抗凝血高分子材料的研究进展及其在心血管外科中的应用
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
高分子材料的生物相容性评估考核试卷
4. A
5. C
6. A
7. A
8. A
9. A
10. A
11. C
12. B
13. C
14. A
15. D
16. C
17. A
18. D
19. C
20. A
二、多选题
1. ABCD
2. AB
3. AB
4. ABCD
5. ABC
6. ABC
7. BD
8. AC
9. ABCD
10. AB
11. AC
12. AB
13. ABC
14. AB
15. ABC
16. ABCD
17. AB
18. AC
19. ABC
20. ABCD
三、填空题
1.组织血液
2. MTT法
3.二氧化碳水
4.溶血性抗凝血性
5.生物降解
6.皮肤刺激
7.生物相容
8.模拟体液
9.分子结构结晶度
10.细胞增殖
四、判断题
1. ×
2. ×
3. √
4. ×
5. √
6. ×
7. √
8. √
9. ×
10. ×
五、主观题（参考）
1.生物相容性评价主要评估材料与生物体相互作用的适宜性，包括细胞毒性、血液相容性、组织相容性和生物降解性等，目的是确保材料在生物体内应用时的安全性和有效性。
2.常用细胞毒性评估方法有MTT法和细胞增殖试验，原理是通过检测细胞存活率、代谢活性等指标来评估材料的细胞毒性。
A. MTT法
B.溶血试验
C.红细胞吸附试验
D.细菌内毒素试验
5.以下哪种材料具有良好的生物相容性？（）
生物医用抗凝性材料的研究进展
生物医用抗凝性材料的研究进展摘要：在我国，重症肝病、肾功能不全患者都要经历接受血浆置换或血液滤过等治疗手段，血液需由体内引出经过置换装置或透析膜才能达到疗效。
目前还没有成功研制出抗凝血透析膜，但是血液在体外接触透析膜会诱发凝血机制导致治疗无法进行，临床医师会根据患者情况输注抗凝血药物，重症肝病及肾功能不全患者自身抗凝血功能已经很差，如果继续输注抗凝药物，可能会导致患者因出血而死亡。
因此，临床对抗凝血性的生物医用透析膜的需求十分紧迫，结合多年来抗凝血材料的研究发展，这一问题将会最终得到解决，为提高患者生命质量和保障患者健康发挥重大作用。
本文主要分析生物医用抗凝性材料的研究进展。
关键词：生物医用材料;血液相容性;凝血机制;抗凝血引言生物医用材料是一种与生物系统接触，对生物体病损组织、器官进行诊断，治疗、修复及诱导再生或增强其功能的高新技术材料。
生物医用材料可用于治疗心血管疾病患者，为其提供人工心脏或人工血管;还可用于控制药物和生物活性物质的释放;也能用于骨和牙齿等硬组织的更替和修复。
按照材料功能性，生物医用材料分为可降解材料、组织工程材料与人工器官、齿科材料、控释材料、仿生智能材料、临床诊断及生物传感器等。
最初生物医用材料的研究需满足治疗疾病的目的，而现在着重于改善材料生物相容性，从而减少并发症的发生，提高患者生命质量及医院医疗水平。
尽管功能性机械心脏瓣膜、血管支架、血液充氧器和血泵已经在临床上被广泛使用，但合成材料与血液之间产生的影响，如破坏红细胞、血小板，吸附血液中的蛋白和电解质，造成血栓形成和血栓栓塞事件，成为临床需要解决的难点。
1、与血液接触的生物医用材料的安全性能要点在临床应用和生物技术中，多数生物医用材料会涉及到与血液接触，如冠状动脉支架、生物心脏瓣膜、血液透析器、人工肺、导管等。
这些材料与血液接触后可能会产生一系列安全问题，例如诱导血栓形成，引起感染或其他并发症。
因此，涉及与血液接触的生物医用材料，需要重点关注材料的安全性能，主要包括抗菌性能、生物相容性、血液相容性等。
聚合物材料在人工器官制造中的应用研究
