血液透析膜生物相容性及在重症胰腺炎中的应用

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.08.017

中国组织工程研究 ›› 2016, Vol. 20 ›› Issue (8): 1177-1182.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2016.08.017

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血液透析膜生物相容性及在重症胰腺炎中的应用

陈欧¹，邱雄¹，邵泽勇¹，罗文杰¹，李昌平²，吕沐翰²

¹四川省雅安市人民医院消化内科，四川省雅安市 625000；²西南医科大学附属医院消化内科，四川省泸州市 646000

收稿日期:2016-01-03 出版日期:2016-02-19 发布日期:2016-02-19
通讯作者: 陈欧，四川省雅安市人民医院消化内科，四川省雅安市 625000
作者简介:陈欧，女，1983年生，2005年西南医科大学毕业，四川省人，汉族，硕士，主治医师。
基金资助:
陕西省科学技术研究发展项目(2013K14-02-13)

Hemodialysis membrane: its biocompatibility and application in severe pancreatitis

Chen Ou¹, Qiu Xiong¹, Shao Ze-yong¹, Luo Wen-jie¹, Li Chang-ping², Lv Mu-han²

¹Department of Gastroenterology, Yaan City People’s Hospital, Yaan 625000, Sichuan Province, China; ²Department of Gastroenterology, Affiliated Hospital of Southwest Medical University, Luzhou 646000, Sichuan Province, China

Received:2016-01-03 Online:2016-02-19 Published:2016-02-19
Contact: Chen Ou, Department of Gastroenterology, Yaan City People’ s Hospital, Yaan 625000, Sichuan Province, China
About author:Chen Ou, Master, Attending physician, Department of Gastroenterology, Yaan City People’s Hospital, Yaan 625000, Sichuan Province, China
Supported by:
the Science and Technology Research and Development Project of Shaanxi Province, China, No. 2013K14-02-13

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：

两类血液透析膜：①纤维素膜：包括再生纤维素膜、替代纤维素膜以及替代纤维素膜3种。材料具有较强的物理性能呢，并且清除能力较强，能够清除机体内的小分子物质以及磷能力。②血液透析合成膜：此合成膜和其他膜相比最大的特征在于其具有良好的生物相容性，还具有良好的疏水特性，超滤系数也相对比较高。

重症胰腺炎的血液透析治疗：目前对于重症胰腺炎缺乏理想的治疗方法，临床上将连续性血液净化作为首选方案，它能够清除体内的细胞因子以及炎性递质，稳定体内环境，但采用连续性血液净化治疗时选择何种血液透析膜尚存在较大的争议。

背景：连续性血液净化可以清除细胞因子和炎症递质，维持内环境稳定，阻止重症胰腺炎患者多器官功能障碍综合征发生，已经成为重症胰腺炎患者中的主要治疗方法。血液透析技术从应用开始，学者就对透析膜材料及其理化生物特性进行了研究，并且相继研究出多种血液透析膜，以改善其生物相容性及机体外抗凝效果。

目的：观察血液透析膜在重症胰腺炎疾病中的应用效果。

方法：将体积分数5%的牛磺胆酸钠逆行胆胰管注射建立急性重症胰腺炎大鼠模型，建模后随机分2组，在血液透析过程中分别采用血仿膜和聚砜膜透析，每组5只，进行血液透析生化指标检测。

结果与结论：①血液透析生化指标检测结果：与血仿膜组相比，聚砜膜组超滤系数、肌酐清除率、尿素氮清除率、磷清除率、循环血内皮细胞数量、血浆一氧化氮和非对称性二甲基精氨酸浓度显著降低(P < 0.05)；聚砜膜组维生素B₁₂清除率以及预充血量显著升高(P < 0.05)。②结果证实，聚砜膜血液透析时生物相容性较好，在重症急性胰腺炎患者中能够维持其内环境稳定。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

ORCID: 0000-0001-8697-1964(陈欧)

关键词: 生物材料, 材料相容性, 膜生物材料, 血液透析膜, 生物相容性, 重症胰腺炎, 应用效果, 牛磺胆酸钠, 逆行胆胰管, 血液透析膜面积, 超滤系数, 肌酐清除率, 尿素氮清除率, 磷清除率

Abstract:

