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心血管疾病介入治疗中,血管支架内再狭窄问题是影响支架疗效的重要原因之一。再狭窄主要是由血栓形成、组织异常增生及平滑肌迁移引起的。血管支架等与血液长期接触的材料,必须具备良好的血液相容性。有研究表明,内皮细胞是与血液接触的最理想表面。因此,支架植入表面快速内皮化是必不可少的。目前研究的热点是,植入生物功能化的材料以捕获血液中的内皮祖细胞,使其分化为自体的内皮细胞。 本文利用静电吸附作用将肝素、纤维连接蛋白(Fn)、VEGF固定于氨基化的钛表面,期望得到抗凝血/诱导内皮化的生物功能层。 通过碱活化使钛表面产生大量呈负电性的羟基反应基团,再静电吸附聚赖氨酸生物过渡层以获得带有大量氨基的正电荷表面。然后,利用静电吸附及生物分子间的特异性识别作用,将肝素、Fn及VEGF固定于氨基化的表面,构建Hep/Fn/VEGF生物功能层。FTIR结果表明,Ti经碱活化后表面带有大量-OH,静电吸附PLL后得到富含-NH2的表面;XPS、甲苯胺蓝定量肝素及免疫组化结果表明,已成功将生物分子固定在氨基化的Ti表面,构建了Hep/Fn/VEGF生物功能层;AFM、水接触角结果表明,与Ti相比,固定生物分子后表面粗糙度减小,且亲水性增强。肝素释放结果表明,样品表面固定的肝素在释放12h后出现突释,但随着时间的延长,释放得越来越缓慢;VEGF释放结果表明VEGF在28d的释放过程中释放得越来越缓慢,这些结果说明虽然本文采用静电吸附作用构建生物功能层,但生物功能层具有一定的稳定性。 体外血液相容性评价结果表明,与Ti表面相比,Hep/Fn/VEGF生物功能层具有较好的ATⅢ结合活性,能有效抑制血小板粘附与激活,延长凝血时间;纤维蛋白原粘附及变性比Ti增多,但变性比例较Ti明显降低,表明Hep/Fn/VEGF生物功能层具有良好的抗凝血性能。 体外细胞相容性评价结果表明,与Ti表面相比,Hep/Fn/VEGF生物功能层能显著促进内皮祖细胞、内皮细胞的粘附及增殖,在一定程度上抑制内皮细胞凋亡,同时还能抑制平滑肌细胞增殖。体外诱导内皮化结果表明,Hep/Fn/VEGF生物功能层能较好的促进内皮祖细胞趋化及内皮细胞迁移。这些结果说明生物功能层具有良好的细胞相容性及诱导内皮化能力。 对材料表面性质、生物分子的引入及生物分子间相互竞争与平衡作用对材料表面生物相容性的影响机理进行了探讨。适当提高表面亲水性及纳米尺寸的粗糙度有利于改善材料表面生物相容性。通过肝素、Fn和VEGF在材料表面的竞争吸附与平衡作用,生物分子能发挥各自的生物学功能,从而改善表面生物相容性。 综上所述,本文在Ti表面成功构建Hep/Fn/VEGF生物功能层,通过生物分子间的竞争吸附及平衡,生物功能层表现出良好的抗凝血性能及诱导内皮化能力。本工作为心血管材料抗凝血/诱导内皮化功能的实现提供了重要的参考。