聚合物材料在人工器官制造中的应用研究人工器官，即由人工材料制成、并可用于代替或辅助人体器官的设备，是当今医学领域的一个热门研究方向。
随着科技的不断进步与应用，人工器官的制造技术也在不断创新、完善。
其中，聚合物材料的应用研究因其良好的可模塑性、化学稳定性、生物相容性等优越性能而备受关注。
一、聚合物材料在心血管人工器官中的研究心血管疾病是当前全球范围内最常见的致死疾病之一。
随着人类寿命的延长与生活习惯的改变，心脏病患者的数量也日益增多。
传统的治疗方法包括药物治疗、介入手术等，但这些方法仍存在诸多限制。
聚合物材料应用于心血管人工器官制造中，主要包括血管支架、心脏瓣膜、心脏起博器等。
聚合物材料的主要优点在于其可塑性强、可形成多种形状、具有化学稳定性、不易脱落、生物相容性和可调节的机械刚度等方面。
其中，聚乳酸（PLA）、聚羟基乙烯酸（PVA）和聚丙烯酸（PPA）等材料已被广泛应用于心血管人工器官制造中。
二、聚合物材料在肝脏人工器官中的研究肝脏是人体最重要的代谢器官之一。
随着现代生活方式和环境的变化，肝病患者人数不断增加。
传统的治疗方法如药物治疗、肝移植等，限制了肝脏病患者的治疗效果与生活质量。
因此，开发肝脏人工器官成为一种重要的治疗途径。
聚合物材料应用于肝脏人工器官制造主要涉及材料的生物相容性和通透性等方面。
通透性的要求主要是因为肝脏本身具有高度过滤和排泄功能，因此，肝脏人工器官应具有相似的功能。
聚丙烯酸酯（PAA）等材料因其中空孔洞的结构，可以有效模拟肝脏的微观结构，也因此被广泛用于肝脏人工器官的制造中。
三、聚合物材料在肾脏人工器官中的研究肾脏是人体主要的排泄器官之一，也是维持体内内环境稳态的关键器官之一。
由于长期的不良生活习惯、环境污染等原因，肾脏疾病的发病率逐年上升。
肾脏人工器官的制造对于解决肾衰竭的难题有着重要的意义。
聚合物材料在肾脏人工器官中的应用主要集中在良好的生物相容性、稳定性、可调节的机械刚度等方面。
辅酶I制剂在血管外科手术中的潜力与局限性评估
辅酶I制剂在血管外科手术中的潜力与局限性评估引言血管外科手术是一项关键且复杂的医疗过程，它涉及到对血管系统的干预，以治疗血管疾病或损伤。
为了确保手术的成功，我们需要有有效的辅助工具和药物。
辅酶I制剂就是其中之一，它在血管外科手术中具有重要的潜力和作用。
然而，辅酶I制剂也存在一些局限性。
本文将对辅酶I制剂在血管外科手术中的潜力与局限性进行评估，并讨论其未来的发展前景。
潜力评估辅酶I制剂是一种用于改善血管外科手术结果的药物。
它起到辅助治疗的作用，可以减少手术的风险，并提高手术的成功率。
以下是辅酶I制剂在血管外科手术中的潜力评估。
1. 抗凝血作用：辅酶I制剂具有一定的抗凝血作用，可以在手术过程中减少血栓的形成和血管阻塞的风险。
这对于血管外科手术来说非常重要，因为血栓形成和血管阻塞是手术中常见的并发症之一。
2. 改善血液循环：辅酶I制剂可以增强血管扩张和血管壁的弹性，进而改善血液循环。
这对于手术过程中的供血和供氧至关重要，可以提高手术的成功率。
3. 干扰炎症过程：辅酶I制剂具有抗炎症的作用，可以减少术后炎症反应和免疫反应。
这对于减少手术后并发症的发生率和提高患者的恢复率具有重要意义。
4. 维持细胞功能：辅酶I制剂可以增强细胞功能和代谢活性，减少组织损伤和坏死的风险。
这对于手术后的组织修复和恢复非常关键。
5. 降低术后感染率：辅酶I制剂可以增强机体的免疫功能，提高术后感染的抵抗能力。
这对于血管外科手术来说非常重要，因为术后感染是手术中常见的并发症之一。
综上所述，辅酶I制剂在血管外科手术中具有广泛的潜力。
它可以通过多种途径改善手术结果，减少并发症的发生率，提高患者的恢复速度。
然而，我们也必须认识到辅酶I制剂存在一些局限性和风险。
