透析膜性能是影響血液透析安全與療效的核心因素，透析器膜材料的研究進展推動著整個血液凈化領域的發展。隨著技術的進步，各種性能優越的透析膜應用于臨床，極大地改善了終末期腎臟病患者的生存質量和預后。然而目前的血液透析相較于天然腎臟，仍存在中大分子毒素及蛋白結合毒素清除不足、生物相容性有待進一步提高等問題，這些方面的研究也成為近年透析器膜材料研究的焦點。現就近年高性能透析膜材料的研究進展及展望作一綜述。
引用本文： 劉強, 蘇白海. 血液透析器膜材料研究現狀及展望. 華西醫學, 2014, 29(9): 1787-1790. doi: 10.7507/1002-0179.20140544 復制
自從1942年Georg Haas首次將一種火棉膠制成的管狀透析器用于人體，血液透析已有70多年的歷史。經過幾十年的發展，血液透析的安全性和有效性都有了極大提高，明顯有效地改善了尿毒癥患者的生活質量和預后。目前，全世界約有200萬的終末期腎臟病患者靠血液透析維持生命。如何提高透析質量改善終末期腎臟病患者的生活質量和預后仍是腎臟內科醫生急需解決的問題。本文就透析器膜材料的研究現狀及進展作一簡要綜述。
1 透析膜的發展
早期的透析膜一般是基于纖維素的膜，銅仿膜曾是早期應用最廣泛的膜，它有制造價格便宜及膜壁極薄的優點。然而它易于激活補體、中性粒細胞超氧化物及細胞因子（如白細胞介素1、腫瘤壞死因子等），引起炎癥反應，從而導致透析相關的不良反應，甚至導致和長期透析相關的惡病質，而且纖維素膜對β2-微球蛋白等中大分子毒素清除不足、透析相關的淀粉樣變是使用這類透析器患者常見的并發癥[1, 2]。透析膜發展的第二個階段是改性纖維素膜，即在纖維素主鏈上連接上不同的取代基團，如醋酸纖維素膜。這類膜引起的炎癥反應較輕，并能制造出更大的膜孔徑，尤其是三醋酸纖維素膜，然而其血液相容性仍有待改進。隨后出現了合成膜，這些材料能夠被紡成具有不同孔徑的膜，具有較大的截留相對分子質量范圍，既能制成能夠有效清除β2-微球蛋白等大分子的高通量膜，也可制成低通量膜，并且合成膜具有更優異的生物相容性，對炎性介質的激活很小[3]。
2 當前的高性能透析膜
2.1 聚砜膜
聚砜膜是一種機械性能優良的膜，自從1984年開始用于血液透析，其使用量穩步增長[4]。據費森尤斯2010年市場分析數據顯示，目前使用的透析膜中93%為聚芳砜家族，其中聚砜膜占71%，聚醚砜占22% [4]。臨床對于聚砜膜的偏好主要是因其能滿足各種透析模式（低通量透析、高通量透析、在線透析濾過等）下清除溶質和水的需求。聚砜中空纖維膜具有膜薄（＜40 μm）、內層孔隙率高、膜孔規則且無致密外層的特點，因而有較好的溶質傳輸性能，能夠有效清除不同相對分子質量的尿毒癥毒素，尤其是對中分子毒素的清除顯著改善了尿毒癥相關并發癥[5]。
聚砜膜比纖維素類膜有著的良好血液相容性[6]。其化學特性及微結構可有效阻止透析液中的內毒素反超，通過膜上的疏水部分和內毒素分子的疏水部分相互作用，還可以吸附的方式清除內毒素[7]。聚砜膜有良好的熱穩定性，能耐受蒸汽消毒，避免了化學消毒的弊端，使蒸汽消毒的聚砜膜成為目前市場主流。
2.2 聚醚砜膜
聚醚砜和聚砜材料同屬聚芳砜家族高分子材料，由于聚醚砜分子結構中的氧醚基團取代了聚砜分子中的異丙基，分子結構更簡單，因此聚醚砜材料的性質更穩定[8]，而且其分子中不含雙酚A結構，避免了雙酚A的致癌、致畸、生殖毒性等，使用更安全[9]，其耐熱性、機械耐力、親水性也都優于聚砜。新一代的聚醚砜采用表面活性處理技術通過調節膜疏水性和膜孔附近的電荷，使膜的內表面對血液中的蛋白形成一定程度的“點排斥”，明顯減少了蛋白吸附，改善了隨透析進行膜毒素清除能力的逐步下降。DIAPES?聚醚砜膜厚僅30 μm，擁有一種非對稱的三層式橫截面結構，中間支撐層提供了較好的機械強度，內致密層提供分子篩選能力，能夠有效攔截透析液側的內毒素反滲[10]。PUREMA?聚醚砜膜采用篩分性能增強技術，改善了膜孔狀態，在30～35 μm的壁厚上形成了三層海綿狀結構，伴有無數孔徑在5.0～7.5 nm的透析孔，具有優異的選擇清除能力[10]。
