新型过滤器使用碳纳米管为透析膜创造了新的范例

　　

　　

　　

　　一个合作团队开发了一种用于肾透析机的新型过滤器，可以更有效地清洁血液并改善患者护理。化学和生物分子工程助理教授Piran Kidambi领导了这个团队，团队成员包括范德比尔特大学医学中心肾脏病学和高血压副教授William Fissell，加州大学旧金山分校生物工程教授Shuvo Roy，以及劳伦斯利弗莫尔国家实验室生物科学和生物技术工作人员Francesco Fornasiero。

　　慢性肾脏疾病是一种肾脏损害导致血液过滤不良的疾病，影响了大约6.975亿人，占全球人口的9%。治疗方法包括血液滤过、血液透析或肾移植。血液过滤和血液透析通过过滤血液中的毒素和废物来支持肾脏。

　　这种新型过滤器使用碳纳米管——一种由碳原子片结合成六边形蜂窝状网状结构而形成的微小管——具有非常小而光滑的通道。这些通道可以更容易地清除血液中的毒素和废物，而不会让重要的蛋白质逸出，这可能是传统过滤器的一个问题。

　　在8月27日发表在《高级功能材料》杂志上的一篇题为《通过碳纳米管毛细管膜的分子筛分和超低摩擦进行高性能血液过滤》的文章中，Kidambi和他的合著者证明了他们的由碳纳米管和聚合物组成的透析膜为透析创造了一个新的范例。

　　Kidambi说:“我们的膜比最先进的透析膜的性能高出一个数量级以上，同时可以增强对可能导致毒性和其他健康并发症的中间分子的去除。”“我们发现，精确控制碳纳米管的直径不仅可以增强和有效地去除中间分子，而且直线通道的几何形状以及纳米管的光滑壁可以显著增强流动。”

　　这项工作还对生物分子如何在纳米尺度的收缩中运输产生了基本的见解。就像章鱼可以扭曲自己以适应最小的空间，然后膨胀一样，Kidami和他的合著者发现，生物分子会挤进膜上纳米管的入口，穿过它，然后在另一边再次膨胀。这些知识可以帮助研究人员和工程师设计透析以外的生物分离膜。

　　在透析中使用更好的膜有利于病人的护理。Kidambi和他的同事们计划评估这种过滤器的长期操作可行性、血液相容性和其他问题，以便将其用于病人护理。他们的目标是利用Kidambi实验室在石墨烯方面取得的进展进一步推进这项技术。

　　Kidambi实验室的博士后助理、论文的第一作者程佩富(Peifu Cheng，音译)说:“我们的目标是让更小的透析试剂盒能够送到患者手中，而不是让他们来到医院，每周三次、每次4小时地坐在透析机里。”“这将极大地改善患者的生活质量。我们的长期目标是向植入式设备发展。”