刘仲林
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7月11日 2018

关于新型人工肾的进展情况简介

对于很多慢性肾衰患者来说,透析是维持他们生命的救命稻草,但同时透析也限制着他们在生活中诸多方面的自由。人工肾的研发,有望帮助慢性肾病患者摆脱束缚。

本文拟重点介绍在慢性肾脏病领域,科学家们对新型人工肾的探索从未停止。3D打印肾、可穿戴人工肾、微芯片人工肾……等等研制的最新进展情况,仅供肾友们参考並增强信心,看到了希望的曙光。

一、可穿戴人工肾

可穿戴人工肾,顾名思义就是把透析装置做成腰带、马甲,戴在身上,患者在透析时可以自由行走,不会影响到他们的正常生活。

2009年,由洛杉矶西奈医疗中心和加州大学洛杉矶分校医学院组成的联合研究团队推出一款可穿戴人工肾(WAK)的原型机。WAK与传统透析机工作原理类似,也是通过清除患者血液中的新陈代谢废物和杂质,再将已净化的血液输送回体内已损坏的组织,完成透析过程。但是传统的透析机大小和橱柜差不多,即使最先进的透析机也像打印机那么大,而目前的WAK设备大约只有9斤左右,研究人员正努力将其重量减至4.5斤左右。 穿戴WAK的患者需要每周更换一次过滤器,每天添加化学品用以净化过滤出来的水。这个透析设备能够像正常肾脏那样缓慢持续地将体液从体内排出,而不像传统透析设备那样快速的工作,这将极大地降低患者的风险,提高舒适度。血液通过这个“人工肾脏”24小时不停地透析,这种工作模式要好过通过传统透析设备一周仅做几次的透析。 研究进展:目前可穿戴人工肾已经获得美国FDA批准,进入临床试验阶段。 二、3D打印肾 据麻省理工学院《技术评论》网站19日报道,哈佛大学材料科学家和生物工程教授詹妮弗·路易斯的实验室利用3D打印技术制造出人体肾脏中近端小管(组成肾脏基本功能单位的最重要结构,其功能几乎与健康肾脏中的近端小管完全一致)。新人工组织可用来从体外帮助肾脏功能受损的患者,以及在药物研发中测试新药毒性,向获得可移植人工肾脏迈出了重要一步。

近年来,研究人员一直在试图制造人工肾脏,但20多年过去,仍无法攻克人体肾脏复杂的三维结构和内部蜂窝状构造带来的巨大挑战。但是,3D打印肾利用创新性的生物打印技术,通过多种不同的凝胶状“墨水”,可以打印出人体不同组织的复杂结构,包括维持组织活性的血管系统。 研究进展:通过3D打印技术打印出人造近端小管,理论上就可以合成出整个肾脏,或许再过几年,3D打印肾脏就可供患者移植了。 三、人体干细胞“合成”人工肾 美国研究人员将一颗在实验室培养的“人造肾脏”成功植入实验鼠体内,目前该移植肾的部分功能保持正常,能产生尿液。据介绍,这种利用生物工程技术制成的人造器官有望在未来改善器官移植疗法,用患者自身细胞和捐赠的器官“合成”新脏器,避免目前直接移植他人脏器造成的排异反应等副作用。

研究进展:目前这一人造肾技术已经成功应用在老鼠身上,但距离应用在人体身上可能还需要数十年的时间。 四、动物成体干胞研制人工肾 日本研究人员日前在美国《干细胞》杂志网络版上报告说,他们在动物实验中,首次在试管内利用成体干细胞成功培养出了类似肾单位的立体管状组织。 日本冈山大学和杏林大学的研究人员从成年实验鼠肾脏内采集了成体干细胞,在培养皿内制作出细胞团块,然后将细胞团块放入凝胶状物质中,再加入促其生长的特殊蛋白质。3至4周后,他们培养出了50至100个类似肾单位的立体管状组织。这些组织中含有肾小管和肾小球等结构,并具有部分肾脏的功能。 这是世界上首次利用动物的成体干细胞制作出立体的肾脏结构,研究人员今后准备利用人类干细胞继续展开研究。 研究进展:虽然要想形成完整的肾脏还需要能将肾单位连接在一起的细胞以及血管等,但是这一成果已接近完整的肾单位形态,是人工制作肾脏的第一步。该成果有助于弄清肾脏再生的机制,并有望对肾病患者开展再生医疗。 五、微芯片人工肾 美国范德堡大学的研究人员正在用微芯片滤膜和活的肾脏细胞创造一种可植入的人工肾脏,能将身体产生的废物过滤出去,这一技术或使肾病患者彻底摆脱透析。

这一设备的关键是硅纳米技术微芯片,其工艺与计算机微电子行业中的芯片一样。这种芯片并不昂贵,却很精密,可作为理想的滤膜。目前团队正在设计膜上的小孔,按照每个孔的作用一个一个地设计。每个设备约包含15个芯片,层层叠起来。 这种设备的组织不会引起免疫反应,所以不会被身体排斥。费塞尔说,但它和器官移植不同,它不是适应免疫的匹配,而是天然地依靠病人血液运作。且它所需能量可完全由病人自己的心脏供给。 研究进展:目前该项技术还在实验中,人体实验有望在今年年底开始。目前面临的挑战在于,如何将设备做得足够小,以及如何让血液畅通无阻地通过设备。 虽然人工肾的研究还处于实验阶段,但是身处这个科技迅速发展和变革的时代,我们完全有理由相信,比腹膜透析、血液透析,更舒适、更符合人体生理的新型人工肾,会以更快的速度来到我们身边。 (以上来源于网络,版权归原作者所有)

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