抗凝血生物材料的血液相容性
抗凝血生物材料

Contents
1 Introduction 2 The formation mechanism and pathways of
2 凝血机制和途径
当 血 液 与 外 来 生 物 材 料 接 触 时,血 浆 蛋 白 质 会 迅速吸附沉积在 材 料 表 面,形 成 蛋 白 质 吸 附 层。 蛋 白 质 吸 附 层 的 种 类 、数 量 、取 向 等 与 材 料 的 表 面 性 质 有关,且会 影 响 到 血 小 板 和 材 料 表 面 的 相 互 作 用。 部分蛋白 质 会 促 进 血 小 板 的 黏 附,如 纤 维 蛋 白 原、 VWF、纤连蛋 白 以 及 玻 连 蛋 白 等,其 中 纤 维 蛋 白 原 对血小板的黏附起决定作用。吸附在材料表面的蛋 白 质 的 变 性 和 活 化 将 启 动 内 、外 源 凝 血 途 径 ,同 时 血 小板的黏附、活化和 释 放 又 进 一 步 引 起 血 小 板 的 凝 血反应,促使纤 维 蛋 白 原 转 化 为 纤 维 蛋 白。 不 溶 性
的纤维蛋白和血小板使血 液 凝 固,形 成 血 栓[17]。 另 外,生物材料还可直 接 引 起 凝 血 因 子 活 化 和 补 体 系 统激活而导致血栓。生物材料与血液接触后的凝血 过程如图 1 所示。
图 1 凝 血 过 程 示 意 图[18] Fig. 1 The schematic illustration of thrombus[18]
1 引言
生物材料是一类可用于动物器官和组织的修复 与替换、疾病的诊 断 与 治 疗,与 动 物 生 物 相 容、具 有 特殊性能或功能的材料。抗凝血生物材料是生物材 料的重要组成部分,被 广 泛 应 用 于 与 人 类 血 液 和 组 织 相 接 触 的 医 用 材 料 上 ,如 血 液 透 析 系 统 、体 外 循 环
PMAE抗凝血材料的研究进展与应用

PMAE抗凝血材料的研究进展与应用【摘要】聚甲基聚乙二醇丙烯酸酯(PMEA)类抗凝血涂层是一类重要的生物相容性材料。
因其结构中的PEG长链结构可以减少了蛋白质变性及血小板黏附,最终减缓了血栓的形成。
近年来,大量的动物实验和临床试验证明其有很好的临床效果。
而且在国外此类产品已经逐渐普及,但在国内尚很少使用。
【关键词】聚甲基聚乙二醇丙烯酸酯;抗凝血涂层;生物相容性0前言对抗凝血材料的研究可以追溯到上世纪40年代。
由于心血管手术的发展,需要大量与血液接触装置如:体外装置、血管移植物以及导管等。
但随后发现,这些高分子材料植入体内与血液接触后,会引起蛋白质分子在材料表面的吸附,进而诱发血液的凝固以致形成血栓[4、5] 。
因此,血液接触的生物医用材料表面的抗凝血处理就成为了一个研究热点。
要解决血液相容性问题首先要了解材料的凝血过程及机理。
1血液在材料表面的凝血机理当普通的生物医用材料与血液接触时,在1到2分钟内就会在材料表面产生凝血现象。
一般认为:血液的凝血分为两个过程。
[1-3]首先,血浆在几秒钟内蛋白吸附在材料表面,形成厚度大约20nm的蛋白质吸附层。
这一过程对血栓的形成起重要作用,而且与材料的表面性质密切相关。
其次,吸附在材料表面的蛋白质变性,在Ca2+存在的条件下,将引起血小板的粘附、聚集、释放反应,结果导致血小板血栓的形成。
与此同时,血液中的凝血酶原通过级联反应的方式被快速激活,生成凝血酶。
凝血酶催化可溶性的纤维蛋白原转化为不溶的纤维蛋白。
纤维蛋白自发地聚合形成纤维网,加上被吸附积淀下来的血小板,使血液的流动性下降,最后凝结成块状物即形成血栓。
在形成血栓的整个过程中,蛋白质的吸附和血小板的粘附、聚集及释放反应还有促凝酶的产生,协同作用,相互促进,不断加速血栓的形成。
因此其中最核心的过程是蛋白质吸附层的存在导致血小板粘附而出现的凝血[3-9]。
2PMEA结构与抗凝血性能的关系聚甲基聚乙二醇丙烯酸酯(PMEA)类抗凝血涂层是聚2-甲氧基丙烯酯和其他丙烯酸酯类的共聚而成的涂层,具有良好生物相容性、机械强度和加工成型性能。
血液相容性高分子材料课件

耐磨性和耐腐蚀性
材料应具备较好的耐磨性和耐腐 蚀性,以保持长期使用的稳定性
和可靠性。
生物安全性评价
无毒无害
血液相容性高分子材料应无毒无害,不释放有害 物质,对人体无长期潜在危害。
生物相容性
材料应与周围组织相容,不引起炎症、过敏或致 癌反应。
