电化学表面掺杂功能化抗凝血Ti-O薄膜机理与优化

困扰心血管植入器械临床应用的关键是材料的抗凝血性能不足。申请者结合材料诱发凝血的电化学作用机理与半导体材料表面电化学掺杂理论与方法，申请进行系统的设计、实现与优化优异抗凝血性能的Ti-O薄膜材料研究: 以材料的界面能带结构与能态调控为关键突破口，首先，采用电化学方法(供态掺杂体系选择与电位控制)，研究Ti-O薄膜的表面电化学掺杂界面作用机理、工艺及其关键影响因素（综合的电化学试验与测试方法），并表征功能化Ti-O薄膜表面能级结构与能态性质（XPS/UPS价带谱、光电子产额、Mott-schottky及光电化学等）；其次，筛选出有利于抗凝血性能的界面能带结构与能态分布的掺杂体系与工艺，进行动物体内、外抗凝血效果评价；最后，揭示材料"电化学掺杂工艺－表面性质－抗凝血行为"间的内在规律与联系，指导优化出抗凝血性能实质性提升的Ti-O薄膜。为新型的表面改性心血管植入器械的产业化提供应用基础。

困扰心血管植入器械临床应用的关键是材料的抗凝血性能不足。本研究结合材料诱发凝血的电化学作用机理与半导体材料表面电化学掺杂理论与方法，以材料的界面能带结构与能态调控为关键突破口，系统的优化出优异抗凝血性能的Ti-O 薄膜材料。采用电化学表面电荷转移的方法，尝试了无机 (羟基、亚硫酸钠)、还原性生物分子(肝素、 褐藻多糖/岩藻聚糖、葡萄糖)、原位电位控制以及直接电化学等电化学表面电荷转移掺杂供态体系，探索了Ti-O 薄膜的表面电化学掺杂界面作用机理、工艺及其关键影响因素，对功能化Ti-O 薄膜表面能级结构与能态性质进行了系统的表征；筛选出了有利于抗凝血性能的界面能带结构与能态分布的掺杂体系与工艺。动物体内、外抗凝血效果评价结果显示经优化的表面电荷转移掺杂的Ti-O薄膜表现出优异的抗凝血行为；研究讨论和揭示了Ti-O薄膜材料“电化学掺杂工艺－表面性质－抗凝血行为”间的内在规律与联系，建立了抗凝血性能的界面电化学理论机制模型。研究为新型的表面改性心血管植入器械的产业化提供了应用基础，并用于实际血管支架新产品的表面改性。研究对于生物材料血液相容性机理及其生物材料表面界面电化学机制具有重要的科学意义。