與血液接觸的兩類無機薄膜的抗凝血機理研究.pdf

1、血栓是與血液接觸的生物醫(yī)學(xué)裝置和人工器官中存在的主要問題，研究者一直試圖通過發(fā)展新的材料和新的改進方法攻克這一問題。其中，表面改性處理是有效提高傳統(tǒng)材料抗凝血性的重要途徑之一。多種無機薄膜作為潛在的表面改性材料已被研究者廣泛研究，然而，幾乎少有無機薄膜抗血栓性超過低溫各向同性熱解碳(LTIC)的報道，盡管熱解碳的血液相容性仍遠非理想。重要的原因之一是這類無機薄膜大多是從其他領(lǐng)域移用而來的，因此對于其抗凝血機理的基礎(chǔ)研究先天性薄弱并亟待進

2、一步探討。 為了揭示無機薄膜材料的抗凝血機理，本文選擇了為研究者廣泛關(guān)注的Ti-O系薄膜和碳基薄膜作為研究重點，采用離子注入和等離子體離子注入沉積等表面改性方法合成磷摻雜Ti-O薄膜、非晶碳薄膜a-C：H和N摻雜非晶碳薄膜a-C：N：H~綜合采用盧瑟福背散射光譜(KBS)、電子彈性反沖譜(EKD)、x光電子能譜(XPS)及其價帶譜(VXPS)、拉曼光譜(Raman)和傅立葉紅外光譜(FTIR)對薄膜的成分和結(jié)構(gòu)進行了表征。采用動

3、物體外和動物體內(nèi)評價方法對薄膜進行血液相容性的綜合評價；借鑒生物化學(xué)檢測方法研究血液中的生物活性相(如血漿蛋白、血細胞等)與薄膜材料的界面作用行為；在深入研究磷摻雜Ti-O、a-C：H和a-C：N：H薄膜材料的結(jié)構(gòu)、材料學(xué)性能與抗凝血性的相互聯(lián)系的基礎(chǔ)上，結(jié)合血栓形成的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)理論和固體界面吸附的表面化學(xué)理論等重要理論依據(jù)，獲得了以下主要創(chuàng)新性結(jié)論： 1.揭示了Ti-O系和碳基無機薄膜材料表面抑制血液的凝血功能活化的機制

4、 ①Ti-O系和碳基薄膜等無機薄膜材料的抗血栓性與薄膜表面對血小板活化的強烈抑制有關(guān)。 ②纖維蛋白原分子中央?yún)^(qū)(荷負電)如與材料表面發(fā)生電子的傳遞，可引起其荷電狀態(tài)的改變，將導(dǎo)致纖維蛋白原γ鏈C端功能區(qū)(含與血小板膜結(jié)合的首選位點、Y鏈交聯(lián)位點)的暴露，促進血小板粘附與活化，成為凝血反應(yīng)的扳機點。 ③具有阻礙纖維蛋白原吸附界面處的電子傳遞功能的表面，將有助于維持纖維蛋白原γ鏈C端功能區(qū)的分子構(gòu)象，改善血液的界面響應(yīng)，抑制

5、血液的凝血功能的活化。 2.借鑒表面化學(xué)有關(guān)無機材料表面吸附的能帶理論和表面Lewis酸堿性理論，發(fā)展了無機薄膜材料抗凝血機理的理論解釋，提出：無機薄膜材料可通過構(gòu)成具有阻礙纖維蛋白原電子傳遞功能的表面，如：i構(gòu)成寬禁帶n型半導(dǎo)體特征的能帶結(jié)構(gòu)或ii形成具有Lewis堿性傾向(電子給體)的材料表面，維持纖維蛋白原的構(gòu)象，抑制血液的凝血功能的活化，并獲得了試驗證據(jù)的支持。 3.提出控制纖維蛋白原在材料表面的吸附與構(gòu)象狀態(tài)，

6、是改進抗凝血表面改性設(shè)計、提高無機薄膜材料的抗凝血性能的重要原則之一，并據(jù)此獲得了抗凝血性能優(yōu)于熱解碳的薄膜材料：①經(jīng)P注入加高溫(800-900℃)真空活化退火處理獲得了具有n型半導(dǎo)體的寬禁帶能帶結(jié)構(gòu)且表面堿性分量-γs>酸性分量+γs的磷摻雜Ti-O薄膜，薄膜具有優(yōu)異的抗凝血性能(顯著優(yōu)于熱解碳LTIC)的薄膜。②在較小的基片偏壓(．150V)和較高[N2]/[C2H2]流量比(2／1)條件下獲得的N摻雜非晶碳薄膜，由于N原子結(jié)合進