不同透析膜材料在维持性血液透析过程中的生物相容性

不同透析膜材料在维持性血液透析过程中的生物相容性 中国组织工程研究与临床康复 第14卷 第34期 2010–08–20出版 Journal of Clinical Rehabilitative Tissue Engineering Research August 20 2010 Vol.14 No.34 ISSN 1673-8225 CN 21-1539/R CODEN: ZLKHAH 6453www.CRTER.org Department of Nephrology Affiliated Hospital of Hubei Institute for Nationalities Enshi 445000 Hubei Province China Shi Lei Associate chief physician Department of Nephrology Affiliated Hospital of Hubei Institute for Nationalities Enshi 445000 Hubei Province China fyywk690928 163.com Received: 2010-06-13Accepted: 2010-07-27 湖北民族学院附属 医院肾内科 湖北省恩施市 445000 石磊1969年生湖北省利川市人1991年毕业于武 汉大学医学院副主任医师主要研究方向肾脏病内科学。 fyywk690928 163.com 中图 分类号:R318 文献标识码:B 文章编号:1673-8225201034-06453-04 来稿日期 2010-06-13 修回日期2010-07-27 20100613003/YH??Y 不同透析膜材料在维持性血 液透析过程中的生物相容性 石 磊 Biocompatibility of different dialysis membrane materials in maintenance hemodialysis process Shi Lei Abstract OBJECTIVE: To comprehensively evaluate the application of polysulfone membrane hemophan membrane and cellulose acetate membrane in the process of maintenance hemodialysis to select appropriate membranes for hemodialysis. METHODS: Chinese Academic Journal Full-text Database CNKI: 1990/2008 was retrieved for articles related to the clinical application of different dialysis membranes using “dialysis membrane compatibility complications” in Chinese as the key words totally 50 articles were screened out. Reviews experimental studies and articles on dialysis membrane cleaning were excluded 22 articles related to solute clearance rate and biocompatibility of different dialysis membranes were included the clinical application of blood dialysis membranes of different materials was comprehensively summarized. RESULTS: Based on the analysis of solute clearance of polysulfone membrane hemophan membrane and cellulose acetate membrane in maintenance hemodialysis the effect of polysulfone membrane and hemophan membrane on clearing intact parathyroid hormone phosphorus calcium was better