與血液接觸的兩類無(wú)機(jī)薄膜的抗凝血機(jī)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(wèn)題，研究者一直試圖通過(guò)發(fā)展新的材料和新的改進(jìn)方法攻克這一問(wèn)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(wú)機(jī)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(wú)機(jī)薄膜抗血栓性超過(guò)低溫各向同性熱解碳(LTIC)的報(bào)道，盡管熱解碳的血液相容性仍遠(yuǎn)非理想。重要的原因之一是這類無(wú)機(jī)薄膜大多是從其他領(lǐng)域移用而來(lái)的，因此對(duì)于其抗凝血機(jī)理的基礎(chǔ)研究先天性薄弱并亟待進(jìn)

2、一步探討。 為了揭示無(wú)機(jī)薄膜材料的抗凝血機(jī)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(diǎn)，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(jià)帶譜(VXPS)、拉曼光譜(Raman)和傅立葉紅外光譜(FTIR)對(duì)薄膜的成分和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。采用動(dòng)

3、物體外和動(dòng)物體內(nèi)評(píng)價(jià)方法對(duì)薄膜進(jìn)行血液相容性的綜合評(píng)價(jià)；借鑒生物化學(xué)檢測(cè)方法研究血液中的生物活性相(如血漿蛋白、血細(xì)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?jiǎng)?chuàng)新性結(jié)論： 1.揭示了Ti-O系和碳基無(wú)機(jī)薄膜材料表面抑制血液的凝血功能活化的機(jī)制

4、 ①Ti-O系和碳基薄膜等無(wú)機(jī)薄膜材料的抗血栓性與薄膜表面對(duì)血小板活化的強(qiáng)烈抑制有關(guān)。 ②纖維蛋白原分子中央?yún)^(qū)(荷負(fù)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(diǎn)、Y鏈交聯(lián)位點(diǎn))的暴露，促進(jìn)血小板粘附與活化，成為凝血反應(yīng)的扳機(jī)點(diǎn)。 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(wú)機(jī)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(wú)機(jī)薄膜材料抗凝血機(jī)理的理論解釋，提出：無(wú)機(jī)薄膜材料可通過(guò)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(yàn)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(jìn)抗凝血表面改性設(shè)計(jì)、提高無(wú)機(jī)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(jìn)