基于双通道模式的中空纤维膜式人工肺研究

针对目前已临床应用的体外人工肺存在气体交换能力差、血液传输效率不足、使用寿命短等问题，以制备一种基于双通道模式的中空纤维膜式人工肺为研究对象，对双通道模式人工肺的特征及规律进行基础科学研究。不同于临床上氧气和二氧化碳使用同一通道的单通道模式人工肺，在双通道模式中进入血液的氧气和排出的二氧化碳分别具有各自通道。采用独创的中空纤维双组份涂覆工艺在中空纤维的表面涂覆膜材料，以解决目前单组份涂覆工艺存在的易粘结、不连续的缺点，同时优化双通道模式人工肺用膜材料涂覆关键技术。研究双通道模式人工肺的体外性能，弄清双通道模式与使用寿命的规律性问题，确立基于双通道模式人工肺的氧合效果数学模型。通过对上述科学问题的探索和研究，以期为膜式人工肺提供新的研究思路及其可持续研究提供可靠的科学依据，也将为有效延长人工肺的使用寿命和研制出新型的人工肺奠定理论和技术基础。

针对目前已临床应用的体外膜式人工肺存在气体交换能力差、血液传输效率不足和使用寿命短等问题，以制备一种基于双通道模式的中空纤维膜式人工肺为研究对象，对双通道模式人工肺的特征及规律进行基础科学研究。.首先，模仿生物膜的表面结构形态、将有序的胆甾醇酯液晶单元引入到硅橡胶中，通过硅氢加成反应和溶液浇铸法，制备了液晶改性的硅橡胶交联膜；以乙烯基硅橡胶和含氟硅氧烷为基质材料，利用溶胶-凝胶法和超临界二氧化碳方法，制备了含氟硅橡胶杂化膜。研究结果表明，改性的硅橡胶膜材料，不但具有明显优于普通改性硅橡胶膜的渗透性能和机械性能，可用作人工肺的中空纤维膜的涂覆材料，而且具有优越的生物相容性，能够满足膜式人工肺膜材料的基本要求。. 其次，设计了中空纤维膜的双组分涂敷工艺，并在中空纤维的表面涂敷了改性硅橡胶膜。探索了浓度、固化时间和温度等涂覆因素对涂覆效果的影响，获得了最优的中空纤维双组分涂覆技术和基础性规律。该技术解决了目前中空纤维膜涂覆工艺易粘结和不连续的关键技术问题，揭示了涂覆工艺中各影响因素之间存在的一些规律。. 最后，以中空纤维膜为基质材料，涂覆含氟硅橡胶膜的梯度陶瓷管为外壳材料，设计了新型的双通道模式人工肺，不同于临床上氧气和二氧化碳使用同一通道的单通道模式人工肺，双通道模式中进入血液的氧气和排出的二氧化碳分别具有各自通道，这种设计方法尚无报道。采用纤维内走氧气外走水相的方式，分别以生理盐水和去离子水代替血液，探讨了双通道模式人工肺的体外性能。结果表明，双通道中空纤维膜式人工肺的氧气传输速率高，压力降低，使用寿命长，符合膜式人工肺的基本要求。例如，当生理盐水流量为450 ml/min时，氧气传输速率为71.6 ml/(min•m2)，压力降为29.1 mmHg，使用寿命在5天以上，其性能接近于国际上通用优良膜式人工肺的性能。同时，根据膜式人工肺的理论模型，确立了双通道模式人工肺的氧合效果数学模型。研究结果表明，本研究采用的改性硅橡胶交联膜材料、中空纤维双组份涂敷工艺和双通道模式，有利于提高中空纤维膜式人工肺的综合性能。可以展望，基于双通道模式的中空纤维膜式人工肺将具有很好的研究前景和应用价值。. 通过对上述科学问题的探索和研究，双通道模式可以为人工肺研究提供新的思路，也将为提高人工肺的性能和研制出新型的人工肺奠定理论和技术基础。