2.3 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）
1973年東麗株式會社開始開發PMMA空心纖維透析器的工作，他們將兩種PMMA溶于二甲基亞砜（DMSO），而后加熱到110℃，在溶膠狀態下進行紡絲，冷卻后溶膠恢復為凝膠狀態，爾后再浸漬在水中。由于DMSO與水可以任意比例混溶，凝膠中溶劑DMSO逐漸被水所置換，形成孔穴，得到透析性能良好的PMMA空心纖維。然而這類膜的滲水性能太高，不適宜血液透析，后來又發展了和纖維素共混的PMMA膜，日本學者太田和夫成功將它們用于臨床，這是在世界上第一個用于臨床的合成高分子材料的空心纖維透析器。
通過使用不同的添加劑還可以制成帶負電荷的PMMA膜，帶上負電荷后使膜具有吸附能力，尤其是吸附較大相對分子質量的堿性蛋白。PMMA膜對β2-微球蛋白及其他相對分子質量超過5 000的分子有較強的吸附清除能力，這是聚砜膜遠不能及的[11]。許多研究報道了PMMA膜具有優異的生物相容性，引起較少的細胞因子合成，亦有報道PMMA膜能夠通過吸附清除因子D（啟動補體替代激活途徑的重要因子）[12, 13]。
2.4 聚丙烯腈膜
由于聚丙烯腈與單體丙烯腈互不相容，使聚丙烯腈易于提純。這有利于它用于體外循環和血液凈化。同再生纖維素膜相比，聚丙烯腈膜對中等相對分子質量物質的去除能力更強，超濾速率是前者的幾倍，同時有優良的耐有機溶劑的特性[14]。但存在膜脆、機械強度差、不耐高溫消毒等缺陷，制膜工作者正進一步對之進行改性，如日本東麗公司采用相對分子質量為2×105 的聚丙烯腈制備中空纖維膜，機械強度有明顯提高，可耐反復沖洗，從而提高膜組件的使用壽命。
聚丙烯腈膜家族中需特別介紹的是法國1969年開發出的高滲透性透析膜AN69。AN69膜是由丙烯腈與甲基丙烯磺酸鈉共聚而制成。與多數合成透析膜不同，AN69膜是親水性透析膜，因大量的磺酸基團吸引水分子而創造了一個水凝膠結構從而提供了高彌散性和滲水性。AN69膜的顯微結構和化學組成使其能大量吸附低相對分子質量蛋白質，對堿性低相對分子質量蛋白較高的特異吸附能力，是其區別于其他合成高通量透析膜的一個重要特性[15]。高親水性和對廣譜的尿毒癥毒素的清除及良好的生物相容性，尤其是其獨特的吸附能力使其擁有進一步研究發展的價值。最近，在AN69基礎上開發出來的新一代透析膜AN69 ST?，在其內表面嫁接有肝素，增強了其抗凝血能力，并加強了其外表面對于細菌產物的吸附能力[16]。
3 展望及研究方向
3.1 高截留點透析膜
隨著透析機安全性與透析膜生物相容性的不斷改進，終末期腎臟病患者的合并癥與病死率也在下降，血液透析患者的病死率仍然很高，其中心血管疾病是首要死因。常規的血液透析治療不能有效清除中分子毒素及蛋白結合毒素，越來越多的證據表明這些成分在尿毒癥患者的心血管疾病發生發展過程中發揮了重要作用[17]。因此，需要增大透析膜的通量以清除更多的中分子毒素及蛋白結合毒素。高通量透析膜的出現，使對尿毒癥毒素的清除有所增加，然而仍不能完整復制腎臟的毒素清除功能。