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長久以來，需要定期趕往醫院透析而導緻日常活動受限，困擾着許多透析患者。近年來可穿戴便攜式血液透析裝置的概念提出，着實讓人驚歎“腎病患者行動自如的時代已經到來。”如今可穿戴便攜式血透裝置的發展如何？且聽華盛頓大學Jonathan Himmelfarb教授在本年度美國腎髒病學會（ASN）上的前沿分享。

圖1.分享主題

自上世紀40年代荷蘭醫生Willem Kolff發明了第一台透析裝置以來，透析這一治療模式已經将近走過了百年，透析裝置疊代至今也獲得了顯著的進展，如今完成一次血液透析（HD）治療需要血管通路、透析通路以及透析機的多方配合（圖2）。

約90%的患者接受3次/周、4小時/次的透析治療，不僅需要面臨針刺疼痛、凝血、感染、透析後極度疲勞、透析時感染新冠風險增加、啟動透析後短預期壽命等棘手問題，醫保系統同樣也面臨着消耗昂貴、建造透析中心難度大、人員配備要求高、運輸成本高以及其他不環保的弊病。

圖2.血透機與血透過程示意圖

就連透析機的發明者本人也坦言，對于晚期腎髒病患者而言，康複簡直是一紙空談。用人造器官的方式讓這些患者活着并不難，如何讓他們的生活質量更高才是困擾所有從業者将近百年的心頭難題。

可穿戴便攜式人工腎初次面世可以追溯到上世紀七十年代，患者需要提着一台機器進行日常活動，确切地說，他們提在手上的是“腎”（圖3）^[1]，但是這一設備仍然需要患者透析十餘升來維持機體平衡，因此并不是完全意義上的可穿戴設備，也并不如想象中一般便攜，但這已是那個年代的先驅。

圖3.1975年前後面世的便攜式人工腎

如今，美國聯邦機構合作通過腎髒健康倡議（KHI）和腎髒創新加速計劃（Kidney X）激勵來自全球醫、護、患、企等多方進行創新。腎髒替代治療的未來并不遙遠，通向未來的關鍵解決方案着眼于血液過濾、電解質穩态、容量調節、毒素清除或減少分泌、濾液放排等技術環節，包括但不限于：

• 具有尺寸選擇、無凝血或無污垢過濾器的連續血液過濾解決方案

• 連續流體和體積調節評估和自動化解決方案

• 尿毒症狀态的生物學解決方案（如KHI腎髒替代治療創新方法技術路線圖）以減少透析頻率或實質性延遲透析

• 尺寸優化及小型化設備解決方案

• 細胞和機械組件集成解決方案

• 增強再生技術可擴展性及功能潛力的解決方案

• 異種移植或嵌合的解決方案

• 用于診斷、容量管理和細胞使用的傳感器，或用于增強患者功能和安全性的實時監測和反饋解決方案

• 血管通路和引流結構小型化和低流量系統解決方案（與人工腎良好配合）

• 其他上未提及的突破性解決方案

這就意味着，我們需要把每次使用300L高質量水才能解決問題的透析，變得和腎髒每天隻用1-2L液體一樣高效，其間難度顯而易見。

上世紀70年代“再生透析液”的概念一經推出就很快占領了市場（即REDY透析器，圖4），這種技術将使用過的透析液去除溶質和毒素後進行純化和重構，然後通過透析器送回處理，可以将當時每次透析的用水量從約500L降至約6L。

後來由于早期技術不成熟以及所用材料生産成本昂貴而被淘汰，而如今可穿戴便攜式人工腎的開發使得“再生透析液”的概念再次翻紅，也使得人們再一次開始關注吸附劑。

圖4.REDY（可再生透析液）透析器

2012年1月，美國食品藥品監督管理局（FDA）宣布針對終末期腎病開展創新設備試點計劃，其中可穿戴人工腎（WAK）已在這之後開始在西雅圖進行試驗（圖5）。

圖5.2014年在西雅圖安全試驗的可穿戴人工腎

據此團隊2016年公布的數據來看，可穿戴人工腎治療耐受性良好，可有效清除尿毒症溶質，維持電解質和液體穩态，證明重新設計、克服技術問題後，可穿戴人工腎可作為新型替代透析技術進行開發（圖6、7）^[2]。

圖6.可穿戴人工腎的電解質穩态表現

圖7.可穿戴人工腎的治療表現

除此以外，歐洲研究團隊開發了名為“Next Kidney”的新型吸附式透析設備，僅重約10kg，每次治療約需要4.5L透析液，每周需進行6次為期2小時的治療，其不需要額外的地面裝置支持，臨床試驗和關鍵性試驗預計在2023年展開。

前文提到，可穿戴便攜式人工腎的核心技術難題是提高過濾技術的效率，而吸附劑的再次翻紅有望成為關鍵。

中美研究團隊研發了一種名為MXene的二維碳化钛材料，實驗表明其可以在透析液中快速且選擇性地去除尿素，去除效率高達94%，該材料對凝血、溶血和血小闆活化沒有影響，表明MXene可安全用于血液接觸的相關治療^[3]。

此外，也有研究使用電氧化手段^[4]、光電催化手段（圖8）^[5]等新興技術探索毒素清除這一關鍵課題，其中Himmelfarb教授團隊使用尿素光氧化途徑可在24小時模型機上達到每日清除15g尿素的成績。

圖8.一種采用光電效應催化清除尿素的裝置示意圖

不過，Himmelfarb教授中肯地提到：我們有責任為患者描繪更美好的未來希望，但不能過度承諾能夠實際實現的目标。可穿戴便攜式腎髒替代設備的未來已來？你的看法是什麼？

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