未来的肾脏替代疗法——生物人工肾

一、未来的肾脏替代治疗——生物人工肾（论文文献综述）

乐偲,陈丽萌^[1]（2021）在《肾脏功能评价与替代:历史、进展与挑战》文中研究说明肾脏是机体排泄代谢废物和毒素,产生促红细胞生成素、1,25二羟维生素D和肾素,维持机体水、盐代谢和酸碱平衡的重要器官.各种原发或继发肾脏病均可导致肾实质性改变,若未经充分及时的治疗则可进展至不可逆病变,表现为肾单位逐渐减少,机体排出代谢废物和维持内环境稳定的功能障碍,致体内代谢产物潴留,水、电解质、酸碱平衡紊乱,肾脏内分泌功能异常甚至进展到肾功能不可逆衰退的终末期肾病（end stage kidney disease,ESKD）.完整的肾脏功能评价包括肾小球功能、肾小管功能和内分泌功能,可用于早期识别肾脏疾病,完成定位和定性诊断,确定肾功能分期,并可监测肾脏对治疗的反应.肾脏替代治疗则是挽救ESKD患者生命、提高生活质量的重要手段.本文将对肾功能评价及替代治疗的历史及现状进行简要综述及展望.

姜珊^[2]（2021）在《利用人多能诱导性干细胞构建肾脏类器官相关研究》文中研究说明研究背景:近年来,终末期肾病（End Stage Renal Disease,ESRD）的临床患病率逐年提高,据美国肾脏病数据系统数据,美国ESRD年患病率为每百万人中有2023.6例人,其主要治疗方法为肾脏移植和透析治疗。尽管近年来相关治疗技术进步较大,但透析患者的死亡率仍然很高;而肾移植肾源紧缺是当前难题,且肾脏移植存在免疫排斥反应,需终生治疗。为突破肾脏替代治疗的局限性,肾脏再生成为研究热点。随着对干细胞研究的不断深入及再生医学的不断发展,应用干细胞进行肾脏再生为终末期肾病患者带来新的希望。干细胞（Stem Cell,SC）是一类具有自我复制功能的多潜能性细胞,在一定的条件下,具有多向地分化形成多种功能性细胞的潜能。随着对干细胞研究的不断深入,干细胞相关的应用范围已涉及了到医学的许多领域。目前,人体的胚胎干细胞已经完全能够实现体外培养过程,包括在体外进行鉴别、分离、纯化、扩增等过程,并且其己经完全可以作为种子的细胞进行下一步的定向分化和培养,已成功培养出人的组织和器官。随着先进的干细胞技术的发展及其对于衍生组织器官的广泛应用,将对一些疾病提供潜在的治疗方法手段及全新的治疗技术,1999年美国《科学》杂志把干细胞的研究列入了排在全球十大基因组测序技术和克隆技术之前的全球十大科学成果中之一。胚胎干细胞（Embryonic stem cells,ESCs）和诱导多能性干细胞（Induced pluripotent stem cells,iPSCs）可以定向分化成为大多数类型的细胞,并有潜力用于修复受损组织。然而,使用ESCs存在伦理问题,因为这些细胞来自早期胚胎的内细胞团,在此过程中细胞团被破坏。相反,iPSCs可以通过上调多能因子从分化的细胞中生成,因此,iPSCs有望为再生医学提供大量难以获得的细胞资源。涉及iPSCs的再生医学研究进展显着,其治疗方法已经开始进行临床试验。此外,患者来源的诱导多能性干细胞有可能产生与疾病相关的特化细胞和相关的类器官,帮助研究人员了解相关疾病潜在的病理生理学。再生医学已越来越成为国内外学者关注的焦点,当前肾脏类器官培育己成为研究新热点,目前已取得突破性的研究进展。由于肾脏结构上和功能上的高度复杂性,肾脏类器官与正常的人肾脏还存在很大差距。首先,肾脏类器官体内移植得到的血管化是来自宿主的细小血管,无法形成成熟的血管网络,缺少功能性的血管灌流系统;其次,尽管肾脏类器官培育能产生肾小球细胞,但肾小球的过滤功能,尿液的排除无法实现。目前,肾脏类器官的体外培养过程并无统一规定的标准,我们在总结多个肾脏类器官诱导方案的基础上,同时针对上述问题,本实验将通过以下研究方法达到提高类肾器官体外诱导成熟度,促进类肾器官体外诱导过程中细胞更好的分化,获得结构更加丰富的类肾器官。研究目的:人诱导性多能干细胞（Human Induced pluripotent stem cells,hiPSCs）由于其扩增性及对发育信号的可塑性,可以诱导分化成肾脏细胞,从而模拟人类遗传肾脏疾病的发病过程。为准确了解肾脏发育过程和肾脏疾病发病机制,并最终能为治疗终末期肾病（End Stage Renal Diseases,ESRD）提供新的治疗思路,本实验将在体外利用人多能诱导性干细胞（hiPSCs）制备肾脏类器官,同时优化肾脏类器官体外培育体系,之后进行体内移植实验,从而进一步促进肾脏类器官在体内发育成熟。研究方法:1.hiPSCs于体外诱导成肾脏类器官,具体为hiPSCs种植于T25培养瓶中,当细胞汇集到一定细胞密度后,开始依次加入CHIR99021、FGF9、肝素（Heparin）定向诱导分化因子,于体外进行至少18天的诱导过程,包括2D平面培养6天,及3D立体诱导12天,最终获得初具肾脏结构及功能特点的类肾组织。2.在进行上述方法构建肾脏类器官的同时,利用hiPSCs来源的肾元细胞进行肾脏类器官的培育,在前期培养基础上,优化肾脏类器官体外培养方案,体外诱导效率相对提高。hiPSCs-肾元细胞是从人多能干细胞（hiPSCs）分化而来的肾元祖细胞（Renal Progenitor Cells,NPC）,利用hiPSCs-肾元细胞进行体外诱导、分化,最终获得肾脏类器官。3.为进一步促进肾脏类器官的成熟,我们将肾脏类器官消化成细胞团的形式,将其注射进入小鼠的肾皮质内,移植后3周开始,将体内类肾器官取出进一步鉴定。目的是研究肾皮质内微环境对肾脏类器官的影响,以及肾脏类器官消化成细胞团后,是否能在体内进一步分化、发育,得出相应结论。研究结果:1.利用hiPSCs培养肾脏类器官培育期间,根据对平面培养时的细胞观察所见,加入诱导因子后的细胞生长密度及形态上均有明显变化。在转3D培养后的第三天开始镜下观察细胞团中出现类似管状结构,并逐渐增多、成熟。体外培养18天后,对肾脏类器官进行相关鉴定,证实体外构建的肾脏类器官中含有大量管状结构。2.同时,为了提高体外肾脏类器官诱导效率,优化肾脏类器官培育条件,我们从hiPSCs-肾元细胞开始诱导,最终成功培育出了肾脏类器官,镜下观察可见大量的管状结构。3.为促进肾脏类器官的进一步分化、发育,本研究将其消化成细胞团注射进入小鼠肾皮质内,体内培养三周后取肾鉴定,经过石蜡切片-HE染色、免疫组化染色鉴定,发现肾脏类器官在肾皮质内进一步成熟,证明小鼠的肾皮质可用于肾脏类器官的体内培养,且创新性地将体外构建的肾脏类器官移植前进行体外的消化处理,使其消化成细胞团的形式,促进其进一步在体内成熟。研究结论:根据上述两种诱导方案,都成功地在体外培育出了肾脏类器官,经鉴定发现,通过两种不同种子细胞构建的肾脏类器官内均有有大量的类管状结构出现。利用hiPSCs-肾元细胞诱导而来的肾脏类器官,经消化后注射进入小鼠肾皮质内。移植3周后取肾鉴定发现,消化后肾脏类器官在小鼠肾皮质内进一步发育成熟,见注射处有人抗原特异性标记的管状结构,证明肾皮质内可促进肾脏类器官的进一步成熟及分化。

