Nature大子刊：可穿戴人工腎，無需透析液！

慢性腎病與終末期腎病在全球范圍內(nèi)發(fā)病率與死亡率居高不下，預(yù)計到2030年將影響約1450萬人。患者腎功能受損導(dǎo)致體內(nèi)多余水分與尿毒癥毒素積累，目前標(biāo)準(zhǔn)臨床治療主要依賴血液透析與血液透析濾過。然而，與天然腎臟持續(xù)調(diào)節(jié)體液的能力相比，現(xiàn)有臨床治療依賴龐大、非便攜的血液凈化設(shè)備，患者需每周多次往返醫(yī)院，生活負(fù)擔(dān)沉重。

盡管可穿戴人工腎作為傳統(tǒng)間歇性血液凈化的替代方案有所進(jìn)展，但因現(xiàn)有設(shè)備仍基于傳統(tǒng)凈化原理（依賴大量透析液維持濃度與壓力梯度），其便攜性與實用性仍受限。因此，開發(fā)無需依賴大量液體的創(chuàng)新型血液凈化技術(shù)，是實現(xiàn)真正可穿戴治療的關(guān)鍵。

圖1 無透析液可穿戴人工腎的設(shè)計原理與傳統(tǒng)透析方式的對比

電子科技大學(xué)鄧旭教授、王德輝教授聯(lián)合四川大學(xué)趙長生教授提出一種基于液-氣相變驅(qū)動的無透析液可穿戴人工腎原型。

該原型采用氣體滲透性血液排斥膜作為核心，通過蒸氣壓力梯度驅(qū)動實現(xiàn)液-氣相變以去除水分，并結(jié)合吸附技術(shù)清除尿毒癥毒素。系統(tǒng)可實現(xiàn)約7 ml·min?1·m?2的高水清除通量，并在急性腎損傷兔模型中成功進(jìn)行腎臟替代治療，有效去除了水分、肌酐和β?-微球蛋白。

該原型目前重量低于3.8 kg，具備進(jìn)一步工程優(yōu)化的潛力，為便攜式血液凈化的實際應(yīng)用提供了可行路徑，開辟了靈活高效腎病治療的新途徑。

圖2 無透析液血液凈化器的結(jié)構(gòu)設(shè)計與液-氣相變機(jī)制

該項研究開發(fā)的基于氣體滲透性血液排斥膜的無透析液可穿戴人工腎原型，通過液-氣相變機(jī)制實現(xiàn)了高效水分去除，并結(jié)合血液灌流吸附柱清除了尿毒癥毒素。在兔體內(nèi)實驗中，系統(tǒng)展現(xiàn)出良好的安全性、可行性與有效性，能持續(xù)清除水分、肌酐及β?-微球蛋白。盡管該原型在毒素清除譜上仍較臨床血液透析為窄，但其在水分去除方面的性能已超越傳統(tǒng)方法。未來通過進(jìn)一步優(yōu)化膜材料、整合智能傳感系統(tǒng)、減輕設(shè)備重量及提升便攜性，該系統(tǒng)有望推動家用或可穿戴血液凈化技術(shù)的發(fā)展，提升患者生活質(zhì)量并降低治療負(fù)擔(dān)。

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

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