4.4　發展我國人工肺中空纖維交換膜材料產業的主要任務及存在的主要問題

我國醫療器械產業發展較晚，投資規模與全球醫療器械巨頭存在很大差距。因此，我國醫療器械產業整體的發展是“大而不強”的。在新冠肺炎重癥病人搶救中，ECMO發揮著重要作用，ECMO的配備也體現了一個國家的急救水平。但是我國ECMO設備嚴重依賴進口，而ECMO作為一種緊急醫療設備，國產化很有必要，急救和突發狀況下需要有國內自主產品。此次疫情使得我國ECMO國產化問題被提上日程。今年3月初，工信部召集了一次電話會議，有20多家與ECMO 相關的企業代表參會，交流各自的產品進展和研發進展，國家鼓勵他們研發攻關，并表示會給予支持。3月5日，廣東省藥監局官網也發布消息稱，廣東省醫療器械質量監督檢驗所組織召開國家藥監局體外循環器械重點實驗室專題工作會議，研究開展ECMO 標準和技術研究，為企業ECMO 研發提供技術支持，推進ECMO 國產化進程，填補產品國內空白。而多位從事該設備研發的人士也預測了他們的ECMO 國產時間預期，從三年到十年不等。

近些年ECMO技術應用研究的主要熱點有：離心式血泵、管路內壁肝素化、新型膜材料的開發、新型氧合器的研發等方面，使ECMO朝著更加簡便、安全、高效的方向發展。作為ECMO設備的核心關鍵技術的中空纖維交換膜，由于其在交換面積、氧合形態等方面具有優勢，近年來已經成為人工肺研究的主要方向。用于制造中空纖維的材料主要為一些成纖性能良好的高分子材料，對膜材料的要求是具有良好的成膜性、熱穩定性、化學穩定性、耐酸堿性、微生物侵蝕性和抗氧化性。國內外當前的研究主要是為了提高氣體交換能力和提高生物相容性，采用的方法主要有改進膜材料、優化設計以及對各種性能的實驗評估和臨床評價。在膜材料改進方面，通過對纖維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。同時薄且致密的表面層與血液接觸，可以阻止血漿滲透，有助于長期臨床應用。設計的優化主要集中在血液動力學方面的改變，即通過流動方式的變化減小血液流動阻力，提高氣體交換量，降低血液凝結的發生。開發出新的具有良好生物相容性和氣體滲透性的中空纖維膜材料成為研發的主要目標，因為長期有效的人工肺必將能夠滿足成人數月中氧氣和二氧化碳代謝的需要，更大程度地延續患者的生命。

人工肺的研究將集中在：

① 氣體交換。需求的氣體交換量是變化的，用作自然肺部分功能的補充時需要1/2的基本流速，用作移植過渡總的代替時需要2倍的流速。

② 血液相容性。包括接觸活化、血小板激活以及因此而產生的凝血、血纖維蛋白溶酶原系統的激活、補體和白細胞的激活等。

③ 血液動力學的相容性。血液動力學相容性包括對組件附件的考慮、血液流經自然肺循環的設計和需求、右心的后負荷、左心房和左心室充盈。

④ 設備的大小和形狀。大小和形狀對體內人工肺特別重要。

發展ECMO膜產業目前存在如下主要問題：

（1）專業人才

當前國內醫用中空纖維膜生產企業屈指可數，無ECMO膜生產企業。中空纖維膜絲是ECMO膜肺的核心部件，目前臨床使用的ECMO普遍存在一個重要的問題：HFM膜孔與血液接觸后可能被血清潤濕，造成氣體交換速率的降低，甚至產生血漿滲漏。這是 ECMO 不能長期和大規模應用的最重要原因。但我國在醫用中空纖維膜生產研發方面人員嚴重短缺，無法提供技術支持，缺乏工程應用型專業人才，無法滿足當前行業發展的需求，拖慢了ECMO膜產業的發展。

（2）PMP原料的國產化

國內的高分子材料不管是數量還是規模都有很大的拓展，也由以前的數量型向著效益、質量型進行轉變，但是醫用高分子材料的合成技術和工藝滿足不了行業的發展需求，上游新材料等關鍵核心技術被“卡脖子”。PMP因其優異的性能成為目前使用最廣泛的膜肺材料，但目前此材料只能從國外進口，國內不具備生產技術和條件。這使得生產成本大大提高。

（3）生物相容性膜材料的研發

目前國內廠家主要生產普通膜肺，使用時間較短，國外生產的長效肺采用高分子聚合材料涂層，能持續較長時間使用。比如：第一個商用ECMO輔助裝置是德國Novalung ILA公司研發的，由涂覆肝素的中空纖維組成，并被用于治療呼吸困難患者，有效使用時間長達29天。Nishinaka等將ECMO 組件中與血液接觸的表面涂敷肝素類物質，然后不使用全身抗凝血劑，在動物身上完成了34天的循環使用后，發現這種ECMO沒有明顯的溶血和血漿滲透現象，并且具有著良好的氣體交換功能，表明這種 ECMO在不需要系統抗凝血措施下，有可能長期地使用。但目前國產生物相容性涂層技術缺乏，很多國家對我們進行技術封鎖，大量的進口造成了成本的提高。因此，探索具有優良生物相容性的膜材料將是規模化制備的目標。

（4）設備

目前我國還沒有生產ECMO膜設備的能力，研究開發投入嚴重不足，基本是空白狀況，面對與國外非常專業化的ECMO膜技術水平差距，實施設備國產化條件尚顯不足。目前，已經應用于臨床醫療的醫用中空纖維膜均為進口設備，其主要原因是絕大部分的部件都需要進口，多孔噴絲板、收集裝置、自控裝置等關鍵部件尚不能滿足醫用中空纖維膜絲的規模化生產，國內新品種、新工藝研發能力和工程設計水平低下，與需求形成很大反差。它從一個側面顯示，我國相關行業對ECMO膜企業的技術支持能力非常薄弱。正視差距，全面提升國內醫用中空纖維膜生產技術水平，應該說是現實的需要。

（5）體制

ECMO是一個由不同部件組成的系統，但是很多企業都只能生產其中的部件，而且這些部件都可以分開注冊、單獨使用。某一個企業很難有這么強的技術能力和資金實力，去研發生產ECMO產品所需的全部配件。加上不同企業之間存在的技術封鎖和商業競爭等問題，嚴重限制了ECMO膜產業的發展。