人工脏器人工肝概要 PPT课件.ppt

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1、第三第三章章人工脏器人工脏器人工肝脏人工肝脏人工肝脏人工肝脏 肝功能肝功能与与 肝功能衰竭肝功能衰竭肝脏是人体第二大器官，肝脏是人体第二大器官，又是人体最大的制造工又是人体最大的制造工厂和化学加工厂。厂和化学加工厂。肝脏的主要功能为：肝脏的主要功能为：1.1.把糖和脂肪变成蛋白质，又能用蛋白质和脂把糖和脂肪变成蛋白质，又能用蛋白质和脂肪来制造肝糖肪来制造肝糖；把由肠管的管壁吸收摄取的把由肠管的管壁吸收摄取的各种营养素送到肝脏来，肝细胞就把这些营各种营养素送到肝脏来，肝细胞就把这些营养素转换，变为身体各器官组织所需要的物养素转换，变为身体各器官组织所需要的物质或成分，让各器官组织来利用。质或成分

2、，让各器官组织来利用。储存小肠吸收的葡萄糖。血糖一下降，肝脏储存小肠吸收的葡萄糖。血糖一下降，肝脏就把储存在肝脏的肝糖变成葡萄糖，送进血就把储存在肝脏的肝糖变成葡萄糖，送进血液中。液中。2 2、肝脏制造血液中很多重要的蛋白质。例如肝脏制造血液中很多重要的蛋白质。例如和血液凝固有关的重要蛋白质凝血因子和血液凝固有关的重要蛋白质凝血因子也是由肝脏制造的。所以肝病末期的人，一也是由肝脏制造的。所以肝病末期的人，一但出血，不容易止血。但出血，不容易止血。3 3、制造胆汁制造胆汁肝脏每天要制造半公升到一公升的胆汁，然肝脏每天要制造半公升到一公升的胆汁，然后储藏在胆囊里。当我们吃进脂肪时，胆囊后储藏在胆囊

3、里。当我们吃进脂肪时，胆囊会收缩，释放胆汁进入消化道，乳化脂肪，会收缩，释放胆汁进入消化道，乳化脂肪，弄碎脂肪油珠，让脂肪容易和消化弄碎脂肪油珠，让脂肪容易和消化A A接触，以接触，以利吸收。又因为胆汁是碱性的，所以能中和利吸收。又因为胆汁是碱性的，所以能中和从胃部来的食糜中的酸性。从胃部来的食糜中的酸性。4、维生素的仓库维生素的仓库除了维生素除了维生素B B和和C C，其它维他命，其它维他命A A、D D、E E、K K都储存在肝脏里。这些维生素都都储存在肝脏里。这些维生素都溶于脂肪，因此能与脂肪物质一起为溶于脂肪，因此能与脂肪物质一起为身体所吸收。胆汁在小肠里把脂肪连身体所吸收。胆汁在小肠

4、里把脂肪连同维生素，分解成悬浮状颗粒，由肠同维生素，分解成悬浮状颗粒，由肠壁吸收，经过淋巴管进入血液中，维壁吸收，经过淋巴管进入血液中，维系人体活力健康。系人体活力健康。5.5.解毒中心解毒中心我们吃进来的食物或药物，所产生我们吃进来的食物或药物，所产生的各种有毒物质，都在肝脏中，由肝的各种有毒物质，都在肝脏中，由肝细胞将它们转变成无毒物质后，再经细胞将它们转变成无毒物质后，再经由尿液或胆汁排出体外。由尿液或胆汁排出体外。6.6.排泄转化站排泄转化站肝脏也参与血液成份的调节。肝脏肝脏也参与血液成份的调节。肝脏把衰老红血球所释放出来的血红素，把衰老红血球所释放出来的血红素，加工后变成胆红素，排入

5、胆汁中，再加工后变成胆红素，排入胆汁中，再排出体外。排出体外。如果肝脏受到损害，往往会引起肝功能衰如果肝脏受到损害，往往会引起肝功能衰竭。肝功能衰竭是指由于肝实质细胞（简竭。肝功能衰竭是指由于肝实质细胞（简称肝细胞）功能障碍而引起的一种综合症，称肝细胞）功能障碍而引起的一种综合症，包括黄疸、低蛋白血症、高氨血症、出血、包括黄疸、低蛋白血症、高氨血症、出血、肾功能不全、代谢紊乱以至昏迷等临床表肾功能不全、代谢紊乱以至昏迷等临床表现。现。由于肝功能衰竭患者的大部分肝细胞由于肝功能衰竭患者的大部分肝细胞发生变性坏死，肝脏解毒、分泌、合成及发生变性坏死，肝脏解毒、分泌、合成及转化等功能受到严重影响，以

6、致毒性物质转化等功能受到严重影响，以致毒性物质累积。累积。肝功能衰竭肝功能衰竭肝功能衰竭患者的病情一般呈进行性加肝功能衰竭患者的病情一般呈进行性加重，很快可危及生命。用药物治疗的效重，很快可危及生命。用药物治疗的效果很不理想。果很不理想。据国外统计：急性肝功能衰竭病人据国外统计：急性肝功能衰竭病人出现出现级肝昏迷，如仅依靠一般对症治级肝昏迷，如仅依靠一般对症治疗，其死亡率达疗，其死亡率达80；而患者年龄在；而患者年龄在65岁以上者死亡率可达岁以上者死亡率可达100。人工肝脏人工肝脏 1.分类分类人工肝脏人工肝脏非生物型人工肝脏非生物型人工肝脏生物型人工肝生物型人工肝混合型人工肝混合型人工肝2.

