交联剂对材料表面纳米涂层的稳定性及生物活性影响研究
药物洗脱支架是目前用于冠心病治疗的主要器械。但由于药物释放系统生物相容性不足，在植入后往往存在较高的并发症发病率。通过表面改性改善血管支架的生物相容性是解决这一问题的有效手段。本论文通过在不锈钢材料表面固定肝素/多聚赖氨酸纳米颗粒，以改善材料的抗凝性能和细胞相容性，并进一步通过化学交联剂对纳米涂层进行处理，以进一步提升纳米涂层的稳定性。通过纳米颗粒粒度分析仪、扫描电子显微镜（SEM）、接触角测量仪和傅里叶红外变换光谱分析（FTIR）对改性后材料表面的理化性质进行表征。通过甲苯胺蓝法对样品表面肝素含量和稳定性进行分析。通过血小板粘附实验对表面血液相容性进行评价，通过体外内皮细胞种植实验对表面内皮细胞生长及增殖活性进行评价。研究结果显示，经过交联剂处理之后，纳米涂层的稳定性得到显著改善，且依然表现出良好的抗血小板粘附及促进内皮细胞生长的性能。关键词 不锈钢；多聚赖氨酸；肝素；纳米颗粒；交联剂；生物相容性
目 录
第1章 绪论 5
1.1 实验背景 5
1.2 支架材料表面改性 6
1.3 本论文的研究意义、主要内容及技术路线 9
第2章 表面功能层构造及其表征 11
2.1 实验仪器 11
2.2 实验材料与试剂 11
2.3 实验内容 12
2.4 纳米颗粒性质表征 12
2.5 表面功能层理化性质表征 13
2.6 生物分子定量检测结果 15
2.7 表面形貌 17
2.8肝素释放实验 18
第3章 表面生物相容性评价 19
3.1 细胞相容性评价 19
3.2 血液相容性评价 21
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
第1章 绪论
1.1 实验背景
1.1.1 冠心病现状
冠状动脉粥样硬化心脏病是动脉硬化中比较常见和重要的一种类型，我们也称它为冠心病。这类心脏病是指因冠状动脉变小、供血不够产生的心肌功能问题和器质性变化，所以通常又称为缺血性心脏病。它的特点是从里面的结构开始，通常是先有脂肪的沉积，进而会有钙质 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
的沉积，最终引起动脉壁变厚变硬、血管腔变小。
近年来，治疗冠心病的主要方法有三种，分别为药物治疗、冠脉搭桥和血管支架介入。药物治疗现在的使用率并不高且效果不如后两种有效，所以这里主要介绍冠脉搭桥和血管支架介入。冠脉搭桥就是从患者的臀部取一根用处不大的血管，然后通过微创手术从患者的的左手手臂的动脉血管把所取的血管送进心脏血管里面，进而撑开目标血管，提高血液流通率，使血液流通顺畅。换句话说，就是从冠状动脉的一端加入另一条血管，引导血液从加入的这根血管流到另一端。冠脉搭桥术手术是一次大手术，它可以解决比较严重的冠状动脉病变，但需要全身麻醉，要插大量气管，体外流动，长时间手术，长期住院，年纪比较大的人的身体机能难以承受如此大的伤害。
1.1.2 临床治疗冠心病的方法
近年来,冠状动脉粥样硬化性心脏病(简称冠心病)血管重建的重要方法主要是经皮冠状动脉介入治疗,通过大量的实验可以证明该方法是有显著效果的[1]。药物洗脱支架主要有三部分构成，分别为金属支架，药物载体和药物。药物载体承载着药物以某种特定的方式吸附在金属支架上，然后通过微创手术，把支架送到堵塞病变的冠状动脉处，打入一定量的大气压，撑开支架，从而达到撑开血管，是血液流通顺畅的目的，并且通过释放支架上携带的药品，提高内皮的修复率，减小病变血管的再狭窄率。目前主要的药物洗脱支架主要有雷帕霉素支架和紫杉醇支架两种。雷帕霉素支架再狭窄率特别低的特点，使得该支架得到了欧洲的使用批准。紫杉醇支架是一种通过抑制微管分裂的抗细胞增殖药物[3]，其特点是有效期长而且可以重叠使用。然而，药物洗脱支架目前仍然存在问题，如血管内皮细胞的延迟恢复往往会导致晚期血栓的形成以及慢性炎症，因此，受损内皮细胞快速内皮化是缓解和预防支架植入后的血栓和再狭窄问题的主要方法之一。
1.2 血管支架材料表面改性技术
