纤溶表面涂层用于改善体外循环材料的血液相容性研究

With the development and improvement of medical technology, extracorporeal circulation as an in vitro life support technology plays an increasingly important role in many medical fields. However, due to the poor biocompatibility of cardiopulmonary bypass materials, surface-induced thrombosis formation have been limiting their clinical application. The key to solve this problem lies in improving the biocompatibility, especially blood compatibility of cardiopulmonary bypass materials. Surface modification technology has been proved to be the most effective method to improve the biocompatibility of blood-contacting materials. Guided by the theory of coagulation and fibrinolysis mechanism where the biological system would stressfully response to changes on the specific microenvironment, in this project, a thrombosis-responsive fibrinolytic surface coating with thrombolytic stress response is constructed via photochemical method, using thrombin generation as a stimulus signal. Such materials are able to initiate the surface thrombolytic function as soon as the thrombosis formation is perceived. This stress fibrinolytic coating technology will provide a new way and method for anticoagulant modification of cardiopulmonary bypass materials, and will promote the commercialization of anticoagulant coating technology.

随着医学技术的不断发展和完善，体外循环作为一种体外生命支持技术在诸多医学领域中发挥着越来越重要的作用。然而，由于体外循环材料的生物相容性欠佳，与血液接触所导致的凝血问题一直限制着它们的临床应用。因此，改善体外循环材料的生物相容性，特别是血液相容性，是解决该问题的关键。表面改性技术已被证明是改善血液接触材料生物相容性最为行之有效的方法。本项目以凝血和纤溶机制为理论指导，效仿生物系统对特定微环境变化的应激反应，利用血栓形成过程中凝血酶的产生作为刺激讯号，利用光化学方法构建具备血栓应激响应性的纤溶表面涂层，使材料在感知血栓形成时及时启动表面纤溶系统，发挥溶栓功能。这种应激性纤溶表面涂层技术将为体外循环材料的抗凝血改性提供全新的途径和方法，并将推动抗血栓涂层技术的商业化进程。

背景和主要研究内容.本课题将传统纤溶表面改性策略和血栓刺激-响应机制有机结合，通过一种简单、普适的方法制备具备抗血栓功能的体外循环材料，使抗凝功能随着凝血酶的产生而激发，实现材料表面的原位应激溶栓功能。主要研究内容为在体外循环材料表面构建具有血栓刺激响应性的纤溶功能涂层。采用凝血酶响应性水凝胶作为纤溶分子t-PA的载体，并通过简单易行的光化学方法将水凝胶和赖氨酸配体共同修饰在体外循环材料表面，构筑血栓应激响应性纤溶表面涂层。重点考察凝血酶存在和血栓形成情况下，表面涂层的响应性能和溶解血栓的功能。.重要结果及数据.在材料表面接枝亲水性惰性聚合物刷是一种获得广泛认可的实现表面抗凝改性的有效手段。表面引发可控活性自由基聚合(SI-CRP)因其优异的可控性而成为制备表面亲水聚合物刷的重要方法. 将这样一种简单普适的分子固定方法用于SI-CRP，本研究通过引入夺氢型二苯甲酮光敏结构，设计了一种全新的光束缚型溴引发剂BPBB，并利用其实现了多种聚合物材料表面抗污聚合物刷的接枝. 该引发剂一端为二苯甲酮结构，通过紫外光照可快速固定在各类常见的医用聚合物材料表面；针对惰性聚合修饰的表面与血纤维蛋白原之间的相互作用”展开系列研究工作，证实了该表面方法具有优异的排斥蛋白吸附的能力，且方法具备多基材的普适性。.科学意义.设计了一种普适高效的血液接触材料表界面改性方法，引发剂由于含有夺氢型二苯甲酮结构，因此能够通过光反应，快速固定在各类聚合物基材表面，并引发SET-LRP聚合制备的POEGA聚合物刷，从而有效排斥纤维蛋白原吸附、细胞和细菌的黏附。这种新型光束缚引发剂不但能有效引发SET-LRP聚合，而且简单快速、适用范围广，在生物医用高分子材料表面抗污改性方面具有广阔的应用前景。