血液接触材料和血液相容性

2.1 微相分离结构表面
实验证据： Takahara等还用含有不同亚甲基数的脂肪 族二胺作扩链剂合成了一系列嵌段聚醚聚氨酯(SPEU),发 现SPEU表面的血小板粘附量与二胺中的亚甲基数间存在 呈锯齿形的关系:即二胺中亚甲基为偶数的SPEU比亚甲基 为奇数的SPEU具有较好的血液相容性。红外分析，DSC 分析也显示与奇数亚甲基二胺对应的SPEU即软段和硬段 微区间的相混合程度较大。
不溶性纤维 蛋白的形成
Blood Material Interactions
SURFACE
RBC (physical, biochemical
Protein Adsorption
Activation Coag Initiation
Thrombin
Platelet interaction Adhesion
……………血…小板…磷…脂血…小…板因…子…3 ＋…因…子…Ⅴa…＋…因…子…Ⅹ …＋a …因子…Ⅴ…a＋…组…织促…凝…血酶...原..激...酶..
Ca2＋
凝血酶原 ＋ 凝血酶原激活物
Ca2＋
…………………………………… 凝血酶 ＋ 纤维蛋白原
共同途径
Ca2＋
纤维蛋白单元＋稳定因子
Ca2＋
丝状纤维蛋白
实验现象： 1967年,Boretor和 Pietrce等首次将嵌段聚醚聚氨酯 (Segmented Polyether-Urethane 简称SPEU)弹性体植入 狗体内,四周后未发现凝血现象。
2.1 微相分离结构表面
结构分析：从结构上看，嵌段聚氨酯是由软段和硬段 交替组成的多嵌段共聚物。硬段包括脲基和氨基甲酸酯; 软段通常为聚醚二元醇、聚硅氧烷等。一般硬段通过氢 键作用相互聚集形成微区而分散在构成连续相的软段微 区的基体中,形成微相分离结构。大量的研究显示聚氨酯 抗凝血材料的抗凝血性能与材料表面的这种非均相结构 密切相关。
同时，生物体系存在一抗凝血系统，主要包括抗凝血因子体系，抗血小 板体系和纤维蛋白溶解体系，可在不同层次上抑制凝血的发生、发展，有效 地调节生物体的凝血、抗凝血功能。
1.2.材料--血液的相互作用
材料 表面 接触 血液
小 分
血 浆 蛋
血小板 的聚集
血小板的粘附 活化和释放
子白 的质
血栓
吸的 附吸
附
内源/外源 凝血途径 的活化
纤维蛋白：在凝血过程中形成的凝血酶有85％－90％被吸附在新 聚合形成的丝状纤维蛋白上。
Question：凝血为什么只局限于创伤处而不扩展到整个血液系统？
血小板聚集和凝血过程
人体受到轻微的撞击
血管受到小的损伤
胶原纤维暴露在血液中
血小板粘附到损伤部位
血小板变扁形成“伪足”，覆盖更多面
积
“伪足”收缩使血小板脱粒，释放很多种化学物
血液的凝固（凝血）需要多种血浆蛋白质和血小板的共同参与。蛋白质水 平上的凝血机制可用Macfarane提出的“瀑布学说”进行描述。当血液与非内皮 细胞表面接触时，将依次激活一系列凝血因子，最后形成不溶性的纤维蛋白。 这 一 连 锁 酶 催 化 反 应 包 括 三 个 阶 段 。 第 一 阶 段 包 括 内 源 （ intrinsic ） 和 外 源 (extrinsic）两条途径的激活，生成凝血活酶；第二阶段是凝血酶的生成；第三阶 段是可溶性的纤维蛋白原转变为不溶性的纤维蛋白。
具有微相分离结构的嵌段共聚物表面、 带负电荷表面的聚合物、 含聚氧乙烯(PEO)链的共聚物表面
其二是控制高分子材料表面和血液的相互作用。 表面负载生物活性的抗凝血高分子材料,
利用材料表面生物活性物质和血液成份的相互作 用来实现所需的抗血栓性能。
二.血液相容性材料表面 2.1 微相分离结构表面 假设：血管内皮细胞膜并不均一，也不光滑。 按照的生物膜流动镶嵌模型，是脂质亲水区和蛋白质疏 水区相互镶嵌的微观非均相结构。因此，结构与生物膜 相似的微相分离共聚物应该具有良好的血液相容性。
质 发生聚集级联反应
血小板覆盖于创伤表面 形成血小板栓子
丝状纤维蛋白 血栓
与此同时，血小板将经历粘附、活化、变形、血小板内含物的释放和聚 集过程。聚集的血小板和不溶性的纤维蛋白在损伤部位共同构成凝血块，从 而起到止血的作用。 凝血因子和血小板的凝血反应相互联系，彼此促进， 且都具有自动放大和加速的特点,从而达到迅速止血。
Fra Baidu bibliotek
血液与外物表面接触
凝血级联过程
………………... …………………..
因子Ⅻ激活 内源性途径
因子Ⅺa ＋ 因子Ⅸ
因子Ⅷ
Ca2＋
Ca2＋
血小板磷脂血小板因子3 ＋ 因子Ⅸa＋ 因子Ⅷa＋ 因子Ⅹ
…………….. 凝血酶
因子Ⅴ Ca2＋
外源性途径
组织创伤与组织
因子Ⅹ＋ 因子Ⅶ＋促凝血酶原激酶
Ca2＋
的释放
Non Adhesive impacts
Release Rxn PF3, TxA2,ADP
Fibrin
RBC
Adherent aggregates
THROMBUS
二.血液相容性材料表面
血液相容性材料表面设计的基本策略： 其一是尽量减少高分子材料表面和血液中各种成 份的相互作用, 即制备和血液成份的相互作用很 小的“生物惰性材料”。
血栓
凝血级联反应控制点
• 钙离子 用EDTA等使钙离子沉淀或螯合是一种在体外保存血液而不导致凝血的
有效方法。 • 凝血酶 凝血共同途径和反馈环节的关键因素 抗凝血酶－降低凝血酶的活性 肝素：本身没有抗凝血性，但能与抗凝血酶Ⅲ（AT Ⅲ）结合形成 肝素－AT Ⅲ复合物，能有效降低凝血酶的活性，使因子X失活。 ——向患者提供额外的肝素是临床抗凝血的通常策略。 内皮细胞（内皮细胞表面的内皮细胞膜蛋白与凝血酶结合） • 凝血因子 因子X是内源性途径和外源性途径之间的一个共同点 因子Ⅷ的缺乏——血友病（通过注射因子Ⅷ来治疗）
血液接触材料和血液相容性 Blood conatct materials and blood compatibility
Cardiovascular devices
一.材料--血液的相互作用
1.1.凝血和抗凝血的自然机制
血液是由血细胞和血浆构成的一种特殊流体，当血液在由内皮细胞作为内壁的 血管中正常流动时，一般不会出现凝血现象。一旦血管内壁受到损伤，引起出 血，使血液和内皮细胞下的组织发生接触时，生命体系将自动“开启”内部的 凝血系统，在损伤部位及时止血。