生物醫(yī)用纖維是新型化學(xué)纖維的一個(gè)重要應(yīng)用分支，它是一種用於對(duì)生物體進(jìn)行診斷、治療、修復(fù)，或替換其病損組織、器官，或增進(jìn)其功能的特種纖維。一種纖維是否屬於生物醫(yī)用纖維的范疇，不是取決於其化學(xué)成分，而是取決於其生物性能和用途。生物醫(yī)用纖維不但要達(dá)到普通纖維的一些性能指標(biāo)，而且必須具有良好的生物相容性。

目前，人工器官使用的生物醫(yī)學(xué)纖維主要為中空纖維膜。中空纖維膜是一種由高分子材料通過紡絲技術(shù)制成的分離膜，直徑一般為0.1~1mm，具有生物相容性好、有一定的機(jī)械強(qiáng)度等特點(diǎn)。

*，聚丙烯中空纖維膜在人工肺領(lǐng)域的發(fā)展前景

晚期肺衰竭患者有效的治療方法就是肺移植，但由於供體器官短缺，每年能做的肺移植手術(shù)很少。因此，人工肺的研究具有良好的社會(huì)效益。

人工肺的種類有靜立垂屏式、氣泡式和膜式。膜式人工肺(體外氧合器)除用於心血管手術(shù)的體外循環(huán)外，還可用於急性呼吸衰竭的支持，因此目前正取代其它類型的人工肺。目前世界上有100萬病人進(jìn)行手術(shù)時(shí)采用體外氧合器，其氧合器產(chǎn)值達(dá)1億美元。

用於體外*的膜，有賽璐玢、氧化纖維素、聚乙烯、聚亞烴砜、硅氧烷、微孔聚丙烯、微孔聚四氟乙烯等。這些膜既可以制成平板膜組件，也可以紡制成中空纖維膜。然而，中空纖維膜更有利於從氧合器中的氣體分離出血液，氣體轉(zhuǎn)換到中空纖維膜氧合器的血液中，和血液(或氣體)在纖維內(nèi)流動(dòng)是同時(shí)進(jìn)行的，因此氣體在內(nèi)部、血液在外部的這種模式更為有效。

聚丙烯中空纖維膜價(jià)格低廉，且化學(xué)穩(wěn)定性和熱絕緣性均優(yōu)於醋酸纖維素膜和混合纖維素膜。但因聚丙烯是憎水性材料，血液相容性較差。許多研究者將親水性單體接枝到聚丙烯上，以改善其血液相容性。目前，人工肺只能應(yīng)用於短期體外氣體交換，主要是因?yàn)槠浯嬖谥S多不足。針對(duì)這些問題，新型人工肺正在研究和開發(fā)中。

例如，Mueller的研究表明，用硅樹脂涂層的人工肺有良好的氣體傳輸功能，并保持了傳統(tǒng)中空纖維人工肺所有機(jī)械裝置的優(yōu)點(diǎn)。Eyak采用中空纖維膜微孔盲端技術(shù)防止血漿滲漏，從而延長了使用時(shí)間。

第二，混合型生物人工肝采用中空纖維組件

器官移植是治療暴發(fā)性肝衰竭和慢性肝衰竭的*臨床有效方法，然而其應(yīng)用受到了器官供體缺乏、高成本、高相關(guān)發(fā)病率、需要肌體長期免疫抑制的限制。因此研究人員發(fā)展可替代的方法用於治療肝功能不全，人工肝即是一種能代替肝臟功能的人工器官。

人工肝有非生物型、中間型、生物型和混合生物型等四種類型。國外模擬肝臟功能的研究從上世紀(jì)五十年代開始，1958年人工肝開始臨床應(yīng)用。目前，國內(nèi)外臨床應(yīng)用的人工肝主要是非生物型人工肝。

非生物型人工肝只能用於短期治療。人工肝的的發(fā)展動(dòng)向是開發(fā)混合型生物人工肝，它能成為提供各種肝功能的“替代肝”，給病人提供充足的解毒和新陳代謝功能，以長期支持肝衰竭患者，執(zhí)行肝的基本功能。

用於人工肝的中空纖維膜，包括聚丙烯腈中空纖維膜、活性炭中空纖維膜、中空活性碳纖維和聚砜中空纖維膜等。大多數(shù)混合型生物人工肝包括生物成分、生物反應(yīng)器和血(或血漿)灌流三個(gè)部分。

隨著中空纖維肝細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的提高，混合型生物人工肝能在中空纖維膜表面增植活體肝細(xì)胞，培養(yǎng)液緩慢流過中空纖維膜內(nèi)腔，中空纖維膜間充滿肝細(xì)胞。這方面的研究熱點(diǎn)是肝細(xì)胞的附著材料。

對(duì)於基質(zhì)涂層，研究表明以膠原。混合型生物人工肝采用中空纖維組件，易於上臨床進(jìn)行試驗(yàn)。但大多數(shù)中空纖維型人工肝有擴(kuò)散表面積不足和肝細(xì)胞容量小的缺陷。

第二，天然高分子膜材料適用於制成人工腎

目前，有100萬人依靠人工腎*維持生命。人工腎*的產(chǎn)量約為7500萬個(gè)，產(chǎn)值達(dá)7.0億~22.5億美元。其中，中空纖維膜型*是臨床使用zui多、效果的一種人工腎*。

所謂人工腎是一種血液凈化裝置，它用高分子材料制成具有透析過濾作用的膜，通過一整套裝置，把尿素、尿酸以及外來的有毒物質(zhì)排出體外，延緩患者的生命。按作用原理，人工腎有透析型、過濾型和吸附型三種。

國外上世紀(jì)六十年代出現(xiàn)中空纖維型人工腎*，目前其研究和開發(fā)仍較為活躍。在中國，東華大學(xué)自上世紀(jì)七十年代起研制人工腎*，在上海及浙江等一些醫(yī)院進(jìn)行過臨床應(yīng)用，曾獲1990年國家發(fā)明三等獎(jiǎng)；九十年代後，通過引進(jìn)日本和德國的技術(shù)，國內(nèi)開始生產(chǎn)出多種人工腎用中空纖維膜。

透析型人工腎*的透析面積為1.0~1.2 m2左右，采用的中空纖維膜必須有相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和對(duì)血液的穩(wěn)定性。人工腎*的發(fā)展方向是開發(fā)新的膜材料、改善膜的性能和研制混合型人工腎*。而甲殼素、骨膠原等天然高分子的生物相容性十分優(yōu)異，故很適合用作人工腎*。

日本皮革株式會(huì)社用骨膠原制備中空纖維膜，對(duì)肌酐的傳質(zhì)系數(shù)達(dá)到4.9x10-4cm/s。通過對(duì)中空纖維膜表面進(jìn)行化學(xué)修飾和整理，可以提高其對(duì)血液中有害微球蛋白的吸附能力。例如，在原有聚砜中空纖維膜膜表面引入帶負(fù)電荷的基團(tuán)，可以增加對(duì)β2微球蛋白的吸附率。

混合人工腎在人工腎*植上固定化尿酶等能力，比一般解毒用人工腎有更的功能。在該領(lǐng)域的Humes HD小組和Mackay SM等，將腎小管細(xì)胞種在中空纖維膜管內(nèi)，這種中空纖維膜生物混合腎具有新陳代謝功能。