西南交通大学黄楠教授：表面改性材料在血液净化领域的应用
西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室黄楠教授介绍，我国有200多万终末期肾病（ESRD）患者，但仅34万（15%）接受透析，而世界平均接受治疗率37%，欧美更高达75%，因此我国透析还有待大力发展。
西南交通大学黄楠教授
血液净化凝血相关影响因素对血液净化患者，影响凝血的因素包括患者状态、抗凝药物和透析器人工表面状态。尿毒症患者存在凝血活性亢进、继发性纤溶活性增强以及血小板活化。血液透析中，为保持良好体外循环状态、预防因体外循环诱发的凝血活化导致的机体合并血栓性疾病的危险以及减少血液细胞与透析膜接触诱发的炎症反应，需应用抗凝剂治疗，在选择抗凝方案前要考虑患者的出血风险、血栓栓塞疾病风险以及炎症状态。血液透析常用的抗凝药物包括普通肝素、低分子肝素、枸橼酸钠、阿加曲班或无抗凝剂。不使用抗凝剂的透析（无肝素透析）以及普通肝素或低分子肝素（LMWH）抗凝在应用方面均存在局限性，至今为止并无理想的抗凝药物出现。血液净化中血液大面积与人工材料表面接触，透析器面积达到10~20平方米，因此透析器人工表面状态是影响凝血的一个重要因素。
生物材料表面抗凝血改性方法生物材料表面抗凝血改性方法包括：表面形貌与生物相容性；生物医用材料表面修饰；等离子体表面改性；等离子体注入表面改性；表面涂层与薄膜合成法；自组装分子单层。
聚乙二醇表面固定
抗污生物材料表面是指抗蛋白质吸附或细胞粘附的表面，其更为广泛的定义是抗蛋白质表面和“隐蔽”表面，如聚乙二醇（PEG）-聚甲基丙烯羟乙酯亲水性聚合物接枝到材料表面形成聚合物分子刷，提高生物材料表面的亲水性，减少其与蛋白质和细胞相互结合的最常用方法。不同分子量PEG固定在材料表面的纤维蛋白原吸附量不同。
肝素表面固定
肝素是一种酸性黏多糖，是一种有效的抗凝血物质。肝素化即肝素或其衍生物在材料上的固定化。直接利用肝素的最简单方法就是把肝素掺和到高分子材料中，但有较多肝素被包埋在材料内部不能发挥作用，在和血液接触的过程中，又容易由于在血液中的溶解而流失。肝素可通过离子交换反应、功能基团反应(-OH、-NH)固定在高分子材料表面，对于那些化学上惰性的高分子材料，肝素则可以通过第三种物质的媒介作用而与它们结合起来。
（1）固定在金属表面：静电吸附在PPAam涂层的肝素在不同的pH值（5~7）区间均保持良好的生物活性，延长APTT时间，减少Fg吸附和激活，减少血小板黏附和激活；且细胞培养发现，Hep-PPAam显著减少人脐动脉平滑肌细胞（HUASMC）的黏附和增殖，增加内皮细胞（EC）增殖和EC活细胞比率，增加NO和PGI2释放。体内试验显示，肝素功能化表面可以有效抑制血栓形成，并促进内皮细胞的募集、黏附、增殖和迁移，因此可以实现快速再内皮化。
（2）固定在高分子表面：聚氨酯抗凝血表面改性（图1），PU-PEG-Hep显著减少血小板的黏附行为。
图1. 血浆接枝聚氨酯（PU）的血小板黏附行为
仿细胞膜结构表面
构建方法分为物理和化学两大类，MPC接枝聚合已成为高分子生物材料表面改性、获取高表面密度的键合磷酰胆碱基团的有效方法。与溶液均相聚合不同，表面接枝聚合反应要求材料表面存在可引发聚合的组分，在化学反应、UV照射、臭处理、γ2辐射等作用下进行。与PET相比，MPC表面改性PET显著减少维蛋白原激活，延长部分凝血活酶时间。
功能仿生表面
多功能表面改性的植入、介入器械表面仿生涂层核心技术是能够催化释放NO的表面仿生涂层，且NO释放可精确控制，长期稳定可靠。研究显示，在SNAP补充组，SeDPA-PPAam和SeDPA-PPAam3所致NO释放致使血小板黏附和激活以及SMC黏附显著受抑制，而这被认为与NO所致血小板和SMC cGMP合成增加有关；NO释放还有益于EC的黏附、扩展和迁移（图2）。
图2. 内皮细胞迁移行为
表面改性能够显著提高生物材料的抗凝血性能；至今为止在血液透析材料领域抗凝血表面改性尚未实现应用；NO释放表面可能是一个好的解决方案。
临床应用
黄楠教授团队开发的新型血管支架在深圳金瑞凯利公司实现了应用转化，临床应用已经超过5万例。临床试验显示，该支架540天晚期血栓和心源性死亡以及5年心源性死亡及支架内血栓发生率均为0，晚期血栓率方面优于国内外主要的药物洗脱支架，提示该血管支架是国际上第一个可完全避免致命的晚期血栓并发症的血管支架。另外，团队与中国航天研究院合作开发的磁悬浮人工心脏辅助泵得到美国“生物材料与生物医学工程百科全书”的肯定评价。
来源：肾脏时讯
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