医用生物材料抗凝血性能改善方法探讨

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抗凝血生物材料

抗凝血生物材料
Key words anticoagulation; biomaterials; biocompatibility; protein adsorption; molecular simulation
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

改性聚酯纤维织物的抗凝血性能研究的开题报告

改性聚酯纤维织物的抗凝血性能研究的开题报告

改性聚酯纤维织物的抗凝血性能研究的开题报告一、研究背景与意义改性聚酯纤维织物因其具有优异的物理性能和化学稳定性,被广泛应用于医疗领域,例如人造心脏瓣膜、血管支架等。

然而,由于材料表面的生物相容性问题,导致临床应用过程中常常出现凝血反应,从而引发各种并发症。

因此,研究改性聚酯纤维织物表面抗凝血性能及其影响机制具有重要的科学意义和实际应用价值。

二、研究内容与目标本研究旨在利用化学改性的手段,对聚酯纤维织物进行处理,使其表面具有抗凝血性能。

具体研究内容包括:(1)合成具有生物活性的聚酰胺酯单体;(2)制备具有生物活性的聚酰胺酯涂层;(3)研究改性聚酯纤维织物的表面形貌、化学成分以及表面能等特性;(4)评价改性聚酯纤维织物表面的抗凝血性能,并探讨其影响机制。

三、研究方法与技术路线(1)合成具有生物活性的聚酰胺酯单体:选用聚酸和聚醇作为原料,采用插入反应的方法合成具有生物活性的聚酰胺酯单体。

(2)制备具有生物活性的聚酰胺酯涂层:将合成的聚酰胺酯单体溶解于有机溶剂中,制备聚酰胺酯涂层,利用离子交换反应将其固定在聚酯纤维表面。

(3)表征改性聚酯纤维织物的表面形貌、化学成分以及表面能等特性:利用扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、接触角测量仪等对改性聚酯纤维织物进行表征。

(4)评价改性聚酯纤维织物表面的抗凝血性能:采用血小板沉降实验、凝血酶原时间测定等方法,评价改性聚酯纤维织物表面的抗凝血性能,并探讨其影响机制。

四、预期成果及应用前景本研究通过化学改性的手段,成功提高了聚酯纤维织物表面的抗凝血性能,为制备表面具有多功能性的改性聚酯纤维材料提供了新思路,具有广泛的应用前景。