7、非生物型人工肝脏非生物型人工肝脏血液透析、血液过滤、血液灌流等血液透析、血液过滤、血液灌流等3.生物型人工肝脏生物型人工肝脏 将同种或异种的全肝、肝组织将同种或异种的全肝、肝组织片、培养肝细胞、肝细胞粒、或肝片、培养肝细胞、肝细胞粒、或肝细胞酶与生物材料结合组成的体外细胞酶与生物材料结合组成的体外装置。装置。4.混合型人工肝混合型人工肝 将生物反应器与血液透析、血液灌将生物反应器与血液透析、血液灌流等偏重于解毒的装置结合起来，代替流等偏重于解毒的装置结合起来，代替肝脏解毒、合成及生物转化等功能的综肝脏解毒、合成及生物转化等功能的综合装置合装置n原位肝移植原位肝移植(原位肝移植是指将病肝完全摘除

8、，然后用供原位肝移植是指将病肝完全摘除，然后用供体体(已死亡者已死亡者)的健康肝脏植入并使之成活，以代替原来的健康肝脏植入并使之成活，以代替原来的肝脏的肝脏)尽管内科支持治疗水平不断提高，急、慢性肝功能衰竭尽管内科支持治疗水平不断提高，急、慢性肝功能衰竭患者死亡率仍高达患者死亡率仍高达80。原位肝移植是业已证明的最有。原位肝移植是业已证明的最有效的治疗急、慢性肝功能衰竭的有效手段，然而，供体效的治疗急、慢性肝功能衰竭的有效手段，然而，供体的日益短缺、手术期成本高和手术复杂，使绝大多数患的日益短缺、手术期成本高和手术复杂，使绝大多数患者得不到最有效的治疗。者得不到最有效的治疗。人工肝脏人工肝脏的

9、设想的设想半个世纪前半个世纪前,医学家们即提出了人工肝脏的设想，希望设医学家们即提出了人工肝脏的设想，希望设计一种装置可以代替人工肝的各项功能。计一种装置可以代替人工肝的各项功能。人工肝的发展人工肝的发展1、肝功能衰竭的治疗肝功能衰竭的治疗imageofbioartificialliver人工肝脏人工肝脏 20052005年年3 3月月24272427日在江苏省苏州市召开日在江苏省苏州市召开的第三届国际暨全国肝衰竭与人工肝学术会的第三届国际暨全国肝衰竭与人工肝学术会议。在议。在肝衰竭与人工肝进展肝衰竭与人工肝进展报告中指出：报告中指出：人工肝脏历经半个世纪的发展已得到了长足人工肝脏历经半个世纪

10、的发展已得到了长足的发展，已经成为治疗肝衰竭的重要临床手的发展，已经成为治疗肝衰竭的重要临床手段。段。人工肝脏，又称人工肝脏支持治疗系统人工肝脏，又称人工肝脏支持治疗系统（artificialliversupportsystem,artificialliversupportsystem,简称为简称为ALSSALSS）。）。人人工工肝肝脏脏是是借借助助体体外外机机械械、化化学学或或生生物物性性装装置置，暂暂时时部部分分替替代代肝肝脏脏功功能能，从从而而协协助助治治疗疗肝肝脏脏功功能能不不全全或或相相关关疾疾病病的的方法。方法。人工肝脏能担负起暂时辅助或代替严人工肝脏能担负起暂时辅助或代替严重病变

11、的肝脏的功能，清除各种毒性物重病变的肝脏的功能，清除各种毒性物质，代偿肝脏的代谢功能，直至自体肝质，代偿肝脏的代谢功能，直至自体肝脏恢复或等待肝脏移植。脏恢复或等待肝脏移植。肝衰竭患者肝中的主要毒性物质肝衰竭患者肝中的主要毒性物质accumulationoflivertoxins(suchasbilirubin,bileacid,digoxin-likeimmunoreactivesubstances,indoles,phenols,mercaptans,endogeneousbenzodiazepines,aromaticaminoacids,ammonia,andlactate)willf

12、urtherimpairpatientscardiovascular,renalandcerebralfunctions.digoxin-likeimmunoreactive：异异羟洋地黄毒苷洋地黄毒苷(地高地高辛辛）样）样免疫反免疫反应性性物质物质Mercaptans：二甲苯基硫醇：二甲苯基硫醇endogeneousbenzodiazepines：内源性：内源性苯二氮卓苯二氮卓类2、ALSSALSS主要分为非生物型、生物型和主要分为非生物型、生物型和 混合型人工肝脏等三个主要类型混合型人工肝脏等三个主要类型 非生物型人工肝脏非生物型人工肝脏 非生物型人工肝脏由于技术成熟，疗效确非生物型人工肝