生物降解性
如材料需在体内降解,应具备可预测和可控的降 解性能,同时降解产物无害。
血液相容性高分子材料课件
• 血液相容性高分子材料概述
01
血液相容性高分子材料概述
定义与分类
定义
血液相容性高分子材料是指与血液接触时,具有良好的相容性,能保持血液的 正常流动和功能,且不引起血液凝固、血小板粘附和炎症反应的高分子材料。
分类
根据其来源和应用领域,血液相容性高分子材料可分为天然和合成两大类。天 然高分子材料包括明胶、胶原蛋白、壳聚糖等,而合成高分子材料则包括聚乙 烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚丙烯酰胺等。
废弃物的处理和再利用
建立有效的废弃物处理和再利用机制,减少对环境的负面影响。
05
案例分析:某新型血液相容性高分子材料的 制备与性能研究
材料制 备
1 2 3
材料选择 选择具有良好血液相容性的高分子材料,如聚乙 烯吡咯烷酮(PVP)和聚乙烯醇(PVA)等。
制备方法 采用溶液浇铸法或乳液聚合法等制备技术,将高 分子材料制成薄膜或颗粒。
血液相容性高分子材料的特性
01
02
03
04
生物相容性
血液相容性高分子材料应具有 良好的生物相容性,不引起免
疫排斥反应和炎症反应。
抗凝血性
血液相容性高分子材料应具有 抗凝血性能,避免血小板粘附
和凝血酶生成。
生物高分子材料血液相容性研究

物活性分子 、 材料表 面 内皮化等改善材料血液相 容性的主要途径 。最后从 分子生物学 角度 出发展 望 了今后 高分 子材
料 改 性 的 研 究方 向 。
关 键 词
生物高分子材料 血液相容性 凝血机理 改性
S u n Bl o m p tb lt fBi p l m e a e i l t dy o o d Co a i iiy o o o y r M t r a W ANG n Ya g,HAO n Ho g,W ANG u l n,GUANG a y J ni a Xio u,
生 物 高分子 材料 是与 生 物 系 统 结 合 , 以诊 断 、 疗 或 替 治 换机体 中的组 织 、 官或 增 进 其 功 能 的材 料 , 为 天 然 高 分 器 分 子材料 和合成 高分 子材 料 。 生 物高分 子材 料 与机体 接触 , 除要 求具 有 相 应 的 医用 功
的血液相容性 。综述 了生物 高分子材料血液相容性 的研 究现 状 , 主要 包括 凝血 、 血栓 形成机理 以及 抗凝血 系统等 , 重
点介 绍 了高 分 子 材 料 植 入 体 内引起 凝 血 及 血 栓 形 成 的具 体 机 制 , 阐述 了设 计微 相 分 离 结构 、 合 物 接 枝 改 性 、 化 引入 生
d s r e ,many icu ig d sg ig mir p a es p rtd sr cu e ,c mp u d r fig,bo eiemo eue i- e ci d b il ldn einn co h s e a ae tu t rs o o n sg a t n n ia tv lc ls bn
Z AO o,W ANG a H Ta K i
生物医用高分子抗凝血材料

生物医用高分子材料的应用领域
生物医用高分子材料在医疗器械、人工器官、组织工程、药物传递系统等领域具 有广泛的应用。
医疗器械如导管、支架等,人工器官如人工心脏瓣膜、人工关节等,组织工程如 组织工程支架、细胞培养基质等,药物传递系统如药物载体、控释系统等。
02
抗凝血材料的基本概念
抗凝血材料的定义
抗凝血材料
天然高分子抗凝血材料的研究进展
01
天然高分子抗凝血材料的提取与纯化
研究者们从天然资源中提取和纯化出具有抗凝血性能的高分子材料,如
胶原、明胶、壳聚糖等。这些材料具有良好的生物相容性和止血性能,
可广泛应用于创伤止血、手术缝合线等领域。
02
天然高分子抗凝血材料的改性研究
为了提高天然高分子抗凝血材料的性能,研究者们对其进行改性研究。
02
这些材料需具备良好的生物相容 性、安全性和有效性,同时需满 足特定医疗应用的需求。
生物医用高分子材料的分类
根据材料的性质和应用,生物医用高 分子材料可分为天然和合成两大类。
合成高分子材料如聚乙烯、聚丙烯等, 具有优良的物理和化学性能,广泛应 用于医疗器械和药物传递系统。
天然高分子材料如胶原、明胶等,主 要用于制造人工器官和组织工程支架。
