可以使用体外方法进行血液净化，从而将血液泵出，通过各种设备或技术进行处理，然后重新注入到体内血液回路中。该程序已成为终末期肾脏疾病，肝功能衰竭和急性中毒的关键且挽救生命的疗法。抗凝剂在临床血液净化程序中起着基本作用。通常需要足够的抗凝作用而没有过多的出血风险，以在血液净化过程中保持过滤器和回路的通畅。但是，由于患者之间的差异，确定抗凝剂的准确剂量会很复杂，这些患者中抗凝剂的清除率会随疾病状态而变化。接受过量抗凝剂的血液净化程序的患者可能会出血性并发症，例如脑出血，严重的胃肠道出血，而抗凝剂给药不足的患者可能会发生与凝血相关的并发症，包括血液中的血栓形成，从而导致电路故障和早期终止治疗。
在体外血液净化过程中，会给予抗凝剂以防止血栓形成。然而，由于凝血的几乎完全失活和止血恢复延迟而引起的出血并发症对患者构成了严重的风险。最近，四川大学赵伟锋/赵长生教授团队展示了在体外和在比格犬中，吸附凝血因子VIII，IX和XI的水凝胶微球在血液净化之前放置在体外回路中时会提供短暂的血液稀释。相关论文题为Transientbloodthinningduringextracorporealbloodpurificationviatheinactivationofcoagulationfactorsbyhydrogelmicrospheres发表在《NatureBiomedicalEngineering》上。微球抑制凝血因子活性的水平（约8-30％）类似于轻度血友病中发生的水平。在将其重新引入动物时，纯化的假血友病血液有利于止血的更快恢复。短暂的稀血策略可以提高临床血液净化程序的安全性。
球的设计和理化特性
为了保护人体免受意外暴露于水凝胶球体的影响，根据作者以前的工作，将球体的尺寸设计在微米范围内，并通过电喷雾制备。磺酸基，羟基和羧基被并入水凝胶三维（3D）网络中以提供血液稀释特性。如图1a所示，为了增加水凝胶的尺寸稳定性，将疏水性聚合物骨架引入水凝胶网络中。选择广泛用于血液净化的聚醚砜作为骨架，并显示出出色的稳定性，优异的机械强度和良好的成膜能力，同时添加N-乙烯基-2-吡咯烷酮以增强骨架的亲水性，从而实现与血液充分接触。为了探索两种聚合物在水凝胶网络中的最佳比例，制备了具有不同水凝胶网络的各种微球，并通过能量色散谱，元素分析和X射线光电子能谱进行了表征。进行了一系列凝血实验，以确定耗竭因子的水凝胶网络的最佳组成。选择了在最低浓度下将凝结时间从5分钟延长至分钟以上的微球，以进行进一步研究，作者将其称为增强型抗凝水凝胶微球（RAHMs）。
图1：体外球体的生物相容性设计和评估。
评估球体的生物相容性
进行了一系列实验以评估RAHM的血液相容性。疏水聚合物微球（HPM）和RAHMs对牛血清白蛋白（BSA）（一种典型的血浆蛋白）的吸附能力如图1b所示。通过测量血小板粘附水平和血小板因子4（PF4）的浓度，系统地研究了RAHMs对血小板活化的影响（图1c）。使用溶血实验研究了RAHMs的红细胞相容性（图1d）。HPMs和RAHMs不会引起各种血细胞数量，白细胞分布（图1e）或红细胞和血小板的体积分布（图1f）的明显变化。
为了验证RAHM在血液净化方面的潜在适用性，在体外系统研究了它们的血液稀释特性。用不同浓度的RAHM孵育后，研究了凝血酶时间（TT），活化的部分凝血活酶时间（APTT），凝血酶原时间（PT）和血浆中纤维蛋白原的浓度（图2a）。纤维蛋白原，这可能是TT延长的原因之一。因此，还研究了RAHMs对固有凝血途径中典型凝血因子（因子VIII，IX，XI和XII）的影响。如图2f所示，RAHMs显着抑制了凝血因子的活性（尤其是凝血因子VIII）。
图2：设计和评估球体的血液稀释特性。
假性血友病模型在体内的疗效和安全性
考虑到RAHMs的高血液相容性，出色的血液稀释能力，低的细胞毒性和抗菌粘附特性，作者预期不使用传统抗凝剂同时进行体外抗凝治疗和体内止血功能的快速恢复（称为假性血友病模型）是可行的。由RAHM实现。该设备通过高压灭菌1h进行彻底消毒，并安装到典型的血液净化回路中，以建立体外假血友病模型（图3a，b）。如图3c-f所示，除治疗前和治疗后的血清肌酐水平外，肝功能，肾功能，电解质水平或补体水平均无显着变化。
图3：假性血友病模型的建立及其体内安全性。
作者预计通过使用这种假性血友病模型可以实现体外抗凝和止血功能的体内恢复，从而可以避免传统抗凝剂引起的出血风险。因此，在动物实验中，作者系统地研究了RAHMs的性能，并将其与临床上最常用的抗凝剂肝素作为对照组进行比较。在治疗期间，治疗结束后0、30、60和min采集的血样以及在治疗结束后min采集的血样要进行不同的凝血时间测试（图4）。肝素治疗组和RAHM治疗组之间PT的延长没有差异（图4a），这一结果与体外凝血时间试验的结果一致。但是，对于APTT和TT（图4b，c），两组均显示出明显的延长。
图4：假性血友病模型在体内的功效。
在组织培养聚苯乙烯板（TCP）中进行了WBCT测试，以直观地显示出两组之间的差异（图4d，e）。有趣的是，与肝素治疗组相比，治疗后血样的凝血时间恢复到正常水平，这表明假性血友病模型可以同时实现体外抗凝和体内安全性。通过SEM观察治疗前后血块的结构（图4f）。在治疗分钟后，还可以观察到在建立血液通路期间产生的手术伤口（图4g）。RAHM治疗组的止血功能得以恢复，而肝素治疗组则观察到明显的活动性出血。如图4h所示，在初始治疗过程中，凝血因子的活性被抑制到小于30％（尤其是凝血因子VIII）。
以上结果表明，假性血友病模型在维持整个体外循环的通畅性方面显示出显着的能力。但是，在临床中，血液透析需要使用透析液去除毒素。因此，用透析液流进行了血液透析治疗，以研究假血友病模型在临床情况下的性能（图5a）。如图5c所示，类似于没有透析液的治疗，RAHM在治疗期间仍显示APTT和TT的显着延长，这足以确保RAHM能够成功应用血液稀释。值得注意的是，在没有透析液的治疗过程中，钙的下降是由于RAHMs的羧基对钙离子的吸附，可能导致患者发生低钙血症的风险。但是，如图5b所示，与不使用透析液的处理相比，用透析液处理的钙浓度保持在正常水平，并且其下降减少。钙浓度下降的原因是透析液补充了钙浓度的损失。如图5d，e所示，在血液透析仪中未观察到凝块，并且生物学参数保持在透析前后的正常水平内。而且，如图5f所示，假性血友病模型对于1.2-m2和1.8-m2的透析器都显示出优异的血液稀疏特性，这表明它可以用于具有不同透析器尺寸的体外回路。
图5：假血友病模型在血液透析中的实际应用。
参考文献：doi.org/10./s---x
