血液相容性材料
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高分子材料与血液接触导致凝血及血 栓形成,其主要途径是血液凝固系统血小 板发生激活。
Ⅻ因子活化 凝血因子活化 血纤维蛋白沉淀
高分子材料 蛋白吸附 血小板粘附
血小板释放、凝聚
红细胞粘附 溶血
血栓形成
血小板血栓
血液与高分子材料接触导致凝血过程
第二节 高分子材料的结构与抗凝血的关系
一.含水结构
1.血管壁与血管接触界面有大量电解质， 形成10Å厚的双电层和低的界面能（0.01Pa）。
季胺化后进行肝素化。
3.共价结合法
肝素分子链上-COOH、-OH、-NH2官能团用于共价 结合.氰脲酰氯是一种架桥剂,能与肝素中羟基反应和 高分子表面上的羟基反应,将两者结合起来 。
结合肝素量大 （50µg/cm2），
4.TDMAC固定肝素法
5.阳离子高分子肝素复合物
四.伪内膜表面
疏水多孔高分子材料能均匀吸附蛋白形成 厚度不大，分布均匀的纤维蛋白网层，在 表面能形成新的内皮细胞层。这层伪内膜 有效地防止血液凝固和血栓形成。
的
凝血酶原
凝血酶
三
个
基
第三步
纤维蛋白原
本
纤维蛋白
过
程
Ca2+ 网罗血细胞
归
凝血块+血清
纳
二.血液抗凝
1.血管内膜的多相结构具有亲水、光滑、荷电特点， 不破坏血小板,不使血浆蛋白变性,不激活凝血因子。 2.血流速度快,血小板不易在血管壁粘附,血浆中凝血 因子不易在局部聚集而互相作用 。 3.人体中含有抑制血浆凝固的物质。
嵌段聚氨酯和血液接触 在三个方面表现出特殊的性能： 1.临界表面张力为3.0-3.7Pa与 一般高分子亲水相仿。 2.具有微相分离，很少使血小板 变形,能抑制血小板血栓的形成。 3.嵌段聚氨酯表面垂直于膜面方向 各向异性，膜表面有软段富集效应, 软链段区遮盖硬链段区的特点能降低 凝固因子的接触活化。
3.浸在肝素溶液中,将肝素吸收在正电荷表面上， 以离子键的方式与肝素结合，故称为GBH法。
GBH法肝素化高分子材料表面上,在血 流中保留3个月的抗凝血活性。
肝素-
+
++
N
NN
BC
刚性聚合物
石墨
2.季胺离子法
1)季胺化合物以共价键的方法连接 在材料的表面,再与肝素结合。
2)辐射接枝的方法接于高分子材料表面。
第九章 血液相容性高分子材料
第一节 血液凝血和高分子材料
一．血液凝血和血栓的形成
1.凝血和血栓
2.凝血机理
（1）凝血酶原激活物形成
a.内源性凝血
Ca2+
血浆凝血因子+血小板因子
血浆凝血酶原激活物
b.外源性凝血
血浆凝血因子+组织因子
Ca2+
组织凝血酶原激活物
这两种过程是密切联系并同时存在于血液的凝固过程
2.血管壁内皮细胞外层含有大量碳水 化合物，如羧基糖链，结构似水凝胶， 处于吸水膨润状态，向细胞外液伸展， 厚度为100-300Å，凝胶层的水处于准 分子结构状态，这种结构状态在血液 的血小板、红细胞中均存在，所有的 水分子处于同一状态。
二.表面电荷
为抑制血小板粘附，材料表面总体呈负 电性，而局部微观上为防止凝固的因子活化， 在100Å范围内带正电荷。
抗凝血性材料具有微相分离结构，0.1-0.2µm 程度的微相不均匀可抑制血栓形成。
微相分离的结构模式
材料中的微相分离结构可用下列方法获得： 1.聚合物共混; 2.嵌段和接枝方法制备含不同分子链段的聚合物； 3.聚合物参混填料； 4.微孔化，表面粗糙化
以聚氨酯为例， 讨论微相分离与抗凝血性能关系
嵌段聚氨酯具有微相分离结构， 刚性的硬链段聚集的微区分散在柔 性链段的连续相中。构成硬链段聚 合物的主要成分是疏水性的。
4.血浆中有蛋白水解酶，称为纤维蛋白溶酶。 能使凝固纤维蛋白断裂溶解，使凝固血块 重新液化，对纤维蛋白原及血浆凝血因子 具溶解作用。