特别是在医疗领域中,可以用于制备具有生物相容性优异的人造心脏瓣膜、血管支架等医疗器械,有效预防并发症的发生,提高患者的生存质量。

肝素的抗凝血作用实验报告

肝素的抗凝血作用实验报告

肝素的抗凝血作用实验报告肝素的抗凝血作用实验报告引言:肝素是一种常用的抗凝剂,广泛应用于临床医学中。

其抗凝血作用主要通过抑制凝血酶的活性,阻断凝血酶原的转化为凝血酶,从而减少血栓的形成。

本实验旨在探究肝素的抗凝血作用及其相关机制。

材料与方法:1. 实验动物:选择实验室小鼠作为研究对象。

2. 实验组与对照组:将小鼠随机分为实验组和对照组,每组10只。

3. 实验药物:实验组注射肝素,对照组注射生理盐水。

4. 实验仪器:凝血时间测定仪、血液离心机、注射器等。

实验过程:1. 实验前准备:收集小鼠的血液样本,离心分离血浆,并记录每只小鼠的体重。

2. 实验操作:将实验组小鼠注射肝素,对照组小鼠注射生理盐水,注射剂量根据体重进行计算。

3. 凝血时间测定:使用凝血时间测定仪测量实验组和对照组小鼠的凝血时间。

重复测量3次并求平均值。

4. 数据处理:根据实验结果进行统计学分析,比较实验组和对照组的凝血时间差异。

结果与讨论:实验结果显示,注射肝素后,实验组小鼠的凝血时间明显延长,与对照组相比具有显著差异。

这表明肝素具有明显的抗凝血作用。

肝素通过与抗凝血酶Ⅲ结合,阻断凝血酶原的转化,从而抑制凝血酶的生成,减少血栓的形成。

肝素的抗凝血作用是由于其特殊的分子结构和生物化学性质所致。

肝素是一种多糖类化合物,具有负电荷,能够与凝血酶原和凝血酶形成复合物,从而阻断凝血酶的活性。

此外,肝素还能够与抗凝血酶Ⅲ结合,进一步增强其抗凝血作用。

肝素的抗凝血作用在临床上有广泛应用。

它可以预防和治疗血栓性疾病,如深静脉血栓形成、肺栓塞等。

此外,在心脏手术和血液透析等操作中,肝素也被广泛用于抗凝血处理。

然而,肝素的使用也存在一些注意事项。

由于其抗凝血作用强烈,过量使用可能导致出血风险增加。

因此,在使用肝素时需要严密监测患者的凝血功能,并根据需要进行剂量的调整。

结论:本实验结果表明,肝素具有明显的抗凝血作用。

其通过抑制凝血酶的活性,阻断凝血酶原的转化,从而减少血栓的形成。

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

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。

抗凝血性高分子生物材料的表面改性方法研究进展

抗凝血性高分子生物材料的表面改性方法研究进展
人们通过各种表面接枝方法 ,将丙烯酰胺 、甲 基丙烯酰 胺 及 其 他 一 些 亲 水 性 基 团 接 枝 到 聚 氨 酯 [ 5 ] 、聚丙烯 [ 6 ] 、聚四氟乙烯 [ 6 ] 等材料表面 。经过 血液相容性评价试验 ,表明这些接枝后的表面确有 优良的抗凝血性 。
近来的研究发现 ,生物材料的抗凝血性不仅仅 简单地由极端亲水性或极端疏水性决定 ,而是取决 于它们的平衡值 。表面具有适当比例亲水 - 疏水 型微相分离结构的高分子材料具有良好的抗凝血 性 。其中 国 内 外 研 究 得 最 活 跃 的 是 嵌 段 聚 醚 氨 酯 ( SPEU ) ,由于它具有优良的生物相容性 ,引起人 们的广泛重视 。 1. 2 材料表面生物化
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嘉应学院学报 (自然科学 )
2010年 5月
是接枝方法的研究 ,目的为了寻找在材料表面产生 接枝活性点的有效而简单的方法 ;二是通过接枝单 体的设计或选择来研究表面结构 、性质的改变对抗 凝血性的影响 。用于高分子生物材料表面接枝的 方法主要有偶联接枝 、化学引发 、臭氧引发 、等离子 体法 、紫外线光照射法及光化学固定法等 。光化学 固定法与等离子体 、臭氧化等比较起来 ,有反应速 率快 ,操作简单 ,且能大大降低目的涂层试剂在生 物材料表面产生的无序交联等优点 。
1. 1 材料表面的接枝改性 表面接枝改性是提高生物材料抗凝血性的一
个重要途径 。材料表面的接枝改性是从减少材料 与血液成分相互作用 ,阻抗血浆蛋白吸附的角度 , 通过接枝亲水性基团或疏水性基团来改善血液相 容性的 [ 3 ] 。表面接枝可通过 2种方法实现 ,一是通 过偶联的方法将一种聚合物接枝到另一种聚合物 表面 ;二是将带功能基团的单体通过聚合反应接枝 到聚合物的表面 [ 4 ] 。大量的研究集中于在材料表 面接枝亲水性和疏水性单体 。当高分子材料含极 端亲水性表面时 ,其表面性能与血液相近 ,界面自 由能大大降低 ,减少了材料表面对血液中多种组分 的作用 ,因而具有良好的抗凝血性 。当高分子材料 含极端疏水性表面时 ,表面能低 ,对血液成分的吸 附能力下降而具有良好的抗凝血性 。有关高分子 生物材料表面接枝的研究主要集中在两个方面 :一