than that of cellulose acetate membrane the clearance of B cell activated serum CD23 was better than cellulose acetate membrane. As for the platelet activation the two were weaker than cellulose acetate membrane. Polysulfone membrane with high permeability does not increase inflammation P-selectin levels dialysis by cellulose acetate membrane were higher than polysulfone membrane and hemophan membrane three kinds of dialysis membranes had no significant difference on serum cystatin C clearance rate. CONCLUSION: The effects of polysulfone membrane hemophan membrane and cellulose acetate membrane on serum CD23 concentration platelet activation inflammatory response clotting complications P-selectin serum levels were related to the biocompatibility: better biocompatibility indicated few effects otherwise indicated greater effects. The biocompatibility of polysulfone membrane and hemophan membrane is better than cellulose acetate membrane of complications of hemodialysis membrane are at least in hemophan membrane. Shi L.Biocompatibility of different dialysis membrane materials in maintenance hemodialysis process. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu yu Linchuang Kangfu. 20101434:6453-6456. 摘要 目的对聚砜膜、血仿膜和醋酸纤维膜在维持性血液透析中的应用进行综合评价以选 择适宜的透析膜材料进行血液透析。 方法电子检索中国期刊全文数据库 CNKI1990/2008以“透析膜相容性并发症”为检索词收集关于不同透析膜材料的临床 应用文献共50篇排除综述类文献、实验研究及透析膜清洗等文献共纳入22篇关于不 同透析膜溶质清除率及生物相容性评价的文献对不同材料的血液透析膜的临床应用情况进行全面。 结果通过对聚砜膜、血仿膜和醋酸纤维膜在维持性血液透析中的溶质清除率的分析得出聚砜膜、血仿膜对全段甲状旁腺激素、血磷、血钙的清除效果优于醋酸纤维膜对于B细胞活化的血清CD23清除效果优于醋酸纤维膜对血小板活化程度的影响弱于醋酸纤维膜。高通透量的聚砜膜不增加炎症反应醋酸纤维膜透析的P选择素的水平高于聚砜膜和血仿膜3种透析膜的血清胱抑素C清除率无差异。 结论聚砜膜、血仿膜和醋酸纤维膜对血清CD23浓度、血小板活化程度、炎症反应、出凝血并发症、血清P选择素水平均的影响与其生物相容性有关:生物相容性越好对血清CD23浓度水平、血小板活化程度、炎症反应、出凝血并发症、血清P选择素水平的影响越小反之则大聚砜膜和血仿膜生物相容性好于醋酸纤维膜血仿膜的血液透析并发症最少。 关键词聚砜膜血仿膜醋酸纤维膜血液透析溶质清除率生物相容性并发症 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.34.045 石磊.不同透析膜材料在维持性血液透析过程中的生物相容性J.中国组织工程研究与临床康复 20101434:6453-6456. 0 引言 血液透析是通过人为的方法将人体内的血液引入透析器将体内蓄积的毒物、废物自血液中清除出去同时通过透析器可以将体内缺乏的物质输入血液以达到净化血液纠正体内水、电解质酸碱平衡紊乱的目的这种通过弥散、对流、超滤、吸附等机制清除体内有害物质替代肾脏排出废物和水分并吸收体内所需物质的设备称为血液透析系统也称为“人工肾”1。