局限性评估辅酶I制剂在血管外科手术中的应用虽然具有潜力，但也面临一些局限性和挑战。
以下是一些常见的局限性评估。
1. 副作用和风险：辅酶I制剂可能存在一些副作用和风险，如过敏反应、出血倾向等。
聚合物材料在医学领域中的应用
聚合物材料在医学领域中的应用一、引言聚合物材料在医学领域中的应用正日益受到广泛关注。
聚合物材料拥有许多优异的性能，如良好的生物相容性、可塑性、可调控性以及良好的机械性能等。
这些性能使得聚合物材料在医学领域中的应用前景非常广阔。
二、聚合物材料在医学器械方面的应用1. 人工心脏瓣膜人工心脏瓣膜是一种常见的医疗器械，用于替代病患者心脏中受损的瓣膜。
聚合物材料在人工心脏瓣膜的制备中具有广泛的应用。
聚合物材料的生物相容性能够有效减少人工瓣膜与人体组织的摩擦和磨损，延长瓣膜的使用寿命。
2. 医用导管聚合物材料制成的医用导管被广泛应用于血管介入治疗和腹腔镜手术中。
由于聚合物材料的柔韧性和可调控性，导管能够穿过狭窄的血管或器官，进行有效的治疗操作。
3. 医用缝线医用缝线是一种用于手术缝合的材料。
聚合物材料的强度和可塑性使得医用缝线在外科手术中发挥重要作用。
聚合物材料的生物相容性确保了手术后良好的愈合效果。
三、聚合物材料在医学生物材料方面的应用1. 植入物聚合物材料是一种常见的医学植入物材料。
例如，聚乳酸和聚己内酯等聚合物材料制成的骨修复材料能够与人体骨组织相匹配，并促进骨细胞的再生和修复。
同时，聚合物材料可以被设计为缓释药物的载体，实现精确的药物释放。
2. 人工关节人工关节是一种治疗关节疾病的方法，其中使用到了聚合物材料。
聚合物材料可以制成人工关节的材质，具有良好的生物相容性和机械性能，为关节疾病患者提供了良好的治疗选择。
3. 医学影像材料聚合物材料在医学影像材料中的应用也十分广泛。
聚合物材料能够制备出具有良好对比度和分辨率的影像材料，为医生提供精确的诊断与治疗建议。
四、聚合物材料在医学仿生材料方面的应用1. 组织工程材料聚合物材料在组织工程领域中具有广泛的应用潜力。
通过调控聚合物材料的物理化学性质，可以制备出与人体组织相似的仿生材料，用于组织修复和再生。
2. 药物微粒载体聚合物材料还可作为药物微粒的载体。
利用聚合物的可调控性以及药物的包裹和释放能力，可以实现精确控制的药物释放，提高药物的疗效和降低副作用。
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。
抗凝疗法在血管外科中的应用
抗凝疗法在血管外科中的应用血栓性疾病是一种常见的临床疾病，它可以引起心脑血管事件和肺栓塞等病症，给患者的生命造成威胁。
因此，在血管外科领域，抗凝疗法作为一种重要的治疗手段被广泛应用。
本文将介绍抗凝疗法在血管外科中的应用情况。
抗凝疗法的概念抗凝疗法是一种治疗血栓疾病的方法，通过抑制血液凝固过程防止血栓形成或促进已有血栓的溶解。
常用的抗凝药物包括肝素、华法林、新型口服抗凝药物等。
抗凝疗法在血管外科中的应用血管手术前的抗凝疗法血管手术前的抗凝疗法是为了预防手术过程中或术后出现血栓并发症而采取的措施。
在手术前应根据患者的年龄、病情、手术部位和手术方式等因素确定使用何种抗凝药物、剂量和使用时间。
常见的抗凝药物包括肝素、低分子肝素、华法林等。
血管手术中的抗凝疗法在血管手术中，抗凝疗法通常用来预防术中血栓形成或减少血栓形成的风险。
抗凝药物的剂量和使用时间应由专业医生根据手术情况和患者的年龄、病情等确定。
在手术中需要密切监测患者的凝血功能，以避免出现出血等副作用。
血管手术后的抗凝疗法血管手术后的抗凝疗法主要是为了预防术后血栓的形成或扩展。
根据患者的个体化情况、手术方式和手术后并发症的风险等，选择合适的抗凝药物和剂量。
同时，需要注意监测患者的凝血功能和出血情况，避免出现过度抗凝或出血等副作用。