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

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。

聚氨酯抗凝血材料探究进展

聚氨酯抗凝血材料探究进展

聚氨酯抗凝血材料的研究进展摘要:聚氨酯由于其优良的抗凝血性能和良好的物理机械性能而成为目前研究和应用最广的一种生物医用高分子材料。

本文就经典聚氨酯材料、接枝型聚氨酯、离子型聚氨酯及其它具有良好发展前景的聚氨酯抗凝血材料的研究进展作扼要综述[6]。

关键词:抗凝血材料、聚氨酯、聚醚分子量1 引言人类使用天然高分子化合物,如丝、棉、麻、毛、胶、漆……等已有几千年的历史。

古代虽然没有现在化学知识,但许多天然高分子利用过程中都涉及到了化学过程,如大漆、桐油、骨胶、发酵等等[3]。

上百年前,人们已开始利用硫磺与天然橡胶形成弹性体,到了近代,人们开始利用化学知识进行高分子反应,比如,纤维素改性是典型的高分子化学反应,通过它获得了赛璐璐制作的乒乓球、炸药,以其他改性纤维素制作的织物和胶黏剂等,在特殊条件下的选择性高分子化学降解反应使人类得到甲醇、乙醇……在化学的各个领域中,高分子科学是相对年轻的学科。

它的发展,使人类通过合成化学,获得了社会发展必需的且不可替代的高分子,不仅丰富了化学科学,而且为材料科学、生命科学、凝聚态物理和信息科学与技术的发展做出了贡献。

高分子合成化学近年的一些重要进展包括: 可控自由基聚合、树枝状高分子、活性配位聚合、某些芳香化合物可控偶联或缩聚反应、易位( 开环) 聚合、二氧化碳与环氧烷类的交替聚合、点击聚合、动态聚合物等。

我国学者在这些领域都取得重要进展。

生物医用高分子领域是与人类健康与生活质量密切相关的分支学科。

利用合成高分子的特殊性能,研究医用高分子材料的工作已广泛受到重视。

牙科材料是最早研究并获得应用的医用高分子,其难点依然很多,生物相容性与力学性能仍是主要问题,快速光固化高分子单体或预聚物的研究还要求最好能消除聚合收缩,以避免形成缝隙。

从眼科材料来说,用于白内障患者的人工晶体是一种光学性能、生物相容性都很好的高分子材料,最好的是具有形状记忆功能的,只需几毫米的创口; 隐形眼镜也是特殊的合成高分子,至于广泛替换玻璃的树脂镜片,更是视力矫正的首选。

改性聚酯纤维织物的抗凝血性能研究的开题报告

改性聚酯纤维织物的抗凝血性能研究的开题报告

改性聚酯纤维织物的抗凝血性能研究的开题报告题目:改性聚酯纤维织物的抗凝血性能研究一、研究背景及意义随着人们健康意识的增强以及生活水平的提高,对医疗用品的要求也越来越高。

医用纺织品作为最常见的医疗用品之一,其材质和性能的优异不仅能够提高使用者的舒适度和安全性,同时也能够有效降低医疗事故率和感染率,对于人类的身体健康和生命安全至关重要。

目前,在医用纺织品的研究和开发中,改性聚酯纤维材料因其良好的机械强度、抗菌性和耐久性成为了研究的热点。

而改性的聚酯纤维织物的抗凝血性能则是其中尤为重要的一个方面,因为凝血问题是治疗、抢救等医疗过程中最为常见的问题之一。

因此,开展相关的研究并提高其抗凝能力,对于提高医用纺织品的性能和质量具有重要的现实意义和理论价值。

二、研究内容和方法1.研究内容本次研究将分析改性聚酯纤维织物的物理和化学性能,并以其抗凝血性能为研究重点,采用不同的试验方法,探究其抗凝性能与织物结构、纤维特性、化学改性等因素之间的关系。

