无透析液可穿戴人工肾原型 - Nature Chemical Engineering研究

整理时间： 2026-02-21
来源： 群聊分享（PDF论文）
原文DOI： 10.1038/s44286-026-00355-6
发表期刊： Nature Chemical Engineering
整理人： AI助手

研究概述

本研究由电子科技大学、四川大学等机构联合完成，开发了一种基于液-气相变的无透析液可穿戴人工肾原型，为终末期肾病患者提供了一种全新的便携式血液净化方案。

核心创新

无透析液设计：采用液-气相变技术替代传统透析液
高水分清除率：可达 7 ml/min·m²
便携性：原型机重量不足3.8公斤

背景与技术挑战

传统血液透析的局限性

依赖大量透析液（100-150升/次）
需要定期往返医院（每周3-4次）
设备体积庞大，无法移动
间歇性治疗方式给患者带来重大负担

现有可穿戴人工肾的瓶颈

虽然可穿戴人工肾（WAK）已有进展，但仍需连接外部供水系统，限制了患者的行动自由。

核心技术方案

血液净化器设计

血液 → 血液循环室 → GBM超疏水膜 → 冷凝室 → 冷凝收集
         (37°C)      (液-气相变)    (冷却)

关键材料：透气性血液排斥膜（GBMs）

核心特性：
- 超疏水性：接触角 >150°，滑动角 <3°
- 优异的血液相容性
- 长期稳定性：可承受100小时动态冲洗和10天浸泡

液-气相变原理

基于克劳修斯-克拉佩龙方程：

血液侧（37°C）水分子蒸发
蒸汽通过GBMs膜孔隙
冷却侧（<0°C）水蒸气冷凝
形成持续驱动力，实现高效水分离

实验结果

体外性能

指标	结果
水清除通量	7 ml/min·m²
蛋白质保留	白蛋白零泄漏
长期稳定性	12小时持续运行

体内兔模型验证

检测项目	结果
水分清除	成功提取液体
肌酐清除	13/20兔子检测到
β2-微球蛋白	成功清除
凝血功能	PT/APTT/TT 无显著变化
补体激活	C3a/C5a 无显著升高

安全性评估

凝血参数：未见异常
炎症反应：未观察到补体介导炎症
细胞毒性：通过测试
细菌黏附：低风险

技术优势对比

特性	传统血液透析	本研究方案
透析液需求	100-150L/次	无需透析液
设备重量	数十公斤	<3.8公斤
操作方式	医院固定	可穿戴便携
治疗模式	间歇性	接近连续
水清除效率	较低	7 ml/min·m²

临床意义

真正便携：无需连接外部供水系统
连续治疗：模拟人体肾脏的持续工作模式
生活质量提升：患者可正常工作和生活
中国领先：标志着我国在该领域达到国际先进水平

研究团队

通讯作者：王德辉（Deng Xu）、赵长盛（Dexu）
单位：电子科技大学、四川大学、西南交通大学等
发表时间：2026年

要点提炼

🔬 创新采用液-气相变技术实现无透析液血液净化
💧 水清除率达7 ml/min·m²，优于传统方法
🐰 兔模型验证安全性和有效性
⚖️ 原型机重量不足3.8公斤，便于穿戴
📱 为终末期肾病患者提供便携治疗新选择

参考文献

Luo, J., Yu, H., Yang, X. et al. A dialysate-free wearable artificial kidney prototype driven by a liquid–gas phase transition. Nat Chem Eng (2026). https://doi.org/10.1038/s44286-026-00355-6