近日，电子科技大学基础与前沿研究院/深圳高等研究院邓旭教授、基础与前沿研究院王德辉教授联合四川大学赵长生教授提出了一种无需透析液的可穿戴人工肾原型，利用液-气相变机制，从根本上改变水分清除方式，同时结合血液灌流吸附技术，实现对尿毒素的高效去除，为真正实现可穿戴肾脏替代治疗迈出了关键一步，相关成果以“A dialysate-free wearable artificial kidney prototype driven by a liquid-gas phase transition” 为题发表在Nature Chemical Engineering上。基础院罗静特聘副研究员及博士研究生余华丽为论文共同第一作者，电子科技大学基础与前沿研究院为论文第一单位。该研究在材料表征方面得到电子科技大学分析测试中心的大力支持。
慢性肾病及终末期肾病发病率居高不下。肾功能受损后，患者体内多余水分与尿毒症毒素无法正常排出、持续积聚，严重威胁生命健康。目前，临床针对此类患者的标准治疗方案以血液透析和血液透析滤过为主，透析几乎成为唯一的生命维持手段。但相较于人体肾脏持续维持体液平衡的天然功能，现有临床治疗模式仍存在诸多局限。当前临床所用血液净化设备体积庞大、流程复杂，患者每周需多次往返医院接受治疗。这种间歇性的血液净化方式，不仅耗费患者大量时间、降低工作与生活效率，更会增加心血管并发症风险，严重影响患者生活质量。
近年来，可穿戴人工肾（WAK）被视为替代传统医院间歇性血液净化治疗的潜在方案。然而，目前未能从根本上解决传统透析方式的痛点，其根源在于当前微型化、便携式设备仍沿用传统血液净化原理——血液透析及血液透析滤过，一方面依靠弥散、对流为主的浓度/压力差清除代谢毒素，另一方面借助超滤为主的压力梯度排出体内多余潴留水。无论是液相到液相的毒素分子清除，还是将血液中水分以液态形式从高水势区域推向低水势区域的水分清除，都需要消耗百余升透析液或置换液，这从根本上限制了WAK的可行性和便携性。因此，开发出无需连接外部供液系统的血液净化设备，对于真正实现患者治疗自由具有重要意义。建立无需透析液的新型血液净化策略，已成为推动设备可穿戴化亟待突破的关键难题。
该研究提出了一种基于无透析液WAK的替代策略，其核心是基于透气性血液排斥膜（GBM）构建的血液净化器，通过蒸汽压梯度驱动的液-气相变实现水的分离，同时结合吸附作用实现尿毒症毒素分离。当血液流经透气性血液排斥膜时，膜的高气-液界面比可促进水分子蒸发成蒸汽，使其以气态形式透过膜，同时有效阻止血液渗透，保障治疗安全性。更为关键的是，通过调控蒸汽压差，可按需精确控制相变效率，其速率最高可达 7 ml min⁻¹ m⁻²。
体内动物实验结果验证了无透析液WAK具有优异的净化性能，通过血液净化器与血液灌流吸附剂的协同作用，可持续、高效去除体内多余水分，以及肌酐、β2微球蛋白等各类尿毒症毒素。基于该策略的原型机整机重量已控制在 3.8 kg 以内，有望优化慢性肾病、终末期肾病患者的治疗模式，为全球数千万肾病患者带来更高质量的治疗选择与生活希望。
上述研究得到了国家自然科学基金（22325201, 22205033, 22275028）等项目的支持。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s44286-026-00355-6
编辑：刘瑶 /
审核：王晓刚 /
发布：陈伟
