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本文综述了慢性肾脏病（CKD）的流行病学、病理生理等内容，对比了血液透析（HD）和腹膜透析（PD）的优劣。重点探讨将壳聚糖用于 HD 膜的创新，其具有生物相容性、抗菌性等优势，但也面临机械强度等挑战，对推动透析治疗发展意义重大。
慢性肾脏病：现状与挑战
肾脏作为人体重要的排泄器官，负责清除血液中的代谢废物、毒素和多余水分。当肾脏功能受损，就会引发一系列健康问题，其中慢性肾脏病（CKD）尤为突出。CKD 是一种肾功能持续下降的疾病，病程常持续数月甚至数年。全球约 8.5 亿人患有肾脏疾病，且其患病率呈上升趋势，预计到 2040 年将成为第五大死因 。CKD 与年龄密切相关，老年人更易受其并发症影响。
CKD 的症状早期往往不明显，常见的非特异性症状包括疲劳、注意力不集中、食欲减退等。随着病情发展，会出现高血压、尿毒症、高钾血症等多种并发症，严重影响患者健康，增加心血管疾病等并发症的发生风险和死亡率。
目前，CKD 的诊断主要依据 “肾脏疾病：改善全球预后”（KDIGO）指南。肾小球滤过率（GFR）是评估肾功能的重要指标，通过检测血液中肌酐水平来估算。GFR 持续低于 60 mL/min/1.73 m2达三个月以上，或存在肾脏损伤证据，如通过影像学或实验室检查发现异常，即可诊断为 CKD。此外，白蛋白尿也是关键诊断指标，它反映了肾小球的完整性，通过白蛋白排泄率（AER）或白蛋白 - 肌酐比值（ACR）进行评估。
慢性肾脏病的治疗手段
随着 CKD 患者数量的增加，肾脏替代疗法（RRT），如透析和移植，变得愈发重要。RRT 是晚期肾病患者的救命治疗方法，但费用高昂。全球接受 RRT 的患者数量不断上升，但地区差异显著，这与疾病发病率、医疗资源可及性和经济条件等因素有关。例如，2021 年葡萄牙、西班牙加那利群岛和加泰罗尼亚地区的 RRT 患病率较高。接受 RRT 的患者中，男性占比 62%，65 岁及以上患者占比 47%，肾小球肾炎或硬化是导致肾脏疾病的主要原因。
肾脏移植是治疗终末期肾病最有效的方法，能提高患者生存率和生活质量。然而，器官短缺、免疫排斥风险、手术风险以及器官分配的伦理问题等，限制了其广泛应用。许多患者在等待移植过程中需要长期依赖透析治疗。
血液透析（HD）和腹膜透析（PD）是 RRT 的两种主要方式。HD 能有效清除毒素和多余水分，但患者需前往透析中心，治疗时间长，且使用的合成膜不可降解，会产生大量医疗废物，还可能出现血管通路相关并发症。PD 则是在家中进行的治疗方式，可持续清除毒素，对残余肾功能有一定保护作用，且无需侵入性血管通路，减少了相关问题。但 PD 对患者的自我管理能力要求较高，患者需接受培训以确保正确操作设备和遵循卫生协议，防止感染等并发症。
血液透析的深入剖析
在血液透析中，患者血液通过透析器循环，透析器中的半透膜将废物和多余水分从血液中分离出来，净化后的血液再返回患者体内。透析器的核心部件是半透膜，其性能对透析效果至关重要。
早期，透析器多采用纤维素基膜，如纤维素醋酸酯和纤维素三醋酸酯。这些膜具有天然多孔结构，能有效去除血液中的废物，但生物相容性较差，易引发炎症反应等并发症。随着技术发展，合成膜逐渐成为主流，如聚砜（PSu）和聚醚砜（PES）膜。合成膜能更好地控制孔径大小，提高生物相容性，减少并发症，且通量更高，能更有效地清除尿毒症毒素。然而，这些合成膜大多为一次性使用，由不可降解的塑料聚合物制成，对环境造成了巨大压力。
