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在世界范围内,心血管疾病逐渐成为危害人类身体健康的头号疾病,动脉粥样硬化是其主要致病原因。其主要治疗方式有药物治疗、冠状动脉搭桥术以及经皮冠状动脉介入治疗。介入治疗,因其创伤小、效果确切、风险小的优势逐渐成为一种主流的治疗方式。在介入治疗中大量使用金属支架,当支架撑开后,各位置将发生不同的塑性变形量,当其与血液及血管壁细胞直接接触并发生相互作用时,金属支架的塑性变形量将对血液及血管细胞产生影响。基于此,本文以生物医用不锈钢为对象,针对血管支架扩张后的塑性变形,设定不同变形量ε(0、20%、60%、100%),并借助万能试验机制备相应样品;对其进行材料学表征和理化性质测定,同时,检测不同塑性变形量的样品对于血液及细胞的影响;以达到通过调整支架服役过程中的塑性变形量来改善抗凝性能和细胞行为的目标。
在本论文中,通过金相及X射线衍射仪(X-Ray Diffractometer,XRD)对不锈钢样品内部组织进行检测,金相结果表明塑性变形会改变不锈钢样品内部晶粒的大小、形状及排列取向,XRD结果表明塑性变形会改变不锈钢样品的物相及晶格常数;通过光学显微镜(Optical Microscope, OM)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope , SEM)及台阶仪对不锈钢样品表面进行形貌表征,结果表明塑性变形会使不锈钢样品表面变得粗糙不平,产生滑移线,当形变量足够大时还会产生变形织构,且在ε=60%时样品表面粗糙度最大;通过水接触角测试、表面能分量的计算对不锈钢样品表面进行理化性质测定,结果显示,塑性变形会改变不锈钢样品的水接触角值及表面能大小,ε=60%时,水接触角值最小,表面能最大。
通过体外血小板粘附与激活、全血实验、内皮细胞的体外静态培养、平滑肌细胞的体外静态培养实验表明塑性变形会对血液及细胞产生影响。血小板粘附与激活结果表明塑性变形会改变不锈钢抗血小板粘附的能力,当塑性变形量较大时,不锈钢抗血小板粘附的能力较差;全血实验表明适当的塑性变形量可以增强不锈钢的抗凝血性能。细胞实验结果表明塑性变形会对生物医用不锈钢表面的细胞活性和生长方向产生影响。当塑性变形量ε=60%时,ECs活性最大,有利于支架内皮化;当ε>60%时,ECs与SMCs的生长方向趋向于与拉伸方向平行;塑性变形量对SMCs的细胞活性没有显著性影响。
综上所述,本论文利用万能试验机对生物医用不锈钢进行塑性变形来模拟血管支架植入体内后因扩张产生的塑性变形,结果表明塑性变形会对材料的内部组织、表面形貌及理化性质产生影响,进而对血液及细胞产生影响,适当的塑性变形量将使血管壁内血液及细胞产生正面的反馈。本文研究结果提示,对血管支架进行恰当构型设计,调整服役过程中支架不同位置的塑性变形量,对改善血管壁内抗凝血性能和血管细胞行为,具有重要意义。
在本论文中,通过金相及X射线衍射仪(X-Ray Diffractometer,XRD)对不锈钢样品内部组织进行检测,金相结果表明塑性变形会改变不锈钢样品内部晶粒的大小、形状及排列取向,XRD结果表明塑性变形会改变不锈钢样品的物相及晶格常数;通过光学显微镜(Optical Microscope, OM)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope , SEM)及台阶仪对不锈钢样品表面进行形貌表征,结果表明塑性变形会使不锈钢样品表面变得粗糙不平,产生滑移线,当形变量足够大时还会产生变形织构,且在ε=60%时样品表面粗糙度最大;通过水接触角测试、表面能分量的计算对不锈钢样品表面进行理化性质测定,结果显示,塑性变形会改变不锈钢样品的水接触角值及表面能大小,ε=60%时,水接触角值最小,表面能最大。
通过体外血小板粘附与激活、全血实验、内皮细胞的体外静态培养、平滑肌细胞的体外静态培养实验表明塑性变形会对血液及细胞产生影响。血小板粘附与激活结果表明塑性变形会改变不锈钢抗血小板粘附的能力,当塑性变形量较大时,不锈钢抗血小板粘附的能力较差;全血实验表明适当的塑性变形量可以增强不锈钢的抗凝血性能。细胞实验结果表明塑性变形会对生物医用不锈钢表面的细胞活性和生长方向产生影响。当塑性变形量ε=60%时,ECs活性最大,有利于支架内皮化;当ε>60%时,ECs与SMCs的生长方向趋向于与拉伸方向平行;塑性变形量对SMCs的细胞活性没有显著性影响。
综上所述,本论文利用万能试验机对生物医用不锈钢进行塑性变形来模拟血管支架植入体内后因扩张产生的塑性变形,结果表明塑性变形会对材料的内部组织、表面形貌及理化性质产生影响,进而对血液及细胞产生影响,适当的塑性变形量将使血管壁内血液及细胞产生正面的反馈。本文研究结果提示,对血管支架进行恰当构型设计,调整服役过程中支架不同位置的塑性变形量,对改善血管壁内抗凝血性能和血管细胞行为,具有重要意义。