良好的化学稳定性
化学稳定性是指材料在生理环境中能够保持其结构和性质的稳定性。生物医用高分子抗凝血材料需要具备良好的化学稳定性 ,以避免在体内发生降解和变质。
化学稳定性的评价方法包括热重分析、差示扫描量热分析和核磁共振谱等。这些试验能够帮助评估材料的化学稳定性,确保 其安全性和有效性。
无毒、无致敏性、无致癌性
复合抗凝血材料
将天然和合成抗凝血材料 结合在一起,形成具有优 异性能的复合抗凝血材料。
血液接触材料

所谓生物材料(Biomaterials)是指在生理环境中使用的高分子材料,是对生物体进行诊断、治疗和置换损坏的组织、器官或增进其功能的材料.虽然生物材料有着良好的应用前景,但在其临床实际应用中,由于这些医用装置往往直接或间接地导致凝血,使其在临床上的应用受到一定限制,其抗凝血性有待提高。
抗凝血性是人造心血管材料所必须具备的一种重要功能,举凡与血液接触的器械(如人工心脏/人工血管、人工瓣膜以及人工肺等),其材料应具有抗凝血性[5]。
因此如何提高抗凝血性一直是高分子生物材料研究的主要任务和中心内容.1984年日本高分子学会公布了对以后50年中高分子科学与技术50个重大课题的预测结果,其中抗凝血性高分子材料的研究被认为是科学意义和经济效益都将最大的课题之一。
生物相容性(Biocompatibility)是区别生物材料与其它材料的实质所在,包括血液相容性(Blood Com—patibility)和组织相容性(Tissue Compatibility)两个方面。
当血液与各种外来异物接触时,凝血系统就通过下列两种不同的过程发挥作用:a)凝血因子活化,导致纤维蛋白凝胶形成;b)血小板的粘附、释放和聚集,结果导致血小板血栓的形成血栓是指血液发生凝固或血液中的某些成份互相粘集,从而形成的固体质块(一般在活体的心脏或材料的生物相容性包括组织相容性和血液相容性.组织相容性是指活体与材接触时,组织不发生炎症、排拒、致癌、不发生生理反应,材料不发生钙沉积.血液相容性所包括的内容很复杂,但概括起来是不引起凝血和溶血现象。
早在60年代就已经发现,生物材料植入体内后,最早发生的是血浆蛋白质在材料表面的吸附(几秒钟内),生成蛋白质吸附层(厚度l0—20nm),而后才是血小板及凝血因子等在蛋白质吸附层上的活化,并分别导致血小板血栓和纤维蛋白凝胶的形成(在l—2min之内)。
血小板和凝血因子在蛋白质吸附层上的活化程度主要取决于蛋白质的组成和结构;而蛋白质的组成和结构又取决于高分子材料表面的组成和结构。
材料的血液相容性表征

2.6 蛋白质的水解
2.7 炎症反应
2.8 血小板的激活
2.4 纤维蛋白原和纤维蛋白间 的转化
• 血液凝固的最后步骤是纤维蛋白原(I)在凝 血酶(IIa)的作用下生成纤维蛋白凝块(Ia)
• 纤维蛋白记数器(fibrintimer) 对凝血酶时间的测定来判断纤维蛋白原
和纤维蛋白间的转化程度。
1 血液相容性
1 血液相容性
2 评价技术
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5
接触活化 补体激活 凝血酶的产生 纤维蛋白原和纤维蛋白间的转化 纤维蛋白的溶解
2.6 蛋白质的水解
2.7 炎症反应
2.8 血小板的激活
2.6 蛋白质的水解
• 蛋白质的水解会导致血浆内纤维蛋白/纤维蛋白原降解产 物(FDP)的增多,这些产物会占有血小板的纤维蛋白原黏 附点(GPIIb/IIIa受体)使血小板表面GPIIb/Ilia受体不能 被正常利用,这将直接导致血小板参与凝血的功能的减退; 同时血小板GPIIb/IIIa受体被暴露于大量的激活剂中,中 性粒细胞活化释放的弹性酶(elastase)能直接水解GPIIb /IIIa受体,氧自由基使白细胞活化释放的蛋白水解酶也 能直接水解GPIIb/IIIa受体。因此,弹性酶释放地越多, 血小板可利用的受体越少,其被激活地可能也越小,因此, 可以通过测定弹性酶在血浆中的含量来间接判断血小板是 否激活
2 评价技术
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5
接触活化 补体激活 凝血酶的产生 纤维蛋白原和纤维蛋白间的转化 纤维蛋白的溶解
2.6 蛋白质的水解
2.7 炎症反应
2.8 血小板的激活
2.5 纤维蛋白的溶解
• 体内的凝血过程和纤维蛋白溶解过程处于 平衡状态.
