关注小匠，小匠们带你玩转血液透析机
作为目前耗水量最大的治疗，血液透析到底能不能离开水，是一个很灵魂的问题。小型便携化是未来发展需求，一直没有实现真正的“小型”与HD需要大量的水直接相关。
未来若血液透析治疗能够摆脱对水的极度依赖，那么“透析自由”至少实现了一半。今天笔者和大家一起了解“不用水”的循环再生透析的发展历史、原理以及目前的新型设备们。
透析液循环再生型血液透析（Sorbent Dialysis），该技术通过吸附剂再生水实现透析液的循环利用。
如果究其起源还是一个航天科技民用的经典案例：上世纪60年代初期，美国宇航局为了减少火箭的装载量，净化废水与尿液作为载人太空的再生水源，获得了极大成功，当时使用的人工吸附剂是-磷酸锆。
这种水处理技术在1970-1980年应用于再生透析，于1975年诞生了一款成功的透析设备：REDY（见图1），1990年前曾在欧美广泛使用，甚至一度在家庭血液透析领域与普通透析机分庭抗礼。
图1 REDR SYSTEM
REDY每次仅使用6L的透析液，有较高的尿素清除能力，曾在全球进行过600万余次的透析治疗，成功推动了家庭血液透析的发展。
由于技术限制以及其高昂的成本，REDY在1990S逐渐退出市场，其母公司及专利技术2009年被费森尤斯收购。吸附再生型的透析机退出了人们的视线，取而代之的是我们今天所熟悉的单通道血液透析机。
图2 单通道血液透析机原理图
图3 循环再生透析设备原理图
二 再生透析设备原理
核心是透析液再生–即如何去除废透析液中的毒素分子。研究人员为此设计了吸附盒，标准的吸附盒有四个部分：活性炭吸附层，固定化脲酶，阳离子交换剂和阴离子交换剂（即为：活性炭、脲酶、磷酸锆、碳酸锆），其主要原理笔者做了一张图概括。
图4：透析液再生原理
● 磷酸锆 ●
一种高效的离子交换材料，表面携带钠（Na）和氢（H）。当暴露于含有更多活性阳离子（如K，Ca，Mg）中时，将结合其他离子。磷酸锆是目前透析液再生的灵魂材料。
透析液再生中有两个比较特殊的地方，简单解释：
01
设置氨传感器：
使用酶去除尿素会产生大量的氨，在此类透析设备上需要安装普通透析设备没有的氨传感器（见图3）。
这是很麻烦的事情，各大公司之前开发的多代便携血液透析设备，几乎都因为无法在这一步及时去除透析液中大量的氨导致患者中毒，临床试验失败。
其中就有曾在二期临床试验中止步重新开发的著名佩戴式人工肾AWAK。
图5：AWAK本质就是循环再生透析
02
吸附材料非特异性吸附
由于材料非特异性吸附特点，透析液中的离子是被完全除去，再加入的。
这意味着需要一个类似于干粉桶的粉盒，通常会和吸附盒分层集成在一起，上层吸附离子后重新为透析液补充离子。
同时要保证离子浓度的准确性，不仅增加了技术上的难度也进一步加大了透析液再生的成本。
三 再生血液透析设备案例
比较遗憾，目前市场上没有找到商品化的循环再生血液透析设备，但是这类设备的研发非常火爆。笔者选择了几款接近上市的设备与大家分享。
01 Neokidney
荷兰Nextkidney公司研发的Neokidney被宣传为有史以来最小，最轻的再生型家用血液透析设备。每次透析治疗只需要5升透析液，重量约10公斤。
设备支持300ml/min中低流速治疗、白天 2-4 小时和夜间 8 小时治疗模式，使用透析液盒、模块化管路、一次性袋装液体，易于操作。
据悉Neokidney将在22年底在新加坡开展临床试验，拟于2023年提交CE认证，是目前最接近上市的一款设备。
02 Diality
Diality，2015年成立的美国科技公司，致力于开发不使用预装透析液袋或外部水处理的小型吸附再生血液透析设备。据悉Diality的两代原型设备已经基本完成研发，目前正在FDA申请血液透析系统的510（K）进入临床试验。
一代 Diality原型机
二代 Diality 概念机
03 Medtronic
全球医药巨头美敦力2013年布局可再生血液透析设备，但直到目前还是没有什么突破性新闻出现。不过2022年5月美敦力宣布与DaVita合作成立新的肾脏健康技术公司，外界普遍认为可能推动该设备的研发与上市。
美敦力的这款设备一次治疗使用10L透析液，支持300ml/min透析液流量，美敦力为其开发了可在治疗中根据患者体重与透前血尿素水平间断注入脲酶提高尿素清除率的技术，以期改善中低流量治疗下的尿素清除率。
近年来美敦力在海外申请了海量的相关专利，能否弯道超车我们拭目以待。
04 NANODIALYSIS
NANODIALYSIS开发的可穿戴原型机重量仅有2Kg，使用吸附装置不断再生透析液，据治疗中仅需要300ml透析液（笔者感觉不够用，不太明白怎么只要这点液体，但是没有找到更多的设备内部结构资料）。
值得一提的是此设备吸附剂比较新颖，抛弃了传统的磷酸锆，使用纳米多孔聚合物基质联合电极系统，将尿素和其他有机毒素电解并气化成N2，CO2和H2。
若吸附剂饱和，吸附装置就会用再生液冲洗吸附剂将毒素去除，这样吸附装置就可以重复使用。
这款设备是小型机追求的终极目标，大小像一只背包，带有电池，几乎不用水，可以随时使用。但根据笔者连接到的信息，目前应该尚在概念机阶段。
NANODIALYSIS 概念便携机
四 循环再生设备优缺点
作为曾经辉煌过但迅速退市的透析设备，从设备角度来讲它的优、缺点都十分明显。
01
历史问题
早期的吸附剂系统存在几个问题：铝毒性、氨中毒、锆溢出、清除率偏低以及成本高昂。目前吸附盒已经去除了铝，锆溢出的问题也随着工艺进步解决。
02
目前问题
目前吸附再生系统受技术影响，难以提供300ml/min以上透析液流量，清除率存疑（没有上市产品，缺少可靠的临床实验数据）。同时该系统的运行成本仍远高于传统透析，市场前景并不明朗。
03
未来展望
任何新方法都有一定的缺点，如果该技术最终有利于患者必定会逐渐发展，相信未来随着材料学的进步，这种“不用水”的透析方式会凭借着其便携性和潜在优势重新回到人们的视野。
参
考
文
献
作者：一只小笼包
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