张洁敏,于亚楠,代朋,牟倡骏^[3]（2020）在《中空纤维型透析器在血液净化技术中的应用现状及展望》文中研究说明随着血液透析膜性能和器械技术的进步,中空纤维型透析器的性能得到了很大程度的改善.本文介绍了透析器的应用现状,详细阐述了几种透析膜和透析器改善透析性能和生物相容性的优化途径,展望了血液透析器的发展趋势.

牟倡骏,于亚楠,张琳,曲佳伟,代朋,徐美瑜^[4]（2019）在《人工透析的现状及展望》文中研究指明目前终末期肾脏病患者只能依靠肾脏替代疗法（即肾移植和人工透析）来维持正常的生命需要。由于受肾脏供体及费用的限制,仅有极少数患者可接受肾移植,因而人工透析作为最主要的肾脏替代疗法得到广泛应用。本文从血液透析疗法、腹膜透析、透析耗材及设备制造3个层面,阐述了人工透析的发展现状,重点回顾了透析器结构设计、透析膜材料及治疗模式的发展史,分析了腹膜透析的临床使用及市场情况,并详述了国内透析耗材制造的机理、工艺流程及实际应用问题。最后展望人工透析的发展趋势,指出随着组织工程、再生医学等的发展,便携式人工肾、生物人工肾及肾脏再生等新型透析理念和技术必将有革命性突破,其临床应用必将成为人工透析发展史上的重大里程碑。

