发展中的可穿戴人工肾

创作时间:

2025-03-21 22:57:53

作者:

@小白创作中心

发展中的可穿戴人工肾

引用

网易

https://www.163.com/dy/article/J3GPIVU305561ARD.html

慢性肾脏病（CKD）已成为全球关注的公共卫生问题。据统计，中国目前有1.323亿CKD患者，居全球首位。随着医疗技术的发展，血液透析已成为延长终末期肾病（ESRD）患者生命的重要手段，但其存在诸多局限性。近年来，可穿戴人工肾（WAK）和生物人工肾小管辅助装置（RAD）等新型医疗设备的研发，为CKD患者带来了新的希望。

血液透析的局限性

血液透析是一种基于弥散和超滤原理的方法，血液在半透膜的一侧流动，透析液在膜的另一侧流动，利用膜两侧物质浓度的差异，清除人体内毒物。然而，这种方法存在以下局限性：

不能替代肾脏的内分泌功能
需要严格的饮食限制、液体摄入量控制
生活方式受到较大影响
患者的生活质量、发病率和死亡率仍然不理想
预期寿命短于大多数癌症患者

充分的透析剂量需要全天候解决方案

在健康人体中，血液由天然肾脏过滤168小时/周。而目前常规透析仅为12小时/周（每周3次，每次4小时），远远不能满足充分的透析治疗需求。研究表明，随着患者从每周3次透析转变为每日透析治疗，患者的生活质量显著改善，同时各种药物消耗、并发症、心理症状、入院和住院治疗大幅度减少。

然而，每日透析面临诸多挑战：

人力需求（医师、护士和技术人员）
新建透析设施以应对需求扩大
更长和更频繁的透析导致费用增加
患者可能不希望透析时间更长或更频繁

因此，需要一种实用的全天候解决方案，既能提供足够的透析剂量，又能提高效率并降低总体成本。

可穿戴人工肾促进日常或连续透析

连续肾脏替代疗法（CRRT）虽然可以达到更高的透析剂量，但不适合ESRD患者的长期治疗。因此，技术突破将集中在小型化和可穿戴的设备上，即可穿戴人工肾（WAK）。

Willem Kolff首次开发的WAK总重量为3.5公斤，包括一个带有泵、电池、管道和木炭再生模块的血液和透析液回路。然而，该设备仍需间歇性地连接到20升透析液，以去除尿素和钾，因此不能真正被认为是可穿戴的。

在一项WAK的临床试验中，8名患者佩戴重约5公斤的WAK，该设备使用聚砜膜制成的高通量透析器，由标准9V电池供电。透析液通过含有脲酶、活性炭、羟基氧化锆和磷酸锆的3个吸附剂罐连续再生。治疗期间，平均血流量为58.6毫升/分钟，透析液流量为47.1毫升/分钟，尿素清除率为22.7±5.2毫升/分钟，肌酐清除率为20.7±4.8毫升/分钟，与CRRT所达到的清除率相似。

设想如果每天佩戴这种WAK，每周可提供168小时的透析，这将有可能提供近6.0的估计尿素清除率（Kt/V）。然而，该设备仍面临一些技术难题，如吸附剂滤芯中尿素分解产生的CO2气泡问题，以及回路凝血等问题。

另一种用于ESRD患者连续腹膜透析的新型可穿戴系统称为ViWAK，由双腔腹膜导管、透析液流出管路、微型旋转泵、透析液再生回路组成，可望成为自动腹膜透析（APD）或持续不卧床腹膜透析（CAPD）的替代品。

生物人工肾小管辅助装置的前景与挑战

为了实现更完善的治疗，例如有效去除蛋白质结合尿毒症毒素（PBUT），并提供重要的生物学功能，如产生促红细胞生成素和维生素D，Humes提出了一种生物人工肾小管辅助装置（RAD）。FDA已批准两家机构对10例急性肾损伤（AKI）和多器官衰竭危重症患者进行RAD治疗的I期临床试验。在一项纳入58例AKI患者的IIa期临床试验中，RAD治疗在28天时提供了具有统计学意义的死亡率获益，并且发现RAD治疗与危重AKI患者肾功能恢复更快有关。

尽管RAD已显示出前景，但仍存在一些关键挑战，包括血管通路、抗凝以及用于监测血液泄漏和(或)气泡的安全功能等。在理想情况下，透析应通过植入式装置进行。然而，在生物相容性、免疫原性、细胞活力和有效性方面仍然存在重要挑战。