血液透析器可沥滤物研究综述

【作 者】刘子琪 ，陈卓颖，付海洋，付步芳

1 中国食品药品检定研究院，北京市，102629

2 中国药科大学，南京市，211198

3 华南理工大学，广州市，510641

0 引言

血液透析器作为一种治疗肾相关疾病的医疗器械，在人工透析中应用广泛，临床上肾功能受损患者的血液被导出体外进入血液透析器后，血液透析器能清除体内代谢的有毒物质，并尽可能地减少血液中有效物质的丢失，同时也能对各种电解质在血液中的平衡起到一定作用，维持患者正常的生命活动[1-2]。血液透析器在血液透析疗法作为一种治疗手段被提出后的一百多年里也在不断改进，其中透析器的外在结构设计、内在的透析膜材料是透析器发展改进的重点[3]。

透析器的结构设计经历了由蟠管型到Kiil平板型，最终到中空纤维型的发展[4]。目前，世界血液透析领域应用的透析器几乎全部是空纤维型透析器。

血液透析器的透析膜主要通过影响膜两侧溶质转运发挥物质清除的作用，膜材质的选择在一定程度上会影响产品的生物相容性，进而影响临床使用的安全性。早期血液透析领域应用的透析器膜材料主要是纤维素类膜，随着制膜工艺的不断发展，高分子合成类膜材料近年来已经逐渐占据市场主流。有调查研究显示，高分子合成膜中的聚砜和聚醚砜类膜材2017年的市场占比已经超过70%，并且呈现逐年增加的趋势[5]。

尽管血液透析器经过不断发展，生产工艺有很大改进，但在临床血液透析过程中，不良事件仍时有发生，重要原因之一是血液透析器在使用过程中会不可避免地接触到透析液、血液等介质，血液透析器中的可沥滤物会通过这些与其相互作用的介质进入人体，对人体产生负面影响[6]。而这些可沥滤物不仅种类繁多，难以检测，同时现阶段也尚无针对血液透析器可沥滤物的质量评价方法，确定临床应用的血液透析器中的可沥滤物种类，制订合理可靠的浸提方案和检测方法，为血液透析器的质量控制和监管提供技术支持是亟待解决的问题。

1 可沥滤物种类研究

血液透析器中可沥滤物种类繁多、来源复杂的特点决定了同一套浸提方案和检测方法不可能完成对所有可沥滤物的检测。因此，确定透析器中可沥滤物的种类是建立后续方法需要解决的首要问题。在现阶段血液透析器生产和加工工艺的条件下，常见的可沥滤物可被分为几个大类。

1.1 原料单体

血液透析器的生产过程应用了大量高分子材料，这些高分子材料通过原料单体聚合而来，由于聚合反应不够完全，原料单体也常常会存在于最终的血液透析器产品中[7]。现代血液透析器的制作工艺中，经常采用聚碳酸酯或聚丙烯来制备外壳，而核心部分中空纤维膜通常采用聚砜或聚醚砜材料制成，这些高分子材料的单体残留往往是血液透析器可沥滤物考察的重点。

以双酚A[2，2-二（4-羟基苯基）丙烷（bisphenol A，BPA）]为例，它是常被用来合成聚碳酸酯和聚砜材料的单体之一。在血液透析治疗的过程中，聚砜材料制成的透析膜和聚碳酸酯材料制成的外壳在合成过程中，残留的单体有极高的概率通过与血液的直接接触进入人体，MURAKAMI等[8]的研究表明，采用聚砜膜透析器进行血液透析治疗的患者血清中产生了一定量的双酚A残留。BOSCH-PANADERO等[9]在对不同种类的透析膜进行研究时发现，透析器中的 BPA含量可能会增加血液透析患者的BPA负担。生物学实验表明，双酚A是一种具有一定胚胎毒性和致畸性的有害可沥滤物[10-11]，因此在透析器成品的质量检验中充分评估双酚A的残留及其可能对人体产生的危害是很有必要的。郭利娟等[12]提出了用有机溶剂甲醇浸提血液透析器中的双酚A，得到样品供试液后采用高效液相色谱法检测样品供试液中的双酚A含量的方法，以此来分析血液透析器中的双酚A可沥滤物。

1.2 引入的添加剂

血液透析器中所使用的材料，一般不单纯是高分子聚合物本身，种类恰当、比例合适的添加剂也是必不可少的，这能有效改善器械整体稳定性和粒料性能，但部分添加剂的毒性也不能忽视，这启示研究者们要对某些特定添加剂进行研究以确认其残留量。

以邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（diethylhexyl phthalate,DEHP）为例。DEHP是用来增强塑料制品柔韧性的常用增塑剂之一，血液透析器的外壳绝大多数为聚碳酸酯、聚丙烯等塑料材质，DEHP存在的风险很高，同时有动物毒理学实验表明，DEHP具有肝脏毒性、生殖发育毒性和致癌性等多种毒性[13-14]，因此它也应成为可沥滤物考察研究的重点之一。OLCZYK等[15]取临床透析器循环后的血液进行高效液相色谱法分析，对透析过程释放产生的DEHP的循环浓度进行了检测，并发现进行血液透析的患者经常接触到不可忽视的DEHP量。

1.3 加工工艺残留

血液透析器原材料的加工过程以及成品的制备过程中都有可能引入部分溶剂残留，最终产品的灭菌过程也有灭菌剂残留的风险，这些都属于可能存在的加工工艺残留。例如，原材料加工过程中使用的溶解反应物、调节反应速度的溶剂，包括脂环烃类、芳香烃类、脂肪烃类、醚类等，其中多数对人体有一定毒性，需要对这类可沥滤物进行研究并严格控制其残留量。

中空纤维膜作为血液透析器的核心部位，是与人体血液直接接触的部分，在其制备过程中需要慎重选择溶剂。由于二甲基乙酰胺（dimethyl acetamide,DMAC）、N-甲基吡咯烷酮（N-Methyl pyrrolidone,NMP）等溶剂与膜材料的溶解参数相近，二者成了膜材料制备过程中的首选溶剂，但在后续的生产过程中却很难完全去除。刘炘等[16]的研究显示，DMAC显示出一定的生殖系统损害性，对鼠胚胎、家兔均有毒性作用。为确保使用者的安全，亟须合适的浸提和检测方法来准确报告该可沥滤物在血液透析器中的残留量。黄敏菊等[17]提出了先用生理盐水浸提膜材，然后用气相色谱毛细管柱测定空心纤维透析器中DMAC残留量的方法，并对测量条件进行了优化，能够系统地分析其在空心纤维透析器中的残留量。而另一种溶剂NMP在被人体摄入后，会产生一定的刺激作用及生殖毒性[18]。杨伟芳等[19]选择乙醇水混合溶液作为浸提模拟溶液，建立了血液透析器中NMP在模拟临床试验过程中溶出量的气相色谱测定方法，并进行了方法学验证，重现性好、精密度好、回收率高。

血液透析器因其特殊的使用需要，需要保持最终产品无菌状态，灭菌工艺包括环氧乙烷灭菌法、射线灭菌法、高温蒸汽灭菌法等。值得注意的是，环氧乙烷毒性较大，所以该方法在灭菌过程结束后要严格控制环氧乙烷的残留量，现阶段对于血液透析器中环氧乙烷的分析方法已有明确规定，具体要求可参考YY 0053—2016行业标准[20]。

1.4 其他可沥滤物

在实际工作中，可沥滤物不仅包含上述提到的单体、添加剂、溶剂、加工助剂本身，血液透析器在生产、贮存、运输及使用等过程中还可能会发生上述化学物质的水解、降解或其他反应，这些在特定情况下有可能产生的次级可沥滤物应同样纳入可沥滤物研究的范围[6]。上文提到的DEHP是可能产生其他可沥滤物的一个典型代表，DEHP进入人体后，部分DEHP受肠道内一些酶的作用会迅速由双酯转化为邻苯二甲酸单（2-乙基己基）酯（mono-(2-ethylhexyl)phthalate,MEHP）[21]，且有研究表明，次级产物MEHP的毒性大于DEHP[22]，这类在实际使用过程中存在形式发生改变而产生的可沥滤物也值得关注。再例如聚氨酯密封胶，它是将血液透析器的核心部件中空纤维束粘结固定在透析器外壳中的黏合剂[23]，合成聚氨酯的单体二苯基甲烷二异氰酸酯（diphenylmethane diisocyanate,MDI）在与血液接触后会迅速分解，主要降解产物为4,4'-二氨基二苯甲烷（4,4'-Diaminodiphenyl methane,MDA），国际癌症研究机构（International Agency for Research on Cancer,IARC）将MDI的分级定为3，表示其对人体不具备致癌性，而MDA的分级为2B，即可能对人体有致癌作用，对于这种特殊可沥滤物，应进一步改进检测方法。例如，黄元礼等[24]在进行残留单体二苯基甲烷二异氰酸酯的检测时，虽然选用4,4'-MDI作为主要的观察指标，但仍取对应转化量的MDA可耐受摄入量TI值进行结果分析，这对于同类型的其他可沥滤物的研究有重要的借鉴意义。

2 可沥滤物浸提条件研究

进行可沥滤物研究首先要将血液透析器中的可沥滤物提取出来，现阶段普遍采用的方法是浸提法。不同的可沥滤物需要的浸提条件各不相同，需要根据特定可沥滤物的性质对浸提条件进行优化。