王妙^[5]（2019）在《具有抗凝血和诱导再细胞化功能的组织工程肾脏脱细胞支架制备方法的研究》文中研究指明肾脏移植做为终末期肾病（end-stage renal disease,ESRD）最有效的治疗手段,其临床应用一直受到肾源供体短缺的严重制约。因此,研究者们致力于在体外构建出既具有生理解剖结构又具有生物活性的人工肾脏用于ESRD的替代治疗。近年来随着再生医学研究水平与组织工程技术不断提高,越来越多的人体组织和器官被体外构建出来,有些已经应用于临床实践中,为生物人工肾脏带来了新的希望。组织工程器官的再生策略是,通过体外扩增培养种子细胞,并将其定植于具有三维结构的生物支架内,通过重建组织再生微环境,诱导细胞增殖及定向分化,逐步构建功能单元并发挥联合作用实现器官再生。然而由于肾脏结构异常复杂,并在体内发挥着过滤代谢废物、调节体液平衡及内分泌等重要功能,目前尚未有团队构建出能实现体内移植并真正发挥替代功能的组织工程肾脏。基于目前的研究水平,想要实现组织工程肾脏的生理结构和功能重建,还需要解决以下几个关键问题:（1）制备血路及尿路结构完整、富含生长因子并生物相容的支架材料;（2）确定肾脏发育机制及多种肾功能细胞的诱导分化体系;（3）体外重塑满足器官培养条件的生理微环境;（4）解决组织工程肾脏植入后的血栓形成及体内存活问题。以上是组织工程肾脏构建过程中的关键问题,只有在此基础上才能进一步探索肾脏各功能单元间相互作用机制并最终实现全器官体外重建。本研究从组织工程肾脏支架材料的制备、抗凝血修饰及再细胞化方面做了以下工作:一、对肾脏脱细胞技术条件进行了优化。首先通过文献回顾对已报道的各种肾脏脱细胞支架制备流程进行汇总分析,剔除已被证实的对细胞外基质（extracellular matrix,ECM）具有潜在危害的试剂及方法,选择聚乙二醇辛基苯基醚（polyethylene glycol octyl phenyl ether,TritonX-100）、十二烷基硫酸钠（sodium dodecyl sulfate,SDS）作为脱细胞液主体成分。然后,经过灌注条件优化及预实验摸索,设计了1%TritonX-100、0.5%SDS、0.5%SDS+1%TritonX-100等实验组,先在2 mL/min流速下使用以上三组试剂通过肾动脉对SD大鼠（Sprague Dawley rat,SD rat）的肾脏进行灌注,发现单独使用SDS可在12小时内有效脱去肾脏细胞成分,获得完全透明的脱细胞支架。单独使用SDS持续降低灌注流速,发现低至0.4 mL/min时依然可保证在12小时内获得完整透明的肾脏脱细胞支架。接着,本实验尝试对大鼠肾脏在灌注洗脱液前施加高静水压及反复冻融预处理,发现冻融和高静水压虽然能使细胞膜在灌注前发生破裂,但并不能进一步缩短化学试剂洗脱时间,反而因为水压破坏了肾脏天然结构,使得细胞碎片不能顺利随洗脱液从管腔流出,即使延长洗脱液灌注时间,也未能获得透明的细胞外基质。所以最终确定了使用单一试剂SDS、低浓度、低流速的灌注脱细胞方法。经优化工艺制备的肾脏脱细胞支架,通过苏木精-伊红（hematoxylin-eosin,H&E）染色、扫描电子显微镜（scanning electron microscopy,SEM）、DNA残留量检测及ECM主要成分蛋白免疫荧光染色等方法,验证了利用此方法制备的肾脏脱细胞支架结构和功能蛋白保留完整,最大程度减少了化学试剂毒性残留和水流冲击对脉管精细结构的破坏,为进一步的研究创造了有利的条件。二、成功进行肾脏脱细胞支架的抗凝修饰。本研究将一种由十个氨基酸组成的能够特异性结合胶原蛋白的短肽——胶原连接肽段（collagen binding peptide,CQDSETRTFY,CBP）与肝素（heparin）共价合成形成CBP-Heparin化合物,然后通过灌注使CBP-Heparin结合在肾脏脱细胞ECM的胶原部分,从而对肾脏支架进行肝素化修饰。通过甲苯胺蓝染色、肝素定量及肝素释放量测试,验证了CBP-Heparin化合物能够稳定结合在ECM上。接着本研究验证了经CBP-Heparin修饰的肾脏脱细胞ECM的抗凝血能力,将分别经Heparin、CBP-Heparin修饰的肾脏脱细胞ECM和经磷酸盐缓冲液（phosphate buffer solution,PBS）处理的对照组分别进行血液灌注实验,通过H&E染色、扫描电镜及血小板标志物CD61免疫荧光染色的结果显示,CBP-Heparin组的肾脏脱细胞ECM黏附血小板和红细胞的数量均显着减少,且能够有效地防止血栓形成。三、有效提高了肾脏脱细胞支架的再细胞化水平。本研究将体外扩增培养的人脐静脉内皮细胞（human umbilical venous endothelial cells,HUVECs）通过肾动脉分别灌注到经Heparin、CBP-Heparin修饰的肾脏脱细胞ECM中,在适宜细胞生长的微环境中培养7天,分别在1天、3天、7天时进行取材检测,通过微管蛋白（tubulin）及内皮细胞标志物CD31的免疫荧光染色,证明经过CBP-Heparin修饰的肾脏脱细胞ECM支架更有利于内皮细胞的粘附、迁移和生长,能够促进其再内皮化,为组织工程肾脏的脉管和功能重建创造了基础条件。综上所述,本研究通过优化肾脏脱细胞支架制备的流程及方法,利用CBP-Heparin进行全肾肝素化修饰,有效地提高了肾脏脱细胞支架的抗凝血能力和再细胞化水平,为今后进一步实现组织工程肾脏再生提供了良好的实验支撑和技术保障。

