血液过滤分离材料研究新进展

　　血液透析及血液过滤、血液灌流、血浆分离等医学用途都基于渗析过程。全世界年消耗血液透析器约1.3亿支，我国约在1000万支左右，市值15亿元人民币。国内目前有4～5家规模企业生产血液透析膜和组器，仅占国内市场份额的10％左右。
　　随着现代医学的进步，世界各国在输血方面，越来越多地选择输入血液成分，而不再输入全血的方法，这可以减少患者的过敏反应，同时能提高血液不同成分的利用效率。在俄罗斯，血液成分输血的应用还处于起步阶段， 只占输血总量的5%，但存在着巨大的市场潜力，因此，研究血液成分过滤分离材料，成为一个新的科研课题。
　　血液透析及血液过滤、血液灌流、血浆分离等医学用途都基于渗析过程。全世界年消耗血液透析器约1.3亿支，我国约在1000万支左右，市值15亿元人民币。国内目前有4～5家规模企业生产血液透析膜和组器，仅占国内市场份额的10％左右。
　　瑞士苏黎世的研究人员正在研发一种纳米磁微粒，以期有朝一日能够将血液中可能有害的成分剥离出来。这一技术可能用于治疗人类的药物中毒、血液感染和某些癌症。该工程包括将涂上碳衣的纳米颗粒磁化，在其上布满针对特殊分子的抗体，研究人员想将这些分子----比如易导致炎症的蛋白质，如白细胞介素（interleukins）和一些有害金属，比如铅----清除出血液。在血液中加入纳米磁粒后，再将血液在透析机或类似的机器中流过一遍，研究人员就能将不想要的成分过滤出来了。
　　“纳米磁粒能够捕获目标成分，在这些磁粒进入再循环之前，用磁力分离器将这些载有有毒物质的磁粒累积排入一个贮藏库，将它们与血液循环系统相分离。”因格·赫尔曼（Inge Herrmann）解释道。她是苏黎世大学（University of Zurich）的化学工程师，现在领导该项研究。
　　根据一项于2011年2月号的《肾脏透析与移植》（Nephrology Dialysis and Transplantation）杂志上发表的研究结果，研究人员可以经血液过滤装置一次清除75%的地高辛（digoxin）， 这是一种心脏治疗药物，摄入剂量过大会有生命危险。经一个半小时的清除过程后，磁粒可清除达90%的地高辛。
　　尤其值得注意的是，研究人员必须证实磁粒本身对人体无毒，并且不会影响血液的凝结能力。但早期的研究结果还是大有前途的。在发表于2011年《纳米医药》（Nanomedicine）上的一篇论文中，赫尔曼的团队表明，磁粒不损伤细胞，也不会增加凝血力，这是安全方面的两大关键性的里程碑。
　　在10月的美国麻醉师协会（A m erican S o ciety o f Anesthesiologists）年会上，赫尔曼展示的数据显示，一部分磁粒被两种免疫细胞---单核细胞和巨噬细胞所吸收。这证明了一个重要原理，任何未来的应用成果都可用于治疗严重感染。
　　现在，赫尔曼和她的同事们正在患脓毒血症的老鼠中进行一项技术研究。脓毒血症是一种严重的血液感染，以大量受损的免疫细胞组合为标志。在美国，每年约有100万人罹患此病。
　　乔恩·多布森（Jon D obson）是佛罗里达大学（University of Florida）的一位生物医学工程师，他说解毒是纳米科技中的一项“非常有意思的应用”。他自己的团队正在使用磁性纳米微粒作为遥控，来操纵细胞活动，如干细胞的分化。“用化学方法，一旦过程开始就很难停下来。有了磁性技术，就可以随心控制停止开关了。”
