透析膜的发展主要分为三个阶段:
第一个阶段
早期的透析膜一般是基于纤维素的膜,铜仿膜曾是早期应用最广泛的膜,它有制造价格便宜及膜壁极薄的优点。然而它易于激活补体、中性粒细胞超氧化物及细胞因子(如白细胞介素、肿瘤坏死因子等),引起炎症反应,从而导致透析相关的不良反应,甚至导致和长期透析相关的恶病质,而且纤维素膜对β2- 微球蛋白等中大分子毒素清除不足、透析相关的淀粉样变是使用这类透析器患者常见的并发症。
第二个阶段
透析膜发展的第二个阶段是改性纤维素膜,即在纤维素主链上连接上不同的取代基团,如醋酸纤维素膜。这类膜引起的炎症反应较轻,并能制造出更大的膜孔径,尤其是三醋酸纤维素膜,然而其血液相容性仍有待改进。
第三个阶段
随后出现了合成膜,这些材料能够被纺成具有不同孔径的膜,具有较大的截留相对分子质量范围,既能制成能够有效清除β2- 微球蛋白等大分子的高通量膜,也可制成低通量膜,并且合成膜具有更优异的生物相容性,对炎性介质的激活很小。
聚砜(PSU)膜
聚砜膜是一种机械性能优良的膜,自从1984 年开始用于血液透析,其使用量稳步增长。据费森尤斯2010 年市场分析数据显示,目前使用的透析膜中93% 为砜树脂家族,其中聚砜膜占71%,聚醚砜占22%。
临床对于聚砜膜的偏好主要是因其能满足各种透析模式(低通量透析、高通量透析、在线透析滤过等)下清除溶质和水的需求。聚砜中空纤维膜具有膜薄(<40 μm)、内层孔隙率高、膜孔规则且无致密外层的特点,因而有较好的溶质传输性能,能够有效清除不同相对分子质量的尿毒症毒素,尤其是对中分子毒素的清除显著改善了尿毒症相关并发症。
聚砜膜比纤维素类膜有着的良好血液相容性。其化学特性及微结构可有效阻止透析液中的内毒素反超,通过膜上的疏水部分和内毒素分子的疏水部分相互作用,还可以吸附的方式清除内毒素。聚砜膜有良好的热稳定性,能耐受蒸汽消毒,避免了化学消毒的弊端,使蒸汽消毒的聚砜膜成为目前市场主流。
“洁瑞”聚砜膜透析器F12 膜材料
强度高、膜孔径尺寸稳定
化学稳定性佳,不易老化
良好的的生物相容性
屏蔽透析液中的内毒素及致热原
先进的膜束捆绑技术,保证透析液分布更均匀,增加弥散效果
微波浪结构的空心纤维支持更高效率的弥散转运,同时获得更大的有效透析面积
聚醚砜(PES)膜
聚醚砜和聚砜材料同属砜树脂家族,由于聚醚砜分子结构中的氧醚基团取代了聚砜分子中的异丙基,分子结构更简单,因此聚醚砜材料的性质更稳定,而且其分子中不含双酚A结构,避免了双酚A的致癌、致畸、生殖毒性等,使用更安全,其耐热性、机械耐力、亲水性也都优于聚砜。
新一代的聚醚砜采用表面活性处理技术通过调节膜疏水性和膜孔附近的电荷,使膜的内表面对血液中的蛋白形成一定程度的“点排斥”,明显减少了蛋白吸附,改善了随透析进行膜毒素清除能力的逐步下降。
DIAPES® 聚醚砜膜厚仅30 μm,拥有一种非对称的三层式横截面结构,中间支撑层提供了较好的机械强度,内致密层提供分子筛选能力,能够有效拦截透析液侧的内毒素反渗。
PUREMA® 聚醚砜膜采用筛分性能增强技术,改善了膜孔状态,在30~35μm 的壁厚上形成了三层海绵状结构,伴有无数孔径在5.0~7.5 nm 的透析孔,具有优异的选择清除能力。
DIAPES® 聚醚砜膜具有卓越的膜结构及对流效果,溶质转运效果好,中大分子毒素清除率高。
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膜
1973 年东丽株式会社开始开发PMMA空心纤维透析器的工作,他们将两种PMMA溶于二甲基亚砜(DMSO),而后加热到110℃,在溶胶状态下进行纺丝,冷却后溶胶恢复为凝胶状态,然后再浸渍在水中。由于DMSO 与水可以任意比例混溶,凝胶中溶剂DMSO逐渐被水所置换,形成孔**,得到透析性能良好的PMMA空心纤维。
然而PMMA膜的渗水性能太高,不适宜血液透析,后来又发展了和纤维素共混的PMMA膜,日本学者太田和夫成功将它们用于临床,这是在世界上第一个用于临床的合成高分子材料的空心纤维透析器。通过使用不同的添加剂还可以制成带负电荷的PMMA膜,带上负电荷后使膜具有吸附能力,尤其是吸附较大相对分子质量的碱性蛋白。
PMMA 膜对β2- 微球蛋白及其他相对分子质量超过5 000 的分子有较强的吸附清除能力,这是聚砜膜远不能及的。许多研究报道了PMMA 膜具有优异的生物相容性,引起较少的细胞因子合成,亦有报道PMMA 膜能够通过吸附清除因子D(启动补体替代激活途径的重要因子)。
PMMA膜属于合成膜:不会促进或引起补体活化,而且白血球(中分子)也较稳定,对血小板的破坏亦控制在最小范围之内。
聚丙烯腈(PAN)膜
由于聚丙烯腈与单体丙烯腈互不相容,使聚丙烯腈易于提纯。这有利于它用于体外循环和血液净化。同再生纤维素膜相比,聚丙烯腈膜对中等相对分子质量物质的去除能力更强,超滤速率是前者的几倍,同时有优良的耐有机溶剂的特性。但存在膜脆、机械强度差、不耐高温消毒等缺陷,制膜工作者正进一步对之进行改性,如日本东丽公司采用相对分子质量为2×105 的聚丙烯腈制备中空纤维膜,机械强度有明显提高,可耐反复冲洗,从而提高膜组件的使用寿命。
聚丙烯腈膜家族中需特别介绍的是法国1969 年开发出的高渗透性透析膜AN69。AN69 膜是由丙烯腈与甲基丙烯磺酸钠共聚而制成。与多数合成透析膜不同,AN69 膜是亲水性透析膜,因大量的磺酸基团吸引水分子而创造了一个水凝胶结构从而提供了高弥散性和渗水性。AN69 膜的显微结构和化学组成使其能大量吸附低相对分子质量蛋白质,对碱性低相对分子质量蛋白较高的特异吸附能力,是其区别于其他合成高通量透析膜的一个重要特性。高亲水性和对广谱的尿毒症毒素的清除及良好的生物相容性,尤其是其独特的吸附能力使其拥有进一步研究发展的价值。
最近,在AN69 基础上开发出来的新一代透析膜AN69ST®,在其内表面嫁接有肝素,增强了其抗凝血能力,并加强了其外表面对于细菌产物的吸附能力。
材料:聚丙烯腈特点:清除率高 使用时间长 生物相容性高 有用蛋白丢失少 抗凝性强膜内侧是致密层、特征是孔径由内侧向外侧渐大;内侧的致密层控制溶质去除能通过致密层的物质、也容易被膜清除、所以膜不易堵塞。
清除物质:细胞因子:IL-6、IL-8、IL-1、肿瘤坏死因子、 胰蛋白酶等炎症介质。
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作者:Alexandr
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