血液接触材料和血液相容性

Question:凝血为什么只局限于创伤处而不扩展到整个血液系统?
血小板聚集和凝血过程
人体受到轻微的撞击
血管受到小的损伤
胶原纤维暴露在血液中
血小板粘附到损伤部位
血小板变扁形成“伪足”,覆盖更多面
积
“伪足”收缩使血小板脱粒,释放很多种化学物
血液接触材料和血液相容性 Blood conatct materials and blood compatibility
Cardiovascular devices
一.材料--血液的相互作用
1.1.凝血和抗凝血的自然机制
血液是由血细胞和血浆构成的一种特殊流体,当血液在由内皮细胞作为内壁的 血管中正常流动时,一般不会出现凝血现象。一旦血管内壁受到损伤,引起出 血,使血液和内皮细胞下的组织发生接触时,生命体系将自动“开启”内部的 凝血系统,在损伤部位及时止血。
血栓
凝血级联反应控制点
• 钙离子 用EDTA等使钙离子沉淀或螯合是一种在体外保存血液而不导致凝血的
有效方法。 • 凝血酶 凝血共同途径和反馈环节的关键因素 抗凝血酶-降低凝血酶的活性 肝素:本身没有抗凝血性,但能与抗凝血酶Ⅲ(AT Ⅲ)结合形成 肝素-AT Ⅲ复合物,能有效降低凝血酶的活性,使因子X失活。 ——向患者提供额外的肝素是临床抗凝血的通常策略。 内皮细胞(内皮细胞表面的内皮细胞膜蛋白与凝血酶结合) • 凝血因子 因子X是内源性途径和外源性途径之间的一个共同点 因子Ⅷ的缺乏——血友病(通过注射因子Ⅷ来治疗)
血液与外物表面接触
凝血级联过程
………………... …………………..
因子Ⅻ激活 内源性途径
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张 明华 , 男, 1 9 6 0年生 ,
河 北省青 县 人 , 汉族, 2 o o 1 年第三军 医大学毕业,副 主任技师 ,主要从事医学
检验 研 究 。
z h a n g mi n g h u a l 2 3 4 @
1 6 3. c om
生物材 料 ;生物 材料 学术 探讨 ;抗 凝血 ;血 液相 容性 ;血 小板 ;纤 维蛋 白; 白蛋 白;聚 氨酯 ;纯钛 ;钛 氧薄膜 ;溶血 率 ;复钙 时 间 摘要 背景 :专 家们认 为 改善抗 凝 血生物 材料 的 血液相 容性 ,可 以明显 提高 抗凝 血 生物材 料 的抗凝 血 性 能。 目的 :评价 聚酯 类和 钛类 抗凝 血 生物材 料 的血液 相容 性 。
( 2 0 1 3 ) 0 8 . 0 1 5 0 5 - 0 8
收稿 E l 期 :2 0 1 2 - 1 0 - 2 0
修目日 期 :2 0 1 2 - 1 2 - 2 7
( 2 0 1 2 0 9 0 7 0 0 6 / S J C )
白 以及 凝血 因子 等 的影 响 ,并通 过 溶血 试验 、动态 凝血 试验 、血 小板 黏 附试验 、血 清蛋 白吸 附试 验 、复 钙试 验 以及 乳酸 脱氢 酶释 放试 验等 分析 聚酯 类和 钛类 抗凝 血 生物 材料 的抗 凝血 性 能 , 从而 评估 聚 酯类 和 钛类 抗 凝血 生物 材料 的血 液相 容性 。 . 结 果 与结论 :聚酯类 抗 凝血 生物 材料 及钛 类抗 凝血 生物 材料 的溶 血 率 明显 降低 ,血 小板 黏 附较 少 ,自蛋 白的吸 附量 增加 ,纤维 蛋 白原 的吸 附明 显减少 ,复 钙时 间及 凝血 时 间明显 延长 ,表现 出较 高 的抗凝 血 性 能,具有良好的血液相容性,是较为理想的抗凝血生物材料。
,
He mo c om p a t i b i l i t y o f a n t i c o a gu l a n t bi o ma t e r i a l s
Z h a n g Mi n g . h u a , Z h en g Ha i - y a n 2
