4.4　发展我国人工肺中空纤维交换膜材料产业的主要任务及存在的主要问题

我国医疗器械产业发展较晚，投资规模与全球医疗器械巨头存在很大差距。因此，我国医疗器械产业整体的发展是“大而不强”的。在新冠肺炎重症病人抢救中，ECMO发挥着重要作用，ECMO的配备也体现了一个国家的急救水平。但是我国ECMO设备严重依赖进口，而ECMO作为一种紧急医疗设备，国产化很有必要，急救和突发状况下需要有国内自主产品。此次疫情使得我国ECMO国产化问题被提上日程。今年3月初，工信部召集了一次电话会议，有20多家与ECMO 相关的企业代表参会，交流各自的产品进展和研发进展，国家鼓励他们研发攻关，并表示会给予支持。3月5日，广东省药监局官网也发布消息称，广东省医疗器械质量监督检验所组织召开国家药监局体外循环器械重点实验室专题工作会议，研究开展ECMO 标准和技术研究，为企业ECMO 研发提供技术支持，推进ECMO 国产化进程，填补产品国内空白。而多位从事该设备研发的人士也预测了他们的ECMO 国产时间预期，从三年到十年不等。

近些年ECMO技术应用研究的主要热点有：离心式血泵、管路内壁肝素化、新型膜材料的开发、新型氧合器的研发等方面，使ECMO朝着更加简便、安全、高效的方向发展。作为ECMO设备的核心关键技术的中空纤维交换膜，由于其在交换面积、氧合形态等方面具有优势，近年来已经成为人工肺研究的主要方向。用于制造中空纤维的材料主要为一些成纤性能良好的高分子材料，对膜材料的要求是具有良好的成膜性、热稳定性、化学稳定性、耐酸碱性、微生物侵蚀性和抗氧化性。国内外当前的研究主要是为了提高气体交换能力和提高生物相容性，采用的方法主要有改进膜材料、优化设计以及对各种性能的实验评估和临床评价。在膜材料改进方面，通过对纤维表面涂覆具有良好透氧性或抗凝血性能的材料，可以提高人工肺的使用效率。同时薄且致密的表面层与血液接触，可以阻止血浆渗透，有助于长期临床应用。设计的优化主要集中在血液动力学方面的改变，即通过流动方式的变化减小血液流动阻力，提高气体交换量，降低血液凝结的发生。开发出新的具有良好生物相容性和气体渗透性的中空纤维膜材料成为研发的主要目标，因为长期有效的人工肺必将能够满足成人数月中氧气和二氧化碳代谢的需要，更大程度地延续患者的生命。

人工肺的研究将集中在：

① 气体交换。需求的气体交换量是变化的，用作自然肺部分功能的补充时需要1/2的基本流速，用作移植过渡总的代替时需要2倍的流速。

② 血液相容性。包括接触活化、血小板激活以及因此而产生的凝血、血纤维蛋白溶酶原系统的激活、补体和白细胞的激活等。

③ 血液动力学的相容性。血液动力学相容性包括对组件附件的考虑、血液流经自然肺循环的设计和需求、右心的后负荷、左心房和左心室充盈。

④ 设备的大小和形状。大小和形状对体内人工肺特别重要。

发展ECMO膜产业目前存在如下主要问题：

（1）专业人才

当前国内医用中空纤维膜生产企业屈指可数，无ECMO膜生产企业。中空纤维膜丝是ECMO膜肺的核心部件，目前临床使用的ECMO普遍存在一个重要的问题：HFM膜孔与血液接触后可能被血清润湿，造成气体交换速率的降低，甚至产生血浆渗漏。这是 ECMO 不能长期和大规模应用的最重要原因。但我国在医用中空纤维膜生产研发方面人员严重短缺，无法提供技术支持，缺乏工程应用型专业人才，无法满足当前行业发展的需求，拖慢了ECMO膜产业的发展。

（2）PMP原料的国产化

国内的高分子材料不管是数量还是规模都有很大的拓展，也由以前的数量型向着效益、质量型进行转变，但是医用高分子材料的合成技术和工艺满足不了行业的发展需求，上游新材料等关键核心技术被“卡脖子”。PMP因其优异的性能成为目前使用最广泛的膜肺材料，但目前此材料只能从国外进口，国内不具备生产技术和条件。这使得生产成本大大提高。

（3）生物相容性膜材料的研发

目前国内厂家主要生产普通膜肺，使用时间较短，国外生产的长效肺采用高分子聚合材料涂层，能持续较长时间使用。比如：第一个商用ECMO辅助装置是德国Novalung ILA公司研发的，由涂覆肝素的中空纤维组成，并被用于治疗呼吸困难患者，有效使用时间长达29天。Nishinaka等将ECMO 组件中与血液接触的表面涂敷肝素类物质，然后不使用全身抗凝血剂，在动物身上完成了34天的循环使用后，发现这种ECMO没有明显的溶血和血浆渗透现象，并且具有着良好的气体交换功能，表明这种 ECMO在不需要系统抗凝血措施下，有可能长期地使用。但目前国产生物相容性涂层技术缺乏，很多国家对我们进行技术封锁，大量的进口造成了成本的提高。因此，探索具有优良生物相容性的膜材料将是规模化制备的目标。

（4）设备

目前我国还没有生产ECMO膜设备的能力，研究开发投入严重不足，基本是空白状况，面对与国外非常专业化的ECMO膜技术水平差距，实施设备国产化条件尚显不足。目前，已经应用于临床医疗的医用中空纤维膜均为进口设备，其主要原因是绝大部分的部件都需要进口，多孔喷丝板、收集装置、自控装置等关键部件尚不能满足医用中空纤维膜丝的规模化生产，国内新品种、新工艺研发能力和工程设计水平低下，与需求形成很大反差。它从一个侧面显示，我国相关行业对ECMO膜企业的技术支持能力非常薄弱。正视差距，全面提升国内医用中空纤维膜生产技术水平，应该说是现实的需要。

（5）体制

ECMO是一个由不同部件组成的系统，但是很多企业都只能生产其中的部件，而且这些部件都可以分开注册、单独使用。某一个企业很难有这么强的技术能力和资金实力，去研发生产ECMO产品所需的全部配件。加上不同企业之间存在的技术封锁和商业竞争等问题，严重限制了ECMO膜产业的发展。