13、脏由于技术成熟，疗效确切，逐渐成为治疗肝衰竭的常规手段切，逐渐成为治疗肝衰竭的常规手段。随。随着材料与技术的不断进步，血液净化效果着材料与技术的不断进步，血液净化效果不断提高，成为体外人工肝支持的重要方不断提高，成为体外人工肝支持的重要方法，可单独或与生物型人工肝联合组成混法，可单独或与生物型人工肝联合组成混合型人工肝用于肝衰竭的临床治疗。非生合型人工肝用于肝衰竭的临床治疗。非生物型人工肝脏的进展主要是方法的改进和物型人工肝脏的进展主要是方法的改进和新型材料和技术的开发。新型材料和技术的开发。非生物型人工肝最近迅速发展的是非生物型人工肝最近迅速发展的是血液透析吸附血液透析吸附（hemodias

14、orptionHADhemodiasorptionHAD）。HADHAD是血液是血液透析和血液吸附的组合，使血液净化效透析和血液吸附的组合，使血液净化效率明显提高。率明显提高。人工肝脏支持治疗系统应用于肝移人工肝脏支持治疗系统应用于肝移植术前，能有效的改善患者的内环境紊植术前，能有效的改善患者的内环境紊乱，改善患者的一般情况，使之更好地乱，改善患者的一般情况，使之更好地耐受手术；耐受手术；人工肝脏支持治疗系统应用于肝移人工肝脏支持治疗系统应用于肝移植术后，能帮助患者度过原发性移植肝植术后，能帮助患者度过原发性移植肝无功能、移植肝排斥反应、肝移植术后无功能、移植肝排斥反应、肝移植术后合并多器官功

15、能衰竭等诸多难关，给移合并多器官功能衰竭等诸多难关，给移植肝恢复功能创造良好条件。植肝恢复功能创造良好条件。血液灌流（血液灌流（hemoperfusionhemoperfusion）是血液吸是血液吸附类非生物型人工肝的一种，对中分子毒素物质如胆红素、附类非生物型人工肝的一种，对中分子毒素物质如胆红素、胆汁酸等清除效果好。胆汁酸等清除效果好。血浆置换有其局限性，在实际应用中应与其血浆置换有其局限性，在实际应用中应与其他人工肝支持疗法有机的结合起来方能达到更好他人工肝支持疗法有机的结合起来方能达到更好的疗效。的疗效。目前生物型和目前生物型和/或混合型人工肝尚停留在临床或混合型人工肝尚停留在临床试验

16、阶段，因此当前临床应用的仍然是非生物型试验阶段，因此当前临床应用的仍然是非生物型人工肝。人工肝。血液灌流血液灌流 （hemoperfusion，HP）血液灌流的确切含义是血液吸附，即血液灌流的确切含义是血液吸附，即溶解在血液的物质被吸附到具有丰富表面溶解在血液的物质被吸附到具有丰富表面积的固态物质上藉以从血液中清除毒物。积的固态物质上藉以从血液中清除毒物。血液灌流设备主要由血液灌注机、附血液灌流设备主要由血液灌注机、附件（动脉和静脉管路等）及血液灌流器组件（动脉和静脉管路等）及血液灌流器组成。常用的灌流器有两种：一类是活性炭，成。常用的灌流器有两种：一类是活性炭，一类是合成树脂。一类是合成树脂

17、。血液灌流器血液灌流血液灌流活性炭血液灌流活性炭血液灌流活性炭主要由椰子壳为原料制成，其活性炭主要由椰子壳为原料制成，其他还有木材、骨骼等。他还有木材、骨骼等。活性炭与血液直接接触会引起血液有活性炭与血液直接接触会引起血液有形成分如红细胞、白细胞及血小板的破坏，形成分如红细胞、白细胞及血小板的破坏，同时有炭微粒脱落引起的脏器血管微栓塞同时有炭微粒脱落引起的脏器血管微栓塞的危险。的危险。1970年加拿大学者张明瑞应用白蛋白年加拿大学者张明瑞应用白蛋白火棉胶半透膜包裹活性炭制成的活性炭微火棉胶半透膜包裹活性炭制成的活性炭微囊进行血液灌流，既提高了活性炭的血液囊进行血液灌流，既提高了活性炭的血液相容

18、性，又有效地防止了炭颗粒脱落。相容性，又有效地防止了炭颗粒脱落。常用的微囊材料常用的微囊材料常用的微囊材料有：常用的微囊材料有：火棉胶（火棉胶（硝化纤维素硝化纤维素）、白蛋白火棉胶）、白蛋白火棉胶丙烯酸丙烯酸水凝胶水凝胶聚甲基丙烯酸羟乙基聚甲基丙烯酸羟乙基酯酯甲基丙烯酸、聚乙烯醇缩丁醛甲基丙烯酸、聚乙烯醇缩丁醛醋酸纤维素、醋酸纤维素、醋酸纤维素丙烯酸水凝胶醋酸纤维素丙烯酸水凝胶尼龙、明胶等。尼龙、明胶等。活性炭血液灌流的优缺点活性炭血液灌流的优缺点活性炭能有效吸附分子量为活性炭能有效吸附分子量为5000道道尔顿以内的中小分子水溶性物质，如硫尔顿以内的中小分子水溶性物质，如硫醇、醇、r氨基丁酸和

