可穿戴、可植入、生物型人工腎能夠提高生活質量，延長患者生命。

    3個研究小組采取了不同方法制作人工腎，但都有一個相同的目標：讓患有腎衰竭的患者擺脫現在的常規透析。透析維持著患者的生命，但也令他們非常痛苦。

一般患者每周要去3次診所，連接上透析機，然后躺三四個小時，血液通過機器循環出身體然后再流回體內。透析機代替正常工作的腎臟過濾出有毒的代謝廢物，維持電解質平衡，移除多余水分。

除了耽誤時間和行動受限以外，大部分患者還需要仔細控制飲食和液體攝入，以保持兩次透析之間的身體健康。匹茲堡大學醫學院腎病專家史蒂文?韋斯伯德（Steven Weisbord）表示，患者還得忍受許多副作用。他的研究記錄了一些副作用，如極度疲勞、抑郁、低血壓和肌肉痙攣?！八腔颊叩木让静?，”韋斯伯德說，“但（透析）也意味著生活質量的大幅降低和一些煩人的癥狀。”

以下3種方法可能產生更好的效果。

佩戴式腎臟

可穿戴人工腎（WAK）看起來很像一條笨重的腰帶。最新的臨床試驗中，患者24小時佩戴WAK進行連續治療，結果有好有壞。因為技術問題，該研究提前終止，但其發明者表示這些問題都可以修復，而且強調，這款設備既為試驗對象提供了有效的治療，也提供了更高質量的生活。

使用一般的透析機時，血液流進一個管狀透析器，廢棄微粒穿過一層薄膜進入溶液被帶走。在這條5公斤重的WAK腰帶里，溶液在微型透析器里循環，然后返回盒中，毒素在盒里被吸收，所以溶液可以被再次循環利用。

在這場由華盛頓大學和加州大學洛杉磯分校開展的24小時試驗中，這款電池供電可穿戴設備像一般的透析機一樣有效清除了血液中的毒素。

試驗對象的經歷表明，WAK能提高生活質量，因為他們可以在治療期間四處行走或者睡覺。而且不同于一般的透析患者，他們還可以想吃什么就吃什么，想喝什么就喝什么。

然而，技術問題也很嚴重：7位試驗對象遇到了管子纏繞、泵送不穩定，以及電池和吸收盒需要替換的問題。最重要的是，在WAK的溶液循環中發現了氣泡，如果它們到達心臟或大腦，就非常致命。這款設備配有氣泡報警和排氣口，但研究人員還是計劃進行重新設計，以減少氣體產生和提高通氣能力。

WAK不能有任何瑕疵，才能實現研究人員在JCIInsight上發表的文章中提出的終極目標：“患者和護理人員能夠在家庭環境中獨立使用和管理WAK來進行治療。”

半機器半生物腎臟

1998年，加州大學舊金山分校和俄亥俄州克利夫蘭醫學中心的研究人員啟動了“腎臟項目”（KidneyProject），結合機械部件和生物部件制作一個“生物型人工腎”。

這款可植入設備的大小與咖啡杯差不多。血液首先流入一個過濾單元，過濾單元通過一層硅膜去除廢棄微粒和其他分子；然后，過濾后的血液會流經一個包含活的腎細胞的生物反應器單元，將糖分和鹽分送回血液中。生物反應盒中的細胞來自不適合移植的捐贈腎臟。

研究人員尚未對整個半機器半生物腎臟樣品進行測試，但就各個單元測試來說，還是很有前景的。其中一項研究在重癥監護室急性腎衰竭患者身上測試了生物反應器。患者被分為兩組，一組的血液只通過一臺透析器循環，另一組的血液既流經透析器，也流經一個體外生物反應器單元。實驗對照組的存活率（180天后測量）為39%，而生物反應器組的存活率達到67%。

“腎臟項目”正在積極募集資金以實現目標——制成一臺提供“治愈方法而不是治療方法”的商用設備。去年，美國國立衛生研究院向這些研究人員撥款600萬美元，推進臨床試驗。他們希望能在2017年末開始臨床試驗。

植入腎臟

第3位競爭者來自一家年輕的創業公司，其剛剛獲得了舊金山生物科技企業加速器IndieBio的投資。Qidni實驗室正在制作一個可完全植入的人工腎，利用納濾系統模仿腎臟器官的功能，到目前為止，甚至能將代謝廢物排入膀胱。公司創始人莫特扎?艾哈邁迪（Morteza Ahmadi）只透露了其硬件系統的基本信息，不過他說樣品在7月份移植到豬體內后，工作得很好。

艾哈邁迪自2010年開始研究小型透析系統，當時他還是滑鐵盧大學（位于加拿大渥太華）的一名博士生。就像“腎臟項目”的研究人員一樣，他決心用超薄晶體硅制作一臺血液過濾器。得益于半導體行業制造技術的完善和提高，這種孔徑5~20納米的硅膜可以實現量產——這一尺寸足以讓廢棄微粒通過，而不過濾掉血細胞，因為對血細胞來說，這個尺寸太小了。

2013年，在一篇論文中，艾哈邁迪及其同事提到，這種超薄晶體硅很有挑戰性，因為它很容易破裂。而且，由于硅會引起免疫反應，所以這種薄膜外面必須鍍一層生物相容材料。艾哈邁迪不愿意說他的設計團隊是如何解決這些問題的，也沒有說如何給這款可完全植入設備供電。但是，他表示，這款設備能夠持續多年過濾患者的血液，無須進行維護或清洗，因此能夠實現他的目標：“我們的想法是永久性地把患者從透析機器中解放出來。”他說。

作者：Eliza Strickland