5.物理及化学方法能阻止血液凝固 （1）血液降温能减缓血液凝固速度。 （2）血液凝固中Ca2+ 是必需的,设法除去
血浆中Ca2+能阻止血液凝固。
三.高分子材料与血液接触导致凝血
2.高亲水性嵌段共聚物与低亲水性 嵌段共聚物的共混，高聚物与非 高聚物共混。
3.疏水高聚物的微孔化。 4.两种不同电性的高分子电解质
的化学交联。
例：阴离子聚电解质苯乙烯磺酸钠与阳离 子电解质聚乙烯苄基三甲基氯化铵反应得 聚离子络合物，结构如下
三.活性药物表面 高分子材料表面肝素化 1.GBH固化肝素 1.将胶体石墨涂在高分子表面上 2.吸收一种阳离子表面活性剂（苄基烷基氯化胺称BC）
(2)凝血酶原转变为凝血酶
凝血酶原
Ca2+Leabharlann Baidu
凝血酶
凝血酶原激活物
3.纤维蛋白形成
纤维蛋白原
凝血酶 纤维蛋白 网罗血细胞 Ca2+
凝血块+血清
[内源性凝血系统]
[外源性凝血系统]
血浆凝血因子+血小板因子
血浆凝血因子+组织因子
第一步
Ca2+ 血浆凝血酶原激活物
Ca2+ 组织凝血酶原激活物
血
液
凝
固
第二步
第三节 血液相容性高分子材料 分子设计和制备
一.降低表面能和界面自由能
1.水溶聚合物偶合于材料表面。 2.材料表面引发水溶性单体聚合，
形成向外伸展的含水层。 3.材料表面涂层，形成抗凝血的表面涂层，
将涂层用交联方法固定在材料表面。
二.微相分离结构
1.亲水、疏水单体的共聚合、 嵌段聚合和接枝聚合。
材料表面无论是正、负电荷，加大电荷密 度，均能损伤血小板功能，故只能采用适当 的电荷密度，才能保证高分子材料有好的抗 凝血性。
三.表面张力和界面自由能
材料与血液主要是在界面发生相互作用，材 料临界表面张力越大，表面自由能越大，凝 血时间越短，越易凝血形成血栓。
四.亲水性和疏水性
血液相容性高分子材料，亲水性区域和疏水 性区域要适当平衡。 五.微相分离结构
Ⅻ因子活化 凝血因子活化 血纤维蛋白沉淀
高分子材料 蛋白吸附 血小板粘附
血小板释放、凝聚
红细胞粘附 溶血
血栓形成
血小板血栓
血液与高分子材料接触导致凝血过程
第二节 高分子材料的结构与抗凝血的关系
一.含水结构
1.血管壁与血管接触界面有大量电解质， 形成10Å厚的双电层和低的界面能（0.01Pa）。
季胺化后进行肝素化。
3.共价结合法
肝素分子链上-COOH、-OH、-NH2官能团用于共价 结合.氰脲酰氯是一种架桥剂,能与肝素中羟基反应和 高分子表面上的羟基反应,将两者结合起来 。
结合肝素量大 （50µg/cm2），
4.TDMAC固定肝素法
5.阳离子高分子肝素复合物
四.伪内膜表面
疏水多孔高分子材料能均匀吸附蛋白形成 厚度不大，分布均匀的纤维蛋白网层，在 表面能形成新的内皮细胞层。这层伪内膜 有效地防止血液凝固和血栓形成。
的
凝血酶原
凝血酶
三
个
基
第三步
纤维蛋白原
本
纤维蛋白
过
程
Ca2+ 网罗血细胞
归
凝血块+血清
纳
二.血液抗凝
1.血管内膜的多相结构具有亲水、光滑、荷电特点， 不破坏血小板,不使血浆蛋白变性,不激活凝血因子。 2.血流速度快,血小板不易在血管壁粘附,血浆中凝血 因子不易在局部聚集而互相作用 。 3.人体中含有抑制血浆凝固的物质。
嵌段聚氨酯和血液接触 在三个方面表现出特殊的性能： 1.临界表面张力为3.0-3.7Pa与 一般高分子亲水相仿。 2.具有微相分离，很少使血小板 变形,能抑制血小板血栓的形成。 3.嵌段聚氨酯表面垂直于膜面方向 各向异性，膜表面有软段富集效应, 软链段区遮盖硬链段区的特点能降低 凝固因子的接触活化。
3.浸在肝素溶液中,将肝素吸收在正电荷表面上， 以离子键的方式与肝素结合，故称为GBH法。
