——TiO2纳米管阵列生物透析膜

     近年来，肾脏疾病的发病率及死亡率在全球呈现出快速增长的趋势。肾脏移植因供体器官太少而极大受限。事实上，传统的血液透析至今仍是一种成功的维持性替代治疗方式。但常规血透治疗需要患者频繁进入专门医院接受费用高昂的治疗，既冗长又痛苦的过程使患者不堪重负，严重影响了患者的正常生活，发病率和死亡率依旧很高。发展微型化、可携带或可移植的生物人工肾已成为未来的发展方向。此外，现今透析技术仍局限于体外肾小球滤过功能的替代，体外对肾小管生理功能的替代仍是空白。已有报道认为目前透析病人并发症的出现及高死亡率与忽视肾小管生理功能的替代直接相关。基于此，1999年美国Humes等提出利用细胞组织工程构建生物人工肾小管辅助装置（RAD）的思想并进行体外实验，初步确定其具有肾小管的部分生理功能。但RAD的引入需要将血液滤过装置和RAD组成复杂的串联回路，结构较复杂，不利于生物人工肾的“微缩化”和体内移植。因此，探索结构小巧、适合携带或移植条件且同时具有肾小球和肾小管复合功能的新型生物人工肾仍是今后发展的主要任务。

     理想情况下，适合携带或移植条件的人工肾应依靠毛细血管压作为超滤的驱动力，此情况下要满足相应临床的超滤系数，透析膜的孔密度需在5×1010/cm2左右。现用的透析膜材料如高分子聚合物薄膜的孔密度都较低（＜109/cm2），无法满足微型化和体内移植的要求。且这些膜材料孔径尺寸范围分布较宽且微观不均匀，溶质选择渗透性较差；同时也易导致各种蛋白质和生物分子吸附在薄膜上从而引起生物淤塞。

     《科技导报》2013年第18期15—21页刊登了华中科技大学朱文教授课题组的论文“新型TiO2纳米管透析膜与传统透析膜对细胞生长状态的影响”，采用电化学阳极氧化法制备出结构和几何尺寸可控的TiO2纳米管阵列薄膜材料，对纳米管底部进行轻微的化学刻蚀得到两端通透的垂直排列的管状阵列。这种纳米管状材料具有较高的孔密度（＞1010/cm2），能模仿细胞外基质的微环境。将人肾近曲小管上皮细胞（HK-2）和人脐静脉血管内皮细胞（HUVEC）分别种植培养在两端通透的纳米管阵列薄膜上，与微流道阵列芯片组装成多层生物芯片透析器，实现了生物人工肾的微缩化及肾小球与肾小管的功能复合。与传统高分子透析膜材料进行对比研究显示，该纳米管阵列膜具有作为便携式或可移植且多功能复合的生物人工肾透析膜的潜力。

（责任编辑   王媛媛）