BACKGROUND: Continuous blood purification can remove cytokines and inflammatory mediators, maintain homeostasis and prevent the occurrence of multiple organ dysfunction syndrome in patients with severe pancreatitis, which has become the main therapy for severe pancreatitis. Since the hemodialysis technology began to be applied clinically, the biological and physicochemical properties of hemodialysis membrane materials have been studied. A variety of hemodialysis membranes have been developed in order to improve the biocompatibility and anticoagulant effect in vitro.
OBJECTIVE: To investigate the application effect of hemodialysis membranes on severe pancreatitis.
METHODS: Ten Wistar rats were selected to make rat models of severe pancreatitis and then were randomized into two groups (n=5 per group): homophone membrane group and polysulfone membrane group. Hemodialysis- related biochemical parameters were detected in the two groups.
RESULTS AND CONCLUSION: Compared with the homophone membrane, ultrafiltration coefficient, creatinine clearance, blood urea nitrogen clearance, phosphorus clearance, number of circulating endothelial cells, and levels of plasma nitric oxide and asymmetric dimethylarginine were significantly lower in the polysulfone membrane group (P < 0.05). Vitamin B12 clearance and amount of pre-congestion increased significantly in the polysulfone membrane group as compared with the homophone membrane (P < 0.05). These findings indicate that the polysulfone membrane for hemodialysis has good biocompatibility, and keeps a stable environment in vivo for severe pancreatitis patients.
中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

陈欧，邱雄，邵泽勇，罗文杰，李昌平，吕沐翰. 血液透析膜生物相容性及在重症胰腺炎中的应用[J]. 中国组织工程研究, 2016, 20(8): 1177-1182.

Chen Ou, Qiu Xiong, Shao Ze-yong, Luo Wen-jie, Li Chang-ping, Lv Mu-han. Hemodialysis membrane: its biocompatibility and application in severe pancreatitis[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2016, 20(8): 1177-1182.

图/表（结果） 3

参考文献

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引言

材料方法

1.1 设计随机对照动物实验。

1.2 时间及地点于2014年8月至2015年10月西南医科大学附属医院消化内科完成。

1.3 材料

实验动物：选取西南医科大学附属医院消化内科2014年8月至2015年10月进行的10只Wistar大鼠资料进行分析，体质量130-350 g，平均(0.26±0.01) kg，雌雄不限，均由西南医科大学动物实验中心提供，饲养严格遵守相关标准进行饲养，合格证号：SCXK(川) 2007-0010。实验对大鼠的处理符合《关于善待实验动物的指导下意见》中相关规则^[13-14]。

血液透析膜：①血仿膜：该血仿膜信号为MC55，有效面积1.0 m²，膜壁厚8.0 μm，膜内径200 μm，有效纤维长度为240 mm。原材料：聚碳酸酯、聚氨基甲酸抑制、硅酸橡胶等。最大跨膜TMP 500 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)。②聚砜膜：聚砜膜原材料源于美国，经过制备获得聚砜膜。

1.4 实验方法

1.4.1 建模及干预将Wistar大鼠10只随机分为聚砜膜组和血仿膜组，每组5只。实验前对两组大鼠称体质量，测体温，观察大鼠的精神、毛色以及舌苔情况，术前禁食12 h，正常饮水^[15-16]。

将入选大鼠均采用体积分数3.6%水合氯醛进行全身麻醉，待麻醉生效后进行消毒、铺巾。待全身麻醉后沿着中线剑突下逐层切口腹壁进入腹腔，找出胆胰管，从胆胰管开口十二指肠系膜缘对侧肠壁穿刺插入4号竞买穿刺针头，进入肠腔后对膨大壶腹中心插入胆胰管1 cm处，采用微量泵注入体积分数5%牛磺胆酸钠，速度控制在0.1 mL/min，观察2-4 min后拔管，缝合十二指肠穿刺口并关闭腹腔，手术过程中必须严格遵循无菌操作，建立重症胰腺炎模型，通过X射线扫描发现胰腺炎病灶即为建模成功^[17-18]。

待大鼠模型建立成功后，利用生化方法聚砜膜及血仿膜生物相容性。聚砜膜组采用聚砜膜、血仿膜组大鼠采用血仿膜进行血液透析，从手术起每日注射80万单位青霉素钠，1次/d，连续注射3 d^[19-20]。

1.4.2 透析方法入选大鼠均使用日机装DBB-26或DBB-27血液透析机，透析流量为500 mL/min，血流量为200-300 mL/min，使用一次性透析器，透析4 h，透析液为碳酸氢盐透析液，选择动静脉内瘘为血管通路，透析水处理使用美国EP-4500水处理机(美国Gibco公司)^[21-22]。

1.4.3 标本采集大鼠在血液透析前后采集4 mL静脉血，并放置在枸橼酸钠抗凝管中，混合均匀，加入3 mL生理盐水后充分混合，采用循环血管内皮细胞分离和鉴定。在不同的透析器血液透析前后采集血样标本，离心后置于-70 ℃冰箱中保存^[23]。

1.4.4 生物相容性鉴定采用Percoll密度梯度离心法进行分离，向枸橼酸钠抗凝管中加入浓度100%，Percoll悬液1.6 mL，采用Eppendorf 5415D离心机(德国 Dataphysics公司)离心20 min，速度1 000 r/min，将0.2 mL体积分数0.1% ADP液加入上清液中，进行 20 min离心，3 000 r/min，分离上层清液，并导入另一只试管中进行20 min离心，速度为3 000 r/min，去除上层清液，加入0.1 mL生理盐水，充分震荡，将沉淀物备检。实验计数时将重悬液充分混合，在光学显微镜下计数全部9个大方格中的循环血管内皮细胞数量，同一个标本测定4次，求取平均值^[24]。采用流式细胞仪(EPICS XL型；美国Coulert公司)间接免疫荧光检测法对血液透析膜进行鉴定，相关操作步骤必须严格遵循有关操作进行^[25]。

