肾脏病是全球高发病率、高死亡率的疾病之一。肾移植技术因供体严重缺乏而受到极大限制,血液净化技术成为了目前治疗肾脏疾病患者的主要手段。目前血液净化技术中应用最广的就是血液透析、血液灌流或将二个技术联用。血液透析的核心部件是透析膜,但目前透析膜对毒素尤其对中等分子毒素的去除效率低,不够令人满意。目前临床对中分子毒素清除最高的治疗方式就是血液灌流,其对中分子毒素的清除优于血液透析,多与血液透析联合治疗肾衰竭。因此开发具有更高效清除毒素的高性能血液透析膜和新型高效吸附剂是改善肾衰竭患者生存质量的当务之急。近年来,纳米纤维复合膜作为应用于血液透析的一种新型高分子血液透析膜,它是由超薄功能分离层与纳米纤维多孔支撑层复合而成。超薄的亲水分离皮层通过涂覆法制备,由于水凝胶涂覆窗口比较窄,导致其网格尺寸调控困难,限制了纳米纤维复合膜在血液透析效率上的进一步提高。此外,目前应用于血液灌流的吸附材料比较单一,寻求对尿毒症毒素具有特异性吸附的新型纳米材料,将血液透析和血液灌流二者协同运作,构筑新型透析/吸附双功能血液净化用便携式人工肾器件对延长肾衰竭患者的寿命至关重要,同时也是血液净化领域目前比较具有深远意义的重要探索。在此,静电纺丝技术制备的聚丙烯腈（PAN）膜作为多孔基膜,亲水性聚乙烯醇（PVA）作为超薄功能分离层主体材料,通过涂覆法在PAN纳米纤维多孔基膜表面制备超薄功能分离层。通过对PVA本体改性和在功能皮层上自组装来调节水凝胶皮层网格尺寸大小,以及在水凝胶功能皮层中构建更多的纳米传输通道,系统研究了水凝胶功能皮层改性前后亲水性的变化以及抗污性能,同时还研究了作为血液接触材料的复合膜的生物相容性。深入分析研究了具有不同网格尺寸的水凝胶皮层对尿毒症毒素清除效率的影响,从而获取了最优化的血液净化用纳米纤维复合膜,实现了通过对水凝胶皮层的调控来优化透析效率的方案。此外,为了将血液透析和血液灌流二者协同运作,通过冷冻铸造的技术制备明胶/金属有机框架复合微球作为血液灌流的吸附材料,研究其对生物毒素的吸附性能,为便携式“人工肾”的构建打下基础。研究内容包括:（1）选用共混磺化聚乙烯醇（s-PVA）和纯PVA作为水凝胶涂覆溶液,通过涂覆技术将其涂覆在由静电纺丝技术制备的PAN纳米纤维支撑层上。通过改变s-PVA与PVA的共混质量比来调节s-PVA/PVA水凝胶功能皮层的网格尺寸大小。优化后的s-PVA/PVA TFNC超滤膜（S-P-TFNC-1-3）的网格尺寸为7.5 nm,其在0.1 MPa压力下具有380 L m^-22 h^-1的纯水通量,同时能截留超过90%的牛血清蛋白（BSA）。此外,s-PVA引入到水凝胶阻隔层提高了s-PVA/PVA TFNC膜的亲水性,从而使其具有很好的抗污能力。同时由于s-PVA的结构类似于肝素,因此改性后的复合膜的生物相容性也得到明显改善,具体表现为蛋白质吸附的减少、凝血时间的延长、血小板粘附的抑制、溶血率的降低以及细胞在膜表面生长繁殖良好。优化后的S-P-TFNC-1-3膜在4 h透析后能清除84.2%的尿素和60.9%的溶菌酶,尤其对中分子尿毒症毒素的去除效果（60.9%）明显优于目前报道的常规血液透析膜,同时对人体有益的大分子蛋白的保留率能达到95%以上。