健康的腎臟，腎小球最大濾過相對分子質量接近65×103，目前的高通量透析膜的截留相對分子質量一般在（10～20）×103，對于相對分子質量更大的中分子毒素（如炎性細胞因子）及蛋白結合毒素的清除仍非常有限，而這些毒素的滯留可引起一系列不良生物學效應，包括免疫應答功能受損、慢性炎癥狀態以及內皮細胞損傷。因此，有效截留相對分子質量接近天然腎小球（65×103）的高截留點（HCO）透析膜受到關注。盡管HCO透析膜還缺乏具體定義，一般其孔徑值為0.008 ～0.010 μm，是一般高通量透析膜（0.003～0.006 μm）的2～3倍，是血漿濾過膜的1/20。孔徑的增大使HCO膜在體外的截留相對分子質量達100×103，在血液中約為（50～60）×103。目前市場上的HCO膜材料主要有聚醚砜/聚乙烯吡咯烷酮、聚苯乙烯、纖維素膜等[18]，應用最廣泛的是瑞典金寶公司2007年發布的CHO 1100膜，其膜孔徑為8 nm，超濾系數33 mL/（h·mm Hg·m2），篩選系數：β2-微球蛋白1.0，肌紅蛋白0.9，白蛋白0.1[19]。HCO膜通透性的提高并沒有影響膜材料原有的良好血液相容性，內毒素反滲也沒有增加[20]。
HCO膜起初主要用于清除急性膿毒血癥患者體內的炎性細胞因子，現在臨床還將其用于骨髓瘤腎病和橫紋肌溶解綜合征。研究顯示HCO膜透析聯合有效的化學療法能使骨髓瘤腎病患者血清單克隆游離輕鏈濃度持續降低，帶來更好的腎功能恢復[21]。在橫紋肌溶解綜合征患者中，快速升高的肌紅蛋白是導致腎損傷的原因，雖普通高通量透析膜可清除一定量的肌紅蛋白，但Naka等[22]研究表明HCO膜對肌紅蛋白的清除是普通高通量膜的5倍。理論上，用HCO膜更充分地清除中分子毒素及蛋白結合毒素，能夠使長期透析患者獲益，但這能否改善患者的臨床結局還需進一步證實。HCO透析患者白蛋白丟失增加，患者對這種蛋白丟失的耐受力將成為HCO膜透析能否成為一種安全的長期腎臟替代治療的決定性因素[19]。
3.2 透析膜對內毒素的清除
內毒素是G-菌細胞壁表面的一種物質，化學成分為磷脂多糖-蛋白質復合物，其毒性成分主要為類脂質A。進入血液的內毒素，引起白細胞的一系列活動，最終導致細胞因子的產生和慢性炎癥[23]。長期處于微炎癥狀態，是長期透析相關并發癥發生原因之一，甚至在一些患者中引起膿毒血癥[24]。多項研究均顯示高通量透析明顯增加透析液中內毒素跨膜轉運進入血液的風險。一個長期透析患者每年的血透治療大約要暴露于18 000～30 000 L透析液[7]，歐洲和美國的多項研究顯示目前20%的臨床透析用水內毒素濃度超過推薦標準[25-27]。生產超純透析液不僅增加透析成本，更為許多小的透析中心設備和條件所不能接受。因此，透析膜作為阻止內毒素進入血液的最后一道屏障，提高其對內毒素的清除就顯得尤為重要。
透析膜對透析液中的內毒素的屏障作用主要通過吸附和濾過兩種形式實現，一般認為吸附是透析膜清除內毒素的主要方式。Henrie等[7]以聚苯乙烯、聚醚砜為膜材料研究了透析膜壁厚、通量、多孔性等幾何因素對透析膜的內毒素清除能力的影響，發現厚壁和低通量透析膜能更好地阻止內毒素進入血流側，并認為其原因可能是厚壁透析膜有長而彎曲的孔道和更大的吸附面積，而低流量透析膜可以減少內毒素反向濾過。透析膜的表面特性同樣對其內毒素吸附能力有重要影響。內毒素分子中同時存在疏水的脂質A和親水的多糖區域，使其既能吸附在疏水表面又能吸附在疏水表面，而疏水表面對內毒素表現出更強的親和力[28]。調節膜表面親水基團和疏水基團的適當分布，可充分利用內毒素分子的兩性特征，增強其對內毒素的吸附[29]。Mares等[30]發現膜表面的負電荷同樣可以增強透析膜對內毒素的吸附能力。透析膜的內毒素吸附能力很大程度決定于其膜材料，但是不同的制膜工藝及修飾處理對其內毒素吸附性能亦有顯著影響[31]。如何準確評估內毒素清除性能提高所帶來的臨床獲益亦是有待解決的問題[32]。
