本创新成果属于生物医药技术领域,介绍了一种新型NH4+生物转化材料及其制造技术,旨在有效清除NH4+离子。
背景技术
肾功能的降低受损会导致体内大量毒素无法排出体外,如尿素、肌酐、尿酸等。这些毒素的积累则会进一步导致一系列的肾脏疾病,如肾衰竭、尿毒症等。可穿戴式人工肾(wearable artificial kidney,WAK)因其具有完整的透析装置和流程可以实现尿毒素的高效、持续性清除。
目前符合WAK要求的系统多为循环透析吸附剂系统(REcirculating DialYsissorbent system, REDY)滤芯。REDY滤芯的毒素清除部分主体由活性炭、脲酶和氧化锆磷酸锆离子交换器组成。首先腹透液通过活性炭部分,去除大部分的非尿素有机化合物;之后脲酶将尿素分解为碳酸盐和NH4
+
,之后再通过氧化锆磷酸锆离子交换器将NH4
+
交换为Na+
和H+
,以达到去除尿素的目的。
其中,尿素(Urea)是一种难以去除的毒素,其又被称为脲、碳酰胺,是一种呈白色或者无色的针状、棒状晶体,化学式为CO(NH2
)2
,为哺乳动物体内循环代谢产生的主要含氮废物,通常通过尿液或汗液等排出体外。尿素作为人体对氨的一种解毒形式,水溶性较好,一般可经血液输送至肾脏后随尿液排出体外,约占肾脏排泄的90%。其每日最高产量约为240~470 mmol。而由于肾小球滤过率下降,肾脏功能衰竭等因素,导致以尿素为主的毒素无法被排出体外,在体内蓄积。当尿素的浓度过高,达到20~30 mmol/L时,则标志着终末期肾病(End stage kidney disease, ESKD)的发生。尿素作为一种亲水性较高的小分子物质,较难用吸附剂等方法去除,因此WAK中大多采用脲酶清除尿素。
但脲酶清除尿素的缺点是脲酶分解尿素产生的NH4+
过量对人体同样有着毒副作用,目前WAK中多采用磷酸锆氧化锆离子交换器进行NH4+
的去除,但该方法会消耗大量的吸附剂,使WAK重量进一步增加,且交换过程会导致REDY系统大量Na+
、H+
渗出等。
实现思路