（2）结合静电纺丝技术和涂覆技术制备纯PVA薄层纳米纤维复合（TFNC）膜,在PVA TFNC膜上通过层层自组装（LBL）技术交替自组装丹宁酸（TA）和聚磺酸甜菜碱（PSBMA）,最外层为两性离子的PSBMA层。自组装后的膜的表面化学结构和形貌表征证实了膜表面两性离子自组装改性的成功。由于在水凝胶皮层上的自组装,导致PVA水凝胶的网格尺寸变小。通过调控自组装TA/PSBMA双层的数目来调节水凝胶的网格尺寸,使得LBL膜既能用于蛋白质的分离又能用于更小尺寸染料分子的分离。特别是当TA/PSBMA双分子层数为6时,PVA-6BL-M在0.6 MPa时过滤0.1 g/L的直接红80溶液渗透通量可达311.7 L m^-22 h^-1,同时对直接红的截留能达到99.9%。此外,由于两性离子的PSBMA能与水形成超亲水的水化层,使得LBL膜具有优秀的抗生物污染性能,如:BSA吸附少、水通量恢复率高、大肠杆菌和葡萄球菌黏附减少等。同时LBL膜具有良好的血液相容性,具体表现在血小板粘附的减少、凝血时间的延长和溶血率的降低。最后,LBL膜在血液透析过程中对中小分子的毒素清除效率与目前报道的血液透析膜的清除效率相当,但LBL膜在透析过程中几乎没有损失人体有益的蛋白,这是明显优于目前透析膜的。（3）受生物大分子及其组装体在仿生构建新型纳米通道的启发,首次将硫化丝素蛋白分子通过自组装技术制备了硫化丝素蛋白纳米线（SSNFs）,并将其与PVA水凝胶相结合,涂覆在静电纺丝制备的PAN纳米纤维支撑层上,制备了新型血液透析用PVA/SSNFs/PAN TFNC膜。SSNFs引入到PVA水凝胶皮层后,PVA基质和SSNFs之间纳米间隙的形成为水和尿毒症毒素快速通过功能皮层提供了更多的纳米传输通道,从而使PVA/SSNFs TFNC血液透析滤膜具有较高的中分子毒素清除效率,如PVA/SSNFs-5可清除65.7%的溶菌酶,对尿素的清除率可达85.0%,同时可保留94.7%的人体有益蛋白。此外,仿生SSNFs的引入也增强了PVA/SSNFs TFNC膜的血液相容性,这是由于硫酸化丝素蛋白具有类似肝素的结构。该仿生组装路线为水凝胶中纳米通道的构建提供了一条绿色且高效的途径。（4）相比于单一的血液透析,血液灌流对中分子毒素的清除优于血液透析,且多与血液透析联合应用治疗肾衰竭。我们成功合成了八面体结构的金属有机框架UiO-66和UiO-66-NH₂粒子,其直径范围在200至300 nm,然后将其与明胶溶液共混后通过注射器一滴一滴地滴入液氮中,立即将其真空冷冻干燥,干燥好的微球浸泡于多巴胺水溶液中进行交联,从而形成稳定的水凝胶复合微球。此微球内部具有类似“蜂巢”的结构,含有大量的微孔且孔的大小很均匀,同时蜂巢壁的厚度也较均匀。以明胶为主体的复合微球具有很好的抗凝血能力,同时对肾衰竭患者体内的中、小分子毒素具有很好的吸附效果,同时对肝功能衰竭患者体内过多的胆红素也具有优秀的吸附能力。以上说明此多孔吸附微球在血液灌流上展现出巨大的应用潜力,为便携式人工肾的构建提供了良好的吸附材料。以上系列研究表明,对血液净化用复合膜功能皮层的调控和改性,制备出抗污且生物相容性良好的膜,同时对水凝胶皮层网格尺寸的优化,设计出高透析效率的血液透析膜,再构筑对毒素高吸附的水凝胶微球,有望将透析和吸附联用,制备出双功能透析/吸附用的可穿戴便携式“人工肾”器件。