我们利用各种物理化学或者机械的方法，对材料表面进行处理，改变材料表面的各种物理化学以及机械性能，我们也可以给材料表面施加各种覆盖层，进而获得我们所需要的成分、组织或者性能。
1.2.1 表面涂层技术
生物医用材料常常用表面涂层技术来达到表面改性的目的，主要是在材料表面增加抗凝血涂层，从而使生物医用材料表面变得钝化，让它与血液只能间接接触，从而达到提高材料生物相容性的设计初衷。为了提高材料的抗凝血性能，我们可以用白蛋白改性的物质成分或预先在生物材料表面涂覆一层白蛋白[4]。表面涂层技术就是在高分子材料表面涂上生物活性物质，从而产生我们所需要的生物相容性的表面覆盖层，由于底部支撑材料与表面覆盖层之间的紧贴作用主要是依赖物理二次键来维持，这也直接导致了底部支撑材料与表面覆盖层之间的稳定性不够好，粘结力较弱，特别是那些容易脱落的，往往会发生附加问题[5]。而其中有一部分涂层，本身就是具有可降解性的，这会影响到材料使用要求以及使用过程中的稳定性。即使有这么多缺点，它仍有许多优点，这些优点是使其在生物材料表面改性中往往是优先考虑的方案[6]。
1.2.2 表面接枝改性技术
通过添加不易溶于基团或易溶于水基团来达到改变血液生物相容性的方法称为表面接枝改性技术，这种方法可以显著改善生物材料的抗凝血性能。使用这种方法制造出来的表层与基层结合非常牢固，一般情况下不会发生脱落的情况，为生物医用材料的稳定性做出来不可磨灭的贡献。到目前为止，研究的主要方向为表面的抗凝血性和方法上面，前者通过接枝单体来研究表面性能以及结构的改变对抗凝血性的影响[7]，而后面一个是找寻材料表层接枝活性点的比较有用的方法。这一技术与臭氧活化、高能辐射、等离子体、紫外光照射等方法配合使用，可以产生一系列效果显著的材料表面改性技术。
1.2.3 等离子体表面改性技术
用处于亚稳态或者激发态的物质等与材料的表面发生一系列的反应，达到材料表面改性的目的的方法称为等离子体表面改性技术。该方法的成因大致分为：清洗掉表面的杂质，在表面完成侵蚀，表面交联和形成新的表面，该新表面具有新的化学结构[8]。我们利用该技术对材料的外表面进行性能改造，不但加宽了材料的使用范围，而且改良了某些特定要求下，高分子材料的适用性能。除此以外，这种方法具有单体应用范围大和操作简单的优点，同时还能在材料的表面添加各种各样的优异性能，并且它的变化层比较薄，常常用来制造没有孔，薄而均匀的连续高性能薄膜，且两者的粘接性非常强，可以用于各种承载物的表面膜的制作[9]。这些已知的特殊效果，为材料表面的性能改变提供了崭新的路径。
目 录
第1章 绪论 5
1.1 实验背景 5
1.2 支架材料表面改性 6
1.3 本论文的研究意义、主要内容及技术路线 9
第2章 表面功能层构造及其表征 11
2.1 实验仪器 11
2.2 实验材料与试剂 11
2.3 实验内容 12
2.4 纳米颗粒性质表征 12
2.5 表面功能层理化性质表征 13
2.6 生物分子定量检测结果 15
2.7 表面形貌 17
2.8肝素释放实验 18
第3章 表面生物相容性评价 19
3.1 细胞相容性评价 19
3.2 血液相容性评价 21
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
第1章 绪论
1.1 实验背景
1.1.1 冠心病现状
冠状动脉粥样硬化心脏病是动脉硬化中比较常见和重要的一种类型，我们也称它为冠心病。这类心脏病是指因冠状动脉变小、供血不够产生的心肌功能问题和器质性变化，所以通常又称为缺血性心脏病。它的特点是从里面的结构开始，通常是先有脂肪的沉积，进而会有钙质 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
的沉积，最终引起动脉壁变厚变硬、血管腔变小。
近年来，治疗冠心病的主要方法有三种，分别为药物治疗、冠脉搭桥和血管支架介入。药物治疗现在的使用率并不高且效果不如后两种有效，所以这里主要介绍冠脉搭桥和血管支架介入。冠脉搭桥就是从患者的臀部取一根用处不大的血管，然后通过微创手术从患者的的左手手臂的动脉血管把所取的血管送进心脏血管里面，进而撑开目标血管，提高血液流通率，使血液流通顺畅。换句话说，就是从冠状动脉的一端加入另一条血管，引导血液从加入的这根血管流到另一端。冠脉搭桥术手术是一次大手术，它可以解决比较严重的冠状动脉病变，但需要全身麻醉，要插大量气管，体外流动，长时间手术，长期住院，年纪比较大的人的身体机能难以承受如此大的伤害。
