人体内的每个器官都各司其职。肾脏担负着人体内代谢废物的排泄，以及维持酸碱平衡及各种电解质稳定的功能。一旦肾脏失去功能，人体内毒素和废物的代谢将受到很大影响，毒素和废物排出不畅，就会堆积在体内，对身体造成伤害。目前肾替代治疗的主要方式仍然是在医院或血液净化中心进行透析治疗。
“人工肾是可以模拟人体肾脏功能进行肾脏替代治疗的装置的统称，主要包括目前临床广泛使用的血液透析、腹膜透析等技术设备，用于救治急、慢性肾功能衰竭患者的生命。”天津市医学会肾病学分会委员、武警特色医学中心肾病学科主任医师宋洁介绍，血液透析是将血液引出体外流经人工合成的生物膜，通过弥散、对流、吸附等原理将血液中的代谢废物、毒素、过多的水分等清除，然后再让经过净化的血液回流到人体内。
“虽然人工肾可以挽救生命，但也存在很多弊端。”宋洁介绍，全球有将近400万人接受人工肾的替代治疗，但由于透析相关并发症多，死亡风险高，患者平均5年生存率只有50%左右。
血液透析患者往往需每周往返医院3—4次，每次透析耗时3—4小时，治疗过程中患者需要躺在治疗床上，通过特殊的管路与透析机连接。这种频繁且被固定机器所束缚的治疗模式，使患者的自由受限，严重影响了他们的正常生活。从能源和环保方面看，目前人工肾工作需要消耗大量的水和电。据统计，如果按每人每次血液透析4小时，透析液流速500毫升/分计算，每分钟就需要用约1升的市政供水来准备透析液，4小时的透析需要消耗240升市政供水。此外，血液透析的电力消耗也非常大，每年全球血液透析估计消耗27.5亿千瓦时电力。
“因此，近年来，人工肾的创新性研究方向主要集中在如何提高尿毒症患者长期生存率、改善其生活质量，以及使用过程中如何节能环保。”宋洁表示。