张建烨^[6]（2019）在《体外诱导脂肪干细胞分化用于构建组织工程化肾脏的研究》文中认为研究背景:慢性肾脏病（chronic kidney disease,CKD）是一种严重威胁人类健康的全球性疾病,且近年来发病率有逐年增高的趋势。据统计,在我国终末期肾病（end stage renal diseases,ESRD）的患者约有十余万人之多,已经成为一个严重的社会问题。成人肾脏具有一定数量的肾单位,一旦受损很难再生。然而目前对于终末期肾病并没有理想有效的治疗方式,现今的治疗主要有两种:透析和肾脏移植。透析治疗严重影响着患者的生活质量,并且使患者家庭承担了巨大的经济负担。且长时间的透析会产生心血管疾病、骨病等多种并发症。肾脏移植是当前治疗ESRD最有效的治疗方法,但是供体短缺及严重的免疫排斥反应很大程度上限制了其广泛应用。因此,对于临床医生来说迫切地需要寻找一种新的治疗ESRD措施。肾脏再生的目的在于在建立一个具备完整肾脏结构和功能的人工肾脏,目前肾脏再生的策略主要有六种:囊胚互补,体外诱导肾脏类器官,后肾移植,成体肾脏干细胞,生物人工肾（bioartificial kidney,BAK）和脱细胞肾支架（decellularized kidney scaffold,DKS）。囊胚互补是指在sall1基因缺失的小鼠囊胚内通过显微注射外源性干细胞,使干细胞与囊胚共同发育并形成嵌合体,进而获得外源性干细胞来源的肾脏,该方法的优点在于细胞来源可自主选择并且可获得完整肾脏,但是由于外源干细胞和囊胚所产生的嵌合体存在严重的伦理问题,因此并不能成为理想的肾脏再生方法。肾脏类器官研究,干细胞是一种能够向各种细胞类型分化的细胞类型,通过向培养基中添加生长因子可以体外诱导多能干细胞向肾系分化,而后通过3D培养可以获得具有立体结构的肾脏类器官,期望通过细胞的自我组装成为组织器官。其缺点是缺乏血管供应,且分化效率较低。后肾移植是通过解剖获取胚胎期的后肾组织移植到肾衰动物体内,可以一定程度上缓解肾衰程度,后肾细胞处于肾脏前体细胞或肾脏祖细胞发育阶段,因此具有较高的多能性,并且免疫原性较低,但是因为需要使用胚胎肾脏进行移植,同样存在伦理问题,限制了临床应用。肾脏干细胞是成体干细胞中研究最晚的一类干细胞,理论上肾乳头为肾脏干细胞的壁龛,通过分离肾脏干细胞并在体外培养,可在培养分化出肾脏细胞,用于肾脏再生研究。但是目前对于肾脏干细胞的研究主要集中在发育中的胚胎肾。研究表明,肾脏干细胞来源于输尿管芽诱导的后肾间质,但当前对肾脏成体干细胞的分离技术尚不成熟,还有待深入研究。生物人工肾是将工程科学技术与再生医学相结合的装置,用以起到替代肾脏功能的作用,该技术能够一定程度上维持尿毒症患者在肾功能衰竭状态下的生存。干细胞结合肾脏脱细胞支架构建组织工程肾脏是一种实现肾脏再生的新方法,有望能够起到肾脏替代治疗的作用,因此成为近年来再生医学研究的热点课题之一。肾脏脱细胞支架技术是指将动物成体的肾脏组织经化学和物理方法去除原本肾脏中的自体细胞,剩余无免疫原性或低免疫源性的细胞外基质,将其作为生物材料用于构建组织工程支架,而后使用成体细胞或者干细胞灌注脱细胞支架使之再细胞化,经过一段时间的共培养获得具有一定功能的组织工程肾脏。脱细胞支架由于原本的供体细胞被洗脱因而免疫源性大大降低,并且保留了正常肾脏的结构和细胞外因子,有利于种子细胞在支架内的生长和分化。对于种子细胞的选择,正常肾脏中细胞种类较为复杂,难以选择一种或者几种成体细胞进行肾脏再生。近年来对干细胞的研究日益深入,干细胞具有多向分化且无限增殖的特性,能够在不同的环境条件下向不同的细胞类型分化,因此是一类比较理想的种子细胞类型。先前的研究中曾利用胚胎干细胞（embryonic stem cell,ESCs）、脐静脉内皮细胞（human umbilical vein endothelial cells,HUVECs）、大鼠后肾间质细胞等结合脱细胞支架进行肾脏再生研究,但是上述细胞均存在伦理问题而不能进一步应用于临床。脂肪干细胞（Adipose tissue-derived stem cells,ADSCs）是一种易于获取、容易培养并且具有多项分化潜能的干细胞类型。脂肪干细胞来源于中胚层,在特异性生长因子和环境的影响下可以跨越胚层分化。间介中胚层（Intermediate mesoderm,IM）是中胚层阶段的一部分,其主要的分化方向为肾脏和性腺,是肾实质结构的来源。