荷蘭學者Karin Gerritsen從可穿戴透析設備的研發(fā)歷史開始，介紹了目前已上市或處于研發(fā)中的便攜式/可穿戴血液和腹膜透析設備的現(xiàn)狀。

大家都知道Willem Kolff使用轉(zhuǎn)鼓式透析器挽救了第一例（1943年）使用血液透析治療而存活的患者，大家不知道的是，他也發(fā)明了第一個（1976年）3.5 kg重的可穿戴式透析設備，目的是試圖縮短透析時間，為此，他甚至組織了患者使用項目。但這個裝置并非真的“可穿戴”，因為在實際治療的1.5小時中，患者需要與21 L的透析液桶相連。Kolff的“可穿戴”人工腎始終處于原型階段。

自從Willem Kolff研發(fā)血液透析設備至今，血液透析的概念幾乎沒有改變。人們可以在家使用現(xiàn)有的血液透析機，但考慮到透析機所需的配套裝置，對于大多數(shù)患者而言并不實用。最近幾年，有幾款更緊湊的血透機被研發(fā)、甚至上市使用。這幾款機器不需要專門的水處理系統(tǒng)，因此在理論上可以隨時隨地使用，在疫情的當下，也很受歡迎。目前市面上的這類透析機一般23-34 Kg重（Nxstage和Physidia），通常采用低透析液流速、每日短時透析的模式，每次治療大約需要25-50 L透析液以達到目標透析劑量。正在研發(fā)中的第一代便攜式透析機（Nextkidney）大約10-20 kg，采用目前較成熟的REDY技術（依賴于吸附柱的透析液再生和再循環(huán)系統(tǒng)）進行透析液生成。比便攜式透析機處于更早期研發(fā)階段的還有可穿戴式透析機（＜2.5 kg）和可置入式的生物人工腎。

緊湊型血透機

Nxstage 2005年上市，2019年被費森尤斯醫(yī)療收購。該機器重34 kg，透析液流速為200-300 ml/min，采用袋裝透析液或水處理系統(tǒng)。

QuantaSC 已獲歐盟認證，不久后會正式上市，是B.Braun的合作產(chǎn)品。重29 kg，最高透析液流速可達500 ml/min，需要水處理系統(tǒng)。

Physidia 2014年上市，重23 kg，透析液流速150-200 ml/min，采用袋裝透析液，可實現(xiàn)2-8 L/次治療的對流量。

便攜式血透機

NextKidney 可能會成為第一個便攜式透析機，適用于家庭或旅行中。重約10 kg，每次治療大約需要4 L透析液（采用透析液再生技術，而無需單獨的水處理系統(tǒng)）。透析液流速300 ml/min，血流速為100-350 ml/min，可進行每周6次治療，每次2小時，也可采用隔天4小時治療?？梢耘c任何電路相連，而無需使用接地插座。計劃明年開展首個臨床試驗。

可穿戴血透機

WAK 由Victor Gura醫(yī)生發(fā)明，重約5 kg，由可充電式電池（1 kg）驅(qū)動。2016年，發(fā)布了納入7例患者的臨床試驗結(jié)果，患者通過雙腔中心靜脈導管接受24小時不間斷透析治療，該治療所獲時間平均的尿素、肌酐、磷和β2微球蛋白的清除效果與傳統(tǒng)一周3次，每次4小時的透析治療相當。研究由于凝血、氣泡等器械相關技術問題而被提前中止，過程中并未發(fā)生嚴重的治療相關不良反應。在此基礎上，Gura對該設備進行了更新，并在最近發(fā)布聲明稱，其已獲得WAK 3.0的專利。

微型透析機的挑戰(zhàn)

透析液中尿素清除 尿素可以輕易地進入透析液但難以自透析液中被清除。尿素是氮代謝產(chǎn)物，每天被大量生成（約400 mmol/d），腎衰患者中累積濃度較高，而高濃度尿素具有毒性作用。尿素的清除策略有脲酶法、電氧化法和使用有尿素反應基團的吸附劑。