抗凝疗法的风险与考虑因素抗凝疗法是一种有效的治疗血栓疾病的方法，但在应用过程中也存在一定的风险和考虑因素。
主要包括出血、血小板功能障碍、药物相互作用、药物剂量不当等问题。
因此，在应用抗凝疗法时，需要密切监测患者的凝血功能和出血情况，及时调整药物剂量和停止使用。
总的来说，抗凝疗法在血管外科中的应用是非常普遍和重要的，可以预防和治疗血栓疾病引起的并发症，但其应用需严格遵循药物使用指南和剂量控制，同时需重视监测患者的凝血功能和出血情况，以避免出现严重的副作用。
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第17卷第5期高分子材料科学与工程Vol.17,No.5 2001年9月POLYMER MAT ERIALS SCIENCE AND ENGINEERING Sept.2001抗凝血高分子材料的研究进展及其在心血管外科中的应用许海燕,孔 桦,杨子彬(中国医学科学院基础医学研究所,中国协和医科大学基础医学院,北京100005)摘要:着重介绍了近几年来,通过接枝和共混的方法,用磷酸酯聚合物、聚乙二醇、肝素等大分子对聚氨酯表面改性的新进展和它们在心血管外科领域的应用。
同时介绍了新一代聚氨酯材料聚碳酸酯聚氨酯的特性及其在长期植入材料如全人工心脏方面的应用前景,此外,还介绍了具有活性端基的聚乙二醇以及它们在人体器官表面建立分子屏障、抑制血栓形成研究中的应用。
关键词:抗凝血高分子材料;聚氨酯;应用;心血管外科中图分类号:T B34 文献标识码:A 文章编号:1000-7555(2000)05-0167-05 抗凝血高分子材料在心血管系统疾病的诊疗中有重要的应用价值和广泛的应用前景,是制造心室辅助循环系统、全植入式人工心脏、介入性气囊导管等与血液直接接触式器械的关键医用材料,它的研究与开发一直是生物材料领域的热点,同时也是一个难点。
血液与生物材料的相互作用是一个十分复杂的过程,涉及到材料的表面结构、化学组成、血浆蛋白和血细胞与材料表面的相互作用以及血流动力学等等多种因素。
迄今为止,虽然人们对这一作用过程的了解和认识在逐步深入,但仍有许多问题没有搞清。
己经得到比较统一共识的几个过程包括[1]: (1)当异物表面暴露在血液环境中时,血浆中的蛋白质在几秒钟内就会吸附沉积在材料表面,形成厚度大约20nm的蛋白质吸附层。
吸附层中蛋白质的类型和数量对后续的凝血过程和程度起着决定性的作用;(2)血液中的血小板通过特殊的位点粘附在蛋白吸附层中的纤维蛋白原分子上并被激活,进而聚集发生凝血,最终导致血栓形成。
在蛋白吸附层中,纤维蛋白原、球蛋白和白蛋白是三种主要的吸附蛋白。
一般来说,纤维蛋白原和球蛋白的吸附会增加血小板的粘附、活化,促进血栓的形成;白蛋白的吸附会在一定程度上改善材料表面的生物相容性。
因此,如何控制和修饰高分子材料的表面化学组成、微观结构,搞清材料组成和微观结构与血浆蛋白、血小板之间的相互作用就成为抗凝血高分子材料研究与开发中的一个关键问题。
本文主要介绍近年来抗凝血高分子材料的一些研究进展以及它们在心血管外科中的应用前景。
1 聚氨酯材料的表面化学修饰聚醚型聚氨酯具有优异的力学性能和相对良好的血液相容性,是一种重要的医用高分子材料,主要用于与血液直接接触的场合。
自聚醚型聚氨酯问世己来,人们一直持续不断地对它进行修饰和改性来进一步提高它的血液相容性和在体内生理环境下的稳定性。
这些修饰改性方法主要有:a.在聚醚型聚氨酯分子中引入烷基链,增加白蛋白在聚氨酯表面的吸附,改善材料的血液相容性[2];b.在聚醚型聚氨酯分子中引人亲水性侧收稿日期:2000-01-03;修订日期:2000-03-13 基金项目:北京市自然科学基金资助项目(3982007) 作者简介:许海燕(1962-),女,硕士,副研究员.链,如聚乙二醇链、聚丙烯酰胺链等,改善材料表面的亲水性,减少或抑制血浆蛋白在材料表面的吸附[3,4];C.在聚醚型聚氨酯分子中引入具有生理活性的肝素分子或类肝素分子,防止凝血酶活化[5];d.在聚醚型聚氨酯分子中引入电负性的磺酸基团,通过负电荷间的静电排斥作用来减少血小板在材料表面的粘附[6]。