19、游离脂肪酸等；氨基丁酸和游离脂肪酸等；不能有效的吸附血氨，对与白蛋白不能有效的吸附血氨，对与白蛋白结合的毒素吸附能力也很差。结合的毒素吸附能力也很差。活性炭为非特异性的吸附剂，所以活性炭为非特异性的吸附剂，所以除了毒性物质被清除外，也清除一些肝除了毒性物质被清除外，也清除一些肝细胞生长因子和激素。细胞生长因子和激素。吸附树脂血液灌流吸附树脂血液灌流吸附树脂是网状结构的高分子聚合物，包吸附树脂是网状结构的高分子聚合物，包括中性、阴阳离子交换树脂。临床上应用较多括中性、阴阳离子交换树脂。临床上应用较多的是吸附树脂，它们的比表面在的是吸附树脂，它们的比表面在500m2/g左右。左右。吸附树脂的吸附能

20、力略逊于活性炭，但对吸附树脂的吸附能力略逊于活性炭，但对各种亲脂性及带有疏水基团的物质如胆汁酸、各种亲脂性及带有疏水基团的物质如胆汁酸、胆红素、游离脂肪酸及酰胺等吸附率较大。吸胆红素、游离脂肪酸及酰胺等吸附率较大。吸附树脂对内毒素和细胞因子有较好清除的作用，附树脂对内毒素和细胞因子有较好清除的作用，能有选择性的和内毒素结合，使患者的中毒症能有选择性的和内毒素结合，使患者的中毒症状显著改善。状显著改善。血浆置换是将急性肝功能患者的血液血浆置换是将急性肝功能患者的血液抽出来，用血浆分离器分离成血浆和血抽出来，用血浆分离器分离成血浆和血细胞后，弃去血浆，而把血细胞与正常细胞后，弃去血浆，而把血细胞与

21、正常人的血浆混合成全血后，再输回患者体人的血浆混合成全血后，再输回患者体内，以达到清除致病介质的治疗目的。内，以达到清除致病介质的治疗目的。目前多采用膜式分离器进行分离，膜目前多采用膜式分离器进行分离，膜式血浆分离器是用高分子聚合物制成的式血浆分离器是用高分子聚合物制成的空心纤维型或平板型滤器，器孔可准许空心纤维型或平板型滤器，器孔可准许血浆滤过，但能阻挡所有的细胞成分。血浆滤过，但能阻挡所有的细胞成分。血浆置换血浆置换(plasma exchange),PEnPolypropylenemembrane.Hollowfiberplasmafilter血浆置换血浆置换(plasma exchan

22、ge),PEplasma exchangeComparison of liver function pre-and post-therapy of plasma exchange(重型肝炎重型肝炎)ALT 丙氨酸氨基转移酶丙氨酸氨基转移酶TB 总胆红素总胆红素DB 直接胆红素直接胆红素TSP 总血清蛋白总血清蛋白AST 门冬氨酸氨基移换酶门冬氨酸氨基移换酶分子吸附再循环系统分子吸附再循环系统(molecularadsorbentrecirculatingsystem,MARS)MARS由德国发明，于近年来用于临床。由德国发明，于近年来用于临床。组成组成:MARS-FLUX透析器透析器、dia-

23、FLUX透透析器析器和活性炭和活性炭吸附柱吸附柱 树脂树脂交换柱交换柱 分子吸附再循环系统包括分子吸附再循环系统包括三个循环三个循环：MARS-FLUX透析循环透析循环(the MARS-FLUX dialysis circuit)白蛋白循环白蛋白循环(the albumin circuit)dia-FLUX透析循环透析循环(血液循环血液循环)(the dia-FLUX dialysis circuit)分子吸附再循环系统（分子吸附再循环系统（molecular molecular adsorbent recirculating systemadsorbent recirculating sy

24、stem，MARSMARS）是一种新的人工肝脏支持）是一种新的人工肝脏支持系统。它不同于既往的血液透析、系统。它不同于既往的血液透析、血浆置换和血液灌流支持系统，对血浆置换和血液灌流支持系统，对急、慢性肝功能衰竭及其并发症有急、慢性肝功能衰竭及其并发症有显著疗效。国外自显著疗效。国外自19931993年研制出年研制出MARSMARS到到20002000年临床应用，年临床应用，2001年在年在我国亦开展了此项新技术治疗我国亦开展了此项新技术治疗。分子吸附再循环系统治疗重型分子吸附再循环系统治疗重型肝炎疗效及影响因素分析肝炎疗效及影响因素分析n各种原因引起的重型肝炎肝功能衰竭时，各种原因引起的重型