3.3 改善透析膜的生物相容性
血液成分與透析膜接觸時，將通過細胞和體液途徑介導一系列反應，即血-膜反應，包括補體、血小板、單核細胞、中性粒細胞的激活，引起氧自由基和細胞因子的產生和釋放，最終導致內皮細胞損傷、β2-微球蛋白釋放和聚集、免疫系統抑制、低血壓、發熱等生物學效應，長期作用增加透析相關并發癥的發生率[33]。因此，改善透析膜的生物相容性是透析膜材料研究的重點和熱點。
研究表明纖維素膜表面的游離羥基可結合C3b，從而激活補體的旁路激活途徑。用醋酸或其他功能性基團（如維生素E、肝素）替代纖維素分子上的游離羥基，可明顯提高膜生物相容性，尤其是維生素E包被的膜還降低透析相關的氧化應激，進一步提高了膜的生物相容性[34]。長期應用維生素E包被的纖維素膜透析的患者主動脈鈣化指數明顯下降，血清糖基化終產物水平下降[35]。透析膜的內表面結構，尤其是納米級結構及粗糙程度同樣影響著透析膜的生物相容性[36]，這是因為血液的蛋白成分多為納米級，膜表面納米級結構明顯影響其對蛋白的吸附能力。
血液相容性是透析膜生物相容性的另一重要方面，其主要內涵指透析膜的抗凝血特性，它是保證透析安全和減少患者透析過程血細胞損失的關鍵參數。提高透析膜的血液相容性是新膜材開發的重點，研究者正試圖通過改變膜材的表面空間結構、表面改性、共混修飾等途徑提高透析膜的血液相容性。許多研究顯示表面嫁接抗凝物質（如肝素）可提高透析膜的血液相容性，減少透析過程中抗凝劑的用量[37]。
4 結語
近年來隨著生產工藝進步，透析膜性能顯著提高，越來越能夠滿足各種臨床需要。然而由于對具體的尿毒癥毒素和透析患者遠期并發癥的具體機制還未完全認識清楚，制約了透析膜材料研究的進一步發展。比較明確的是目前的血液透析治療比起腎臟自身的功能還相差甚遠，透析膜的生物相容性、對小分子和中分子毒素的選擇通透性還需進一步改善。未來各種新的技術包括納米制造技術、微流控原理、3D打印技術等將被應用于透析膜材料的開發和研究中，甚至能夠替代腎臟重吸收功能的生物人工腎有望問世。
自從1942年Georg Haas首次將一種火棉膠制成的管狀透析器用于人體，血液透析已有70多年的歷史。經過幾十年的發展，血液透析的安全性和有效性都有了極大提高，明顯有效地改善了尿毒癥患者的生活質量和預后。目前，全世界約有200萬的終末期腎臟病患者靠血液透析維持生命。如何提高透析質量改善終末期腎臟病患者的生活質量和預后仍是腎臟內科醫生急需解決的問題。本文就透析器膜材料的研究現狀及進展作一簡要綜述。
1 透析膜的發展
早期的透析膜一般是基于纖維素的膜，銅仿膜曾是早期應用最廣泛的膜，它有制造價格便宜及膜壁極薄的優點。然而它易于激活補體、中性粒細胞超氧化物及細胞因子（如白細胞介素1、腫瘤壞死因子等），引起炎癥反應，從而導致透析相關的不良反應，甚至導致和長期透析相關的惡病質，而且纖維素膜對β2-微球蛋白等中大分子毒素清除不足、透析相關的淀粉樣變是使用這類透析器患者常見的并發癥[1, 2]。透析膜發展的第二個階段是改性纖維素膜，即在纖維素主鏈上連接上不同的取代基團，如醋酸纖維素膜。這類膜引起的炎癥反應較輕，并能制造出更大的膜孔徑，尤其是三醋酸纖維素膜，然而其血液相容性仍有待改進。隨后出現了合成膜，這些材料能夠被紡成具有不同孔徑的膜，具有較大的截留相對分子質量范圍，既能制成能夠有效清除β2-微球蛋白等大分子的高通量膜，也可制成低通量膜，并且合成膜具有更優異的生物相容性，對炎性介質的激活很小[3]。
2 當前的高性能透析膜
2.1 聚砜膜