透析膜是影响血液透析治疗效果的关键因素2大量文献报道了关于不同透析膜材料的生物相容性以及对溶质清除率、溶质吸附作用的研究本文主要关注了聚砜膜、血仿膜和醋酸纤维膜材料的溶质清除率和生物相容性的问题探讨了3种 石磊.不同透析膜材料在维持性血液透析过程中的生物相容性 P.O. Box 1200 Shenyang 110004 cn.zglckf.com 6454 www.CRTER.org 血液透析膜在实施维持性血液透析的尿毒症患者血液透析中的临床应用对各种血液的中的溶质清除率和生物相容性的评价指标加以综合分析对临床上不同的维持性血液透析患者选择适宜的透析膜材料提供参考。 1 资料和方法 1.1 纳入和排除标准 纳入标准?临床研究文献。?进行维持性血液透析治疗的患者不限定患者的年龄、性别、种族及地域。?进行溶质清除率和或生物相容性相关指标的检测。 排除标准?综述类文献。?基础实验研究。?透析膜清洗中医治疗和细胞学研究的文献。 1.2 资料提取策略 检索方式电子检索语种限定为中文。 检索数据库中国期刊全文数据库。 检索时间1990-01/2008-12。 检索关键词透析膜相容性并发症。 1.3 检索结果及评价 共获得中文文献50篇排除综述类24篇从26篇临床应用文献中选出22篇关于透析膜溶质清除率及透析膜相容性的临床应用文献其中关于透析膜相容性二次研究的文献5篇关于透析膜材料研究进展的综述7篇关于血液透析系统建立的文献1篇。 2 结果 依据纳入标准和排除标准对聚砜膜、血仿膜和醋酸纤维膜的血液透析过程中溶质清除率和透析膜相容性的进行了比较。 2.1 不同透析膜溶质清除率的临床应用评价 慢性肾功能不全患者并发症的发生率和存活情况与血液透析是否充分有着直接关系其中溶质的清除率是反应血液透析是否充分的一个重要指标3。聚砜膜、血仿膜和醋酸纤维膜在维持性血液透析中对全段甲状旁腺激素、血磷、血钙的清除效果优于醋酸纤维膜现列举4篇有关不同血液透析膜对溶质清除率影响的文献如下评价不同血液透析膜的溶质清除率见14-7。 2.2 不同透析膜的生物相容性评价 透析膜的生物相 容性是指人体血液与透析膜接触时产生的一系列病理变化常表现为补体激活细胞因子的释放凝血功能和血细胞的活化等8。维持性血液透析过程中尿毒症患者血清CD23分子浓度水平规律变化是导致机体免疫力下降的原因之一9而在尿毒症患者的微炎症状态与透析膜的生物相容性直接相关血液透析过程中P选择素的显著升高是导致血透患者凝血功能障碍原因之一。本研究发现聚砜膜和血仿膜对于B细胞活化的血清CD23清除效果优于醋酸纤维膜对血小板活化程度的影响弱于醋酸纤维膜。高通透量的聚砜膜不增加炎症反应醋酸纤维膜透析的P选择素的水平高于聚砜膜和血仿膜3种透析膜的血清胱抑素C清除率无差异长期使用生物相容性好的透析器可减少出凝血并发症。选出5篇有关不同透析膜材料对血液系统影响的文献评价不同透析膜材料的生物相容性9-13见表2。 文献 膜材料 对象 检测指标 结果 谢飞等4 醋酸纤维膜聚砜膜血仿膜 慢性肾衰伴高磷高甲状旁腺素血症维持性血透30例 全段甲状旁腺激素血磷血钙 血仿膜和聚砜膜对血磷、血钙、全段甲状旁腺激素的清除率优于醋酸纤维膜 刘丽芳等5 醋酸纤维膜聚砜膜血仿膜 高磷血症维持性血液透析26例 血磷钙磷乘积 聚砜膜和醋酸纤维膜对磷的清除优于血仿膜前两者无差异 郭瑞敏等6 醋酸纤维膜聚砜膜铜仿膜血仿膜 维持性血液透析40例 血磷清除率 血仿膜最好聚砜膜次之双氯醋酸纤维素膜和铜仿膜最次 王立婧等7 醋酸纤维膜聚砜膜铜仿膜血仿膜 维持性血液透析40例 血磷浓度 血仿膜对血磷的清除效果最好 表1 不同血液透析膜材料的溶质清除率 文献 膜材料 对象 检测指标 结果 王文等9 醋酸纤维膜聚砜膜、血仿膜 尿毒症透析患者30例血清CD23 血仿膜和聚砜膜的生物相容性优于醋酸纤维膜 田津生等10 醋酸纤维膜低通量聚砜膜高通量聚砜膜 尿毒症透析患者54例C反应蛋白CRP白细胞介素6IL-6 高通量聚砜膜不增加炎症反应。醋酸纤维膜CRPIL-6较透析前升高低高通量聚砜膜透析前后无统计学差异孙懿等11 铜仿膜、聚砜膜 维持性血液透析患者12例 凝血酶-抗凝血酶?复合物TAT纤溶酶-α2抗纤溶酶复合物PAPD-二聚体 聚砜膜TAT、PAP、D-二聚体低于铜仿膜其生物相容性较好 王文等12 醋酸纤维膜聚砜膜血仿膜 维持性血液透析30例透析015270 min血清P选择素 醋酸纤维膜较聚砜膜血仿膜更显著 叶智明等13 醋酸纤维膜聚砜膜 尿毒症40例 血清胱抑素C 不同透析膜的血清胱抑素C清除效果无明显差异 表2 不同透析膜材料的生物相容性 石磊.