聚乳酸血液透析膜功能化改性取得新进展

据最新流行病学统计：目前我国尿毒症患者有150多万，新增患者每年以12万至15万的速度持续上升。其中有条件接受血液透析的患者仅占10%，而肾病患 者往往需要终生透析，一般每周透析3次，每次4至5小时。我国目前血液透析器的市场达到3000万只/年，约为30至50亿人民币/年的市场容量。随着我 国大病医保政策的实施，血液透析的市场将逐年增加，增长速率达20%以上。血液透析治疗中的血液透析膜是关键核心元件，血液透析膜的制备属于高新技术领 域，目前90%的市场被国外品牌占据，其中包括德国的费森、美国的金宝、日本的尼普洛等，而国内的血液透析膜的研发及生产起步较晚，主要的生产制造商包括 江苏朗生及山东威高。 

迄今为止，血液透析膜主要经历过两代材料的发展。最早是纤维素基的血液透析膜（包括铜仿膜、铜氨膜、血仿膜、醋酸纤维素等），然而由于其存在透析通量较低 以及易于引发补体激活等问题，逐渐促进了以聚砜、聚醚砜为代表的合成聚合物血液透析膜的发展。由于合成聚合物透析膜的微孔结构在相转化过程中的调节窗口较 宽，因而可以产生较大的透析通量，并且提高了其对中分子毒素β-2微球蛋白的清除率。然而聚砜等原材料来源于石油、疏水性较强、生物相容性存在一定的不 足，因此在聚砜膜的制备过程中通常需要加入亲水性添加剂，但是亲水性添加剂的加入由于相容性的差异往往会造成分散不均、表面析出等现象，反而更容易造成凝 血问题。聚乳酸作为一种生物基高分子材料既具有石油基高分子材料良好的成膜特性及较宽的微结构调节窗口，又具有生物基材料的良好的生物相容性、可控降解性 能等。中科院宁波材料所功能膜团队刘富副研究员、薛立新研究员于2012年12月17日首次申请了聚乳酸中空纤维血液透析膜的中国发专利 （201210547368.0），并于2013年1月30日由中国科学报公开报道。

近日，本课题组在聚乳酸血液透析膜的相容性改善方面又取得进展。首次报道了聚乳酸微孔膜表面肝素化工作。聚乳酸微孔膜表面首先固定了具有强吸附能力 的聚多巴胺涂层，然后通过聚多巴胺的酚羟基与肝素的仲胺之间的Michael加成反应，将肝素通过共价键永久结合到聚乳酸微孔膜表面。系统研究了聚多巴胺 及肝素固定对聚乳酸微孔膜表面结构形态（包括微孔结构及粗糙度），表面化学结构、亲疏水性等影响。结果发现（1）肝素固定的聚乳酸微孔膜表面具有较小的粗 糙度、亲水性提高，并且纯水渗透通量达到130LMH（1bar, 25度）；（2）相比较于聚砜膜，聚乳酸膜具有较少的血小板粘附，较短的复钙化时间以 及相当的溶血率；（3）表面固定肝素的聚乳酸膜可以进一步明显提高其血液相容性。（4）模拟透析实验表明表面固定肝素的聚乳酸膜对尿素和溶菌酶的清除率分 别为80%和18%，对牛血清蛋白的截留率达到90%。

研究结果表明，聚乳酸微孔膜作为一种生物基聚合物材料在血液透析领域具有很大的应用潜力。该工作发表于膜材料国际期刊 Journal of Membrane Science，并获得同行审稿人好评 （This is a worthwhile project, adding to a vast prior art in heparinized PLA）。 聚乳酸中空纤维膜的后续工作如梯度微结构的控制、消毒处理、可控降解等在进一步研究当中。

该项研究工作目前已申请3项国家发明专利 （201210547368.0，201310176950.5，201310176928.0）。聚乳酸作为血液透析领域的一种具有应用前景的新型材 料，目前还存在很多问题需要解决，这需要高分子合成、材料加工、先进制造设备及自动化控制、生物医用、临床等领域的广大专家及厂商广泛深入合作，才有可能 尽快实现我国具有自主知识产权的新型透析材料及技术的产业化及临床应用。