25、肝炎肝功能衰竭时，由于肝脏的解毒功能明显降低，导致大由于肝脏的解毒功能明显降低，导致大量的有毒物质在体内沉积，包括蛋白结量的有毒物质在体内沉积，包括蛋白结合毒素、水溶性毒素和各种代谢物等，合毒素、水溶性毒素和各种代谢物等，导致肝脏进一步受损，使心、脑、肾等导致肝脏进一步受损，使心、脑、肾等脏器和系统功能衰竭，水、电解质紊乱，脏器和系统功能衰竭，水、电解质紊乱，病死率高，一直是临床治疗的一大难题。病死率高，一直是临床治疗的一大难题。如何清除患者体内积蓄的病理成分，保如何清除患者体内积蓄的病理成分，保护残留的正常肝细胞，促进肝细胞的再护残留的正常肝细胞，促进肝细胞的再生，是治疗重型肝炎的关键生，是

26、治疗重型肝炎的关键.n由于绝大多数肝脏毒素分子为脂溶性由于绝大多数肝脏毒素分子为脂溶性和蛋白结合毒素，常规的血液透析和血和蛋白结合毒素，常规的血液透析和血液滤过难以清除。分子吸附再循环系统液滤过难以清除。分子吸附再循环系统（）是一种新型人工肝，它是（）是一种新型人工肝，它是以白蛋白透析原理清除患者体内的蛋白以白蛋白透析原理清除患者体内的蛋白结合毒素和小分子水溶性物质。有资料结合毒素和小分子水溶性物质。有资料显示显示,人工肝可以有效降低急性人工肝可以有效降低急性肝功能衰竭患者的高胆红素血症，保持肝功能衰竭患者的高胆红素血症，保持机体内环境的稳定，降低病死亡率机体内环境的稳定，降低病死亡率.讨论讨

27、论Schematic drawing of(MARS)Molecular Adsorbents Recirculating System MARS FluxMARS Flux透析器膜一侧与含毒素透析器膜一侧与含毒素的血液接触，另一侧为的血液接触，另一侧为10102020的白蛋的白蛋白透析液。血液中的白蛋白结合毒素及白透析液。血液中的白蛋白结合毒素及水溶性毒素通过水溶性毒素通过MARSMARS膜转运到白蛋白透膜转运到白蛋白透析液的循环回路中，透析液中白蛋白以析液的循环回路中，透析液中白蛋白以配位体结合转运的蛋白结合毒素，通过配位体结合转运的蛋白结合毒素，通过活性炭吸附和阴离子交换吸附被清除，活性

28、炭吸附和阴离子交换吸附被清除，白蛋白透析液得以再生和循环应用；同白蛋白透析液得以再生和循环应用；同时水溶性小分子物质，如尿素、尿酸、时水溶性小分子物质，如尿素、尿酸、肌酐等通过透析回路被清除。肌酐等通过透析回路被清除。MARSMARS工作原理工作原理MARSMARS运行方法运行方法 (1)(1)患者准备：患者准备：判定患者的肝功能状态（判定患者的肝功能状态（MARSMARS治疗前后治疗前后分别采集血样，测定肝肾功能、电解质、血分别采集血样，测定肝肾功能、电解质、血常规、血氨和血气分析）常规、血氨和血气分析）检测患者的凝血酶原时间，做深静脉检测患者的凝血酶原时间，做深静脉（颈静脉或股静脉）置管。

29、（颈静脉或股静脉）置管。用德国用德国MARSMARS人工肝支持系统。人工肝支持系统。(2)(2)透析液组成：透析液组成：用碳酸盐透析液，由用碳酸盐透析液，由A A液和液和B B液组成。液组成。A A液：生理盐水与液：生理盐水与5%5%葡萄糖混合液，葡萄糖混合液，比例为比例为5:15:1，按一定比例加入钾、镁、，按一定比例加入钾、镁、钙离子，按患者血清电解质水平作钙离子，按患者血清电解质水平作相应调整；相应调整；B B液：液：4%4%碳酸氢钠碳酸氢钠 A A液和液和B B液同步输入。液同步输入。(3)(3)参数设置：参数设置：循环血流量为循环血流量为150ml/min150ml/min，循环白蛋

30、白（循环白蛋白（20%20%）流量为）流量为150ml/min150ml/min；透析液流量为透析液流量为75ml/min(75ml/min(若采取循环方式，若采取循环方式，则为则为150150200ml/min200ml/min，2h2h更换一次透析更换一次透析液液)治疗时间为治疗时间为6h6h。(4)(4)药物使用：治疗期间，药物使用：治疗期间，100mg100mg肝素持续肝素持续静滴抗凝，保持凝血时间在静滴抗凝，保持凝血时间在160160190s190s之之间。间。肝功能的变化（肝功能的变化（x-sx-s）与治疗前比较与治疗前比较(vs before treatment)(vs befo

31、re treatment)：*t t2.1632.163，P P0.050.05，*t t值分别是值分别是2.7292.729、2.5162.516，P P0.010.01凝血酶原活动度和血氨改变（凝血酶原活动度和血氨改变（x-sx-s）与治疗前比较与治疗前比较(vs before treatment)(vs before treatment)：*t t值分别是值分别是1.7281.728、2.1742.174，P P0.050.05Percent change in the plasma concentration of bilirubin after a 6-h treatment wit

32、h hemodiafiltration(HDF)or MARS.Percent change in the plasma concentration of bile acids after a 6-h treatment with HDF or MARSPercentchangeintheplasmaconcentrationofshort-andmiddle-chainfattyacidsaftera6-htreatmentwithHDForMARSMARS的优点的优点能持续清除脂溶性、水溶性及与白蛋能持续清除脂溶性、水溶性及与白蛋白结合的大、中、小分子量的毒素，同时白结合的大、中、小分子量

