血液透析过滤用超滤膜上涂覆肝素

慢性肾脏病已成为一个日益突出的全球性公共卫生挑战，波及全球约11%至13%的人口。据统计，目前接受肾脏替代治疗以维持生命的终末期肾病患者约为300万人，预计到2030年，这一数字将攀升至1000万。肾功能衰退导致代谢废物（即尿毒症毒素）在体内积聚，而这些物质在健康状态下应由肾脏正常排出。血液净化治疗（HD）是处理该类疾病的关键医疗方式，能够有效清除积累的尿毒症毒素和多余水分，同时保留血液中的重要成分。作为净化设备的核心组成部分，血液透析滤过膜的性能直接决定了治疗的效果与效率。该类膜材料能够滤除患者血液中分子量低于500 Da的水溶性毒素，以及分子量介于500至32000 Da之间的较大毒素分子。其中，对中分子量毒素（分子量约350至50000 Da）的去除一直是技术难点之一。此外，在提升血液净化性能方面，滤膜在通量表现、毒素清除率、血液相容性以及材料溶出等方面仍面临诸多挑战。

滤膜的结构与性能特征

用于血液透析滤过的超滤膜主要采用中空纤维结构，根据材料来源可分为纤维素类（天然来源）和合成高分子聚合物类。纤维素膜是早期中空纤维血液滤器的主要材料，但由于其血液相容性和通量表现有限，在市场上的应用逐渐减少。为克服这类材料的局限，目前已开发出多种合成高分子膜用于透析领域，包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚酯类聚合物以及聚砜类材料等。在这些材料中，基于聚砜类材料的滤膜因表现出更低的患者死亡率和更优的血液相容性，逐渐成为临床透析的主流选择，目前约有九成的血液透析膜采用该类或其衍生物制成。

膜的渗透通量与截留性能往往难以兼顾，二者常表现出此消彼长的制约关系。当前对滤膜的一项重要要求是在提高透析通量的同时，增强对中分子量毒素的清除能力。膜结构对水的透过性能影响最为显著，其中超滤膜的通量与平均孔径的四次方成正比，因此孔径的微小变化会显著影响透水性能。然而，孔径增大往往会降低膜对毒素的截留率。因此，对膜微观结构进行合理设计与调控，是平衡通量与截留性能的关键。在制备中空纤维超滤膜时，聚砜类材料通常采用基于非溶剂致相分离的干喷-湿纺工艺。在该工艺中，添加剂对调控膜微观形貌具有关键作用。由于汉森溶解度参数和分子量的差异，不同添加剂在聚合物溶液中的相转化速率各异，从而可形成多样化的孔结构。

此外，芯液参数、凝固浴条件、孔道流体流速、气隙长度以及收卷速度均是调控膜结构的重要手段。其中，气隙设置对膜形态控制尤为关键，合理选择气隙条件有助于提升膜的分离性能。

滤膜的生物相容性与溶出行为

当前，血液净化治疗倾向于延长患者血液与滤膜的接触时间，例如实施夜间透析，因此需要具备良好选择性、抗污染性以及血液相容性长期稳定的膜材料。提高膜的亲水性有助于减少其与血液接触时的蛋白质吸附，进而增强抗污染能力和血液相容性。常用的改性手段包括共混改性、表面涂覆和接枝改性等。

肝素因其优异的抗凝血性能，成为应用最广泛的亲水改性物质。此外，单宁酸、多巴胺等物质也被证实能够显著降低膜的接触角，增强其亲水性能。

在实际应用中，除了关注亲水改性对膜稳定性的提升效果，还需综合考虑产业化实施的可行性。基于此，共混改性因其工艺简便而更具优势。常用的共混添加剂包括聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇等。例如，引入聚乙烯吡咯烷酮可显著改善膜的亲水性，使某些聚合物膜的接触角从88°降至51°。然而，在超滤过程中，血流及其产生的剪切力可能导致物理共混的亲水性添加剂从膜基质中被洗脱。这些洗脱物如在体内器官中积累，可能引发过敏或过敏性休克等潜在风险。为减少添加剂的洗脱，可采用伽马射线对聚乙烯吡咯烷酮进行交联处理，从而降低其在长期透析过程中的释放。另有研究通过在聚合物溶液中引入聚乙烯吡咯烷酮与乙烯基三乙氧基硅烷进行原位交联聚合，并结合非溶剂致相分离技术，制备出具有良好防污性与血液相容性的血液透析滤过膜。修饰后的膜材料表现出较低的蛋白质吸附和溶出量。另一方面，采用大分子基两亲性共聚物作为添加剂也是降低溶出的有效策略。目前研究涉及的两亲性共聚物包括聚（乙烯基吡咯烷酮）-嵌段-聚（甲基丙烯酸甲酯）-嵌段-聚（乙烯基吡咯烷酮）、聚（二甲基硅氧烷）-嵌段-甲氧基聚乙二醇、聚砜-聚环氧乙烷无规共聚物，以及聚乙二醇与聚二甲基硅氧烷刷状共聚物等。

进一步地，对成膜聚合物进行本体改性也可有效抑制溶出行为。例如，两性离子改性的聚醚砜、聚乙二醇-聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物等均被证实能在一定程度上减少溶出。值得注意的是，在两亲性共聚物中，亲水链段在相分离过程中倾向于迁移至膜表面，从而通过选择性溶胀等后处理方式有效抑制蛋白质与血小板的吸附和黏附。因此，两亲性嵌段共聚物被认为是实现精确分离与高性能滤膜的理想材料之一。

超声波涂覆设备在血液透析过滤用超滤膜上涂覆肝素

超声波涂覆设备是解决血液透析超滤膜凝血问题的关键技术，相较浸涂、喷涂等传统方式优势显著。其通过 20-40kHz 高频振动产生 1-50 微米液滴，在膜面形成偏差 ±5% 的均匀肝素涂层，药液利用率超 95%，且低温工艺可保留肝素生物活性。

工艺上需先对聚砜 / 聚醚砜膜等离子体改性增强结合力，再调控 10-30cm 喷涂距离、0.1-2mL/min 流速，经低温干燥后，涂层可使动态凝血时间（PTT）延长 2-3 倍。临床前数据显示，该涂层能减少 60%-80% 血小板黏附，血栓形成量降 86% 以上，且无需全身抗凝，降低出血风险。

当前挑战在于平衡涂层与膜孔通畅性（过度涂覆或致水通量降 10%-20%），且设备初期成本较高。未来需优化工艺实现规模化，以推动其成为抗凝血透析膜核心制备技术。

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