聚砜膜是一種機械性能優良的膜，自從1984年開始用于血液透析，其使用量穩步增長[4]。據費森尤斯2010年市場分析數據顯示，目前使用的透析膜中93%為聚芳砜家族，其中聚砜膜占71%，聚醚砜占22% [4]。臨床對于聚砜膜的偏好主要是因其能滿足各種透析模式（低通量透析、高通量透析、在線透析濾過等）下清除溶質和水的需求。聚砜中空纖維膜具有膜薄（＜40 μm）、內層孔隙率高、膜孔規則且無致密外層的特點，因而有較好的溶質傳輸性能，能夠有效清除不同相對分子質量的尿毒癥毒素，尤其是對中分子毒素的清除顯著改善了尿毒癥相關并發癥[5]。
聚砜膜比纖維素類膜有著的良好血液相容性[6]。其化學特性及微結構可有效阻止透析液中的內毒素反超，通過膜上的疏水部分和內毒素分子的疏水部分相互作用，還可以吸附的方式清除內毒素[7]。聚砜膜有良好的熱穩定性，能耐受蒸汽消毒，避免了化學消毒的弊端，使蒸汽消毒的聚砜膜成為目前市場主流。
2.2 聚醚砜膜
聚醚砜和聚砜材料同屬聚芳砜家族高分子材料，由于聚醚砜分子結構中的氧醚基團取代了聚砜分子中的異丙基，分子結構更簡單，因此聚醚砜材料的性質更穩定[8]，而且其分子中不含雙酚A結構，避免了雙酚A的致癌、致畸、生殖毒性等，使用更安全[9]，其耐熱性、機械耐力、親水性也都優于聚砜。新一代的聚醚砜采用表面活性處理技術通過調節膜疏水性和膜孔附近的電荷，使膜的內表面對血液中的蛋白形成一定程度的“點排斥”，明顯減少了蛋白吸附，改善了隨透析進行膜毒素清除能力的逐步下降。DIAPES?聚醚砜膜厚僅30 μm，擁有一種非對稱的三層式橫截面結構，中間支撐層提供了較好的機械強度，內致密層提供分子篩選能力，能夠有效攔截透析液側的內毒素反滲[10]。PUREMA?聚醚砜膜采用篩分性能增強技術，改善了膜孔狀態，在30～35 μm的壁厚上形成了三層海綿狀結構，伴有無數孔徑在5.0～7.5 nm的透析孔，具有優異的選擇清除能力[10]。
2.3 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）
1973年東麗株式會社開始開發PMMA空心纖維透析器的工作，他們將兩種PMMA溶于二甲基亞砜（DMSO），而后加熱到110℃，在溶膠狀態下進行紡絲，冷卻后溶膠恢復為凝膠狀態，爾后再浸漬在水中。由于DMSO與水可以任意比例混溶，凝膠中溶劑DMSO逐漸被水所置換，形成孔穴，得到透析性能良好的PMMA空心纖維。然而這類膜的滲水性能太高，不適宜血液透析，后來又發展了和纖維素共混的PMMA膜，日本學者太田和夫成功將它們用于臨床，這是在世界上第一個用于臨床的合成高分子材料的空心纖維透析器。
通過使用不同的添加劑還可以制成帶負電荷的PMMA膜，帶上負電荷后使膜具有吸附能力，尤其是吸附較大相對分子質量的堿性蛋白。PMMA膜對β2-微球蛋白及其他相對分子質量超過5 000的分子有較強的吸附清除能力，這是聚砜膜遠不能及的[11]。許多研究報道了PMMA膜具有優異的生物相容性，引起較少的細胞因子合成，亦有報道PMMA膜能夠通過吸附清除因子D（啟動補體替代激活途徑的重要因子）[12, 13]。
2.4 聚丙烯腈膜
由于聚丙烯腈與單體丙烯腈互不相容，使聚丙烯腈易于提純。這有利于它用于體外循環和血液凈化。同再生纖維素膜相比，聚丙烯腈膜對中等相對分子質量物質的去除能力更強，超濾速率是前者的幾倍，同時有優良的耐有機溶劑的特性[14]。但存在膜脆、機械強度差、不耐高溫消毒等缺陷，制膜工作者正進一步對之進行改性，如日本東麗公司采用相對分子質量為2×105 的聚丙烯腈制備中空纖維膜，機械強度有明顯提高，可耐反復沖洗，從而提高膜組件的使用壽命。
