医用涤纶材料抗凝及促内皮化表面改性研究(1)

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要合成医用高分子材料被广泛的应用于包括心血管人工器官在内的人工器官植入类的材料中。然而当高分子材料与血液接触时，在界面上会形成一系列的复杂的相互作用，导致凝血反应和血栓的形成，从而限制了高分子材料在血液接触材料上的进一步应用。生物材料表面覆盖内皮细胞层是改善材料血液相容性的理想方法，但直接把内皮细胞种植在基质材料表面不仅增殖速度慢，而且由于细胞与材料表面之间的作用力比较小，使得通常在短的时间内就容易脱落分离。因此，本研究将具有强细胞亲合力的天然大分子如胶原蛋白、明胶等粘附蛋白通过共价

2、键结合于医用涤纶PET材料表面，以加快内皮细胞的粘附与生长。但这些粘附蛋白不仅是细胞粘附的优良介质，也有利于血小板的粘附和血栓的形成。血小板的粘附往往在材料与血液接触的瞬间即发生，而细胞的粘附则需要较长的时间，这样可能在材料表面还未覆盖一层内皮细胞之前，已经形成了血栓。为阻止这种状况的发生，我们在涤纶材料表面共固定抗凝生物分子肝素(白蛋白)和促内皮生物分子胶原(明胶)，以期获得同时具有良好的抗凝血性能和促内皮细胞生长的医用涤纶表面。本文通过X射线光电子能谱XPS分析了改性前后材料表面的组成成分的变化。在肝素一胶原(PET

3、-CL-Hep)及肝素一明胶(PET-Gel．Hep)共固定的表面，不仅出现的Nls峰，还出现了较为明显的S2s，S2p峰，根据XPS高分辨谱计算可得PET-CL-Hep和PET-Gel．Hep的硫元素含量分别为1．55％和2．18％，这说明了肝素已与胶原或明胶共固定于材料表面。同时在白蛋白一胶原(PE■CLBSA)和白蛋白一明胶(PET-Gel．BSA)的表面，氮元素的含量分别比仅固定胶原(PET-CL)和仅固定明胶(PE卫Gel)的氮含量高4．74％和5．64％，这也提示了白蛋白与胶原或明胶分子的在PET表面的混合有

4、效固定。接触角测量与表面能计算的结果表明肝素、白蛋白与胶原或明胶共固定改性后的材料表面接触角减小，表面能增加，材料表西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页面的亲水性较好。采用甲苯胺蓝染色法测得接枝丙烯酸的材料表面的羧基密度为5．29x10．9tool／era2，采用天狼猩红染色法得到PET-CL表面的胶原含量为3．14弘g／cm2，PET-Gel表面的明胶为2．02∥g／C加[12。利用甲苯胺蓝及正己烷萃取法可得PET-CL-Hep表面的肝素含量为1．73／zg／cm2，PET-Gel．Hep表面的肝素1．91／tgtc

5、m2。体外血小板粘附及血小板乳酸脱氢酶(U)H)检测血小板数量的实验一致证明，肝素或白蛋白与胶原或明胶的共固定，使PET表面的抗凝血性能有所改善。LDH实验测得PET-CL-Hep、PET-Gel．Hep、PET-CL-BSA、PET-Gel．BSA表面的血小板黏附率分别为12．83％、17．24％、10．53％和12．19％，与未改性的涤纶表面血小板26．21％，PET-GeI40．38％和PE县CL47．21％的黏附率相比，血小板粘附数量明显减少，血小板激活程度减轻。PET-CL-Hep和PET-Gel．Hep的AP

6、l陌检测时间为68．9s和65．5，比未改性的涤纶表面延长9．7s和6．3s，比原血浆延长14．9S和11．5s。活化的部分凝血活酶时间(APl盯)检测表面肝素与胶原或明胶的共固定可抑制内源性凝血系统的激活。采用酶联免疫法定量评价不同改性材料表面纤维蛋白原的变性情况。PET-CL-Hep、PET-Gel．Hep、PET-CL-BSA、PET-Gel．BSA的表面纤维蛋白原变性量分别为25．32％、22．48％、19．20％、20．59％，而空白样品的纤维蛋白原变性量为35．57％，这说明肝素(白蛋白)与胶原(明胶)的共固

7、定，可减少纤维蛋白原的变性暴露出与血小板结合，从而减少了血小板在材料表面的聚集。上述一系列评价的结果均证明肝素(白蛋白)与胶原(明胶)的共固定，可改善PET的抗凝血性能。通过体外内皮细胞粘附及细胞AlamarBlue实验，定量表征内皮细胞在PET材料的黏附率、增殖率、细胞活性，并通过光学显微镜观察材料表面的细胞形态变化。在细胞培养的第120h，未改性涤纶表面的细胞数为4．88x104cells／era2，细胞活性为158．6％，而PET-CL-Hep，PET-Gel．Hep，PET．CL-BSA,PET．Gel．BSA表

8、面的细胞数量分别为9．37，9．73，10．66，西南交通大学硕士研究生学位论文第ni页9．07(x104C．ells／g'm2)，细胞活性依次为202．3％，205．9％，214．8％，199．4％。上述结果表明在医用涤纶表面，通过肝素或白蛋白与胶原或明胶的共固定可改善材料表面的促内皮细胞生长性能。关键词：涤纶共固