研究目的:本实验拟采用脂肪干细胞在体外环境下通过添加诱导因子诱导其分化为间介中胚层细胞,之后用于对肾脏脱细胞支架的再细胞化,从而构建有肾脏结构和部分功能的组织工程肾脏。研究方法:1.分离、培养原代ADSCs:取大鼠腹股沟脂肪垫脂肪,经过消化离心等步骤获取原代脂肪干细胞,传至第四代用于后续实验,通过光镜观察细胞形态,诱导成脂分化,14天后进行油红O染色,成骨分化21天后进行茜素红染色,成软骨分化21天后进行阿利新蓝染色,鉴定其成脂、成骨、成软骨特性。利用流式细胞仪检测CD29,CD34,CD45,CD90,CD105的表达情况。2.诱导ADSCs向间介中胚层细胞分化:在不同时间节点依次向ADSCs培养基中加入CHIR99021和FGF9因子,诱导作用7天后获得间介中胚层细胞。通过光学显微镜对比诱导前后细胞形态变化,利用免疫荧光鉴定间介中胚层特异性标志物OSR1,PAX2的表达情况。Western blot重复验证OSR1,PAX2的表达,同时以小鼠9.5天胚胎体节后部组织作为阳性对照。3.脱细胞支架的制备:选取体重约250g的wistar大鼠,使用10%水合氯醛麻醉。之后做腹部正中切口并暴露腹主动脉,通过24G套管针灌注无菌PBS水冲出肾脏内血液,摘除肾脏后分别通过肾动脉和输尿管留置24G和26G套管针。应用0.5%十二烷基硫磺酸钠（Sodium-dodecyl sulphate,SDS）持续灌注肾脏,洗脱肾脏细胞6小时,再使用无菌PBS冲洗残留SDS后获得可用于后续实验的脱细胞支架。4.对比脱细胞前后的变化:通过HE染色对比正常肾脏和脱细胞支架的形态结构,masson染色观察正常肾脏和脱细胞支架中胶原的表达情况,通过电镜对比肾脏组织和支架的亚显微结构的差异。5.对肾脏组织和脱细胞支架中DNA含量,胶原含量和细胞因子的测定:应用DNA和胶原测定试剂盒检测肾脏组织和脱细胞支架中的DNA和胶原的含量,通过ELISA检测对比肾组织和支架中HGF,VEGF,TGF-β的含量差异,并进行统计学分析。6.脱细胞支架再细胞化:将诱导后获取的IM细胞由肾动脉和输尿管端注入,灌注培养基,持续供氧,共培养10天后收获再细胞化的肾脏,通过HE染色观察支架内细胞贴附情况,利用免疫荧光鉴定肾小管标志物E-CAD,GATA3,足细胞标志物WT1的表达情况。同时将ADSCs灌注支架,单纯体外培养的ADSCs和IM细胞作为对照进行荧光染色。研究结果:1.光学显微镜下观察ADSCs的形态为长梭形,成脂分化14天进行后油红O染色,可见红色脂滴的产生;成骨分化21天后进行茜素红染色,可见骨化结节着色;成软骨分化21天后进行阿利新蓝染色,观察到软骨球被染成蓝色。进行流式细胞鉴定CD29,CD34,CD45,CD90,CD105的表达情况,阳性率分别为99.9%,1.1%,2.4%,100%和97.2%,符合ADSCs的表型。2.经过7天的间介中胚层诱导分化,可以观察到细胞产生形态变化。免疫荧光观察OSR1和PAX2的表达在IM细胞中明显高于ADSCs。Western blot可见OSR1和PAX的阳性表达。3.经过6小时的0.5%SDS脱细胞处理,通过肉眼观察肾脏逐渐变为透明样,表明支架内细胞被从原先肾脏结构上洗脱完全。4.通过HE染色对比脱细胞支架和正常肾脏组织可以发现,脱细胞支架内没有细胞存留,表明脱细胞完全。masson染色观察发现脱细胞过程胶原被完整的保留。扫描电镜观察脱细胞支架微结构与正常肾脏组织相比没有明显破坏。5.DNA测定脱细胞支架中DNA低于正常含量的5%以下;胶原含量与正常组没有明显差异;HGF,VEGF,TGF-β与正常组相比亦无明显改变。6.HE染色观察ADSCs通过动脉、输尿管结合脱细胞支架可以观察到细胞分布于血管、肾小球、肾小管等部位;IM结合脱细胞支架观察到同样的结果。免疫荧光鉴定细胞的分化情况观察E-CAD,GATA3,WT1的表达,可以发现IM在支架中上述标志物的阳性率较ADSCs结合支架组高,且单纯体外培养ADSCs和IM没有观察到上述标志物的表达。研究结论:间介中胚层细胞结合肾脏脱细胞支架后较未经诱导的干细胞结合支架有更高的分化效率。间介中胚层细胞在支架内可以观察到足细胞样和肾小管样细胞的表达。由此说明体外诱导干细胞产生进一步分化后再结合肾脏脱细胞支架是一种可行的肾脏再生策略。同时,肾脏脱细胞支架可以作为一种良好的生物材料用于肾脏再生研究。

