背着“书包”做透析？中国团队研发出全球首款无透析液可穿戴人工肾

2026年2月，来自中国电子科技大学邓旭教授、王德辉教授团队联合四川大学赵长生教授团队，在《自然-化学工程》（Nature Chemical Engineering）上发表了一项具有里程碑意义的研究—一种无需透析液的可穿戴人工肾原型机，利用液-气相变机制从根本上改变了水分清除方式。

一、传统透析为什么“背不动”？

要理解这项突破的意义，先得弄清楚一个问题：为什么透析机那么大？

传统血液透析的原理是“液-液交换”——血液流过透析器，利用透析液与血液的浓度差和压力差把血液里的毒素和多余水分“洗”出来。

一次常规透析需要消耗120-150升透析液，这种对大量液体的依赖，从根源上限制了设备的小型化——你不可能背着一百多升水到处走。

过去几十年来，可穿戴人工肾的研发一直受困于这个“透析液难题”。尽管有公司在吸附式透析液再生技术上取得进展，但设备依然需要基础液循环，且面临氨溢出、pH失衡等二次风险。

研究团队换了一个思路：不用水洗，而是让水蒸发。

二、核心突破：

让血液“滴水不漏”，让水汽“畅通无阻”

这项技术的核心是一种特殊设计的膜—透气性血液排斥膜（GBM） 。

这层膜实现了一个看似矛盾的功能：既让水蒸气顺利通过，又把血液牢牢挡在外面。

当血液流经这层膜时，膜表面特殊的微纳结构在血液和膜之间形成了一层极薄的空气层。血液像荷叶上的水珠一样“悬停”在膜表面，无法浸润。

与此同时，血液中的水分子在体温（37℃）环境下蒸发成水蒸气，顺畅地穿过膜的微孔。膜的另一侧设有制冷装置，造成温度差和蒸气压差，驱动水蒸气源源不断地被“吸”过去，冷凝后收集排出。

通过调控蒸汽压差，研究团队可以按需精确控制“蒸发”的效率，速率最高可达7 ml/min/m²。按这个通量计算，每天佩戴12小时，水分清除能力足以覆盖临床所需的1500毫升排水量。

除了排水，这套系统还结合了血液灌流吸附技术，通过吸附作用同步清除肌酐、β2-微球蛋白等各类尿毒症毒素。

三、动物实验

20只兔子的6小时验证

研究团队在20只健康兔身上验证了这套系统的安全性和有效性。

实验持续了约6小时，血流速度维持在3 ml/min。

安全性方面，结果令人安心：

• 膜上未见明显血液黏附或血栓形成；

• 分离液始终未检出白蛋白，说明蛋白质得到了有效保留；

• 溶血率始终低于5%阈值，血浆游离血红蛋白浓度稳定；

• 凝血指标和炎症指标均无显著变化，膜材料不会激活凝血系统或引发炎症反应；

• 电解质稳态（钾、钠、氯、钙离子）维持稳定

• 外周血氧饱和度始终高于95%，未产生气栓。

有效性方面：系统成功清除了兔子体内的水分、肌酐和β2-微球蛋白。分离液中还检出了尿素和尿酸。

更关键的是：治疗结束后，五只实验兔在喂养期间接受后续观察，一周内健康状况保持稳定。肾、肺及肝组织的病理染色显示，与对照组相比，治疗组实验兔未出现组织损伤。

四、这意味着什么？

对于患者：如果这项技术最终走向临床，透析将不再是把人“留”在机器上。而是可以背着3.8公斤的设备自由行走、工作，甚至在睡眠中完成治疗。

自1945年第一台人工肾脏问世以来，透析的核心逻辑——利用半透膜通过液-液交换清除溶质和水分——在八十年间几乎没有发生范式上的改变。这项研究从根本上改变了水分清除方式，被学界视为血液净化领域迟到已久的“智能时刻” 。

五、从实验室到临床，还有多远？

这是一项令人振奋的突破，但需要理性看待：

目前仍是原型机阶段，完成的是动物实验验证。从兔子到人体，还有漫长的路要走。

毒素清除范围有待拓展：目前的吸附主要针对肌酐、β2-微球蛋白等，对蛋白结合类毒素（如硫酸吲哚酚等）的清除效果尚需进一步验证。

长期安全性未知：6小时的实验数据很漂亮，但透析患者需要的是长期、反复使用的安全性数据。

3.8公斤的重量仍需优化：虽然相比传统设备已经减重巨大，但作为“可穿戴设备”，长期佩戴的舒适性仍有提升空间。

尽管如此，这项研究的突破性不容低估。它证明了一个关键问题：无透析液的可穿戴人工肾在原理上是可行的。

从1945年科尔夫用洗衣机零件和香肠包装膜制成第一台人工肾脏，到2026年中国团队在《自然-化学工程》上发布无透析液可穿戴人工肾原型——八十年间，透析的核心逻辑第一次发生了真正的范式转变。

这项由中国团队主导的突破，为全球数千万肾病患者带来了新的希望。也许在不远的将来，透析真的可以像背一个书包一样简单。

参考文献：

[1]Luo J, Yu H, Yang X, et al. A dialysate-free wearable artificial kidney prototype driven by a liquid–gas phase transition. Nature Chemical Engineering, 2026.

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