目前市场上，Fresenius 的 PSu 基透析器被认为是性能较好的产品之一，其具有良好的生物相容性和溶质清除能力。此外，还有其他公司生产的不同材质的透析器，如 Baxter 的 Polyflux? 和 Revaclear? 透析器采用聚酰胺（PA）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和 PES 膜，Toray Medical Co. Ltd. 的 Filtryzer? 系列使用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）膜等。
壳聚糖在生物医学领域的广泛应用
壳聚糖是一种天然生物聚合物，由甲壳素脱乙酰化得到，由葡萄糖胺和 N - 乙酰葡萄糖胺单元组成。它在生物医学领域应用广泛，具有多种功能。
在药物递送系统中，壳聚糖凭借其黏附性，能增强药物的吸收和生物利用度。例如，壳聚糖纳米颗粒可用于靶向递送抗癌药物，减少对健康细胞的损害，降低化疗副作用。同时，壳聚糖能与 DNA 或 RNA 结合，作为基因治疗的载体，将遗传物质输送到细胞中，从分子层面治疗疾病。
在组织工程和再生医学方面，壳聚糖是理想的支架材料。它能支持细胞附着和增殖，可制成多种形式，如用于皮肤再生的水凝胶敷料，能保持伤口湿润，促进愈合且生物相容性好；在骨再生中，与生长因子或磷酸钙结合的壳聚糖支架，可促进新骨形成；在神经组织再生研究中，壳聚糖导管有助于受损神经的再生和功能恢复。
壳聚糖膜用于血液透析的探索
鉴于当前 HD 膜的环境问题，壳聚糖因其天然来源、可生物降解和独特的功能特性，成为开发可持续透析膜的有力候选材料。
研究表明，壳聚糖膜具有选择性渗透能力，能有效过滤尿素等小分子，同时保留蛋白质等大分子。其正电荷使其能与带负电荷的毒素相互作用，提高过滤效率，且亲水性保证了较大的水通量。此外，壳聚糖膜具有抗菌活性，能抑制常见细菌如大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长，减少生物膜形成，延长膜的使用寿命，降低感染风险。
然而，壳聚糖膜在 HD 应用中也面临挑战。其机械强度和长期耐久性有待提高，在透析过程中，HD 膜需承受高压和持续的血流冲击，而壳聚糖的机械性能不如 PSu 或 PES。目前，研究人员通过交联、制备复合材料等技术来增强其强度。同时，壳聚糖的生物降解速率也需要控制，降解过快会缩短膜的使用寿命，增加成本和操作难度，因此研究人员探索化学修饰或添加稳定剂等方法来解决这一问题。
目前，壳聚糖膜用于 HD 的研究大多处于实验阶段。体外研究显示，壳聚糖膜在血液相容性方面表现良好，如血小板粘附、溶血、蛋白质吸附和补体激活等指标均达到较好水平，且经表面修饰后性能进一步提升。动物实验也取得了一些有希望的结果，如在猪模型中，壳聚糖修饰的膜能有效进行透析，且无明显血栓形成、炎症反应和免疫排斥。但这些结果还需在人体临床试验中进一步验证，目前壳聚糖基透析膜尚未进入人体临床试验阶段。
壳聚糖膜的优势、挑战与未来展望
与传统合成膜相比，壳聚糖膜具有诸多优势。其生物相容性和血液相容性良好，能降低免疫反应和凝血风险。抗菌特性使其能减少感染和生物膜形成，对长期透析患者意义重大。亲水性赋予其选择性渗透能力，能更好地清除尿毒症毒素，同时保留重要蛋白质。此外，壳聚糖膜可生物降解，符合环保要求，且具有功能化潜力，可开发具有治疗功能的 “智能” HD 膜。
不过，壳聚糖膜也存在挑战。机械稳定性和耐久性不如合成聚合物膜，需要通过交联或与其他材料共混来增强。其溶解性和可加工性有限，在大规模生产和标准化过程中面临困难。而且，在临床应用前，需要进行严格的生物相容性和安全性评估，以满足监管要求。
将壳聚糖膜应用于临床 HD 治疗，需要进行详细的成本效益分析，确保其生产成本具有竞争力。同时，要解决从原料生产到膜制备的规模化问题，保证膜性能的一致性。只有克服这些技术和临床挑战，经过充分的研究和验证，壳聚糖膜才有可能全面应用于标准透析治疗，为 CKD 患者带来更好的治疗效果，推动医疗行业向可持续发展迈进。
