全世界每年有10万以上的患者需要接受瓣膜置换手术,而目前临床上使用最多的人工心脏瓣膜主要为生物瓣和机械瓣。其中,生物瓣血液动力学性能较好,但容易钙化,无法长期使用。与生物瓣相比,机械瓣耐久性好,无钙化风险,更受患者青睐,但其血液动力学性能较差,容易引起溶血,需要长期抗凝。为解决这一难题,当前人们主要致力于如何有效降低材料表面对蛋白质等的黏附来减少血栓的形成,仅取得了有限的抗凝效果。梯度浸润性表面理论上可以调节生物黏附行为和降低流动阻力,从而有望从根本上减轻瓣膜血栓的形成。基于此,本文采用激光刻蚀技术和低表面能分子自组装相结合的方法,在材料表面精准构建微结构渐变的梯度浸润性表面,研究梯度浸润性表面对生物黏附行为和流动阻力的影响规律,获得具有抗生物黏附、高血液相容性和低流动阻力的梯度浸润性表面。本文首先选用具有良好生物相容性和血液相容性,且成本低廉的镍钛合金(Ni Ti)作为基底材料,通过激光刻蚀和表面硬脂酸自组装相结合的方法,构建了多孔梯度浸润性表面。扫描电子显微镜(SEM)测试表明,梯度浸润性表面由光滑的Ni Ti区和三个具有不同孔径和孔间距的多孔区域组成。激光共聚焦显微镜结果则证实了材料表面的粗糙度具有梯度变化的特征。接触角测量表明,在梯度结构与低表面能硬脂酸分子层的共同作用下,Ni Ti合金表面的润湿性呈梯度变化,从而可驱动液滴运动。这种梯度浸润性表面比纯Ni Ti表面表现出更好的抗生物黏附性能、更低的溶血率和更低的流动阻力。这些结果表明,所制备的梯度浸润性表面可望用于减少瓣膜血栓的形成。为实现植入材料在体内长期服役的目的,获得耐久性高的梯度浸润性表面。本文选用性能更稳定,生物相容性和血液相容性更好的低温各向同性热解碳(LTIC)作为基体材料,表面结合能力更强的氟硅烷作为低表面能分子;通过激光刻蚀和氟硅烷分子自组装相结合的方法,在热解碳表面构建了光栅状梯度浸润性表面(LS-LTIC)。SEM测试发现,梯度浸润性表面由光滑的热解碳区域和四个具有不同周期间距的光栅状区域组成。水和血液接触角测量表明,这种表面的润湿性呈现梯度变化。这种梯度浸润性表面在空气和PBS溶液中均表现出较高的耐久性,且能长时间耐水流冲击。进一步研究发现,梯度微观结构和低表面能分子涂层协同影响材料的生物黏附性能,其中,梯度微观结构起主要作用。与光滑热解碳相比,热解碳梯度浸润性表面具有更好的血液相容性,从而有望实现长期服役的目的。综上所述,通过激光刻蚀技术构建梯度微结构,结合低表面能分子涂层,构建了梯度浸润性表面,这种表面具有抗生物黏附性能和流动减阻性能,可从根本上改善机械瓣膜的血液动力学性能,从而有望解决机械瓣瓣膜的血栓问题。