腎臟是個(gè)令人驚奇的臟器，每天24小時(shí)不停地工作，清潔血液，處理廢物。每一天，這些位于脊柱兩側、肋骨下方，大豆形、拳頭大小的器官，濾過(guò)150升血液產(chǎn)生12升尿液。

　　移植是腎功能衰竭的最佳治療方案，但對器官的需求量遠遠大于供應量。

　　美國器官獲取和移植網(wǎng)絡(luò )說(shuō)，有超過(guò)100,000例患者在等待腎移植的名單上，但去年，只有17,108例患者獲得移植。

　　總的來(lái)說(shuō)，全國腎臟基金會(huì )估計，超過(guò)460,000名美國人患有終末期腎病，并且每天在美國都有13名患者在等待捐獻腎臟的過(guò)程中死去。他們說(shuō)，關(guān)愛(ài)腎臟病患者的聯(lián)邦醫保賬單——包括處方藥在內——2012年是870億美元左右。

　　腎病專(zhuān)科和在美國田納西州納什維爾范德堡大學(xué)醫學(xué)中心的醫學(xué)助理教授，腎病專(zhuān)家WilliamH.FissellIV和他的研究團隊希望終結這種災難性的場(chǎng)景，他說(shuō)：

　　“我們正在開(kāi)發(fā)一種生物混合裝置，可以模擬腎臟清除足夠多的廢物、鹽和水，使得患者不再需要進(jìn)行透析。”

　　目標是制作一種足夠小的裝置——大約汽水瓶大小的尺寸——這樣就可以裝進(jìn)患者體內。

　　植入的人工腎臟包含微芯片過(guò)濾器和活體腎臟細胞，并將由患者自己的心臟供能。

　　硅納米技術(shù)加上活體腎臟細胞

　　微芯片采用的是與微電子工業(yè)用于計算機相同的硅納米技術(shù)。

　　Fissell教授表示，芯片價(jià)格便宜、精確且濾過(guò)功能令人滿(mǎn)意。每個(gè)裝置都含有約15個(gè)芯片，一片片疊在一起。

　　每一個(gè)微芯片過(guò)濾器都包含微孔，每一個(gè)微孔都將包含并作為活體腎臟細胞膜的支架，后者模仿腎臟的自然功能。該小組正在逐一精確地設計過(guò)濾器的每一個(gè)孔，力求每一個(gè)孔都做成他們想要的模樣。

　　Fissell教授說(shuō)，幸運的是，細胞在實(shí)驗室的培養皿中順利生長(cháng)著(zhù)。他們可以研制出一種腎細胞膜，可以分辨哪些化合物可以作為營(yíng)養物質(zhì)重吸收回血液并保留在血液中，哪些作為應該通過(guò)尿液排泄的廢物從血液中移除。

　　通過(guò)這種方法，Fissell教授說(shuō)，“我們可以利用大自然母親6,000萬(wàn)年的研究和發(fā)展成果”，開(kāi)發(fā)出一種置于人工腎臟核心位置的活體細胞生物反應器。

　　由患者血流功能且無(wú)血栓危險

　　該裝置不需要能量來(lái)源，因為它使用來(lái)自患者心臟的能量——在血管中產(chǎn)生的自然壓力——推動(dòng)血液通過(guò)過(guò)濾器。

　　然而，這一特點(diǎn)也提出了一個(gè)挑戰：如何微調流體動(dòng)力學(xué)，使得血液可以流動(dòng)通過(guò)該設備而不發(fā)生血栓。

　　AmandaBuck博士是一位生物醫學(xué)工程師，對流體力學(xué)很有興趣，負責該項目的這一部分。

　　Buck博士使用計算機模型來(lái)改進(jìn)裝置內部管道形狀以獲得平穩血流。然后，在3D打印的幫助下，研究團隊創(chuàng )建了一個(gè)雛形，并測試其血液流動(dòng)的流暢性。

　　Fissell教授說(shuō)，因為生物混合裝置將不對人體免疫反應產(chǎn)生應答，不太可能會(huì )發(fā)生排斥反應。“它與器官移植不同，不是一個(gè)免疫順應、匹配的問(wèn)題，”他解釋說(shuō)。

　　十幾年來(lái)的研究即將開(kāi)花結果

　　這個(gè)腎臟項目早在十多年前就已經(jīng)開(kāi)始。2003年，它獲得了第一批來(lái)自美國國立衛生研究院（NIH）的財政撥款、最近美國國立衛生研究院（NIH）為Fissell教授和他的研究伙伴，加利福尼亞三藩大學(xué)的長(cháng)期合作者ShuvoRoy提供了長(cháng)達4年，高達600萬(wàn)美元的資助。

　　2012年，食品和藥品管理局（FDA）給予該項目快速通道審評——一種是用來(lái)促進(jìn)和加速用于治療嚴重疾病且有可能解決無(wú)法滿(mǎn)足目前醫療需求藥物的審評方式。

　　該小組希望在2017年底之前能夠進(jìn)行硅過(guò)濾器的試驗性研究。Fissell教授說(shuō)他有一大堆的患者渴望能夠參與其中，他對這些患者表示欽佩，正如他總結道：

　　“我的患者絕對是我的英雄。他們一次又一次地從鬼門(mén)關(guān)回來(lái)，他們接受了沉重的疾病負擔，因為他們想生存下去。他們愿意把為了其他患者承擔所有的風(fēng)險。”