GBH法肝素化高分子材料表面上,在血 流中保留3个月的抗凝血活性。
肝素-
+
++
N
NN
BC
刚性聚合物
石墨
2.季胺离子法
1)季胺化合物以共价键的方法连接 在材料的表面,再与肝素结合。
2)辐射接枝的方法接于高分子材料表面。
第九章 血液相容性高分子材料
第一节 血液凝血和高分子材料
一．血液凝血和血栓的形成
1.凝血和血栓
2.凝血机理
（1）凝血酶原激活物形成
a.内源性凝血
Ca2+
血浆凝血因子+血小板因子
血浆凝血酶原激活物
b.外源性凝血
血浆凝血因子+组织因子
Ca2+
组织凝血酶原激活物
这两种过程是密切联系并同时存在于血液的凝固过程
2.血管壁内皮细胞外层含有大量碳水 化合物，如羧基糖链，结构似水凝胶， 处于吸水膨润状态，向细胞外液伸展， 厚度为100-300Å，凝胶层的水处于准 分子结构状态，这种结构状态在血液 的血小板、红细胞中均存在，所有的 水分子处于同一状态。
二.表面电荷
为抑制血小板粘附，材料表面总体呈负 电性，而局部微观上为防止凝固的因子活化， 在100Å范围内带正电荷。
抗凝血性材料具有微相分离结构，0.1-0.2µm 程度的微相不均匀可抑制血栓形成。
微相分离的结构模式
材料中的微相分离结构可用下列方法获得： 1.聚合物共混; 2.嵌段和接枝方法制备含不同分子链段的聚合物； 3.聚合物参混填料； 4.微孔化，表面粗糙化
以聚氨酯为例， 讨论微相分离与抗凝血性能关系
嵌段聚氨酯具有微相分离结构， 刚性的硬链段聚集的微区分散在柔 性链段的连续相中。构成硬链段聚 合物的主要成分是疏水性的。
4.血浆中有蛋白水解酶，称为纤维蛋白溶酶。 能使凝固纤维蛋白断裂溶解，使凝固血块 重新液化，对纤维蛋白原及血浆凝血因子 具溶解作用。
5.物理及化学方法能阻止血液凝固 （1）血液降温能减缓血液凝固速度。 （2）血液凝固中Ca2+ 是必需的,设法除去
血浆中Ca2+能阻止血液凝固。
三.高分子材料与血液接触导致凝血
2.高亲水性嵌段共聚物与低亲水性 嵌段共聚物的共混，高聚物与非 高聚物共混。
3.疏水高聚物的微孔化。 4.两种不同电性的高分子电解质
的化学交联。
例：阴离子聚电解质苯乙烯磺酸钠与阳离 子电解质聚乙烯苄基三甲基氯化铵反应得 聚离子络合物，结构如下
三.活性药物表面 高分子材料表面肝素化 1.GBH固化肝素 1.将胶体石墨涂在高分子表面上 2.吸收一种阳离子表面活性剂（苄基烷基氯化胺称BC）
(2)凝血酶原转变为凝血酶
凝血酶原
Ca2+Leabharlann Baidu
凝血酶
凝血酶原激活物
3.纤维蛋白形成
纤维蛋白原
凝血酶 纤维蛋白 网罗血细胞 Ca2+
凝血块+血清
[内源性凝血系统]
[外源性凝血系统]
血浆凝血因子+血小板因子
血浆凝血因子+组织因子
第一步
Ca2+ 血浆凝血酶原激活物
Ca2+ 组织凝血酶原激活物
血
液
凝
固
第二步
第三节 血液相容性高分子材料 分子设计和制备
一.降低表面能和界面自由能
1.水溶聚合物偶合于材料表面。 2.材料表面引发水溶性单体聚合，
形成向外伸展的含水层。 3.材料表面涂层，形成抗凝血的表面涂层，
将涂层用交联方法固定在材料表面。
二.微相分离结构
1.亲水、疏水单体的共聚合、 嵌段聚合和接枝聚合。
材料表面无论是正、负电荷，加大电荷密 度，均能损伤血小板功能，故只能采用适当 的电荷密度，才能保证高分子材料有好的抗 凝血性。
三.表面张力和界面自由能
材料与血液主要是在界面发生相互作用，材 料临界表面张力越大，表面自由能越大，凝 血时间越短，越易凝血形成血栓。
四.亲水性和疏水性
血液相容性高分子材料，亲水性区域和疏水 性区域要适当平衡。 五.微相分离结构