1943年,荷兰医生科尔夫制成了第一个人工肾脏,这是首次以机器代替人体的重要器官。而人工肾脏的发明,不仅为肾病患者带来了福音,而且大大推进了人造器官的研究。
肾脏俗称“腰子”,是人和高等脊椎动物的造尿器官,一般左右各一。人的肾脏形如蚕豆,位于腹后壁腰椎两旁。这对小小的器官每50分钟就能把人体内的全部血液清洗一次,每天大约可清洗1700升血液。虽然两个肾脏只占人体重的0.5%以下,但它的过滤器和管道等如果连接起来,长度将近80千米。
知道吗?人体血液中除了红细胞、白细胞外,还有大量的血浆。它们主要由水分构成,并在血管内形成血液流动的河流。正因为有了血浆,人体血液才能够顺畅流通。当人体细胞把热量转化为能量时,会产生一些废物。如果让这些废物积累在机体的组织之内,就会损害人体,并危及生命。所以细胞把废物送进血液,再随着血液流到肾脏。肾脏一面回收血液中的有用成分,一面把有害的以及不需要的物质通过尿液排泄出去。由此可见,肾脏的功能就相当于血液的清洗工厂。另外,肾脏还担负着调节体内水分和盐分的工作。
肾脏在人体中扮演着如此重要的角色,所以它一旦出了问题,就会给患者带来极大的危险。因此,中外许多医学家致力于肾病的治疗和人工肾脏的研制。
1943年,荷兰医生科尔夫制成了第一个人工肾脏,这是首次以机器代替人体的重要器官。这种人工肾脏使病人的血液流过机内一个水槽,水槽内有一个用胶膜包着的木框制成的过滤器。血液内的有毒物质能透过人工肾脏的胶膜渗滤过去,但血球和蛋白质则不能通过。这台机器可暂时代替肾脏的功能,让损坏的肾脏逐渐康复。
1960年,美国外科医生斯克里布纳发明了一种塑料的连接器。这种连接器可以永久装进病人前臂,连接动脉和静脉,而人工肾脏极易和它相连,不会损伤血管。结果短短几年之内,便有千万名肾病患者利用人工肾脏进行透析治疗,每星期三次,每次10至20小时,以维持生命。而且很多病人接受专门训练后,还可以在家做透析。
到了20世纪70年代,一些功能性高分子纤维得到迅速发展。而所谓的功能性高分子纤维,是指纤维本身具有某种特殊功能,其中中空纤维本身即是一种。当时,人工肾脏透析器首先是用三醋酯中空纤维制成的。试想,一个由1万根内径为200微米、膜壁厚20—50微米、长18厘米的中空纤维组成的人工肾脏,不但效率高,而且操作简便。目前,世界上已有10万人凭借这种人工肾脏维持生命。
不过,现在的人工肾脏虽然应用十分普遍,但它一般只有透析、过滤的功能。而理想的人工肾脏,不但具有所代替器官的全部功能,而且具有对整个生物体的信息传感、反馈、控制和信息处理等功能——这一直是当今科学家们努力的目标。
对肾脏功能不良者来说,每次治疗都要把身体和干衣机那么大的透析器连上几个小时,总会十分不便。2008年,由美国加州大学洛杉矶分校的马丁·罗伯茨和戴维·李共同设计的人工肾脏,不但个头小,而且比传统的透析器更好用。它甚至可以像真正的肾脏一样每周7天、每天24小时地连续运转。
如今,科学家们开始畅想:等若干年后,器官移植进入“干细胞时代”(“干细胞”指的是人体中尚未发育成熟的细胞,经体外诱导具有再生各种组织器官的能力)后,人工肾脏就可以量身定做了。