2.研究方法(1)材料选择本研究将选择国内外常用的改性聚酯纤维材料,制备相应的织物样品,并采用不同的化学方法对样品进行表面改性,以提高其抗凝性能。

(2)试验方法采用传统的试验方法如TCL凝血时间试验、凝血酶原时间试验和血小板聚集率试验等,从多个角度和层面探究织物样品的抗凝血性能。

(3)数据分析将实验数据进行统计分析,探究不同因素之间的相关性,并根据分析结果进行结论阐述和思考。

三、预期结果及实施计划本次研究旨在探究改性聚酯纤维织物在抗凝血方面的性能表现,并解析其各种因素对抗凝血性能的影响。

预计实验将持续3个月,主要实施计划如下:第一阶段:材料准备和表面改性,用时1个月第二阶段:试验数据采集和数据处理,用时1个月第三阶段:数据分析和结论汇总,用时1个月预期结果:通过对哪些因素影响改性聚酯纤维织物的抗凝血性能的详细分析,探讨了一些可能影响改性聚酯纤维织物抗凝血性能的因素,这将为医疗用纺织品的研发提供较为全面的基础研究数据。

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摘要:本文主要介绍了医用高分子材料的凝血现象的原理,并介绍了材料结构的选择与表面修饰处理对医用高分子材料抗凝血性能的提高的研究。

关键词:医用高分子;抗凝血性能;材料结构;表面修饰医用高分子材料(biomedical polymeric materials,polymeric biomaterials),是和医学、生物学发展有关的高分子材料的总称,是以医用为目的,用于和活体组织接触,具有诊断、治疗或替换机体中组织、器官或增进其功能的无生命高分子材料。

随着医用高分子材料的开发研究,从20世纪70年代以来,高分子科学家和医学家积极开展合作研究,医用天然高分子材料(纤维素、明胶、甲壳素等)及医用合成高分子材料(聚乙烯醇、胶原等)越来越多用于外科手术中。

医用高分子材料研发过程中遇到的一个巨大难题是材料的问题——凝血。

1.凝血现象的产生原理凝血现象是血液在高分子材料表面上的凝固是材料与血液相互作用的结果。

当血液在以内皮细胞为内壁的血管中正常流动时,一般不出现凝血现象。

当高分子材料植入体内与血液相接触时,血液的流动状态和血管壁状态都发生了变化,材料被生物体作为异物而识别,二者界面在发生了一系列复杂的相互作用后,在1-2min之内就会在材料表面产生凝血现象,其产生于血浆蛋白质、凝血因子、血小板等多种血液成分有关,主要通过以下两种途径:(l)激活凝血因子(主要是内源性凝血因子),从而实现为蛋白原变成不溶性纤维蛋白,最后形成红血栓。

(2)材料与血液接触,在其表面立即粘附血浆蛋白,进而激活血小板,形成白血栓。

这两个过程的发生都来自吸附在异物表面的血浆蛋白质层的诱发。

现在医学的发展,越来越多的高分子材料用于人工脏器植入人体后,其必然要长时间与体内的血液接触。

因此,医用高分子对血液的相容性是所有性能中最重要的。

高分子材料的血液相容性问题是一个十分活跃的研究课题,但至今尚未制得一种能完全抗血栓的高分子材料。

这一问题的彻底解决,还有待于各国科学家的共同努力2提高医用高分子材料的两条路径一般来说,提高医用高分子材料的抗凝血性,一般从材料的选择和对其表面的处理两部分来研究。

