小口径人工血管中分子筛固载-缓释肝素的探索

探索在小口径膨体聚四氟乙烯（ePTFE）人工血管内被覆-生长分子筛、引入纳米孔道限域效应促进肝素固载和缓释的新途径，提高人工材料的生物相容性，开拓分子筛材料在生物医学领域的新应用。拟剖析介孔分子筛和沸石的孔道形状、孔径大小，孔道有序度以及骨架组分对于生物大分子肝素吸附-缓释的影响，找出适合于肝素固载量高且长期缓释的最佳纳米孔道特征；改变合成条件裁剪纳米孔道的结构并调变孔壁曲率和组分，通过扩孔、表面基团修饰等技术优化纳米孔道的微环境，将肝素以弱相互作用方式固载在人工血管中，控制肝素的缓释速度。控制硅组分的缓慢水解-聚合，将介孔分子筛被覆-生长在ePTFE人工血管中，把握分子筛在复杂表面曲率的介质上附着-生长的规律；通过体外实验测定溶血率和抗血栓性能研究复合人工血管的生物相容性变化。针对医疗难题进行创新，运用分子筛吸附特性延长肝素缓释的效能时间，为发展人工生物新材料提供技术支持，形成知识产权。

生命科学是分子筛材料应用的新领域；当今的一个研究热点是生物材料。随着社会发展，生物材料的研制及其在临床上的应用面临着如何提高生物相容性的难题，而以血液相容性对材料的要求更为苛刻。为防止血液与材料接触后受到影响而凝固，抗凝血性成为生物相容性中最关键的参数，肝素固定化是该研究中最为活跃、应用最广泛的一个分支。本项目尝试将纳米孔道限域效应引入肝素固定化技术中，探索纳米孔道固载/缓释肝素的规律，设计合成适于肝素高固载量、长期有效缓释的纳米孔道结构，开拓沸石与介孔分子筛材料在生物医学领域的新应用。2012年1月至2015年12月，我们在国家自然科学基金的资助下，进行了“小口径人工血管中分子筛固载-缓释肝素的探索”研究，尝试在小口径膨体聚四氟乙烯（ePTFE）人工血管内被覆-生长分子筛、引入纳米孔道限域效应促进肝素固载和缓释的新途径，提高人工材料的生物相容性，开拓分子筛材料在生物医学领域的新应用。我们深入研究了介孔分子筛和沸石的孔道形状、孔径大小，孔道有序度以及骨架组分对于生物大分子肝素吸附-缓释的影响；改变合成条件裁剪纳米孔道的结构并调变孔壁曲率和组分，通过扩孔和表面修饰等技术优化纳米孔道的微环境，将肝素以弱相互作用方式进行固载，控制其缓释速度可达创纪录的60天。还使用原位固载技术，通过“一步法”水热合成将大量的肝素钠或布洛芬装载进介孔分子筛。我们精细控制硅组分的缓慢水解-聚合，将介孔分子筛被覆-生长在ePTFE人工血管中，通过体外实验测定溶血率和抗血栓性能以研究复合人工血管的生物相容性变化。本项目运用分子筛吸附特性延长了肝素缓释的效能时间，为发展人工生物新材料提供技术支持并形成知识产权。在全体人员的勤奋努力下、合同任务顺利完成：在4年内发表SCI论文22篇（其中包括Small一篇，J. Mater. Chem.和J. Mater. Chem. A各一篇， J. Mater. Chem. B 三篇和ACS Appl. Mater. Interf. 一篇，Appl. Catal. B和Catal. Today各一篇，Appl. Surf. Sci. 一篇，Micropr. Mesopr. Mater. 五篇以及 J. Colloid Interface Sci. 一篇），申报国家发明专利1项，培养研究生10名，其中已经毕业博士生4名和硕士生2名。