不同透析膜材料在维持性血液透析过程中的生物相容性 ISSN 1673-8225 CN 21-1539/R CODEN: ZLKHAH 6455www.CRTER.org 2.3 临床意义 根据以上文献检索结果可以看出血仿膜对于血磷的清除效果较好。不同透析膜对B细胞活化的血清CD23浓度水平以及血小板活化程度的影响、炎症反应、出凝血并发症、血清P选择素水平均与其相容性有关:相容性好对于B细胞活化的血清CD23水平、血小板活化程度、炎症反应、出凝血并发症、血清P选择素水平的影响小反之则大聚砜膜和血仿膜生物相容性较醋酸纤维膜好故对以上因素影响小。3种透析膜对清除血清胱抑素C无差异。 3 讨论 3.1 透析膜的生物相容性 “生物相容性”是生物材料仅次于生化特性和生物学特性的性质指仅引起轻微的生化反应和生物反应。既往专指生物膜对白细胞和补体系统的活化作用未修饰的纤维素膜对白细胞和补体系统的活化能力强称为“生物不相容”反之则称为“生物相容”14。 血-膜接触之后补体系统将识别生物膜为异物而导致补体活化和产生过敏毒素C3aC4a和C5a以及调理素iC3b和膜攻击复合物。C5a可诱导粒细胞、单核细胞、淋巴细胞和血小板黏附分子的表达中性粒细胞脱颗粒等反应另外与慢性肾功能衰竭患者的营养不良、心血管疾 病、微炎症状态、肾性骨病、淀粉样变脂质代谢、氧化应激、免疫功能、贫血、凝血障碍等关系非常密切因此生物相容性一直是研究热点。 近年来“生物相容性”的概念较前有了扩展泛指血液与生物膜接触后发生的一切不良反应也包括对血小板和内皮细胞功能的影响。 3.2 理想的透析膜应具备的条件 理想的透析膜应具备如下条件?良好的生物相容性对溶质有较高的清除率对水有适当的超滤率不允许相对分子质量超过 35 000的物质通过如血流中的红细胞、蛋白质和透析液中的细菌、病毒等。?无特意吸附无毒无抗原性无补体激活无致热源。?耐压强度达6.67 kPa 1 mm Hg0.133 kPa能耐蒸汽消毒或消毒药物浸 泡15。从本文的各种生物透析膜的临床应用中分析血仿膜是一种良好的透析膜材料。 3.3 血液透析膜的分类及特点 透析膜是透析器的主要构成部分透析膜的理化特性决定透析效果。目前临床上常用的血液透析膜有再生纤维素膜、改良的纤维素膜、合成的聚合物膜等。常用的透析膜材料有铜仿膜、乙酸纤维素、血仿膜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚乙烯醇、聚砜、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯膜等14-19。 纤维素膜又称纤维膜是将天然纤维溶解再生后制成的再生纤维素及其衍生物纤维素膜有可分为两种一种是再生纤维素膜特点是亲水性高物质通透性好机械强度较大一种是纤维素膜衍生物醋酸纤维膜和血仿膜就属于此类其特点是对小分子物质和磷的清除率强为高效透析材料。 合成膜一般为疏水性膜超滤系数较高生物相容性好聚砜膜属于此类膜。 根据透析膜超滤系数不同可分为 低通量透析膜平均孔径为1.3 nm最大孔径为 2.5 nm。 高通量透析膜平均孔径为2.9 nm最大直径为 3.5 nm。这些所谓高通量透析膜由含疏水性基团的材料包括聚丙烯腈、聚砜、聚芳香醚砜或聚乙烯亚胺与不同亲水性成分所组成。透析膜的发展重点在于增加高通量膜的孔径同时锐化其分子截留值以最大化清除小分子蛋白。这种发展方向基于这样的理念即清除尿毒症毒素如β-微球蛋白、补体因子D、瘦素、肾上腺髓质素等同时又尽量减少白蛋白的丢失可改善终末期肾衰竭患者的预后。 一般认为高通量透析器超滤系数Kuf? 20 mL/ h?mm Hg尿素清除率gt 100 mL/Lβ2-微球蛋白清除率gt 20 mL/min。高通量透析器具有高弥散和超滤能力中分子溶质清除率为普通透析器的两三倍超滤率为普通透析器310倍。 超通量透析膜相对于高通量透析膜超通量透析膜有更高的对流和内滤过能力能更有效地清除低分子质量蛋白如糖基化终末产物、羰基化终末产物、同型半胱氨酸和β2微球蛋白。超通量膜Kuf gt 60 mL/h?mmHg故也称蛋白漏出膜protein leaking membrane。因此不仅有中分子尿毒症毒素被超滤出同时也存在血浆中白蛋白通过透析膜丢失。该膜对小分子蛋白和小的蛋白结合溶质如同型半胱氨酸、晚期糖基化终产物均有较好的清除作用但白蛋白的丢失较高通量膜更多。同时该膜大孔径能允许细菌产物从透析液进入血液中因此建议使用超纯透析液。 3.4 透析膜的未来发展方向 随着血液透析技术的不断发展对透析膜的要求越来越高透析膜材料除要有高渗透性和成膜后能除去血液中的有害成分外还要有良好的生物相容性。