邬步云^[7]（2014）在《两种新型连续性血液净化模式的设计与对溶质清除的研究》文中指出脓毒症（Sepsis）是威胁人类生命健康的主要疾病之一,高容量血液滤过（High volume hemofiltration,HVHF）已经试验性的应用其治疗。虽然动物试验和小规模的临床观察性研究证实HVHF的有效性,但是目前最大规模的随机对照研究并未显示其除肾脏支持治疗外对生存率的改善。笔者首先分析HVHF的优势与不良反应（尤其是不可避免的对机体有益物质的大量丢失）,提出若减少HVHF对有益物质的丢失则可能提高其临床疗效、有助于脓毒症患者的预后改善的假设。为此,笔者创新性的设计双重血液滤过（Double hemofiltration,DHF）和无透析液的血液透析滤过（Dialysate-free hemodiafiltration,DF-HDF）两种新型的连续性血液净化模式,并通过对一般溶质和氨基酸的清除研究,来证实这两种模式具有较低的小分子丢失和较高的中分子清除的特征,从而希望提高脓毒症患者的生存率。第一部分 两种新型连续性血液净化治疗模式的建立目的:设计新型连续性血液净化模式,以减少高容量血液滤过（HVHF）的丢失综合征。方法:通过模仿肾小管对原尿的重吸收作用,将HVHF滤出的液体通过低通量滤器,截留中大分子溶质并丢弃,小分子溶质部分回收入血。提出双重血液滤过（double hemofiltration,DHF）和血液透析滤过治疗（dialysate-free hemdiafitration,DF-HDF）这两种新型模式,并进行实际管路连接与治疗,监测体外循环各处压力。结果:（1）单个低通量滤器充当二级滤器时,因为滤器前压较高不能满足DHF的治疗需要,而使用2个低通量滤器进行并联能符合要求。（2）因为DHF模式下连续性血液净化机器设备与单泵不能联动,需要专人监护。（3）DF-HDF可预防因设备间不能联动导致的不良反应。结论:建立的DHF及DF-HDF相比HVHF理论上均可明显减少小分子溶质的清除,并且在临床能开展应用。第二部分 两种新型血液净化治疗模式对一般溶质的清除目的:本研究探讨两种新型连续性血液净化模式对不同分子量溶质的清除率。方法:2013年9月至2014年2月期间我院需接受长时血液透析的患者40例,随机分为4组,每组10例。分别接受标准剂量的血液滤过（SVHF）、高容量血液滤过（HVHF）、双重血液滤过（doublehemofiltration,DHF）、无透析液的血液透析滤过（dialysate-free hemdiafitration,DF-HDF）治疗。四种治疗模式废液流量分别为 35 ml/Kg/h、100 ml/Kg/h、35 ml/Kg/h、30 ml/Kg/h。治疗 1 小时时分别留取血液和废液标本,计算肌酐、β2-微球蛋白及其它溶质的清除率。结果:SVHF组、HVHF组、DHF组、DF-HDF组肌酐清除率分别为30.1±2.0 ml/Kg/h、69.0±7.2 ml/Kg/h、31.1±1.5 ml/Kg/h、31.6±2.5 ml/Kg/h,DHF组及DF-HDF组的肌酐清除率明显低于HVHF组清除率（P<0.05）,不高于SVHF组。SVHF组、HVHF组、DHF组、DF-HDF组的β2-微球蛋白清除率分别为16.1±2.8 ml/Kg/h、35.0±7.5 ml/Kg/h、39.0±6.0 ml/Kg/h、35.3±10.4 ml/Kg/h,DHF 组及 DF-HDF 组的β2-微球蛋白清除率不低于HVHF组清除率,但明显高于SVHF组清除率（P<0.05）。治疗时患者无严重不良反应。结论:DHF及DF-HDF相比HVHF明显减少了小分子溶质的清除,相比SVHF增加了中分子溶质的清除,为临床开展应用新技术建立理论基础。第三部分 两种新型连续性血液净化治疗模式对氨基酸等营养底物的清除目的:比较两种新型的连续性血液净化治疗模式同传统模式相比对氨基酸等营养底物的清除。方法:2013年9月至2014年2月期间我院需接受长时血液透析的患者随机分为4组,分别接受标准剂量的血液滤过（SVHF）、高容量血液滤过（HVHF）、双重血液滤过（double hemofiltration,DHF）、无透析液的血液透析滤过（dialysate-free hemdiafitration,DF-HDF）治疗。四种治疗模式废液流量分别为35 ml/Kg/h、100 ml/Kg/h、35 ml/Kg/h、30 ml/Kg/h。治疗1小时时分别留取血液和废液标本,治疗1小时分别留取滤器前（置换液输入前）、超滤液、回收液体、废液的液体标本,计算17种氨基酸、磷、叶酸、铜、锌的清除率,并估算24h内各种氨基酸丢失量。结果:此研究共纳入了 40例患者,每组10例。其中男性21例、女性19例,平均年龄为44.8±15.4岁。高通量滤器AV600对天冬氨酸（Asp）和谷氨酸（Glu）的SC分别为0.50±0.04、0.60±0.07,其余15种氨基酸的SC均约为0.95。低通量滤器对17种氨基酸的筛选系数均约为1。SVHF组、HVHF组、DHF组、DF-HDF组 17 种氨基酸清除率分别为 17.1-31.9 ml/Kg/h、56.1-72.1 ml/Kg/h、16.0-32.1 ml/Kg/h、25.5-38.6 ml/Kg/h。四种不同CRRT模式对Asp和Glu清除率最低,其它15种氨基酸的清除率较为接近。HVHF组除Asp外16种氨基酸均显着高于SVHF、DHF、DF-HDF组。DF-HDF组氨基酸清除率除Asp、Glu外与SVHF组、DHF组相当。SVHF组、HVHF组、DHF组、DF-HDF组24h估算的氨基酸丢失总量分别为 10.4±3.3g、20.6±4.5g、11.5±3.5g、10.4±2.3 g。HVHF 组氨基酸丢失总量相比其它3组显着增高。DHF氨基酸丢失速度比SVHF、DF-HDF组略高。DHF组、DF-HDF组24小时内氨基酸丢失与SVHF相当。结论:HVHF相比SVHF显着增加了氨基酸的丢失,DHF和DF-HDF相比HVHF明显减少了氨基酸的丢失,与SVHF丢失氨基酸量相当。

