[本站讯]机械工程学院满佳团队最近在医疗器械表面润滑、抗凝涂层开发及应用研究方面取得了显著突破。据报道,心血管疾病已成为人类死亡的首要原因,我国现有约3.3亿心血管疾病患者,每年相关治疗费用超过3133亿元。介入治疗是心血管疾病治疗的首选方式,介入导管在此过程中扮演着至关重要的角色。然而,高端润滑、抗凝血医用导管主要依赖进口。鉴于此,满佳团队将研究重心放在心血管介入导管表面润滑与抗凝技术上,致力于开发聚合物刷超滑抗凝涂层及复合抗凝涂层。他们的相关成果已在期刊ACS Applied Materials & Interfaces、Acta Biomaterialia和International Journal of Biological Macromolecules上发表了5篇论文,以上研究山东大学为第一完成单位,博士研究生为第一作者,满佳为唯一通讯作者;并获得了3项国家发明专利授权,山东大学为专利权人,满佳为第一发明人。
满佳团队提出了基于"设计-材料选择-制备-表征"的聚合物刷涂层开发方法,从而降低开发具有高性能润滑、抗粘附性的聚合物刷的挑战,并有望实现按需制造聚合物刷涂层。
针对目前通过“试错法”来开发性能良好的聚合物刷涂层,缺乏理论指导的难题。满佳团队基于大规模分子动力学模拟方法,开展了聚合物材料与结构对其结构稳定,水合强度及其抗蛋白粘附性的影响规律,有望为高效润滑、抗蛋白粘附的聚合物刷涂层的开发提供理论指导。基于分子动力学模拟的指导,满佳团队提出了基于多巴胺-海藻酸钠中间层辅助接枝工艺策略,将接枝密度提高4倍以上。所开发的高密度磺基甜菜碱两性离子聚合物刷具有持久高效的润滑性(μ<0.00123)。并且在没有肝素等抗凝剂的情况下,涂层修饰的导管植入兔子颈动脉中4小时后无血栓形成。该研究推动了聚合物刷超滑、抗凝涂层的设计、制备及应用。
满佳团队还开展了基于肝素抗凝血涂层研究。该研究通过构建海藻酸钠与羧甲基壳聚糖中间层,增加了涂层中肝素的接枝密度,并对肝素进行裂解改性,通过终端固定方法将肝素接枝到基底表面,解决了肝素分子接枝导致其活性下降的问题。进一步开发了结合生物惰性表面与抗凝药物表面的多策略抗凝涂层。该涂层通过作用于凝血过程的不同阶段,通过抵抗血液组分的粘附和加速凝血因子灭活实现高效抗凝,解决了医用材料表面化学性质稳定导致的涂层难以牢固结合以及单一涂层抗凝血效果不足的难题。
上述系列研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划和山东省泰山学者青年专家项目等的资助。