2.1高分子材料的选择医用高分子材料与血液接触虽然产生凝血,但是,并非所有的材料产生凝血程度以及形成凝血的时间都是一样的。

因此,进一步研究高分子材料的结构与抗凝血性能之间的关系也是一个提高其抗凝血性能的一条可选择的路径。

2.1.1高分子材料的结构的选择它是研究、合成、制备血液相容性材料的基础。

其中,材料的含水结构、表面电荷、表面张力与界面自由能、亲水性与疏水性以及微相分离结构等因素与材料表面的抗凝血性能有着重要关系。

Bruck提出要使医用高分子材料具有优异的抗凝血性,很重要的一点就是材料的表面应有很高的含水量,而且其水分子必须有一定的结构化[1]。

一般认为,水凝胶与血液的相容性,与其交联密度、亲水性基团数量等因素有关。

含亲水基团太多的聚合物,往往抗凝血性能反而不好。

因为水凝胶表面不仅对血小板粘附能力小,而且对蛋白质和其他细胞的吸附能力均较弱。

在流动的血液中,聚合物的亲水基团会不断地由于被吸附的成分被“冲走”而重新暴露出来,形成永不惰化的活性表面,使血液中血小板不断受到损坏。

研究认为,抗凝血性能较好的水凝胶,其含水率应维持在65%~7 5%Sawyer提出了抗凝血材料的表面应带有一定负电荷的假说[2],人体血浆中的纤维蛋白原以及其他成分带有负电荷,因此可能由于静电斥力作用而具有好的血液相容性。

Han等[3]在PEG末端接上一个具有类肝素活性的阴离子磺酸基团,研究表明因此,对带适当负电荷的材料表面,血小板难于粘附,有利于材料的抗凝血性能。

但也有实验事实表明,血小板中的凝血因子在负电荷表面容易活化。

因此,若电荷密度太大,容易损伤血小板,反而造成凝血。

Lyman研究各种医用高分子材料的表面自由能或临界表面张力CST(critical Surface:tention,临界表面张力),与血液凝固之间的关系,发现表面自由能低的材料,血小板豁附较少,而对于亲疏水性的医用高分子材料,当亲疏水性比例达到一定平衡时,显示出良好的抗凝血性。

他提出了降低材料表面CST,可以提高其血液相容性假说[4]。

另一方面,Lyman等则提出,作为抗凝血材料,其表面的色散力和极性力必须均衡。

Lampert提出血液的凝固时间与材料表面的润湿性成反比的看法,即所谓的Lampert规则[5]。

Imai认为材料具有0.1~0.2程度的微不均匀结构能抑制血栓形成[6],即具有微相分离结构的高分子材料可能具有较好的抗凝血性。

1984年,我国学者林思聪提出了维持正常构象的假说[7, 8]。

他的假说认为,首先,作为抗凝血性材料,当它和血液接触时,其表面结构应能维持这些生物大分子的正常构象。

同时,作为抗凝血医用高分子材料,其表面分子的结构应能减轻或消除这三种力对血浆蛋白质正常构象的影响。

而且,在分子结构上,抗凝血性材料(乃至血液相容性材料)的表面应为这样的支链所覆盖。

这种支链是水(血)容性的、生物惰性的、并具有足够的链长而能在血液相中漂动。

也就是说,材料的抗凝血性应是高分子链结构的一种特征。

此假说对于材料生物相容性的提高、生物大分子的固定乃至生命物质与材料之间的结合等都有其指导意义。

2.1.2高分子材料与抗凝血添加剂物理共混的改进在对医用高分子中加入少量的含有抗凝血成分的聚合物进行共混,就可以得到性能较好的抗凝血材料。

抗凝血添加剂多为两亲的共聚物,进入基材本体后,为了减少界面自由能,有在基材表面富集的趋向。

Ishihar[9]等合成了MPC-甲基丙烯酸正丁酷和MPC-甲基丙烯酸正十二烷基酷的共聚物,将其与聚矾共混,提高聚矾血液渗析膜的血液相容性。

研究表明,加入少量(l%wt)的添加剂就可以显著提高聚矾的血液相容性,并且共混膜在37℃的水中浸7天,添加剂的流失也比较少。

他们还合成了MPC-甲基丙烯酸异戊醋和MPC-甲基丙烯酸环己酷的共聚物,将其加入SPU基材中,在很大程度上抑制了血小板粘附和蛋白质的吸附[10]。

从以上假说可以看出,由于材料结构与抗凝血性的关系复杂,许多问题有待阐明,迄今为止,己知材料表面的化学组成、结构、形态、相分离程度、表面自由能、亲疏水平衡及表面所带电荷等都不同程度影响材料的抗凝血性。