因此需对现有膜进行共混、接枝、镶嵌及利用等离子体等技术进行改性19-21。现采用的方法有?利用化学反应在膜材料中加入其他基团。例如在聚醚砜膜材料聚乙烯基类的聚合物或共聚物、纤维素及其酯类进行共混制得中空纤维膜22-24。?利用几种高分子材料物理共混对于透析膜材料常引入的高分子材料包括PVP、PEG、人血白蛋白、壳聚糖、磷脂以及某些具有抗凝血作用的物质。?利用低温等离子体等技术对膜材料进行表面改性。利用SO2等离子体对涂在血管金属内支架表层的聚氯二甲苯进行处理不仅使聚合物表层的亲水性得到了改 善其血液相容性也得到了 石磊.不同透析膜材料在维持性血液透析过程中的生物相容性 P.O. Box 1200 Shenyang 110004 cn.zglckf.com 6456 www.CRTER.org 提高25。 醋酸纤维膜和血仿膜属天然纤维素膜含有较多的羟基、氨基和羧基团亲水性极强粘附蛋白的能力弱因而对甲状旁腺激素的清除率最低。血仿膜是唯一带正电荷的透析膜由于血清中的磷带负电荷正负相吸故血仿膜除一般共有的弥散清除作用外还有使血液中磷吸附在膜上的作用从而使其对血磷的清除率高于其他膜因此使用血仿膜可有效清除血磷。同时血仿膜是在铜仿膜的基础上发展而来其表面羟基被第3级氨化物覆盖有较好的生物相容性对于B细胞活化的血清CD23浓度水平、血小板活化程度、炎症反应、出凝血并发症、血清P选择素水平的影响小聚砜膜属于合成膜为疏水性膜超滤系数较高生物相容性较好。醋酸纤维膜、聚砜膜、血仿膜对清除血清胱抑素C无差异。鉴于此选择血仿膜可以使透析的并发症降低到最少。 4 参考文献 1 于昕.血液透析系统的建立J.医疗装备2003166:31-32. 2 谢潮鑫孟猛曾伟杰等.血液透析膜材料的生物相容性J中国组织工程研究与临床康复2009138:1557-1560. 3 唐克诚李谦王瑞等.血液透析膜材料的研究进展J医疗设备信息2007228:49-5177. 4 谢飞王汉民.不同透析膜对维持性血液透析患者肾性骨病相关因素的影响J中国血液净化200541:10-13. 5 刘丽芳郭王刘文虎.不同透析膜对维持性血液透析患者血磷清除效果的研究J中国血液净化200544:182-184. 6 郭瑞敏于明忠赵国东.不同透析膜对维持性血液透析患者血磷的清除效果J中国煤炭工业医学杂志200587:724. 7 王立婧.不同透析膜材料清除血磷的效果及其生物相容性J中国组织工程研究与临床康复20081245:8913-8916. 8 刘俊英.血液透析膜的生物相容性与透析并发症J中国组织工程研究与临床康复20091313:557-560. 9 王文王汉民李振江.不同透析膜对维持性血液透析患者B细胞活化的影响J临床军医杂志2002304:36-38. 10 田津生徐金升张怡静.不同透析膜对血透患者血清C反应蛋白及白细胞介素6水平的影响J实用医学杂志20082415:2593-2595. 11 孙懿刘惠兰.不同透析膜对凝血纤溶功能的影响J首都医科大学学报2002231:49-51. 12 王文王汉民.不同种类透析膜对维持性血液透析患者P选择素的影响J中国血液净化200217:23-25. 13 叶智明史伟梁馨苓等.不同透析方式及透析膜对清除血清胱抑素C的效果比较J新医学.2006376:362-363381. 14 谢红浪季大玺.不同透析膜的生物特性及临床应用J肾脏病与透析肾移植杂志2004134:374-377. 15 李立王校云.血液净化透析膜的最新进展J中国血液净化2007 611:610-613. 16 孟猛杨媛曾伟杰.血液透析膜材料的生物相容性评价J中国组织工程研究与临床康复20081241:8155-8158. 17 贾强.透析膜的生物相容性与远期并发症J中国血液净化2008 72:102-104. 18 卞森张福港李晓东.血液透析膜的生物相容性研究进展J中国血液净化200654:205-207. 19 黄宇清李建明.血液透析膜的生物相容性J中国组织工程研究与临床康复20081249:9739-9742. 20 王海涛于湉杜启云等.血液透析器膜材料研究进展J膜科学与技术2009291:96-100. 21 沈艳萍卢国元.透析膜材料的发展方向及其生物相容性J中国组织工程研究与临床康复20091325:4931-4934.. 22 王庆瑞吴耀国陈雪英等.共混聚醚砜中空纤维透析膜的制造方法P.中国专 利:CN1375351A.2001-12-28. 23 王庆瑞陈雪英段友容等.共混聚醚砜中空纤维透析膜、制造方法及其用途P.中国专利:CN1631501A.2004-11-11. 24 陈雪英王庆瑞何春菊等.人工肾血液透析器新材料及制造方法P.中国专利:CN1317345A. 20.