1 A f i l i a t e d H o s p i t a l o f t h e A r me d P o l i c e L o g i s t i c s C o l l e g e , T i a n j i n 3 0 0 1 6 2 , C h i n a 2 D e p a r t me n t o f Ou t p a t i e n t , Mi l i t a r y T r a n s p o t r a  ̄ o n U n i v e r s i t y , T i a n j i n 3 0 0 1 6 2 , C h i n a
Ab s t r a c t B ACK GR OU ND: E x p e l s b e l i e v e t h a t t h e i mp r o v e me n t o f h e mo c o mp a t i b i l i t y o f t h e a n t i c o a g u l a n t b i o ma t e r i a l s c a n s i g n i i f c a n t l y i mp ov r e t h e a n t i c o a g u l a n t p r o p e r t i e s o f t h e a n t i c o a g u l a n t b i o ma t e d a l s . OBJ EC T I VE: T o e v a l u a t e t h e h e mo c o mp a t i b i l i t y o f t h e p o l y e s t e r - b a s e d a n d t i t a n i u m— b a s e d a n t i c o a g u l a n t
d o i : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 2 0 9 5 - 4 3 4 4 . 2 0 1 3 . 0 &0 2 8 [ h t t p : l l w w w . c r t e r , o r g ] 张 瞒华 .郑海燕 抗凝 粗生物树越 钓血液指 容性 . 中国组织 I程磅 究.2 0 1 3 ,” : 1 5 0 5 - 1 5 1 2
抗凝血生物材料的血液相容- l 生
张明华 ’ ,郑海 燕
1 武 警后 勤 学院附 属 医院 ,天 津市 3 0 0 1 6 2 2军事交通学院门诊部,天津市 3 0 0 1 6 2
文 章亮 点 :
1 已知信 息 :血 液相容 性是 评价 生物 材料 生 物相 容性 的指 标之 一 ,具 体评 价指 标有 溶血 率 、动 态凝 血 时 间 、血 小板黏 附 、血清 蛋 白吸 附 以及 复钙 时 间等 。 2 新增 信 息:聚酯 类 和钛类 抗凝 血生 物材 料 的溶 血率低 、血 小板 黏 附少 ,白蛋 白吸 附量 较多 ,而纤 维蛋 白原 吸 附量较 少 ,复钙 时 间和凝 血 时间 明显 延长 ,具 有 良好 的血液 相容 性 。 3 临床 意义 :聚 酯类 抗凝 血 液相 容性 和组 织相 容 性 ,是较 为理 想 的抗凝 血 生物材 料 ,具有 广泛 应用 于 医学基 础研 究 和临床 治疗 中的可 能性 。
方 法 :以文 献检 索的 方法探 讨聚 酯类 和 钛类 抗凝 血生 物材 料对 血液 中 红细胞 、血 小板 、 白蛋 白、纤维 蛋
通讯 作 者 : 郑海 燕 ,主 治 医师,军事交通学院门诊 部 ,天津 市 3 0 0 1 6 2
中图分类 号: R 3 1 8 文献标 识码: B 文章编 号: 2 0 9 5 - 4 3 4 4
中国组织工程研究
第 f 7 r 卷 第 8雳 2 0 1 3 — 0 2 —1 9出版
www. C RT E R. o r g
Ch i n es eJ ou r n a l o fT i s s u eE ng i n e e i r n g Re s e a r c h Fe b r u a r y1 9 , 2 01 3 V o L1 7 ,No . 8