33、的毒素，同时对水电解质和酸碱失衡有较好调节作用。对水电解质和酸碱失衡有较好调节作用。且蛋白质、血浆不与活性炭及阴离子树脂且蛋白质、血浆不与活性炭及阴离子树脂接触，不会发生凝血因子和蛋白质的吸附接触，不会发生凝血因子和蛋白质的吸附和破坏，不会丢失肝细胞生长因子及其他和破坏，不会丢失肝细胞生长因子及其他营养成分，具有血液动力学的稳定。营养成分，具有血液动力学的稳定。MARS人工肝主要用于改善重型肝炎人工肝主要用于改善重型肝炎肝性脑病的脑功能、改善血液动力学及肝肝性脑病的脑功能、改善血液动力学及肝脏的合成功能，对于肝肾综合征有较好的脏的合成功能，对于肝肾综合征有较好的治疗效果。治疗效果。生物人工肝生

34、物人工肝 Bioartificial Liver 生物人工肝支持系统生物人工肝支持系统 Bioartificial Liver Support System(BLSS)核心技术：核心技术：是细胞分离、培养和中是细胞分离、培养和中空纤维技术的提高与发展，形成与人类空纤维技术的提高与发展，形成与人类肝脏最为接近的生物人工肝。肝脏最为接近的生物人工肝。人工培养的肝细胞为基础的体外生物反应器人工培养的肝细胞为基础的体外生物反应器方法：方法：将培养的动物肝细胞置于由将培养的动物肝细胞置于由无数根高分子纤维管组成的无数根高分子纤维管组成的生物反应器生物反应器中，在患者的血液流经生物反应器时，中，在患者的血

35、液流经生物反应器时，动物肝细胞合成的蛋白、酶通过纤维半动物肝细胞合成的蛋白、酶通过纤维半透膜进入人的血液，替代病肝发挥解毒、透膜进入人的血液，替代病肝发挥解毒、代谢、合成等作用，促进患者肝功能的代谢、合成等作用，促进患者肝功能的改善和恢复。改善和恢复。血液血液是流动在心脏和血管内的不透明红色液体，是流动在心脏和血管内的不透明红色液体，主要成分为血浆、血细胞。属于结缔组织，即主要成分为血浆、血细胞。属于结缔组织，即生命系统中的结构层次。生命系统中的结构层次。血浆血浆相当于结缔组织的细胞间质。是血液的重相当于结缔组织的细胞间质。是血液的重要组成分，呈淡黄色液体（因含有胆红素）要组成分，呈淡黄色液体

36、（因含有胆红素）血清血清：血液凝固后：血液凝固后,在血浆中除去纤维蛋白分离在血浆中除去纤维蛋白分离出的淡黄色透明液体出的淡黄色透明液体,尤指含有特异性免疫体尤指含有特异性免疫体(如抗毒素或凝集素如抗毒素或凝集素)的免疫血清的免疫血清(抗菌素血清抗菌素血清)n美国明尼苏达州美国明尼苏达州ExcorpMedical公司和公司和匹兹堡大学匹兹堡大学(ThomasE.Starzl移植研究移植研究所等所等)共同研发共同研发BioartificialLiverSupportSystem(BLSS)。其生物反。其生物反应器中的中空纤维膜可以截留应器中的中空纤维膜可以截留10万万Da物物质，容纳质，容纳100

37、g猪肝细胞。包含血泵、热猪肝细胞。包含血泵、热交换，氧合器，压力和流量报警。治疗交换，氧合器，压力和流量报警。治疗持续持续12小时。他们小时。他们1995年开始基础和动年开始基础和动物研究。物研究。BioartificialLiverBLSS(人工肝支持系统人工肝支持系统)工作工作原理原理当病人血液通当病人血液通过“人工肝人工肝”的中空的中空纤维膜后，含有内毒素、高胆膜后，含有内毒素、高胆红素素以及其他病以及其他病变因子的血因子的血浆就被自就被自动分离、分离、丢弃，弃，处理理过的的健康健康血血浆输送送给病人，同病人，同时补充生物活性物充生物活性物质，如蛋白如蛋白质、凝血因子等。、凝血因子等。组

38、织工程组织工程人工人工肝肝将体外培养扩增的正常组织细胞，吸附于一将体外培养扩增的正常组织细胞，吸附于一种生物相容性良好并可被机体吸收的生物材种生物相容性良好并可被机体吸收的生物材料上形成复合物，将细胞料上形成复合物，将细胞-生物材料复合物植生物材料复合物植入机体组织、器官的病损部位，细胞在生物入机体组织、器官的病损部位，细胞在生物材料逐渐被机体降解吸收的过程中形成新的材料逐渐被机体降解吸收的过程中形成新的在形态和功能方面与相应器官、组织相一致在形态和功能方面与相应器官、组织相一致的组织，而达到修复创伤和重建功能的目的。的组织，而达到修复创伤和重建功能的目的。基本原理和方法基本原理和方法 目目