这些方法从不同方面在不同程度上提高了聚醚型聚氨酯的抗凝血性能,使聚醚型聚氨酯材料在植入和非植入式血液接触装置的制造、表面抗凝涂覆方面得到了比较广泛的应用。
近几年来,一类新的含有磷酰胆碱基团的化合物引起人们的关注,其代表性化合物为2-methacrylayloxyethyl Phosphoryl choline(简称MPC)。
MPC与甲基丙烯酸烷基酯的共聚物,尤其是与甲基丙烯酸正丁酯的共聚物显示出优异的抗凝血性能。
这种共聚物分子中带有典型的磷酸酯基团,对血浆中的磷酸脂分子有强烈的吸附作用,可以吸附血液中的磷脂分子,并将它们牢固结合在共聚物表面,形成一层自组装仿生物膜。
这层自组装仿生物膜与血细胞和血浆蛋白之间的相互作用很弱,而且不激活这些血液成分,从而有效抑制了材料表面的血浆蛋白吸附、血小板粘附以及血小板的活化和血栓的形成[7,8]。
MPC共聚物可用于改善心血管外科用植入式器械表面血液相容性,主要方法有:表面涂覆、表面接枝。
新近的研究结果表明,用MPC 共聚物对聚氨酯材料进行共混改性也是一种有效的新方法。
它的特点在于,不影响材料的力学性能,同时加工使用方便,可以使聚氨酯材料在保持原有优异力学性能的同时,获得优良的血液相容性[9,10]。
这种方法是将MPC共聚物作为添加剂,以一定比例与聚醚型聚氨酯共混,得到共混改性的聚氨酯材料。
对该共混体系的分析评价结果表明,共混体系中M PC共聚物的比例在5%～10%范围时,材料的力学强度和热性能均无明显变化,而材料的血液相容性得到显著提高。
体外血细胞粘附实验结果显示,即使共混体系中MPC共聚物的比例只有5%,也能够明显抑制血小板在材料表面的粘附。
这类M PC共聚物共混改性的聚氨酯材料在动脉血管重建方面显示出良好的应用前景。
在小口径动脉血管重建手术中,对动脉假体的血液相容性要求非常高。
为了保证术后的长期通畅性,通常要使用自体隐静脉作为动脉假体。
但是,当患者无法提供自体隐静脉时,就必须采用人造血管来替代。
以往手术中一直使用膨化聚四氟乙烯人造血管。
尽管膨化聚四氟乙烯一直在改进和修饰,长期通畅率有一定的提高,但与自体隐静脉相比仍不能获得满意的效果,血液相容性问题还远未解决,给动脉搭桥手术带来一系列问题。
小口径动脉假体应具备充分的柔韧性,以利于其与动脉血管之间的吻合,同时还应具备优良的血液相容性,不会引起凝血反应,以保持长期的通畅性。
Ishihara等人采用M PC-甲基丙烯酸正丁酯共聚物对聚醚型聚氨酯材料进行共混改性,用所得共混材料制成小口径动脉假体,动物体内实验的结果表明,未改性聚醚型聚氨酯动脉假体在植入后90m in内即发生凝血堵塞,而M PC共聚物改性的聚氨酯动脉假体在植入5d后仍保持通畅[11]。
2 微观相分离和互穿网络聚合物生物体血管内壁宏观上是十分光滑的表面,但是从微观上看,血管壁内皮细胞表面膜是一个双层脂质的液体基质层,中间嵌着各类糖蛋白和糖脂质。
这种宏观光滑、微观多相分离的结构使其血管壁具有优异的抗凝血性能。
日本科学家今井庸二曾提出,具有抗凝血性能的材料应当在0.1～0.2 m范围内具有物理或化学上的不均匀微观结构。
从这个观点出发,很多研究者采用多种方法研制开发具有微观相分离结构的聚合物。
有研究表明,当聚合物的本体结构相似而形态结构不同时,材料的血液相容性有显著差异。
不少实验结果显示,当聚合物呈现某种特定的相分离结构时,表现出良好的血液相容性。