　　瑞士团队研究出的方法，其潜在用途可能扩大至脓毒血症外地其他疾病，包括白血病，多布森说道。比如，可以设计使纳米磁粒和白血病细胞配对，再将它们引导排出体外，从而降低病灶转移的风险。
　　欧·汤普森·梅福德（O.Thompson Mefford）是克莱姆森大学（Clemson University）的一位纳米科技专家。他表示，这一成果很吸引人。他指出，人体是高度氧化的环境，而铁的氧化会削弱材料的磁性。瑞士团队给磁粒加上一层碳衣，可以防止锈蚀。
　　俄罗斯梅季什粘胶化纤科学研究中心等单位，对血液中白细胞过滤分离材料进行了研究。据悉，血液中需要过滤除去的白细胞，直径在7～15微米，少部分颗粒达20微米，其余血液成分如红细胞、血小板等，直径2～7微米。因此，血液成分滤材应具备下列特征：适宜的滤孔尺寸；必要的渗透力；良好的亲水性；滤材表面足够的阴电荷，它有助于白细胞经由相应滤孔被滤除；过滤时介质不得粘附在滤材上；滤材对血液中的红细胞、血小板等机械性损伤要少。国际上对血液白细胞滤材一般使用非织造材料，包括针刺法、水刺法、热熔法、造纸法、静电纺等，纤维品种有聚酰胺纤维、聚酯纤维、粘胶纤维等，它们都具有一定的阴电荷。
　　过滤时，过滤状态除了与滤孔尺寸有关，还和滤材的膨松度关系密切。滤材的表面密度、临界表面渗透力决定着过滤量， 以及血液里的微粒物质是否会附着于滤材上，为了保证血液中的微粒通过相应的滤孔，所有纤维的表面应有不低于负10毫伏的电位，达不到要求的滤材要进行专门处理。
　　俄罗斯的白细胞滤材，有粘胶纤维细长丝、加硫酸盐制的漂白纤维素、造纸法制的非织造材料，可以有效使用；但造纸设备的改装费用高；在通用生产条件下，生产不同的滤材，工效计算复杂。俄罗斯也有用水刺法生产的非织造滤材。国际相关领域知名的Pall公司的白细胞滤材，纤维按3种不同规格分层排列：20～33微米，7～15微米，3～5微米。滤孔孔径逐层减小。俄产滤材只有一种规格。Pall滤材滤孔总容量76.4%，低于技术要求，而俄产滤材在材料表面密度上高于技术要求很多，两者都有值得改进之处。
　　血液白细胞过滤装置由三部分过滤件组成，第一部分是聚酯纤维（经亲水改性）单层非织造材料，主要滤除血液中较大物质和血凝块。第二部分是粘胶纤维和聚酯纤维，水剌法（或针剌法）的非织造滤材，过滤分离白细胞和血液其他成分，第三部分为精滤，使用聚酰胺超细纤维，直径2～3微米，静电纺制成的非织造材料，因为静电纺的纤维分布非常均匀，制造滤材时滤孔大小的调整比较容易。
　　俄罗斯梅季什粘胶化纤科学研究中心，在分析比较俄产与外国产白细胞滤材的数据后，选出了上述过滤装置的三部分滤材组合。根据纤维越细，组成的材料表面积越大，滤孔的总容量也越大的原理，选用聚酰胺超细纤维，直径2～3微米，静电纺制成精滤白细胞滤材，滤孔平均孔径6.0微米，最大孔径7.2微米， 总的孔隙率92%。在俄产血液过滤装置上，实验用蒸馏水经过单层聚酰胺纤维静电纺滤材，过滤量为103～105毫升/分，此滤材多层填进过滤件后，过滤量为92～96毫升/分。
　　该中心与莫斯科国家血液替换和医用制剂学院等单位，按俄罗斯国标，对血液过滤用的粘胶纤维细长丝非织造滤材，包括白细胞滤材、血浆滤材、红细胞滤材、血小板滤材等进行了医用产品的化学安全性检测，毒物学检测，过滤后血液成分变化检测。据悉，该研究课题为俄罗斯-白俄罗斯两国联盟规划的科研项目之一。