1.5 主要观察指标 ①观察两种透析膜的主要指标比较，如：血液透析膜面积、超滤系数、肌酐清除率、尿素氮清除率、磷清除率、维生素B₁₂清除率及预充血量变化，检测过程中采用Modular PI全自动生化分析仪进行测定(武汉博士德公司)。②观察两组血液透析大鼠透析前后血循环内皮细胞数量。③两组大鼠血液透析前后血浆一氧化氮以及非对称性二甲基精氨酸浓度变化情况。

1.6 统计学分析计量资料用x(_)±s表示，计数资料用百分率表示，采用SPSS 18.0软件进行数据分析，组间数据差异的比较采用χ²检验或t 检验，P < 0.05为差异有显著性意义。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

讨论

生物相容性是指生物材料在使用过程中仅次于生化特性和生物学特性本身所具有的性质。传统的生物相容性主要指生物膜对于白细胞以及补体系统所产生的某种特定的活化作用，对于未修饰的纤维素膜对于白细胞以及补体系统的活化能力更强，将该性能称之为生物相容或生物不相同^[26-27]。

重症胰腺炎是临床上发病率较高的疾病，患者发病后临床症状显著，如果不采取积极有效的方法治疗，将会诱发其他疾病，严重者将威胁其生命。

目前，临床的对于重症胰腺炎更多的以血液透析治疗为主，并将其视为金标准。研究显示：持续性血液透析患者中超过80%患者存在不同程度的心血管疾病，且患者死亡率比正常人群高10-20倍^[28]。

近年来，随着中国医疗技术的飞速发展，血液透析膜材料得到进一步发展，使得重症胰腺炎患者存活期得到延长^[29-30]。

透析膜的理化特性决定了透析器透析效果。目前，临床上使用的透析膜主要包括^[31-32]：再生纤维素膜、改良的纤维素膜、合成的聚合物膜等，常用的血液透析膜主要有：铜仿膜、血仿膜、聚砜膜。不同的材料其生物相容性不尽相同，实验观察了血仿膜、聚砜膜的生物相容性^[33-34]。

此次实验结果显示，聚砜膜组超滤系数、肌酐清除率、尿素氮清除率、磷清除率，显著低于血仿膜组；聚砜膜组维生素B₁₂清除率以及预充血量，显著高于对照组。由此看出：聚砜膜的生物相容性要明显优于血仿膜。

临床上，理想的血液透析膜应该具备以下条件^[35]：①选择的血液透析膜必须具备爱良好的生物相容性，对一些溶质具有较高的清除率，并且对于水有一定的超滤率，重症胰腺炎患者在治疗过程中绝对不允许相对分子质量超过35 000的物质通过，如：机体血液中的红细胞、蛋白质以及病毒等。②选择的血液透析膜必须无毒、无抗原性，无致热源。③选择的血液透析膜具有一定的耐压强度，能够耐受蒸汽消毒或消毒物的浸泡^[36-37]。实验中聚砜膜组大鼠血液透析后循环血管内皮细胞数量，显著低于血仿膜组，由此看出：血仿膜生物相同性较差，导致其治疗时循环血管内皮细胞波动较大。

急性胰腺炎透析后并发症也是影响透析效果的因素之一。急性胰腺炎透析后会出现不同的并发症，如炎性细胞因子之间相互作用以及累积等，容易造成血管渗透、低血容量、多系统器官功能衰竭等。通过血液透析能够排除体内过多的水分，减轻组织间质水肿，从而能够改善组织的氧利用度，及时清除体内的代谢产物，从而能够维持机体内环境的稳定，为营养和代谢支持创造更加有利的条件^[38-39]。

连续性血液净化对于多器官功能障碍综合征也具有良好的疗效，尤其是对于急性胰腺炎患者，能够改善患者治疗预后，为重症胰腺炎临床治疗提供参考和依据。文章在比较两种血液透析膜的生物相容性后，将其运用于重症胰腺炎大鼠中，分析其疗效^[40]。实验结果显示，砜膜组血液透析后血浆一氧化氮和非对称性二甲基精氨酸浓度显著低于血仿膜组，由此看出：砜膜组血液透析膜效果理想，且生物相容性更好。

综上所述，砜膜血液透析生物相容性较高，封堵效果也比较理想，再加上该材料费用相对较低，在重症急性胰腺炎患者中能够维持其内环境稳定，为患者早期恢复提供条件，具有较高的临床应用价值。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

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