许云鹏^[8]（2014）在《便携式人工肾系统研制》文中进行了进一步梳理肾功能衰竭以及由肾病引起的尿毒症已经成为全世界都非常普遍的危重疾病。传统的血液透析方式,存在着血液中毒素中分子透析不充分的问题,同时由透析引起的并发症也难以避免。“每日透析”理念的提出和生物人工肾的进展,能够更好地模拟人体肾脏的功能,真正接近完全的肾脏替代治疗方式。可移动式小型人工肾的研制基于“每日透析”的理念,利用“灌注-超滤”的工作原理来提高毒素中分子的清除能力;同时,超滤的透析方式和置换液提前配置的方法,大大节省了传统血液透析机的耗水量,也间接减小了整机的重量,真正有望实现便携式,从而使透析面向家庭、面向社区。基于各生物传感器的调节和电子天平的质量反馈控制,能够根据超滤出的废液准确地向血液中补偿所需的置换液量。此外,生物人工肾是未来人工肾发展的一大趋势,将透析器和细胞组织结合,可使只依靠物理方式去除毒素的透析器,具备新陈代谢和内分泌的功能。然而,研制生物人工肾不可避免的肾脏细胞低温保存问题亟需进一步的研究,其最优化的保存方式亟待提出。本文在可移动式小型人工肾样机的研制,及其性能验证试验上做了大量的工作;此外,还对未来研制生物人工肾所需的肾脏细胞低温保存问题进行了深入的探索。具体研究内容和成果如下:（1）研制了基于“灌注-超滤”原理的可移动式小型人工肾原理样机和技术验证样机,包括其相应的硬件和软件系统。硬件系统基于C8051F系列单片机,同时包含其与电子天平、血液检测传感器的串口通信,空气检测传感器的通信,及对泵和阀门的控制,触摸显示屏除显示功能外还可进行简单的功能选择操作,便于透析流程的控制。软件系统在Silicon IDE集成开发环境下完成,主要功能包括主从单片机之间的SPI通讯和数据交换,主单片机和各部分传感器、蠕动泵、液晶屏模块等的通信,以及整个透析过程的控制、报警等功能。（2）成功地开展对自行研制的可移动式小型人工肾样机的全面生化检测实验,包括模拟血液实验和离体猪血实验。模拟血液实验,包括二甲基亚砜（DMSO）清除实验和尿素清除实验,通过对透析过程中DMSO/尿素与生理盐水的混合溶液的渗透压检测,可以获得相应的杂质清除效率,并进行透析充分性评价,同时可以检验样机运行的稳定性和鲁棒性。离体猪血实验是在模拟血液实验的基础上,综合考虑血液的溶血、凝血和管路内部压力等条件,在对血液细胞造成尽可能小的损伤的前提下完成实验,对透析器的选择和管路设计提出了新的要求。（3）探索并获得研制生物人工肾系统所需的人胚肾细胞（HEK293T）的低温保存参数,并给出相应的最优化降温速率预测。运用低温显微镜技术,对人胚肾细胞进行了慢速、快速降温速率下的细胞生物物理学参数（水传输参数（Lpg,ELp or Lpg[cpa],ELp[cpa]）和胞内冰成核参数（Ω0SCN,K0SCN））的拟合测定,并根据GOCRE方程预测了人胚肾细胞的最优化降温速率,从而为进一步优化该细胞的保存程序提供了关键的数据依据。

