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新型肾透析仪给肾衰竭患者带来希望

  (乐学)北京时间6月11日消息,据国外媒体报道,传统的肾透析仪不仅效果不佳,而且还让肾衰竭者很遭罪。最新的两款肾透析设备可佩戴式人工肾脏和可移植肾辅助装置尽管离临床应用还有距离,但是它们确实给大多数患者带来了希望。

  时至今日,人工肾脏仍然是像冰箱那样大的肾透析仪。肾透析仪模拟真正的肾脏净化血液以及以尿液的形式排出杂质和多余的水。但是,它们并不如真正的肾脏那样高效,而且可能会导致流血、凝块和感染。最遭罪的还是病人,他们每周通常需要做三次透析,每次均耗时数小时。然而,对于全球200万个罹患慢性肾衰竭的患者来说,透析仍然是最好的办法除非他们有幸成为每年接受肾脏移植的7.6万个人中的一员。即使这些极少数幸运者,也必须一辈子通过服用药物来阻止身体的排异反应。

  用病人自己的细胞培植新肾脏的技术要变成实现,还有很长的路要走。与此同时,给病人提供微型透析仪的设想一时半刻尚难实现。在此情况下,美国食品药品监督管理局(简称FDA)于去年挑选了几款新型肾透析设备,并让它们参与了名为Innovation Pathway 2.0的试验,该试验旨在加速向市场推广具有发展前景的医疗设备。

  首款设备就是可佩戴式人工肾脏(简称WAK),它由西达斯西奈医学中心的维克多-古拉(Victor Gura)设计,由名为Blood Purification Technologies的公司研制。古拉将传统肾透析仪笨重的导管和过滤器集成到了一个仅重约5千克的设备中,该设备可佩戴于患者腰间。

  WAK的工作原理如下:它从病人的血管中抽取血液,并让血液通过一个特殊的膜,这个膜由几微米宽的半渗透性的中空纤维组成。在血液从这些纤维内壁流过的同时,一种名为透析液的专用于吸收废物的液体,就会逆向从纤维外壁流过。由于血液中代谢物的浓度高于透析液中代谢物的浓度,因此一些直径小于纤维孔隙的分子就会从血液中渗透出来,流进透析液中。

  通过控制血液和透析液中的压力,可让不同大小的分子从血液中渗透到透析液中。然后,让透析液流经一种名为吸附剂的物质,就能够滤除透析液中的废物。这种透析液一天只须更换一次。在净化血液的过程中,这种透析液可循环使用,因此WAK只需半升透析液即可。这可不像老式的透析仪,需要120升透析液,而且用完后便会白白倒掉。

  几年前,人们曾用早期WAK在英国伦敦的八位病人身上做过试验,它一次可使用最多8个小时。今年晚些时候,位于西雅图的华盛顿大学将会进行小规模的试验,以期让使用时间延长到24个小时。然后,他们会在医院里进行大规模的试验,最后才将安全的设备安放于患者家中供其使用。

  但是,WAK在透析过程中存在一个问题,即在它滤除血液中的杂质时,也将一些好的东西带走了。FDA挑选的第二款设备,可移植肾辅助装置(简称iRAD),试图避开这个问题,它利用自然肾细胞的功能来区分身体所需的和不需要的分子。

  iRAD只有咖啡杯大小,它包含有两个部分:过滤器和生物反应器(存放有肾细胞)。尽管它的结构与自然肾脏不同,但是它们的工作原理基本上是一样的。在真正的肾脏中,血液中的水会通过一种名为肾小球的过滤器排出去,只留下血细胞、血小板和可溶性蛋白重新回流到血液中。然后,血液中的水会继续在产生尿液的管道中流动,这些管道中的细胞则会吸收其中有价值的化学物质,例如盐和葡萄糖,还有少量水。这些有价值的化学物质也会重新回流到血液中。最后剩下来的东西就会作为尿液排到膀胱中。

  在iRAD中,硅过滤器代替了肾小球。这种硅过滤器分为很多层,每一层均用类似于制作电脑芯片的技术刻蚀了数百万个狭缝形孔隙。这些孔隙的巧妙设计和微小直径(仅有几纳米),让iRAD的设计师纳什维尔凡德比特大学的威廉姆-费塞尔(William Fissell)、旧金山加利福尼亚大学的舒沃-罗伊(Shuvo Roy)和密歇根大学的H-大卫-休姆斯(H. David Humes)免去了设计内部泵的麻烦。相反,iRAD利用心脏提供的自然血压就能够工作。

  在血液和滤出液分离后,它们就会通过生物反应器。这种生物反应器包含有一系列类似于过滤器中的硅板。但是,一些硅板的表面覆盖很多肾脏细胞(取自注定无法移植的人体肾脏),类似于产生尿液的管道内壁排列的细胞。

  血液和滤出液从硅板之间的空隙中流过。血液流过的空隙里排列有肾细胞,而滤出液流过的空隙里则没有肾细胞。这些肾细胞会从血液中吸收葡萄糖、盐和其他所需的物质,然后再将它们输送到滤出液中。这与真实肾脏中发生的情景一模一样。最后出来的就是净化过的血液和剩余的尿液。

  实验室和猪身上的试验均表明,iRAD应该能够发挥作用。但是,它与临床应用的距离甚至比WAK还远。这两种设备的购买价格都非常昂贵,但是运营成本却很低,它们给95%的等待肾脏移植的垂危病人带来了一线希望。

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