1.1.2 临床治疗冠心病的方法
近年来,冠状动脉粥样硬化性心脏病(简称冠心病)血管重建的重要方法主要是经皮冠状动脉介入治疗,通过大量的实验可以证明该方法是有显著效果的[1]。药物洗脱支架主要有三部分构成，分别为金属支架，药物载体和药物。药物载体承载着药物以某种特定的方式吸附在金属支架上，然后通过微创手术，把支架送到堵塞病变的冠状动脉处，打入一定量的大气压，撑开支架，从而达到撑开血管，是血液流通顺畅的目的，并且通过释放支架上携带的药品，提高内皮的修复率，减小病变血管的再狭窄率。目前主要的药物洗脱支架主要有雷帕霉素支架和紫杉醇支架两种。雷帕霉素支架再狭窄率特别低的特点，使得该支架得到了欧洲的使用批准。紫杉醇支架是一种通过抑制微管分裂的抗细胞增殖药物[3]，其特点是有效期长而且可以重叠使用。然而，药物洗脱支架目前仍然存在问题，如血管内皮细胞的延迟恢复往往会导致晚期血栓的形成以及慢性炎症，因此，受损内皮细胞快速内皮化是缓解和预防支架植入后的血栓和再狭窄问题的主要方法之一。
1.2 血管支架材料表面改性技术
我们利用各种物理化学或者机械的方法，对材料表面进行处理，改变材料表面的各种物理化学以及机械性能，我们也可以给材料表面施加各种覆盖层，进而获得我们所需要的成分、组织或者性能。
1.2.1 表面涂层技术
生物医用材料常常用表面涂层技术来达到表面改性的目的，主要是在材料表面增加抗凝血涂层，从而使生物医用材料表面变得钝化，让它与血液只能间接接触，从而达到提高材料生物相容性的设计初衷。为了提高材料的抗凝血性能，我们可以用白蛋白改性的物质成分或预先在生物材料表面涂覆一层白蛋白[4]。表面涂层技术就是在高分子材料表面涂上生物活性物质，从而产生我们所需要的生物相容性的表面覆盖层，由于底部支撑材料与表面覆盖层之间的紧贴作用主要是依赖物理二次键来维持，这也直接导致了底部支撑材料与表面覆盖层之间的稳定性不够好，粘结力较弱，特别是那些容易脱落的，往往会发生附加问题[5]。而其中有一部分涂层，本身就是具有可降解性的，这会影响到材料使用要求以及使用过程中的稳定性。即使有这么多缺点，它仍有许多优点，这些优点是使其在生物材料表面改性中往往是优先考虑的方案[6]。
1.2.2 表面接枝改性技术
通过添加不易溶于基团或易溶于水基团来达到改变血液生物相容性的方法称为表面接枝改性技术，这种方法可以显著改善生物材料的抗凝血性能。使用这种方法制造出来的表层与基层结合非常牢固，一般情况下不会发生脱落的情况，为生物医用材料的稳定性做出来不可磨灭的贡献。到目前为止，研究的主要方向为表面的抗凝血性和方法上面，前者通过接枝单体来研究表面性能以及结构的改变对抗凝血性的影响[7]，而后面一个是找寻材料表层接枝活性点的比较有用的方法。这一技术与臭氧活化、高能辐射、等离子体、紫外光照射等方法配合使用，可以产生一系列效果显著的材料表面改性技术。
1.2.3 等离子体表面改性技术
用处于亚稳态或者激发态的物质等与材料的表面发生一系列的反应，达到材料表面改性的目的的方法称为等离子体表面改性技术。该方法的成因大致分为：清洗掉表面的杂质，在表面完成侵蚀，表面交联和形成新的表面，该新表面具有新的化学结构[8]。我们利用该技术对材料的外表面进行性能改造，不但加宽了材料的使用范围，而且改良了某些特定要求下，高分子材料的适用性能。除此以外，这种方法具有单体应用范围大和操作简单的优点，同时还能在材料的表面添加各种各样的优异性能，并且它的变化层比较薄，常常用来制造没有孔，薄而均匀的连续高性能薄膜，且两者的粘接性非常强，可以用于各种承载物的表面膜的制作[9]。这些已知的特殊效果，为材料表面的性能改变提供了崭新的路径。
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