聚丙烯腈膜家族中需特別介紹的是法國1969年開發出的高滲透性透析膜AN69。AN69膜是由丙烯腈與甲基丙烯磺酸鈉共聚而制成。與多數合成透析膜不同，AN69膜是親水性透析膜，因大量的磺酸基團吸引水分子而創造了一個水凝膠結構從而提供了高彌散性和滲水性。AN69膜的顯微結構和化學組成使其能大量吸附低相對分子質量蛋白質，對堿性低相對分子質量蛋白較高的特異吸附能力，是其區別于其他合成高通量透析膜的一個重要特性[15]。高親水性和對廣譜的尿毒癥毒素的清除及良好的生物相容性，尤其是其獨特的吸附能力使其擁有進一步研究發展的價值。最近，在AN69基礎上開發出來的新一代透析膜AN69 ST?，在其內表面嫁接有肝素，增強了其抗凝血能力，并加強了其外表面對于細菌產物的吸附能力[16]。
3 展望及研究方向
3.1 高截留點透析膜
隨著透析機安全性與透析膜生物相容性的不斷改進，終末期腎臟病患者的合并癥與病死率也在下降，血液透析患者的病死率仍然很高，其中心血管疾病是首要死因。常規的血液透析治療不能有效清除中分子毒素及蛋白結合毒素，越來越多的證據表明這些成分在尿毒癥患者的心血管疾病發生發展過程中發揮了重要作用[17]。因此，需要增大透析膜的通量以清除更多的中分子毒素及蛋白結合毒素。高通量透析膜的出現，使對尿毒癥毒素的清除有所增加，然而仍不能完整復制腎臟的毒素清除功能。健康的腎臟，腎小球最大濾過相對分子質量接近65×103，目前的高通量透析膜的截留相對分子質量一般在（10～20）×103，對于相對分子質量更大的中分子毒素（如炎性細胞因子）及蛋白結合毒素的清除仍非常有限，而這些毒素的滯留可引起一系列不良生物學效應，包括免疫應答功能受損、慢性炎癥狀態以及內皮細胞損傷。因此，有效截留相對分子質量接近天然腎小球（65×103）的高截留點（HCO）透析膜受到關注。盡管HCO透析膜還缺乏具體定義，一般其孔徑值為0.008 ～0.010 μm，是一般高通量透析膜（0.003～0.006 μm）的2～3倍，是血漿濾過膜的1/20。孔徑的增大使HCO膜在體外的截留相對分子質量達100×103，在血液中約為（50～60）×103。目前市場上的HCO膜材料主要有聚醚砜/聚乙烯吡咯烷酮、聚苯乙烯、纖維素膜等[18]，應用最廣泛的是瑞典金寶公司2007年發布的CHO 1100膜，其膜孔徑為8 nm，超濾系數33 mL/（h·mm Hg·m2），篩選系數：β2-微球蛋白1.0，肌紅蛋白0.9，白蛋白0.1[19]。HCO膜通透性的提高并沒有影響膜材料原有的良好血液相容性，內毒素反滲也沒有增加[20]。
HCO膜起初主要用于清除急性膿毒血癥患者體內的炎性細胞因子，現在臨床還將其用于骨髓瘤腎病和橫紋肌溶解綜合征。研究顯示HCO膜透析聯合有效的化學療法能使骨髓瘤腎病患者血清單克隆游離輕鏈濃度持續降低，帶來更好的腎功能恢復[21]。在橫紋肌溶解綜合征患者中，快速升高的肌紅蛋白是導致腎損傷的原因，雖普通高通量透析膜可清除一定量的肌紅蛋白，但Naka等[22]研究表明HCO膜對肌紅蛋白的清除是普通高通量膜的5倍。理論上，用HCO膜更充分地清除中分子毒素及蛋白結合毒素，能夠使長期透析患者獲益，但這能否改善患者的臨床結局還需進一步證實。HCO透析患者白蛋白丟失增加，患者對這種蛋白丟失的耐受力將成為HCO膜透析能否成為一種安全的長期腎臟替代治療的決定性因素[19]。
3.2 透析膜對內毒素的清除