39、标标 研制活的生物组织代用品，如研制活的生物组织代用品，如肝脏肝脏，软，软骨，皮肤等骨，皮肤等方方 法法 采集特定组织（如关节软骨）的个体细采集特定组织（如关节软骨）的个体细胞胞 分离、培养分离、培养 移植于细胞载体材料上移植于细胞载体材料上（细胞生长支架材料）（细胞生长支架材料）培养培养 细胞组织功能恢复细胞组织功能恢复 继续培育继续培育形成新的功能组织形成新的功能组织将采集特定组织的个体细胞将采集特定组织的个体细胞在模在模拟拟体内体内环环境的体外条件下境的体外条件下进进行孵育培养，行孵育培养，使使细细胞存活、生胞存活、生长长和和扩扩增。然后将在体增。然后将在体外培养的具有一定外培养的具有一

40、定浓浓度的度的细细胞种植到具胞种植到具有一定空有一定空间结间结构的三构的三维维支架材料上，支架材料上，进进一步培养，通一步培养，通过细过细胞之胞之间间的相互黏附、的相互黏附、生生长长、繁殖、分泌、繁殖、分泌细细胞外基胞外基质质，形成具，形成具有一定有一定结结构和功能的构和功能的组织组织工程人造工程人造组织组织。在上面的细胞采集分离，支架材料，培养在上面的细胞采集分离，支架材料，培养三个程序中，前两个最为重三个程序中，前两个最为重 要。如生物人工肝，要。如生物人工肝，最理想的肝细胞是人类正常肝细胞，但其来源，最理想的肝细胞是人类正常肝细胞，但其来源，保存和转运困难，限制了其应用。而胚胎肝细保存和

41、转运困难，限制了其应用。而胚胎肝细胞，特别是较大月龄胎肝分离出来的肝细胞也胞，特别是较大月龄胎肝分离出来的肝细胞也很好，但也不易获得。因而动物来源的肝细胞，很好，但也不易获得。因而动物来源的肝细胞，如猪肝细胞，是目前的主要来源。但其中也存如猪肝细胞，是目前的主要来源。但其中也存在诸多问题。在诸多问题。生物人工肝的缺点生物人工肝的缺点一是一是使用体外培养的异种异源肝细胞可能使用体外培养的异种异源肝细胞可能引起的异体排斥反应，并可能有潜在的引起的异体排斥反应，并可能有潜在的人畜共患人畜共患疾病疾病及致癌的危险及致癌的危险.由动物传播而来的疾病。接受治疗的患者多由动物传播而来的疾病。接受治疗的患者多

42、免疫功能低下，没有抗种属交叉感染的能力，为免疫功能低下，没有抗种属交叉感染的能力，为致病原直接传播给人创造了良好的环境。致病原直接传播给人创造了良好的环境。在在非典非典流行之后，人们更加重视流行之后，人们更加重视人畜共患人畜共患疾病疾病。人们担心，。人们担心，猪体内存在的猪逆转录病毒有猪体内存在的猪逆转录病毒有可能通过猪细胞来源的可能通过猪细胞来源的人工肝人工肝生物反应器的半透生物反应器的半透膜进入人体。膜进入人体。二是二是体外培养细胞替代自然肝脏的能力有限，而体外培养细胞替代自然肝脏的能力有限，而且受肝细胞培养技术、大规模生产、保存和运输的生且受肝细胞培养技术、大规模生产、保存和运输的生物材

43、料限制，使生物人工肝的临床推广受到一定限制物材料限制，使生物人工肝的临床推广受到一定限制.三是三是肝衰竭患者体内积累的大量代谢产物及毒性肝衰竭患者体内积累的大量代谢产物及毒性物质难以在有限的交换中由培养肝细胞解毒，反过来物质难以在有限的交换中由培养肝细胞解毒，反过来还可能对培养肝细胞的存活及生物学功能产生不利影还可能对培养肝细胞的存活及生物学功能产生不利影响响.细胞生长支架材料细胞生长支架材料细胞生长支架材料是再造人体器官的物质细胞生长支架材料是再造人体器官的物质基础，是该项技术的关键。采集分离的细基础，是该项技术的关键。采集分离的细胞自身不可能形成组织，它们需要特殊的胞自身不可能形成组织，它

44、们需要特殊的环境，通常包括细胞生长所需要的临时的环境，通常包括细胞生长所需要的临时的支架材料（支架材料（supportingmaterials）.这种这种三维支架材料常常模拟其自然对应物体内三维支架材料常常模拟其自然对应物体内的细胞外基质（的细胞外基质（extracellularmatrix,ECM）构成细胞外基质的大分子种类繁多，可大构成细胞外基质的大分子种类繁多，可大致归纳为四大类：胶原、非胶原糖蛋白、致归纳为四大类：胶原、非胶原糖蛋白、氨基聚糖与蛋白聚糖、以及弹性蛋白氨基聚糖与蛋白聚糖、以及弹性蛋白图图10 细胞外基质的成分细胞外基质的成分 ECM及其功能及其功能生物相容性好、可被人体降