通過電氧化法可使尿素與水發(fā)生反應，生成氮氣和二氧化碳后被除泡器排出。體外和體內(nèi)試驗顯示，使用3 mA/cm2、3V、0.1m2的石墨電極可以實現(xiàn)臨床相當水平的尿素清除。目前正進一步優(yōu)化該裝置，使其更適宜于臨床情況。

尿素高分子吸附劑正在研發(fā)中，這些吸附劑具有尿素反應基團，可以實現(xiàn)尿素的化學吸附。單純的化學吸附雖然效果較好，但吸附速度較慢。而物理法吸附尿素可實現(xiàn)較快的結(jié)合動力學效應，但對尿素本身的結(jié)合能力相對較低，且有機物和水與尿素存在競爭吸附的效果。因此，將兩種方法相結(jié)合研發(fā)了化學-物理吸附裝置，體外研究顯示，該裝置可以顯著增加尿素的清除效果。

低透析液流量實現(xiàn)高效清除和蛋白結(jié)合尿毒癥毒素的清除 正在研發(fā)中的雙層中空纖維復合膜由無吸附劑的內(nèi)層和含吸附劑的外層構(gòu)成。當液體流經(jīng)該中空纖維時，溶質(zhì)首先由于濃度差形成的彌散作用穿過內(nèi)層進入較厚的外層，并在外層通過吸附作用被快速捕獲。體外研究顯示，通過這種方式，可以依靠較低透析液流速實現(xiàn)高效清除的同時，也可改善蛋白結(jié)合毒素的清除。

可置入生物人工腎

生物人工腎的研究目前主要包括以下3個方面：

超濾 硅納米膜微芯片上具有均勻、細長、裂隙狀孔隙，類似于腎小球裂隙隔膜。與目前所用的血濾器膜相比，硅納米膜具有更高的篩選性和通透性。體內(nèi)研究顯示，該系統(tǒng)無需額外的壓力作用即可達到超濾需求量。

生物反應器 當生物反應器內(nèi)的中空纖維膜上種植有條件永生化近曲小管上皮細胞（ciPTEC）時，可以自動進行蛋白結(jié)合毒素的清除。

水和溶質(zhì)的再吸收 對透析或超濾過的液體進行重吸收。但尚無現(xiàn)成的辦法實現(xiàn)，有人正嘗試使用電極電離作用開展相應試驗工作。

可穿戴腹透設備

AWAK PD 通過單腔導管進行2L/h的潮式腹透治療，采用改良REDY吸附系統(tǒng)，重量＜2 Kg。在14例患者中進行的小型研究顯示，使用該種透析裝置可有效清除尿素、肌酐和磷，但60%的患者報告稱有腹部不適。

Carrylife PD 采用離子交換 活性炭進行透析液再生，每個交換柱的壽命為4小時，整個設備重量＜5 Kg。支持通過兩個單獨的腹透導管進行持續(xù)流動腹膜透析（CFPD）。在5例患者中進行的試驗結(jié)果表明，8小時的治療后對肌酐、尿素和磷的清除效果與APD相當。

COPEDIS 便攜式腹透裝置，分夜間和日間兩種系統(tǒng)，采用離子交換 活性炭進行透析液再生，每天需要更換一次吸附柱。可通過單腔腹透導管進行潮式腹膜透析。在豬體內(nèi)完成的試驗顯示，與CAPD相比，夜間系統(tǒng)可以達到較高的透析劑量，但尿素、肌酐和磷的清除并未得到理想的結(jié)果，推測可能與豬腹膜的轉(zhuǎn)運特征相關，希望在人體會得到更好的結(jié)果，該系統(tǒng)或許更適合于希望達到較高透析劑量的患者；日間系統(tǒng)的結(jié)果表現(xiàn)的更好，也許更具前景。預計在2022年開展人體試驗。

小結(jié)

目前市面上的緊湊型血透機采用的是低流速、每日短時透析模式；處于研發(fā)階段的便攜式血透機所用的透析液主要是基于改良REDY技術進行再生；革新性的方法（尿素高分子吸附劑、雙層中空纖維復合膜）或可實現(xiàn)可穿戴式血透機的小型化?，F(xiàn)有處于研發(fā)中的可穿戴/便攜式腹透設備采用的是透析液再生的持續(xù)流動腹膜透析模式。