透析膜的生物相容性
一：什么是生物相容性？ 二：膜的生物相容性会引起什么问题？ 三：膜材料的分类及进展 四：什么是好的透析膜？
一 什么是生物相容性？
生物相容性（biocompatibility）：是指材料与生物 体之间相互作用后产生的各种生物、物理、化学等 反应的一种概念。一般地讲，就是材料与人体相容 程度，和要表现为二个方面： 1 是指生物材料植入体内后机体对植入物发生的反 应 ，即实际应用中引起的宿主反应。 2 即宿主对材料的作用,包括生物环境对材料的腐蚀、 降解、磨损和性质退化,甚至破坏 。
透析膜的生物相容性（6）
合成膜具有吸附功能，大分子物质如白介素
I(IL-1)、肿瘤坏死因子(TNF-a)、多肽、白介素 6(IL-6)和β2微球蛋白(β2 -MP)的清除主要与吸附作
用相关。合成膜的吸附作用不完全相同，聚 甲基丙烯酸甲酯膜和AN69膜的吸附能力最强， 聚酰胺膜和聚砜膜次之。
二：膜的生物相容性引起什么问题？
透析膜的生物相容性（5）

对透析液中污染物的通透性透析液中的细菌可产生脂多糖、 肽聚糖和DNA等炎性产物，其中的中、小分子部分可穿越透 析膜进入血液，导致白细胞活化。当存在返超时，出现炎症 反应的概率更高，即在透析器的静脉端(透析液入口)，为了 补偿净超滤导致的血液侧压力下降，透析液以对流方式进入 血液。令人关注的是，细菌产物更易穿透小孔径的纤维素膜， 大孔径的合成膜具有吸附作用，细菌产物反而不易穿透。聚 砜膜和聚酰胺膜还可制成滤菌器，用于滤除污染透析液中诱 导细胞因子产生的物质。使用超纯透析液可以避免透析液污 染，而使用合成膜透析器能提供额外的保护。

生物安全性原则 生物安全性原则,即消除生物材料对人体器官的 破坏性,比如细胞毒性和致癌性。 生物学评价：生物材料对于宿主是异物．在体 内必定会产生某种应答或出现排异现象。生物材料 如果要成功，至少要使发生的反应被宿主接受，不 产生有害作用。因此要对生物材料进行生物安全性 评价，即生物学评价。
淀粉样变、骨病
营养不良
氧化脂蛋白 贫血
高凝血栓形成
VCD
氧化应激
三：膜材料的分类及进展
平板型透析器 管形透析器
中空纤维透析器
膜材料的发展过程
1940 50s 60s 70s 80s 90s 2000之后
透析器 形状
平板型
“旋转式鼓桶”
平板型
“金属板”
平板型
“盘卷”
空心纤维
透析器 三醋酸 纤维素 FMC 低通量 聚砜膜 其他 合成膜 修饰 纤维素
Β2-M产生
淀粉样变性
并发症
死
亡
率
与生物相容性有关的临床问题
血压上升 麻木 疲劳感 浮肿
低血压
(透析不均 衡)
疼痛
心率不齐
透析病人的烦恼
咳嗽
头痛
(透析不均 衡)
瘙痒 痛风 骨质疏松 贫血
透析膜生物相容性引起CVD的机制
透析膜生 物相容性
炎症 细胞因子 AGEs 补体活化 免疫功能低下 内皮损伤
贫血营养不良
透析膜的生物相容性（2）

与未修饰的纤维素膜相比，使用生物相容性好的高 通量聚砜膜透析器的患者CRP显著降低，这种差别 在分别使用两种透析膜透析数小时后最为明显，其 作用甚至可延续至下次透析之前。此外，合成膜的 吸附作用较强，即使活化产生一些过敏毒素、细胞 因子和酶也可被膜所吸附而不发挥作用。生物不相 容反应还可导致白细胞功能损伤，表现中性粒细胞 和单核细胞的吞噬功能、趋化和细胞表面分子表达 受损，所有这些功能的缺失均容易导致感染，感染 为透析患者第二位的死亡原因。当改用合成和修饰 性纤维素膜时，补体和白细胞活化等生物不相容反 应明显减弱。
血液透析（HD）的生物相容性是由透析器
（膜）、透析液、体外循环耗材、穿刺针等 一系列与血液直接（间接）接触的生物相容 性的总和。 最重要的是膜（血－膜）的生物相容性； 其次是透析液的成分对人体的影响； 消毒剂的影响；
理想的膜材料
透析膜作为一种异体物质，与人体血管内皮
细胞不同，与血液相接触后不可避免会引起 机体的反应。理想的生物相容性膜应与人体 的血管内皮相近，无毒性，无抗原性，不激 活补体、白细胞和单核细胞，无细胞因子释 放，对凝血系统也没有影响。
如何改善膜的生物相容性(5)


