实现便携式/可穿戴透析的漫长旅程，未来我们能期待什么？
荷兰学者Karin Gerritsen从可穿戴透析设备的研发历史开始，介绍了目前已上市或处于研发中的便携式/可穿戴血液和腹膜透析设备的现状。
大家都知道Willem Kolff使用转鼓式透析器挽救了第一例（1943年）使用血液透析治疗而存活的患者，大家不知道的是，他也发明了第一个（1976年）3.5 kg重的可穿戴式透析设备，目的是试图缩短透析时间，为此，他甚至组织了患者使用项目。但这个装置并非真的“可穿戴”，因为在实际治疗的1.5小时中，患者需要与21 L的透析液桶相连。Kolff的“可穿戴”人工肾始终处于原型阶段。
自从Willem Kolff研发血液透析设备至今，血液透析的概念几乎没有改变。人们可以在家使用现有的血液透析机，但考虑到透析机所需的配套装置，对于大多数患者而言并不实用。最近几年，有几款更紧凑的血透机被研发、甚至上市使用。这几款机器不需要专门的水处理系统，因此在理论上可以随时随地使用，在疫情的当下，也很受欢迎。目前市面上的这类透析机一般23-34 Kg重（Nxstage和Physidia），通常采用低透析液流速、每日短时透析的模式，每次治疗大约需要25-50 L透析液以达到目标透析剂量。正在研发中的第一代便携式透析机（Nextkidney）大约10-20 kg，采用目前较成熟的REDY技术（依赖于吸附柱的透析液再生和再循环系统）进行透析液生成。比便携式透析机处于更早期研发阶段的还有可穿戴式透析机（＜2.5 kg）和可置入式的生物人工肾。
紧凑型血透机
Nxstage 2005年上市，2019年被费森尤斯医疗收购。该机器重34 kg，透析液流速为200-300 ml/min，采用袋装透析液或水处理系统。
QuantaSC 已获欧盟认证，不久后会正式上市，是B.Braun的合作产品。重29 kg，最高透析液流速可达500 ml/min，需要水处理系统。
Physidia 2014年上市，重23 kg，透析液流速150-200 ml/min，采用袋装透析液，可实现2-8 L/次治疗的对流量。
便携式血透机
NextKidney 可能会成为第一个便携式透析机，适用于家庭或旅行中。重约10 kg，每次治疗大约需要4 L透析液（采用透析液再生技术，而无需单独的水处理系统）。透析液流速300 ml/min，血流速为100-350 ml/min，可进行每周6次治疗，每次2小时，也可采用隔天4小时治疗。可以与任何电路相连，而无需使用接地插座。计划明年开展首个临床试验。
可穿戴血透机
WAK 由Victor Gura医生发明，重约5 kg，由可充电式电池（1 kg）驱动。2016年，发布了纳入7例患者的临床试验结果，患者通过双腔中心静脉导管接受24小时不间断透析治疗，该治疗所获时间平均的尿素、肌酐、磷和β2微球蛋白的清除效果与传统一周3次，每次4小时的透析治疗相当。研究由于凝血、气泡等器械相关技术问题而被提前中止，过程中并未发生严重的治疗相关不良反应。在此基础上，Gura对该设备进行了更新，并在最近发布声明称，其已获得WAK 3.0的专利。
微型透析机的挑战
透析液中尿素清除 尿素可以轻易地进入透析液但难以自透析液中被清除。尿素是氮代谢产物，每天被大量生成（约400 mmol/d），肾衰患者中累积浓度较高，而高浓度尿素具有毒性作用。尿素的清除策略有脲酶法、电氧化法和使用有尿素反应基团的吸附剂。
通过电氧化法可使尿素与水发生反应，生成氮气和二氧化碳后被除泡器排出。体外和体内试验显示，使用3 mA/cm2、3V、0.1m2的石墨电极可以实现临床相当水平的尿素清除。目前正进一步优化该装置，使其更适宜于临床情况。
尿素高分子吸附剂正在研发中，这些吸附剂具有尿素反应基团，可以实现尿素的化学吸附。单纯的化学吸附虽然效果较好，但吸附速度较慢。而物理法吸附尿素可实现较快的结合动力学效应，但对尿素本身的结合能力相对较低，且有机物和水与尿素存在竞争吸附的效果。因此，将两种方法相结合研发了化学-物理吸附装置，体外研究显示，该装置可以显著增加尿素的清除效果。
低透析液流量实现高效清除和蛋白结合尿毒症毒素的清除 正在研发中的双层中空纤维复合膜由无吸附剂的内层和含吸附剂的外层构成。当液体流经该中空纤维时，溶质首先由于浓度差形成的弥散作用穿过内层进入较厚的外层，并在外层通过吸附作用被快速捕获。体外研究显示，通过这种方式，可以依靠较低透析液流速实现高效清除的同时，也可改善蛋白结合毒素的清除。
可置入生物人工肾
生物人工肾的研究目前主要包括以下3个方面：
超滤 硅纳米膜微芯片上具有均匀、细长、裂隙状孔隙，类似于肾小球裂隙隔膜。与目前所用的血滤器膜相比，硅纳米膜具有更高的筛选性和通透性。体内研究显示，该系统无需额外的压力作用即可达到超滤需求量。
生物反应器 当生物反应器内的中空纤维膜上种植有条件永生化近曲小管上皮细胞（ciPTEC）时，可以自动进行蛋白结合毒素的清除。
水和溶质的再吸收 对透析或超滤过的液体进行重吸收。但尚无现成的办法实现，有人正尝试使用电极电离作用开展相应试验工作。
可穿戴腹透设备
AWAK PD 通过单腔导管进行2L/h的潮式腹透治疗，采用改良REDY吸附系统，重量＜2 Kg。在14例患者中进行的小型研究显示，使用该种透析装置可有效清除尿素、肌酐和磷，但60%的患者报告称有腹部不适。
Carrylife PD 采用离子交换 活性炭进行透析液再生，每个交换柱的寿命为4小时，整个设备重量＜5 Kg。支持通过两个单独的腹透导管进行持续流动腹膜透析（CFPD）。在5例患者中进行的试验结果表明，8小时的治疗后对肌酐、尿素和磷的清除效果与APD相当。
COPEDIS 便携式腹透装置，分夜间和日间两种系统，采用离子交换 活性炭进行透析液再生，每天需要更换一次吸附柱。可通过单腔腹透导管进行潮式腹膜透析。在猪体内完成的试验显示，与CAPD相比，夜间系统可以达到较高的透析剂量，但尿素、肌酐和磷的清除并未得到理想的结果，推测可能与猪腹膜的转运特征相关，希望在人体会得到更好的结果，该系统或许更适合于希望达到较高透析剂量的患者；日间系统的结果表现的更好，也许更具前景。预计在2022年开展人体试验。
小结
目前市面上的紧凑型血透机采用的是低流速、每日短时透析模式；处于研发阶段的便携式血透机所用的透析液主要是基于改良REDY技术进行再生；革新性的方法（尿素高分子吸附剂、双层中空纤维复合膜）或可实现可穿戴式血透机的小型化。现有处于研发中的可穿戴/便携式腹透设备采用的是透析液再生的持续流动腹膜透析模式。