45、解吸收的组织工生物相容性好、可被人体降解吸收的组织工程支架材料称为程支架材料称为ECM。其功能是为细胞提供。其功能是为细胞提供生存空间，使细胞获足够的营养物质，进行生存空间，使细胞获足够的营养物质，进行气体交换，并使细胞按预制形态的三维支架气体交换，并使细胞按预制形态的三维支架生长。在细胞和生物材料的复合体植入机体生长。在细胞和生物材料的复合体植入机体病损部位后，生物支架被降解吸收，但种植病损部位后，生物支架被降解吸收，但种植的细胞继续增殖繁殖，形成新的具有原来特的细胞继续增殖繁殖，形成新的具有原来特殊功能和形态的相应组织器官。殊功能和形态的相应组织器官。细胞生长支架材料基本要求细胞生长支架材

46、料基本要求 比表面积大，以能黏附大量细胞；比表面积大，以能黏附大量细胞；空隙率高，以使细胞生长及形成空隙率高，以使细胞生长及形成 有足够空间；有足够空间；内部有均匀分布和相互联通的孔内部有均匀分布和相互联通的孔 结构，利于形成三维有机网络结构；结构，利于形成三维有机网络结构；可塑性可塑性,能能加工成所需的厚度和形状；加工成所需的厚度和形状；良好的生物相容性；良好的生物相容性；良好的机械强度良好的机械强度细胞生长支架材料种类细胞生长支架材料种类n天然可降解高分子材料来源于生物体，天然可降解高分子材料来源于生物体，能保证足够的细胞亲和性和组织亲和性，能保证足够的细胞亲和性和组织亲和性，并能最终降解

47、为多糖并能最终降解为多糖或氨基酸并被机体或氨基酸并被机体吸收，是组织工程支架材料发展的一个吸收，是组织工程支架材料发展的一个重要方向。重要方向。天然可降解高分子材料天然可降解高分子材料n该类材料包括胶原、明胶、纤维素、甲该类材料包括胶原、明胶、纤维素、甲壳素、壳聚糖、海藻酸盐、氨基葡聚糖、壳素、壳聚糖、海藻酸盐、氨基葡聚糖、琼脂和脂质体。琼脂和脂质体。n缺点：力学性能差，难于满足组织构建缺点：力学性能差，难于满足组织构建的一些要求。的一些要求。壳聚糖壳聚糖 是目前研究最多的多糖类天是目前研究最多的多糖类天然高分子。其结构如下：然高分子。其结构如下：制制 备：从蟹壳等天然燃料中提取精制而成。备：

48、从蟹壳等天然燃料中提取精制而成。基本性能：具有优异的生物相容性，无毒副作用，植入引起基本性能：具有优异的生物相容性，无毒副作用，植入引起的生物组织反应性小，可被组织中的酶缓慢吸收的生物组织反应性小，可被组织中的酶缓慢吸收.用用 途：手术缝合线，人工皮肤等。途：手术缝合线，人工皮肤等。人工合成可降解高分子材料人工合成可降解高分子材料n有聚乳酸、聚羟基乙酸、聚氨基酸、聚有聚乳酸、聚羟基乙酸、聚氨基酸、聚己内酯、聚酸酐等。己内酯、聚酸酐等。n该类材料降解速度和强度可以调节，易该类材料降解速度和强度可以调节，易构建高孔隙率三维支架，但材料本身对构建高孔隙率三维支架，但材料本身对细胞亲和力弱，往往需要引

49、入适量能促细胞亲和力弱，往往需要引入适量能促进细胞黏附和增殖的活性基团、生长因进细胞黏附和增殖的活性基团、生长因子或黏附因子等。子或黏附因子等。无机材料无机材料n羟基磷灰石羟基磷灰石(HA)、磷酸钙、磷酸钙、p一磷酸三钙一磷酸三钙(TCP)。n它们具有较高的压缩强度、耐磨性和化学稳定它们具有较高的压缩强度、耐磨性和化学稳定性，并可在生物体内发生降解，被新生骨组织性，并可在生物体内发生降解，被新生骨组织吸收和替代，是骨组织支架常使用的材料。但吸收和替代，是骨组织支架常使用的材料。但存在多孔体强度较差、加工困难、形成的支架存在多孔体强度较差、加工困难、形成的支架孔隙率低、脆性大等缺点，应用时常和有

50、机高孔隙率低、脆性大等缺点，应用时常和有机高分子聚合物材料复合分子聚合物材料复合复合材料复合材料n利用天然可降解高分子材料，与具有一定力学利用天然可降解高分子材料，与具有一定力学强度的无毒、可降解的合成高分子材料复合，强度的无毒、可降解的合成高分子材料复合，有望制备出更理想的支架材料。有望制备出更理想的支架材料。n胶原胶原-聚乳酸聚乳酸胶原胶原-羟基磷灰石羟基磷灰石n壳聚糖壳聚糖-聚羟基酸聚羟基酸胶原胶原-壳聚糖壳聚糖n壳聚糖壳聚糖-明胶、胶原一透明质明胶、胶原一透明质酸酸n胶原胶原-聚丙交酯聚丙交酯(PLA)(PLA)n丙交酯丙交酯-乙交酯的共聚物乙交酯的共聚物(PLGA)(PLGA)肝反应