2.1 浸提方式与浸提样品的选择

血液透析器在浸提时一般遵循医疗器械常用的浸提方式，包括模拟浸提、加严浸提和极限浸提[25]，一般来说，模拟浸提最接近透析器的实际使用条件；加严浸提的条件相对更加严格，可沥滤物的释放量一般大于实际使用条件；而极限浸提通常需要破坏透析器的外部结构，浸提效果更好。

浸提样品的选择受到拟研究可沥滤物具体类型的影响，在产品的加工过程中可能会对其残留量产生影响的可沥滤物，例如反应所需的有机溶剂、高分子材料单体等，一般优先采用最终成品进行检验。但在有些情况下，某种可沥滤物仅存在于血液透析器的特定部分，例如透析膜材料、特定部位的密封胶等，这类一般可选取有代表性的部分进行浸提。

浸提方式与浸提样品的选择是相辅相成的，二者都是浸提方案的重要组成部分。例如，黄敏菊等[16]在进行空心纤维透析器的有机溶剂DMAC残留量检测时采取了模拟浸提法浸提透析器最终成品；杨伟芳等[19]与沈永等[26]在进行空心纤维透析器有机溶剂NMP残留量检测时也选用了模拟浸提法浸提成品的方法。在有些实验中，为了得到极限的浸提结果，研究人员会采用极限条件下的加严浸提方案，郭利娟等[27]为了充分提取出血液透析器的密封层残留的4,4'-MDI，采用了极限浸提配合超声浸提的方法提取密封层材料；黄元礼等[24]在对血液透析导管中的4,4'-MDI进行残留量检测时，采用了极限浸提配合加热回流浸提的方法。

2.2 浸提介质

浸提介质的选择会大大影响可沥滤物的释放水平，浸提介质的改良是浸提条件优化的重点之一。血液透析器的浸提所选的浸提介质应对拟研究的可沥滤物具有一定的溶解性，或与透析器实际使用时的环境介质相似。例如HAISHIMA等[28]利用牛血清成功浸提了血液透析器中的双酚A；徐苏华等[29]发现4,4'-MDI在甲醇中有良好的溶解性，采用甲醇作为浸提介质，模拟临床使用制备浸提液；杨伟芳等[19]则选择了乙醇水混合溶液浸提NMP。除此之外还应注意，浸提介质的选择应避免与拟研究的可沥滤物发生反应而使检测结果低于其实际的量。

2.3 浸提体积、时间及温度

与上述两点相比，浸提体积、时间及温度的确定相对简单，也更易根据实际实验情况做出调整，合适的条件选择往往需要多次实验的经验积累。浸提体积的选择主要有三点要求：①完全浸没浸提样品；②浸提液或浓缩后的检验液中可沥滤物浓度能够满足检测灵敏度要求；③避免浸提体积不足影响浸提物质进一步析出。浸提时间应按照血液透析器在实际使用过程中与患者的接触时间来确定，模拟浸提一般大于4 h，极限浸提要根据实验的具体条件确定浸提时间。模拟浸提的浸提温度也应模拟临床使用条件，一般选用（37±1）℃，极限浸提的温度可根据浸提溶剂和拟浸提物质的理化性质合理选择，一般会高于37 ℃。

3 可沥滤物检测方法的建立

目前，针对血液透析器可沥滤物检测的标准方法尚未建立起来，上述研究人员采用的对可沥滤物进行定性定量的方法绝大多数是高效液相色谱法或气相色谱法串联质谱法。

在色谱质谱方法建立过程中，研究重点是怎样开发出适合该可沥滤物的检测方法并进行方法学验证。以上述杨伟芳等[19]的实验为例，首先应根据拟研究可沥滤物的理化性质（一般包括极性、溶解性、沸点等），同时参考浸提介质的选择，确定合适的检测仪器。该实验使用乙醇水作为浸提介质浸提NMP，因此采用气相色谱法进行检测。其次通过多次实验验证确定了合适的色谱柱类型、检测器、程序升温设定、载气流速、分流比等。然后对确定的方法进行系统适用性试验、标准溶液制备及线性范围考察、稳定性试验、精密度实验、回收率实验等，确定了该方法能够用来测定拟研究的可沥滤物NMP。最后根据已建立的色谱质谱方法进行检测，得到NMP的残留量数据。

4 总结与展望

近年来，随着我国血液透析患者不断增多，血液透析器的临床应用数量也随之攀升，大量国产或进口的血液透析器涌入市场，但血液透析器的质量控制技术却不够完善，尤其是对于种类繁多的可沥滤物的研究严重缺乏。不断探索不同种类的可沥滤物，并根据不同可沥滤物的特点，有针对性地制订适宜的浸提方案，建立可靠有效的检测方法，是透析器质量控制研究的重要内容。相信随着可沥滤物研究的整体进步，各种可沥滤物检测方法的不断完善，不仅可以进一步确保血液透析器产品的安全有效，同时也能为企业和监管机构提供技术支持，促进血液透析器行业的健康发展。