中空纤维膜已广泛应用于血液净化领域，包括血液透析、血液滤过、血液透析滤过和血浆分离等。其中，血液透析是最成熟、应用最广泛、疗效最显著的人工器官之一。中空纤维膜最早应用于血液透析是在二十世纪60年代，所用膜材料是未经改性纤维素[1，2]。之后不断出现改性的纤维素中空纤维透析膜，如铜仿膜、醋酸纤维素膜、双醋酸纤维素膜等，这些膜材料可以称为"第一代血液透析膜材料"。直到今天，纤维素膜仍在使用，并且占有一定的比例，主要是改性的纤维素，以提高生物相容性，如目前使用的血仿（hemophane）膜，其血液相容性大大提高。纤维素及其衍生物材料仍在使用的原因如下：（1）独特的水凝胶结构；（2）制备成的中空纤维膜的壁厚很薄；（3）对小分子物质，如对尿素和肌酐的清除率高；（4）成本低。
由于这类膜材料的生物相容性低，在进行透析时发现一些不良作用，"首次使用综合症"就是在使用铜仿膜进行透析时首先发现的。因此，国家人工器官专家Ringoir和Vanholder在1992年的综述性文章中（发表在美国Artificial Organs（人工器官）杂志上），大声疾呼地明确提出应当拒绝把铜芬膜一类的血液净化膜用于临床，而应代之以生物相容性更好的膜。另外，使用纤维素类型的中空纤维透析膜不能清除中分子物质，如β2 - 微球蛋白，而这类物质在血液中的滞留对长期透析生存的人具有很大危害，一些与透析相关的疾病就是由此引起的[3]。再者，由于纤维素中有大量的羟基存在，这就不可避免地引起补体激活，血液中补体因子C3a，C5a的升高，而补体激活与白细胞的减少存在一定关系，是由生物不相容性导致，对长期透析患者带来很多不良反应，引发"透析综合症"。
正是因为纤维素及其衍生物带来的不良反应，促使人们研究合成膜，如乙烯-乙烯醇共聚物（EVAL）膜、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）膜、聚丙烯腈（PAN）膜、聚乙烯（PE）膜、聚丙烯（PP）膜等。这些膜材料可以称之为"第二代血液透析膜材料"，使用这些合成膜材料，对血中补体激活大大降低，生物相容性大大提高。
但是由于这些材料对血液中的中分子物质，如β2 - 微球蛋白的清除率和血液相容性仍不是很理想，研究者继续研制开发，相继成功开发出聚砜（PSF）、聚酰胺（PA）、及PSF和PA共混材料等中空纤维膜血液透析器，并得到广泛应用和推广，也获得医生和患者的认可。其生物相容性、对中分子物质β2 - 微球蛋白的清除、和功能有效性都大大提高。为提高治疗效果和对中分子物质的清除效果，同时也开发了高通量中空纤维膜血液透析器系列产品。
经典的高通量合成膜最初是完全疏水性的，具有明显的不对称结构，膜壁厚40-60μm。由于其水压通透性高（在每平方米1mmHg的压力下，水的通透性为30-40ml/h）和较高的筛分系数，高通量膜最初用于血液滤过等对流性治疗。
后来，高通量膜的结构做了相应的调整以使其具有较高的弥散性和适当的对流性。这些调整包括：（1）使用亲水和疏水聚合物组成的混合体，（2）减少膜壁厚度，（3）对膜的形态学和表面进行结构改良。这些改良措施将弥散和对流两种模式简便而高效地融合在一起，从而使其能适应新疗法（如高通量血液透析和血液透析滤过）的需要。
其中，众所周知的聚砜（PSF）膜材料目前在血液净化领域已经得到广泛认可，被认为是生物相容性和功能有效性最好的材料之一，其中的F6和F66已被医院和患者得到认可。聚醚砜（PES）和聚砜（PSF）材料属同一家族高分子材料，由于聚醚砜材料分子结构中的氧醚键代替了聚砜分子中的异丙撑键，因此其亲水性和耐热、耐腐蚀性能进一步提高，与血液接触时蛋白吸附减少，尤其是在与强氧化剂接触时，不再产生甲基自由基（残留会对人体产生很大影响），具有更好的性能。故而目前世界上以前研究聚砜膜材料的机构转向研究聚醚砜膜材料。因此聚醚砜材料也被认为是目前生物相容性最好的材料之一，成都欧赛医疗器械有限公司和四川大学合作，首先开发出聚醚砜中空纤维膜血液透析器，填补了该类型产品在国内的空白。
下图是PES和PSF的分子结构：
聚醚砜（PES）的结构 |
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聚砜（PSF）的结构 |
聚醚砜（PES）与聚砜（PSF）膜材料部分性能的比较：
（1） 玻璃化温度（Tg）高，PES为230 C，而PSF为190 C；因此耐热稳定性高。
（2） PES膜亲水性好，蛋白吸附少。与水的接触角，单纯的PES膜为67度，PSF膜为89度。
（3） 聚砜（PSF）在与强氧化剂接触时，会产生甲基自由基（-CH3），对人体有很大影响。 PES中（-O-）键代替了（-C- (CH3) 2），不会产生自由基。自由基对膜的长期重复利用有重大影响。
以上是由材料的一些基本性能数据出发，选择聚醚砜为膜材料的原因。另外一些实验和临床的数据，如补体激活、对 2微球蛋白的清除也表明聚醚砜具有优异的生物相容性和良好的使用性能，这是成都欧赛医疗器械有限公司选择研究开发的聚醚砜（PES）中空纤维膜血液净化器的重要原因。后面还将通过一些临床数据说明。
聚砜材料是在上世纪60年代开发成功的；而PES是于1972年由英国ICI公司首先开发成功的，其商品牌号为"Victrex PES"。1986年美国FDA认可PES可以作为食品添加剂、食品和药品的包装材料。
虽然目前在血液净化领域有很多膜材料，但仍不是很理想，在进行血液净化时仍需抗凝剂，有些材料常会引起一系列的不良反应，因此需开发生物相容性和血液相容性更好，治疗分离效果更佳，而且对长期透析生存患者无不良影响的"第三代血液透析膜材料"。而对中空纤维膜血液透析膜的研究以PES为起点，加之生物活性分子改性；研制和开发模拟血管和细胞膜结构的材料，进一步改进生物相容性，促进今后无肝素透析或少抗凝剂透析，这些即构成"第三代血液透析膜材料"的研究方向。
参考资料
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2. Morti S, Shao JH, Zydney AL. Importance of asymmetric structure in determining mass transport characteristics of hollow fiber hemodialyzers. J Membrane Sci 224: 39-49,2003
3. Baeyer HV, Lajous-Petter A, Debrandt W, Hampl H, Kochinke F, Herbst R. Surface reactions on blood contact during hemodialysis and haemofiltration with various membrane types. J. Membrane. Sci 36: 215-22, 1988
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