內毒素是G-菌細胞壁表面的一種物質，化學成分為磷脂多糖-蛋白質復合物，其毒性成分主要為類脂質A。進入血液的內毒素，引起白細胞的一系列活動，最終導致細胞因子的產生和慢性炎癥[23]。長期處于微炎癥狀態，是長期透析相關并發癥發生原因之一，甚至在一些患者中引起膿毒血癥[24]。多項研究均顯示高通量透析明顯增加透析液中內毒素跨膜轉運進入血液的風險。一個長期透析患者每年的血透治療大約要暴露于18 000～30 000 L透析液[7]，歐洲和美國的多項研究顯示目前20%的臨床透析用水內毒素濃度超過推薦標準[25-27]。生產超純透析液不僅增加透析成本，更為許多小的透析中心設備和條件所不能接受。因此，透析膜作為阻止內毒素進入血液的最后一道屏障，提高其對內毒素的清除就顯得尤為重要。
透析膜對透析液中的內毒素的屏障作用主要通過吸附和濾過兩種形式實現，一般認為吸附是透析膜清除內毒素的主要方式。Henrie等[7]以聚苯乙烯、聚醚砜為膜材料研究了透析膜壁厚、通量、多孔性等幾何因素對透析膜的內毒素清除能力的影響，發現厚壁和低通量透析膜能更好地阻止內毒素進入血流側，并認為其原因可能是厚壁透析膜有長而彎曲的孔道和更大的吸附面積，而低流量透析膜可以減少內毒素反向濾過。透析膜的表面特性同樣對其內毒素吸附能力有重要影響。內毒素分子中同時存在疏水的脂質A和親水的多糖區域，使其既能吸附在疏水表面又能吸附在疏水表面，而疏水表面對內毒素表現出更強的親和力[28]。調節膜表面親水基團和疏水基團的適當分布，可充分利用內毒素分子的兩性特征，增強其對內毒素的吸附[29]。Mares等[30]發現膜表面的負電荷同樣可以增強透析膜對內毒素的吸附能力。透析膜的內毒素吸附能力很大程度決定于其膜材料，但是不同的制膜工藝及修飾處理對其內毒素吸附性能亦有顯著影響[31]。如何準確評估內毒素清除性能提高所帶來的臨床獲益亦是有待解決的問題[32]。
3.3 改善透析膜的生物相容性
血液成分與透析膜接觸時，將通過細胞和體液途徑介導一系列反應，即血-膜反應，包括補體、血小板、單核細胞、中性粒細胞的激活，引起氧自由基和細胞因子的產生和釋放，最終導致內皮細胞損傷、β2-微球蛋白釋放和聚集、免疫系統抑制、低血壓、發熱等生物學效應，長期作用增加透析相關并發癥的發生率[33]。因此，改善透析膜的生物相容性是透析膜材料研究的重點和熱點。
研究表明纖維素膜表面的游離羥基可結合C3b，從而激活補體的旁路激活途徑。用醋酸或其他功能性基團（如維生素E、肝素）替代纖維素分子上的游離羥基，可明顯提高膜生物相容性，尤其是維生素E包被的膜還降低透析相關的氧化應激，進一步提高了膜的生物相容性[34]。長期應用維生素E包被的纖維素膜透析的患者主動脈鈣化指數明顯下降，血清糖基化終產物水平下降[35]。透析膜的內表面結構，尤其是納米級結構及粗糙程度同樣影響著透析膜的生物相容性[36]，這是因為血液的蛋白成分多為納米級，膜表面納米級結構明顯影響其對蛋白的吸附能力。
血液相容性是透析膜生物相容性的另一重要方面，其主要內涵指透析膜的抗凝血特性，它是保證透析安全和減少患者透析過程血細胞損失的關鍵參數。提高透析膜的血液相容性是新膜材開發的重點，研究者正試圖通過改變膜材的表面空間結構、表面改性、共混修飾等途徑提高透析膜的血液相容性。許多研究顯示表面嫁接抗凝物質（如肝素）可提高透析膜的血液相容性，減少透析過程中抗凝劑的用量[37]。
4 結語
近年來隨著生產工藝進步，透析膜性能顯著提高，越來越能夠滿足各種臨床需要。然而由于對具體的尿毒癥毒素和透析患者遠期并發癥的具體機制還未完全認識清楚，制約了透析膜材料研究的進一步發展。比較明確的是目前的血液透析治療比起腎臟自身的功能還相差甚遠，透析膜的生物相容性、對小分子和中分子毒素的選擇通透性還需進一步改善。未來各種新的技術包括納米制造技術、微流控原理、3D打印技術等將被應用于透析膜材料的開發和研究中，甚至能夠替代腎臟重吸收功能的生物人工腎有望問世。