这方面的不少工作集中在对聚氨酯材料的改进上。
通过选择软、硬链段的组成及含量来合成制备微观相分离程度不同的聚氨酯材料,并评价它们的血液相容性[12]。
此外,也可以通过共聚合方法将一些新组分引入到某些传统的高分子材料中,使它们获得微观相分离结构,改良168高分子材料科学与工程2001年 材料的血液相容性。
例如,用聚四甲氧基醚或聚丙氧基醚等聚醚分子嵌段的尼龙610具有良好的血液相容性。
血小板粘附实验结果显示,这种材料的血液相容性优于再生纤维素等材料,成为一种可用于制备血液透析膜的新材料[13]。
近几年来,高分子材料领域中的“互穿网络”技术也被引入到抗凝血材料的研究中。
当两种不同的高分子之间形成互穿网络结构时,材料表面会呈现出一种疏水性微区与亲水性微区交替分布的微观相分离结构,使材料表面的血液相容性得到明显的提高,同时这类材料还具有优良的力学性能[14,15]。
3 聚碳酸酯聚氨酯材料在开发新一代长期全植入式人工心脏和左心辅助循环装置(VAD)时,心室材料的选择是十分关键的。
这类材料应该满足以下条件:(1)本身是弹性体,可以在血泵循环系统中前后振动,有良好的顺应性;(2)有优异的耐疲劳性,可供病人使用一生;(3)材料表面应具有尽可能好的血液相容性;(4)材料不易钙化;(5)易于加工成血泵所要求的复杂形状;(6)能阻隔水或水蒸气以防止潮气进入电机系统。
自从1967年Boretos和Pierce首次将聚醚型聚氨酯用于左心辅助循环血泵以来,聚醚型聚氨酯己成为各类人工心脏和心室辅助循环系统中制造心室腔体的首选材料。
但是,近10年来,人们逐渐发现聚醚型聚氨酯中的聚醚链会受到血液中巨噬细胞所产生的氧自由基的作用而发生降解,导致生理环境下的应力开裂[16]。
除此之外,聚醚型聚氨酯材料对水和水蒸气的透过率也偏高,在长期使用中,水或水蒸气会透过聚醚型聚氨酯的心室壁而污染电机。
因此,尽管聚醚型聚氨酯材料的血液相容性在得到不断的改良和提高,但是从长期植入的角度来看,聚醚型聚氨酯很难满足新一代全植入式人工心脏和心室辅助循环系统的苛刻要求,需要开发生物稳定性更高、水阻隔性更好的聚氨酯材料。
近年来,一种不含醚键的新型聚氨酯材料——聚碳酸酯聚氨酯开发成功,为全人工心脏及心室辅助循环系统的研究提供了一种可选择新材料[17]。
这种聚氨酯材料中的软段由聚碳酸酯链段构成,在生理环境下,碳酸酯键比醚键更加稳定。
实验结果表明,与传统的pel-lethane2386-80AE相比,聚碳酸酯聚氨酯Corethane80A和PCU(1560)的耐氧化降解性显著提高。
此外,由于软段的聚碳酸酯结构与聚醚结构相比在更大程度上限制了链段的运动,因此聚碳酸酯聚氨酯的纯水透过率和生理介质的透过率都远远低于聚醚型聚氨酯,在相同膜厚度的条件下,聚碳酸酯聚氨酯的水蒸气透过率比聚醚型聚氨酯低2～4倍。
但是,迄今为止,还没有一种聚碳酸酯聚氨酯产品能够做到完全阻隔水蒸气的透过。
因此还需要对这种膜材料做进一步的技术处理,以达到完全隔水,应用于全植入式人工心脏或心室辅助循环系统。
采用Epifluorescent Video M icroscopy方法(荧光标记可视显微技术)对聚碳酸酯聚氨酯和聚醚型聚氨酯材料的血液相容性进行评价分析的结果表明[18],聚碳酸酯聚氨酯表面的血小板粘附数量与聚醚型聚氨酯相比大大减少,同时,对补体的激活程度也明显降低(C3a测定)。
因此一些研究人员建议,采用不含醚键的聚碳酸酯聚氨酯来替代聚醚型聚氨酯,制造全植入式血液接触器械,包括全人工心脏、心室辅助循环系统、心脏起搏器等等。
4 高分子材料在人体器官表面抗凝血研究中的应用随着现代医学的发展,高分子材料已不仅限于制造医用器械,一些无毒、安全的有机材料和高分子材料开始被逐步尝试应用于人体内器官的表面处理及心血管疾病的早期临床诊断中[19]。