在人们的不断探索性研究中,有关材料表面结构性质与抗凝血性之间的关系将进一步揭示和得到证实。

2.2医用高分子材料的表面修饰处理凝血过程中,两个值得注意的现象是血小板的粘附和蛋白质的吸附。

二者与材料表面的性质密切相关,且对血栓形成起着极其主要的作用,因此材料表面修饰是材料改性的最直接方法。

作为植入体的人工器官容易被人体系统示作异物,因而产生各种排斥反应。

随着对生医用高分子材料与生物体相互作用认识的逐渐深入,尤其是对分子水平上的信息传递与识别的逐渐了解,设计和制备出具有类似与生物体表面结构并能够避免被体系识别为异物的人工器官的研究正在发展。

通常将这类工作称为表面修饰,进行表面修饰主要有以下两种方法:2.2.1涂布白蛋白涂层材料与血液接触时首先是在材料表面吸附血浆蛋白,在被吸附的三种血浆蛋白(白蛋白、球蛋白和纤维蛋白原)中,白蛋白不参与血液凝结及血小板的黏附作用,而且白蛋白会吸附在材料表面从而形成很薄的白蛋白惰性隔离层,有效地抑制了凝血反应的发生。

因此,可在材料表面涂覆白蛋白来提高材料的血液相容性。

白蛋白在材料表面的结合状态是白蛋白可否发生作用的关键。

物理吸附法获得的白蛋白涂层结合力较差,在与血液接触中易于其它蛋白质发生交换作用,从而使抗凝血性能逐渐下降。

用共价接枝方法能使材料表面形成的白蛋白层与基体有很高的结合能力。

采用此法,材料表面血小板的黏附量下降3个数量级,甚至可以达到无血小板黏附,而且材料表面共价接接的白蛋白的稳定性远大于物理吸附的百蛋白。

还可以通过改善材料表面结构,使材料选择性地吸附白蛋白的方法来提高材料的血液相容性。

用的较多的具有选择性吸附白蛋白功能的基团或物质是十八烷基(C18)[11]和一种三氮杂苯类活性染料Cibacron Blue F3G-A[12]。

中国科学院上海冶金研究所离子束实验室通过对材料进行热解碳的氮离子注入处理,也明显地改善了材料表面对白蛋白的吸附,并采用卢瑟福背散射、X射线衍射和拉曼光谱法对样品的成分和结构进行分析,结果表明:样品在热解碳经氮离子注入后,表面会吸附较多的白蛋白、较少的纤维蛋白原,具有良好的抗凝血性能[13]。

此外,还有研究表明表面涂附一层血清蛋白,也能够显著的减少血小板的粘附和活化,提高材料的抗凝血性能。

2.2.2表面接枝改性医用高分子材料的表面接枝改性,是提高医用高分子材料抗凝血性的一个重要途径,是指在其它性能都合适的材料表面上构建特定的分子结构,使材料具有或提高抗凝血性能。

有关医用高分子材料表面接枝的研究主要集中在两个方面:一是接枝方法的研究,即寻找材料表面的活性点和有效且简单的接枝方法;二是可改善材料抗凝血性的被接枝单体的选择或设计。

用医用高分子材料的表面接枝改性提高血液相溶性,实际上是通过接枝的单体来实现的。

用于医用高分子材料表面接枝的方法主要有化学试剂法,偶联剂法,等离子体法,紫外光照射法,电子束法,高能辐射法,臭氧活化法等等。

目前,抗凝血性较好的医用高分子材料主要有三种:表面构建聚氧乙烯链结构类的材料,表面肝素化材料和聚磷酞胆碱类材料。

3.前景展望至今为止,尚无一种医用高分子材料具有完全抗凝血的性能。

许多人工脏器的植换手术就是因为无法解决凝血问题而归于失败。

因此,尽快解决医用高分子材料的抗凝血性问题,巳成为医用高分子材料发展的一个关键性问题。

随着材料结构及抗凝血性能的关系与表面抗凝血性能修饰的研究,具有高抗凝血性能的材料有发明,及新的表面处理的方面的出现,将对医用高分子材料的的广泛应用注入强大动力。

目前看来,通过在合成的适宜的医用高分子材料表面进行涂覆抗凝血涂层的方法,拥有方便,快速,也是最具有广阔的应用前景。

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