慢性肾病与终末期肾病在全球范围内发病率与死亡率居高不下，预计到2030年将影响约1450万人。患者肾功能受损导致体内多余水分与尿毒症毒素积累，目前标准临床治疗主要依赖血液透析与血液透析滤过。然而，与天然肾脏持续调节体液的能力相比，现有临床治疗依赖庞大、非便携的血液净化设备，患者需每周多次往返医院，生活负担沉重。
尽管可穿戴人工肾作为传统间歇性血液净化的替代方案有所进展，但因现有设备仍基于传统净化原理（依赖大量透析液维持浓度与压力梯度），其便携性与实用性仍受限。因此，开发无需依赖大量液体的创新型血液净化技术，是实现真正可穿戴治疗的关键。
图1 无透析液可穿戴人工肾的设计原理与传统透析方式的对比
电子科技大学邓旭教授、王德辉教授联合四川大学赵长生教授提出一种基于液-气相变驱动的无透析液可穿戴人工肾原型。
该原型采用气体渗透性血液排斥膜作为核心，通过蒸气压力梯度驱动实现液-气相变以去除水分，并结合吸附技术清除尿毒症毒素。系统可实现约7 ml·min⁻¹·m⁻²的高水清除通量，并在急性肾损伤兔模型中成功进行肾脏替代治疗，有效去除了水分、肌酐和β₂-微球蛋白。
该原型目前重量低于3.8 kg，具备进一步工程优化的潜力，为便携式血液净化的实际应用提供了可行路径，开辟了灵活高效肾病治疗的新途径。
图2 无透析液血液净化器的结构设计与液-气相变机制
该项研究开发的基于气体渗透性血液排斥膜的无透析液可穿戴人工肾原型，通过液-气相变机制实现了高效水分去除，并结合血液灌流吸附柱清除了尿毒症毒素。在兔体内实验中，系统展现出良好的安全性、可行性与有效性，能持续清除水分、肌酐及β₂-微球蛋白。尽管该原型在毒素清除谱上仍较临床血液透析为窄，但其在水分去除方面的性能已超越传统方法。未来通过进一步优化膜材料、整合智能传感系统、减轻设备重量及提升便携性，该系统有望推动家用或可穿戴血液净化技术的发展，提升患者生活质量并降低治疗负担。
Luo, J., Yu, H., Yang, X. et al. A dialysate-free wearable artificial kidney prototype driven by a liquid–gas phase transition. Nat Chem Eng (2026). https://doi.org/10.1038/s44286-026-00355-6
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