郑理,许辉^[9]（2013）在《血液净化透析膜的研究进展》文中指出血液透析发展至今已有90多年历史,现已成为一种重要的临床治疗方法。目前血液净化在各方面都有了长足的进步,但与肾脏自身功能相比仍相差甚远。透析膜作为血液透析中的核心部分,仍需进行改进和完善,以减少血液透析治疗带来的不良影响,并提高患者生存率。本文就血液净化透析膜的研究进展作一综述。

李继伟^[10]（2013）在《新型生物芯片透析器的构建及评估》文中研究说明目前，全球肾脏疾病的发病率越来越高，越来越多的终末期肾病患者不能够接受很好的治疗而忍受疾病的折磨。由于肾脏供体的限制，只有极少部分患者能够进行器官移植，而大部分患者要进行透析治疗。但高昂的费用，极不方便的血液透析除了给患者带来经济负担和生活不便外，目前的血液透析只能起到过滤作用，仅仅是将小分子毒素从血液中除去，而不能进行离子重吸收、代谢等肾小管生理功能，进而引发了一系列的透析并发症。虽然目前各国专家都在研究生物人工肾小管辅助装置，并取得了一定的效果，但由于这种装置是在传统透析器上进行，中空纤维管的缺点导致细胞在透析器内存活时间较短、透析器容易堵塞等问题。因此，研究一种更适合生物透析的透析器具有十分重要的意义。随着科技的发展，微流体技术在生物方面的研究应用也越来越普遍。本课题研究采用线切割的方法制备出高度平行的微流道阵列芯片，这种结构芯片具有小尺寸效应，能够在层流条件和在升压下进行透析，因此能够加快透析过程中的物质转移速率，降低透析血液压力，减少回路血液体积，进而缩小透析器的体积。分别采用再生纤维素、混和纤维素和聚醚砜三种透析膜与制备的微流道芯片组装成透析器，并结合细胞工程的方法和变换芯片的数量，对透析器进行了一系列的研究。将人肾近曲小管上皮细胞（HK-2）和人脐静脉血管内皮细胞株（HUVEC）分别种植培养在三种透析膜材料上，采用MTT法检测细胞在三种材料上的活性大小，并研究在透析环境下，流体剪切力对细胞活性的影响；采用Hoechst33342细胞核染色剂对细胞进行染色，在荧光显微镜下观察细胞在材料上的状态，并考察剪切力对形貌的影响；同时使用场发射扫描电子显微镜观察了两种细胞在聚醚砜材料表面的微观结构；在了解细胞在材料表面的生长情况后，构建好生物膜，与芯片组装成生物透析器，采用血浆复钙时间方法对透析器的抗凝功能进行评估；对比研究几种不同类型的透析器对尿素、磷酸盐以及维生素的清除率功能；采用钠钾离子重吸收量来评估透析器的重吸收功能；采用泌氨测试法和内皮素测试法分别评估各种生物透析器的代谢功能和内分泌功能。此外，作为后续工作，还对TiO2纳米管生物膜进行了生理功能评估。研究结果表明两种细胞均能在聚醚砜材料表面很好的生长，形貌均匀，细胞核圆润正常，并且透析环境下细胞的活性更好，而在混和纤维素表面有些聚集现象，在再生纤维素表面，细胞的活性很小；种植细胞的生物膜具有很好的抗凝功能，能够达到无肝素透析；六层芯片透析器具有很好的清除率功能，并且聚醚砜作为透析膜的透析器效果最好；六层芯片与PES透析膜构建的生物透析器具有很好的重吸收、内分泌以及代谢功能，能够达到人体生理水平。证实了我们所构建的生物透析器具有很好的效果，为未来发展便携式多功能的人工透析系统打下了良好的基础。

二、未来的肾脏替代治疗——生物人工肾（论文开题报告）

（1）论文研究背景及目的

此处内容要求：

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例：

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

（2）本文研究方法

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、未来的肾脏替代治疗——生物人工肾（论文提纲范文）

（1）肾脏功能评价与替代:历史、进展与挑战（论文提纲范文）

（2）利用人多能诱导性干细胞构建肾脏类器官相关研究（论文提纲范文）

（3）中空纤维型透析器在血液净化技术中的应用现状及展望（论文提纲范文）

（4）人工透析的现状及展望（论文提纲范文）

（5）具有抗凝血和诱导再细胞化功能的组织工程肾脏脱细胞支架制备方法的研究（论文提纲范文）

（6）体外诱导脂肪干细胞分化用于构建组织工程化肾脏的研究（论文提纲范文）

（7）两种新型连续性血液净化模式的设计与对溶质清除的研究（论文提纲范文）

（8）便携式人工肾系统研制（论文提纲范文）

（10）新型生物芯片透析器的构建及评估（论文提纲范文）

四、未来的肾脏替代治疗——生物人工肾（论文参考文献）

• [1]肾脏功能评价与替代:历史、进展与挑战[J]. 乐偲,陈丽萌. 中国科学:生命科学, 2021(08)
• [2]利用人多能诱导性干细胞构建肾脏类器官相关研究[D]. 姜珊. 山东大学, 2021(09)
• [3]中空纤维型透析器在血液净化技术中的应用现状及展望[J]. 张洁敏,于亚楠,代朋,牟倡骏. 膜科学与技术, 2020(05)
• [4]人工透析的现状及展望[J]. 牟倡骏,于亚楠,张琳,曲佳伟,代朋,徐美瑜. 生物产业技术, 2019(05)
• [5]具有抗凝血和诱导再细胞化功能的组织工程肾脏脱细胞支架制备方法的研究[D]. 王妙. 中国人民解放军空军军医大学, 2019(06)
• [6]体外诱导脂肪干细胞分化用于构建组织工程化肾脏的研究[D]. 张建烨. 山东大学, 2019(09)
• [7]两种新型连续性血液净化模式的设计与对溶质清除的研究[D]. 邬步云. 南京大学, 2014(05)
• [8]便携式人工肾系统研制[D]. 许云鹏. 中国科学技术大学, 2014(02)
• [9]血液净化透析膜的研究进展[J]. 郑理,许辉. 国际泌尿系统杂志, 2013(02)
• [10]新型生物芯片透析器的构建及评估[D]. 李继伟. 华中科技大学, 2013(06)

标签：肾脏论文;  人工肾论文;  诱导多能干细胞论文;  成体干细胞论文;  细胞分化论文;