张 戎 陈 雪 曹 雪

（1.天津市塑料研究所 中国 天津 300110；2.天津工业大学环境化工学院 中国 天津 300387）

0 前言

对抗凝血材料的研究可以追溯到上世纪40年代。由于心血管手术的发展，需要大量与血液接触装置如：体外装置、血管移植物以及导管等。但随后发现，这些高分子材料植入体内与血液接触后，会引起蛋白质分子在材料表面的吸附，进而诱发血液的凝固以致形成血栓[4、5]。因此，血液接触的生物医用材料表面的抗凝血处理就成为了一个研究热点。要解决血液相容性问题首先要了解材料的凝血过程及机理。

1 血液在材料表面的凝血机理

当普通的生物医用材料与血液接触时，在1到2分钟内就会在材料表面产生凝血现象。一般认为：血液的凝血分为两个过程。[1-3]首先，血浆在几秒钟内蛋白吸附在材料表面，形成厚度大约20nm的蛋白质吸附层。这一过程对血栓的形成起重要作用,而且与材料的表面性质密切相关。其次，吸附在材料表面的蛋白质变性,在Ca2+存在的条件下,将引起血小板的粘附、聚集、释放反应，结果导致血小板血栓的形成。与此同时，血液中的凝血酶原通过级联反应的方式被快速激活，生成凝血酶。凝血酶催化可溶性的纤维蛋白原转化为不溶的纤维蛋白。纤维蛋白自发地聚合形成纤维网，加上被吸附积淀下来的血小板，使血液的流动性下降，最后凝结成块状物即形成血栓。

在形成血栓的整个过程中，蛋白质的吸附和血小板的粘附、聚集及释放反应还有促凝酶的产生，协同作用，相互促进，不断加速血栓的形成。因此其中最核心的过程是蛋白质吸附层的存在导致血小板粘附而出现的凝血[3－9]。

2 PMEA结构与抗凝血性能的关系

聚甲基聚乙二醇丙烯酸酯（PMEA）类抗凝血涂层是聚2-甲氧基丙烯酯和其他丙烯酸酯类的共聚而成的涂层，具有良好生物相容性、机械强度和加工成型性能。[4-7]PMEA的结构决定了它同时具有亲水和疏水的双重特性。它的疏水部分牢固地附着在材料的接触面上，而亲水部分与血液接触。而且其表面的分子结构必须能维持与其相接触的血蛋白 （血细胞）的正常构象。

一般来说，材料表面致使或血细胞构象变化的力主要有3种：材料-血液界面的存在而产生的材料表面对血蛋白的吸附力；两者之间的分子间作用力以及血流对材料表面冲击而产生的反冲力。

PMEA结构中含有很多亲水的聚乙二醇（PEG）长链,使它具有优良的抗凝血活性。首先,这些PEG链明显降低了表面材料与血液间的吸附力。其次,由于PEG链是各类水溶性高分子结构中与蛋白质分子间作用力最小的,所以这种结构的存在不但减少了涂层与血蛋白之间的分子间作用力，还通过PEG构象的变化稳定血蛋白的正常构象。最终，减少了蛋白质变性及血小板黏附，从而抑制血液成分的激活。最后，PMEA的PEG长链在血液相中像海藻一样的漂动（见图1）。当血蛋白随血流冲击材料表面时，PEG链可以延长碰撞时间、减少反冲力。

图1 PMEA的海藻状结构示意图

现已证实：PEG的链长与抗凝血性的改善直接有关。当PEG的聚合度低于100左右时，材料的抗凝血性随聚合度的增加而提高。而当聚合度超过100以后，这种改善渐趋平缓。

3 涂层产品的临床使用效果和市场前景

PMEA涂层的生物相容性在动物试验及临床研究[8-9]中均得到肯定。Gunaydin等人[10]发现，PMEA涂层可显著减少术后出血，主要归因于血小板数量和功能的维持。Eisses等人[11]在小儿先天性心脏病手术中使用PMEA涂层的体外循环装置，涂层组的术后引流量明显减少。PMEA涂层与肝素涂层相比，减少血浆蛋白质及血小板吸附的功能可能更强；肝素涂层可降低组织型纤溶酶原抑制剂(tPI)活性，而PMEA涂层并不具备这项特征;用于左室射血分数低(EF＜0.40，心脏超声检查)的患者，肝素涂层抑制中性粒细胞活化较PMEA涂层更明显[12]。

大量数据表明，抗凝血涂层除了抑制血栓生成外还可以较好地抑制了血液成分的补体激活，从而有效减轻灌注后炎症综合征、较好地保护机体重要脏器、减少出血量及脑部并发症的发生，最终降低了医疗费用。使用涂层材料来提高血液相容性，在美国及欧洲等发达国家已较普及。在我国，由于涂层耗材价格昂贵，并未被国家医保体制所接纳。但是，涂层材料对减轻患者机体反应，减少并发症的优点是公认的。相信随着国内认知度的提高，此类产品价格的降低，中国普及使用这类高质量耗材的日子一定不会遥远。

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