòu)造當(dāng)前第56頁(yè)\共有63頁(yè)\編于星期四\13點(diǎn)3-LayerStructure

InnerSelectiveLayer(Skin) -narrowporesize -separationlayer -0.1-0.5μmStabilizationlayer -supportfunction -2–5μmFingerTypeSt