血液過濾分離材料研究新進展

　　血液透析及血液過濾、血液灌流、血漿分離等醫學用途都基于滲析過程。全世界年消耗血液透析器約1.3億支，我國約在1000萬支左右，市值15億元人民幣。國內目前有4～5家規模企業生產血液透析膜和組器，僅占國內市場份額的10％左右。
　　隨著現代醫學的進步，世界各國在輸血方面，越來越多地選擇輸入血液成分，而不再輸入全血的方法，這可以減少患者的過敏反應，同時能提高血液不同成分的利用效率。在俄羅斯，血液成分輸血的應用還處于起步階段， 只占輸血總量的5%，但存在著巨大的市場潛力，因此，研究血液成分過濾分離材料，成為一個新的科研課題。
　　血液透析及血液過濾、血液灌流、血漿分離等醫學用途都基于滲析過程。全世界年消耗血液透析器約1.3億支，我國約在1000萬支左右，市值15億元人民幣。國內目前有4～5家規模企業生產血液透析膜和組器，僅占國內市場份額的10％左右。
　　瑞士蘇黎世的研究人員正在研發一種納米磁微粒，以期有朝一日能夠將血液中可能有害的成分剝離出來。這一技術可能用于治療人類的藥物中毒、血液感染和某些癌癥。該工程包括將涂上碳衣的納米顆粒磁化，在其上布滿針對特殊分子的抗體，研究人員想將這些分子----比如易導致炎癥的蛋白質，如白細胞介素（interleukins）和一些有害金屬，比如鉛----清除出血液。在血液中加入納米磁粒后，再將血液在透析機或類似的機器中流過一遍，研究人員就能將不想要的成分過濾出來了。
　　“納米磁粒能夠捕獲目標成分，在這些磁粒進入再循環之前，用磁力分離器將這些載有有毒物質的磁粒累積排入一個貯藏庫，將它們與血液循環系統相分離。”因格·赫爾曼（Inge Herrmann）解釋道。她是蘇黎世大學（University of Zurich）的化學工程師，現在領導該項研究。
　　根據一項于2011年2月號的《腎臟透析與移植》（Nephrology Dialysis and Transplantation）雜志上發表的研究結果，研究人員可以經血液過濾裝置一次清除75%的地高辛（digoxin）， 這是一種心臟治療藥物，攝入劑量過大會有生命危險。經一個半小時的清除過程后，磁粒可清除達90%的地高辛。
　　尤其值得注意的是，研究人員必須證實磁粒本身對人體無毒，并且不會影響血液的凝結能力。但早期的研究結果還是大有前途的。在發表于2011年《納米醫藥》（Nanomedicine）上的一篇論文中，赫爾曼的團隊表明，磁粒不損傷細胞，也不會增加凝血力，這是安全方面的兩大關鍵性的里程碑。
　　在10月的美國麻醉師協會（A m erican S o ciety o f Anesthesiologists）年會上，赫爾曼展示的數據顯示，一部分磁粒被兩種免疫細胞---單核細胞和巨噬細胞所吸收。這證明了一個重要原理，任何未來的應用成果都可用于治療嚴重感染。
　　現在，赫爾曼和她的同事們正在患膿毒血癥的老鼠中進行一項技術研究。膿毒血癥是一種嚴重的血液感染，以大量受損的免疫細胞組合為標志。在美國，每年約有100萬人罹患此病。
　　喬恩·多布森（Jon D obson）是佛羅里達大學（University of Florida）的一位生物醫學工程師，他說解毒是納米科技中的一項“非常有意思的應用”。他自己的團隊正在使用磁性納米微粒作為遙控，來操縱細胞活動，如干細胞的分化。“用化學方法，一旦過程開始就很難停下來。有了磁性技術，就可以隨心控制停止開關了。”
