目前,计算机、通信技术和互联网技术的飞速发展,Quanta SC+、NxStage System One等各种智慧化的血液透析系统的研发成功和推广应用,已经使家庭透析进入远程智能化时代,患者在家中就可以安全地完成治疗,时间更自由,也更节约水电,将来有望在全球范围内推广。
“在我国,天津大学、四川大学、武警特色医学中心等多家单位的专家团队也一直致力于小型便携式人工肾、可穿戴式人工肾的研发,关键技术已经取得了突破性进展。”宋洁举例说,“比如武警特色医学中心研制了一种便携式人工肾,重量约12公斤,和家用电脑主机箱一样大小,单人即可携带,电池驱动,方便医护人员携带到地震等灾害现场救治重症肾功能衰竭患者。四川大学的专家团队也采用新材料及微型化技术,正在研制能像腰带一样戴在身上的佩戴式人工肾。”
人造生物肾或将让患者摆脱透析
“目前研发的人工肾,还仅仅只是一个机器。各种人工生物材料对人体来说仍然是外来物,它可以模仿人类肾脏的功能,但可能永远无法取代它。”宋洁介绍,肾移植仍然是终末期肾病患者的最佳治疗方式。但用于移植的器官供求之间存在巨大差距,因此国内外科学家们进行了大量实验,尝试研制出更接近天然肾脏的人造生物肾。
目前,科学家在研究新型人造生物肾的征途上已经迈出了“万里长征第一步”,3D技术打印生物肾、干细胞培养的生物肾以及将动物肾进行改造后移植给人等路径都有科学家在进行实践。
“目前要想通过3D技术打印生物肾脏还面临许多挑战。”宋洁解释,一方面肾脏结构十分复杂,由26种不同类型的细胞组成,要达到或接近天然肾脏的功能,上皮细胞、内皮细胞和系膜细胞都是必需具备的,这些细胞不仅要达到足够的数量,还要能模拟天然肾脏的自分泌和旁分泌功能,来达到传递生物信号的作用;另一方面还需要有丰富的人类肾脏细胞来源,这就涉及到医学伦理问题;此外,还需具备纳米尺度分辨率的高速生物打印技术;最后,生物打印的肾脏在植入人体前还要经过严格的生理成熟性和功能性测试。
目前,还有一些研究人员正在开展将去细胞肾脏作为移植肾脏替代方案的实验,去细胞化是指去除所有细胞材料,即去除了出现负面影响的免疫原,只保留肾脏的支架结构,包括基质结构和固有的生物连接,这样动物肾脏也可以作为人体肾脏移植的潜在来源,在去细胞化后的支架结构上重新植入一个祖细胞群,包括诱导多能干细胞、胚胎干细胞、骨髓来源的间充质干细胞等,形成人体新的肾脏。
尽管目前还存在很多困难,但随着肾脏替代技术的发展,这些新型人工肾最终或将用于临床,让为透析所困的患者重获新生。