生物相容性通常包括组织相容性与血液相容性两大 类： 组织相容性涵盖细胞吸附性、无抑制细胞生长性、 细胞激活性、抗细胞原生质转化性、抗类症性、无 抗原性、无诱变性、无致癌性、无致畸性等; 血液相容性是指能抗血小板血栓形成、抗凝血性、 抗溶血性、抗白血细胞减少性、抗补体系统亢进性、 抗血浆蛋白吸附性和抗细胞因子吸附性等。
Vit-E
油醇
含烯酸聚合物 及氟树脂聚合 物的共聚物
Vit-E修饰膜表明结构
膜横切面
应用维生素-E修饰的透析膜
长期用VitE包被的纤维素膜透析，发现患者的主动脉钙化指 数明显下降。 同VitE 包被膜透析后血清中AGEs水平下降，表明AGEs对2MG 的蛋白修饰作用将有所下降，可能改善淀粉样变性的发 生与发展。 VitE包被膜透析后，血浆中维生素E水平上升,可能是在透析 膜原位进行抗氧化，减少血浆中抗氧化物质的消耗，而不是 膜上维生素E的释放的结果。
透析膜的生物相容性（1）

“生物相容性”是膜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”。血一膜接触之后，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C3a，C4a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、淋巴细胞和血小板粘附分子的表达，中性粒细胞脱颗 粒等反应。中性粒细胞活化导致氧自由基释放，称为“氧化 应激”，是动脉粥样硬化形成的重要因素；同时白细胞活化 可释放大量的炎症介质，称为“炎症应激”，导致炎症反应 和血管损伤，而心血管疾病(CVD)正是引起透析患者死亡的 首要原因。C反应蛋白(CRP)是炎症反应的标记物，反映内皮 细胞活化，与透析患者死亡率密切相关，同时也是预示健康 成人心血管事件的敏感指标。
治疗时间 (分)
A公司PS膜 B公司PS膜
纤维素
改良纤维素
相同和膜材料生物相容性相同吗？
如何改善膜的生物相容性(1)

1 调节透析膜表面微观不均匀性通过调节透析膜表 面的不均匀性(或微多相)，不但可以有效地提高材 料的抗凝性能，还可使材料具备优异的机械强度。 当前为止，可以通过不同高分子链段问的嵌段和接 枝以及不同高分子间的共混等途径来获得，而且还 受溶剂、温度等的影响，但研究较多的是通过嵌段 共聚的方法。通过不同的高分子混合，凝固形成高 分子合金，可自由控制膜的孔径，通过聚合物的混 合改变透析膜的生物相容性，因此合金化合物是今 后高分子膜的研究方向之一。
(EVAL) •Polymethyl methacrylate聚甲基丙烯酸 甲脂 (PMMA)
•铜仿膜 (CU) • 醋酸膜 (CA) •铜氨纤维膜(CR) • 二醋酸膜（CDA) • 三醋酸膜 (CTA) • 血仿膜 (HE)
•Polyamide聚酰胺膜 (PA)
•Polysulfone 聚砜膜(PS) •Polyethersulfone聚醚砜膜(PtSu) •Polyphenylene聚亚苯基膜（Phyl）
如何改善膜的生物相容性(2)
2 透析膜表面涂血管内皮细胞被认为是一种完 美的血液相容性表面。因为血液与正常动静 脉内表面不发生相互作用，因此国外不少研 究尝试在外源性材料的表面涂上内皮细胞， 涂上白蛋白，国外研究发现，用戊二醛胶将 白蛋白，于硫化硅橡胶、聚酯和聚丙烯表面 可以降低血小板的聚集。磷酸胆碱化人工聚 合物具有良好的抗血栓形成作用，并显示了 血浆蛋白质和血小板的最小粘附。
内毒素
Байду номын сангаас炎症
急性炎症反应
炎症
生物不相容
ESRD
补体激活
Inflammation Oxidative Stress
1 免疫 反应
慢性 刺激
单核细胞激活
释放活性炎症介质 细胞因子
激活 IL-1,IL-6, TNF
3
氧化应激
2 急性期 反应性蛋白
A G Es
CRP
白蛋白合成
修饰蛋白
血管性紊乱
修饰脂蛋白
心血管疾病

透析膜生物相容性的二个方面
就膜对宿主的方面来讲：理想的生物相容性
膜应与人体的血管内皮极为相近，无毒性， 无抗原性，不激活补体、白细胞和单核细胞， 无细胞因子的释放，对凝血系统也没有影响 等。 就宿主对膜的影响方面：由于膜材料大多一 次及短时间内重复使用，这方面一般没有特 别的关注。
什么是血液透析的生物相容性？
膜材料的电镜图
膜材料的电镜图
不同膜材料血－膜接触后的反应
补体激活 C3a
300% 120%
白血球
変化率（％）
100% 80% 60% 40% 20%
変化率（％）
250% 200% 150% 100% 50% 0% 0 60 120 180 240
治疗时间 (分)
0%
0 60 120 180 240
膜材料与血液接触后的生物反应模式图
激活修饰的补体通道 激活 XII因子
产生 C5a , C3a 以及过敏毒素
激活 缓激肽释放酶
肥大细胞
血小板
中性粒细胞
粘附受体 LTB4 β2-微球蛋白
单核细胞 PG等 IL-1,TNF 血小板 减少症
释放缓激肽
释放组胺, 白细胞三烯 血管舒张, 支气管收缩
低血压 低血压,发热