　　瑞士團隊研究出的方法，其潛在用途可能擴大至膿毒血癥外地其他疾病，包括白血病，多布森說道。比如，可以設計使納米磁粒和白血病細胞配對，再將它們引導排出體外，從而降低病灶轉移的風險。
　　歐·湯普森·梅福德（O.Thompson Mefford）是克萊姆森大學（Clemson University）的一位納米科技專家。他表示，這一成果很吸引人。他指出，人體是高度氧化的環境，而鐵的氧化會削弱材料的磁性。瑞士團隊給磁粒加上一層碳衣，可以防止銹蝕。
　　俄羅斯梅季什粘膠化纖科學研究中心等單位，對血液中白細胞過濾分離材料進行了研究。據悉，血液中需要過濾除去的白細胞，直徑在7～15微米，少部分顆粒達20微米，其余血液成分如紅細胞、血小板等，直徑2～7微米。因此，血液成分濾材應具備下列特征：適宜的濾孔尺寸；必要的滲透力；良好的親水性；濾材表面足夠的陰電荷，它有助于白細胞經由相應濾孔被濾除；過濾時介質不得粘附在濾材上；濾材對血液中的紅細胞、血小板等機械性損傷要少。國際上對血液白細胞濾材一般使用非織造材料，包括針刺法、水刺法、熱熔法、造紙法、靜電紡等，纖維品種有聚酰胺纖維、聚酯纖維、粘膠纖維等，它們都具有一定的陰電荷。
　　過濾時，過濾狀態除了與濾孔尺寸有關，還和濾材的膨松度關系密切。濾材的表面密度、臨界表面滲透力決定著過濾量， 以及血液里的微粒物質是否會附著于濾材上，為了保證血液中的微粒通過相應的濾孔，所有纖維的表面應有不低于負10毫伏的電位，達不到要求的濾材要進行專門處理。
　　俄羅斯的白細胞濾材，有粘膠纖維細長絲、加硫酸鹽制的漂白纖維素、造紙法制的非織造材料，可以有效使用；但造紙設備的改裝費用高；在通用生產條件下，生產不同的濾材，工效計算復雜。俄羅斯也有用水刺法生產的非織造濾材。國際相關領域知名的Pall公司的白細胞濾材，纖維按3種不同規格分層排列：20～33微米，7～15微米，3～5微米。濾孔孔徑逐層減小。俄產濾材只有一種規格。Pall濾材濾孔總容量76.4%，低于技術要求，而俄產濾材在材料表面密度上高于技術要求很多，兩者都有值得改進之處。
　　血液白細胞過濾裝置由三部分過濾件組成，第一部分是聚酯纖維（經親水改性）單層非織造材料，主要濾除血液中較大物質和血凝塊。第二部分是粘膠纖維和聚酯纖維，水剌法（或針剌法）的非織造濾材，過濾分離白細胞和血液其他成分，第三部分為精濾，使用聚酰胺超細纖維，直徑2～3微米，靜電紡制成的非織造材料，因為靜電紡的纖維分布非常均勻，制造濾材時濾孔大小的調整比較容易。
　　俄羅斯梅季什粘膠化纖科學研究中心，在分析比較俄產與外國產白細胞濾材的數據后，選出了上述過濾裝置的三部分濾材組合。根據纖維越細，組成的材料表面積越大，濾孔的總容量也越大的原理，選用聚酰胺超細纖維，直徑2～3微米，靜電紡制成精濾白細胞濾材，濾孔平均孔徑6.0微米，最大孔徑7.2微米， 總的孔隙率92%。在俄產血液過濾裝置上，實驗用蒸餾水經過單層聚酰胺纖維靜電紡濾材，過濾量為103～105毫升/分，此濾材多層填進過濾件后，過濾量為92～96毫升/分。
　　該中心與莫斯科國家血液替換和醫用制劑學院等單位，按俄羅斯國標，對血液過濾用的粘膠纖維細長絲非織造濾材，包括白細胞濾材、血漿濾材、紅細胞濾材、血小板濾材等進行了醫用產品的化學安全性檢測，毒物學檢測，過濾后血液成分變化檢測。據悉，該研究課題為俄羅斯-白俄羅斯兩國聯盟規劃的科研項目之一。