人工肝的材料研究.doc

《人工肝的材料研究.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、人工肝的材料研究顾汉卿天津医科大学人工肝作为肝衰竭时人体肝脏的替代装置和肝功能的辅助装置，由于其确切的疗效，有效地提高了肝衰竭患者的存活率，使其在临床得到广泛地应用。正确地选择、设计和制备人工肝材料是保证人工肝装置安全、有效地用于临床的重要条件。无论是生物型人工肝装置还是非生物型人工肝装置，涉及所使用的材料，从功能上讲虽有一些不同，主要包括二大类。一类是具有生理功能的活细胞和组织，另一类是无药理功能和不参与人体代谢作用的医用材料。为了保证它们在临床使用的安全、有效，国家食品药品监督管理局（简称S

2、FDA）制定了一系列的相关法规、标准与管理要求。对于存活的细胞与组织SFDA还制定了更严格的管理细则。关于存活的细胞与组织，我们在另外的文章中进行专门的讨论，本文涉及的仅限于无药理功能和不参与人体代谢作用的医用材料。所谓分类就是按物质的属性进行归纳。人工肝所用的材料按不同属性可以有不同的分类方法。按材料的外形分类，主要有三类：1.膜材料2.球形材料3.纤维材料。一、膜材料人工肝以及血液净化的技术基础之一就是各类膜材料的使用。根据浓度梯度、压力梯度的差异，可以按不同溶质的质量传递原理，利用膜分离技

3、术将人体血液中愈量的代谢废物、毒物、致病物质以及其他有害的溶质，从血液中分离出去，恢复血液的正常溶质的浓度，保持血液与人体的正常生理功能。常用膜的形式有两类，一类是平膜，另一类是空心纤维膜。后者由于体积小，表面积大，分离效率高，在临床得到很好的应用。特别是近年来，随着制备技术的不断完善，产品成本的不断下降，人工肝以及血液净化中使用的膜材料几乎已被空心纤维膜完全取代了。人工肝与血液净化用的制膜材料近年来发生了很大的变化，已从天然纤维素占主流（超过50%）的状况，变为合成材料逐渐占主流，逐步替代天然

4、纤维素材料。表1列出用于临床的人工肝与血液净化膜材料。表1用于临床的人工肝与血液净化膜材料材料名称制造公司膜的形态铜氨纤维素德国AKZ0-EnKa公司空心纤维膜、平膜血仿纤维素醋酸纤维素日本旭化株式会社德国AKZ0-EnKa公司美国CordisDow公司、Baxter公司空心纤维膜空心纤维膜空心纤维膜聚丙烯腈日本帝人株式会社美国Celanese公司法国RhonePoulen公司空心纤维膜平膜平膜聚甲基丙烯酸甲酯日本东丽株式会社空心纤维膜乙烯—乙烯醇共聚物日本可乐丽株式会社空心纤维膜聚碳酸酯聚砜美

5、国膜公司美国Amicon、德国费林尤斯公司空心纤维膜空心纤维膜、平膜选择一种膜材料，首先是要保证其临床应用的安全性，因此它们的生物学性能应符合相关的国际标准ISO10993-1《医疗器械生物学评价，第一部分评价与试验》（已转化为我国的国家标准GB/T16886.1-2001）的要求；其次它的有效性应符合临床应用的相关技术标准（如：一次性血浆分离器、血液透析器、血液滤过器的国家及行业标准）的要求。就其微观的结构设计而言最主要的技术指标是膜的孔径尺寸与孔隙率。孔径尺寸与孔隙率决定了膜的传质机理，如孔

6、径在50Å左右，此种膜是一类半透膜，只允许小分子溶质及一部分小尺寸的中分子物质通过。它的传质机理是溶质浓度膜向梯度导致溶质的跨膜扩散，这种传质过程就是溶质的透析过程。当膜的孔径扩大，一般平均孔径小于0.1μm，此时，溶质在膜的两侧的压力梯度驱动下随溶液一起跨膜对流，这种传质过程又称之谓滤过。膜孔成了截留不同尺寸溶质分子的筛孔。血液滤过时大尺寸溶质，如：白蛋白，被滤过膜截留。因此，血液滤过时能随滤过液被清除的溶质基本上是小分子与中分子的溶质。特别要看到血液滤过时膜两侧溶质浓度是一样的。血液透析时虽

7、仅能清除小分子的溶质，但溶质从高浓度侧向低浓度侧扩散，因此它对小分子溶质的清除速率比较快，血液滤过小分子溶质的清除速率较慢。若膜的孔径进一步扩大至0.5至0.8μm时，此时在较小压力梯度驱动下血液中除血细胞外几乎血浆中所有的组成物均能跨膜对流，使血细胞与血浆分离开，这就是血浆膜分离的原理。孔隙率虽然对于分离特性（指分离多大尺寸的溶质）影响较小，但对于分离速率（指单位时间内清除溶质的数量）有较大的影响，孔隙率高，分离速度就提高。除了上述二个参数外，膜的厚度（空心纤维为壁厚）也是很重要的参数。在相同

8、的孔径与孔隙率的条件下，膜厚越小（即越薄）则在相同的操作条件下（指血液流率、透析液流率、负压均相同）扩散速率越大透析清除速率越高。对于血液滤过和血浆分离来说，膜厚对清除速率的影响不如血液透析那么明显。同时要看到，尽管降低膜的厚度有利于提高人工肝和血液净化的效率，但它还受到材料湿态强度的制约。如果一个材料湿态强度较低，在进一步降低膜的厚度，就会在压力的作用下导致破膜，不得不终止治疗，造成安全性方面的隐患。所以对每一个接受人工肝和血液净化治疗患者，我们要根据治疗的要求学会正确的选择材料参数，保证安全