摘要:
文題釋義:
人工肺:一種人工器官,可以代替肺臟排出二氧化碳、攝取氧氣完成氣體交換的過程。經過數十年的改進,目前廣泛應用於臨床上的是膜式人工肺,它是用人工合成的高分子材料製成微孔膜,作為人體血液與氣體交換的場所,完成人體的生理氧合過程,是一種接近人體生理狀態、較為理想的人工肺。
膜材料:為膜式氧合器的核心組成部分,其效能的好壞直接決定著氧合器效果的優劣。與其他人工器官相比,人工肺發展顯著滯後的主要原因就是缺少能有效替代人體肺膜充分進行氣體交換的高效膜材料。在60多年的發展過程中,研究人員對膜材料進行了大量試驗,根據人工肺的傳質機制將這些材料主要分為三大類:一種是結構均勻的緻密膜,如矽橡膠等;另一類是具有微孔結構的高分子膜材料,如聚丙烯、聚4-甲基1-戊烯等;還有一種是被逐漸關注且應用越來越廣泛的複合膜。
背景:隨著各種優質膜材料的相繼出現,選擇適宜的膜材料已成為人工肺技術開展的關鍵。透過物理或化學方法對膜材料表面進行改性處理以製備具有優良血液相容性和高氣體交換率等優異效能的複合膜,是當下研究的熱點問題。
目的:從人工肺的發展過程出發,介紹目前常用的膜材料,並對當下提高膜材料血液相容性的研究成果進行綜述,對未來改善膜式人工肺中空纖維膜材料的新方向提出展望。
方法:檢索 PubMed資料庫、CNKI和萬方資料庫中已發表的與人工肺膜材料有關的文獻,並對其進行閱讀和篩選。英文檢索詞為“artificial lung;membrane artificial lung;oxygenator;hollow fiber membrane;polymer;blood compatibility”;中文檢索詞為“人工肺;膜式人工肺;氧合器;中空纖維膜;高分子材料;血液相容性”。
結果與結論:近年來,各類可以改善血液相容性的分子不斷被研究者用來對膜式人工肺膜材料表面進行改性,肝素、親水性分子(如聚乙二醇)、兩性分子(如磷醯膽鹼)等改性膜材料的研究相對比較成熟,已在臨床得到廣泛應用,其他改良措施(例如表面內皮化、NO釋放中空纖維)也逐漸發展起來。然而,目前提高膜材料氣體交換能力的研究較少,尤其是在氧合效能方面仍有繼續完善最佳化的空間。未來人工肺膜材料的研究會朝著兩個方向發展:一是開發混合型膜材料表面改性塗層,結合各類材料優勢達到血液相容性最大化的目的;二是可以透過改善血流動力學、改進位制膜工藝、物理或化學改性等方法提高膜材料的氣體交換氧合效能及避免發生血漿滲漏。
https://orcid.org/0000-0003-4250-7021 (李雅坤)
中國組織工程研究雜誌出版內容重點:生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 奈米材料; 緩釋材料; 材料相容性;組織工程
關鍵詞: 人工肺, 膜式人工肺, 氧合器, 中空纖維膜, 高分子材料, 血液相容性
引用本文: 李雅坤, 黑飛龍. 膜式人工肺中空纖維膜材料的改善及發展新方向[J]. 中國組織工程研究, 2022, 26(16): 2608-2612.
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