【摘要】：血液灌流是臨床上去除血液中膽紅素等肝衰竭毒素的有效方法之一。血液灌流的核心器件是吸附柱,提高血液灌流吸附柱的抗凝血能力一直是血液凈化材料領(lǐng)域急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。目前臨床主要采用注射大劑量肝素的方法抗凝血,這一方法在長(zhǎng)期使用過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致一系列的副作用,且不適于具有出血傾向的患者。血液灌流膽紅素吸附柱由吸附劑和外殼兩部分組成,這兩種材料和血液接觸時(shí)均會(huì)發(fā)生凝血反應(yīng),因此提高血液灌流吸附柱的抗凝血能力需從外殼和吸附劑兩部分入手進(jìn)行研究。為了尋找并建立血液灌流吸附柱的材料抗凝血改性方法,本論文針對(duì)血液接觸的吸附劑和外殼材料,提出了不同的表面肝素修飾策略。對(duì)于吸附劑,為提高對(duì)膽紅素的吸附能力和效率,制備了殼聚糖／氧化石墨烯復(fù)合凝膠,并在其表面共價(jià)鍵合肝素,以此提高吸附劑抗凝血能力；對(duì)于外殼材料,采取在聚多巴胺修飾的表面構(gòu)建殼聚糖/介孔二氧化硅肝素緩釋涂層的策略。 論文的第一部分主要研究制備具有抗凝血能力的新型碳納米材料基膽紅素吸附劑。為了選擇合適的碳納米材料,首先考察了多壁碳納米管(MWCNTs)和氧化石墨烯(GO)對(duì)膽紅素的吸附特性。將MWCNTs和GO分別制備成磁性碳納米管和自組裝水凝膠形式,以方便納米材料的回收。發(fā)現(xiàn)磁性MWCNTs和石墨烯水凝膠對(duì)膽紅素都表現(xiàn)出了優(yōu)異的吸附性能,30-C時(shí),飽和吸附量均高于250mg/g。此外,磁性MWCNTs和石墨烯水凝膠對(duì)膽紅素的吸附量受溫度和離子強(qiáng)度的增加而增加,說(shuō)明膽紅素和MWCNTs或GO的作用可能為疏水作用。 由于GO具有更大的比表面積、更好的分散性以及自組裝性能,選擇GO作為吸附材料進(jìn)一步制備膽紅素吸附劑。利用殼聚糖和GO在酸性溶液中的自組裝特性,將殼聚糖和GO的混合液經(jīng)過(guò)冷凍干燥和堿中和處理,得到大孔的殼聚糖/GO水凝膠(CS/GH),然后在其表面共價(jià)鍵合肝素,得到了肝素改性的殼聚糖／GO水凝膠(hep-CS/GH)。結(jié)果表明：1) hep-CS/GH具高度的機(jī)械柔性,在經(jīng)歷80%的壓縮應(yīng)變條件下,撤去外力能快速恢復(fù)原始形貌；2) hep-CS/GH中的GO在吸附膽紅素中起主導(dǎo)作用,當(dāng)GO含量?jī)H為9.09%時(shí),其吸附量和未含GO的殼聚糖凝膠相比提高了2.7倍；3) hepCS/GH能選擇性地從白蛋白溶液中吸附膽紅素,并能夠有效地從血清中去除膽紅素,去除率可達(dá)16.9%(膽紅素初始濃度305m/L,吸附劑/血清體積比1：16)；4)肝素改性能夠降低凝膠的蛋白吸附、血小板粘附和溶血率,并將其凝血時(shí)間從6.7min延長(zhǎng)至23.6min,說(shuō)明共價(jià)鍵合肝素有效提高了吸附劑的抗凝血能力。 論文的第二部分主要研究在吸附柱殼表面構(gòu)建肝素緩釋涂層的方法。首先研究了肝素緩釋涂層通過(guò)聚多巴胺薄層作為粘合劑在表面穩(wěn)定固定的方法。重點(diǎn)考察多巴胺和左旋多巴在不同親疏水的材料(聚丙烯、聚偏氟乙烯和尼龍)表面通過(guò)氧化自聚成膜的特性,以及聚多巴胺(pDA)和聚左旋多巴(poly(DOPA))的穩(wěn)定性與其所接觸溶液酸堿性的關(guān)系。結(jié)果表明：1)多巴胺和左旋多巴在不同表面成膜有一定差異,多巴胺在上述三種材料表面都能夠顯著成膜,而左旋多巴在強(qiáng)疏水的聚丙烯表面基本不成膜。2) pDA和poly(DOPA)薄層在酸、堿溶液中的穩(wěn)定性也有顯著差異,經(jīng)過(guò)0.1MHC16次沖洗處理,不同材料表面pDA的脫落率在30-57%,而poly(DOPA)的低于10%；經(jīng)0.1MNaOH6次沖洗處理不同材料表面pDA的脫落率在69-95%,而poly(DOPA)的在50%左右；說(shuō)明在酸性條件下pDA和poly(DOPA)的穩(wěn)定性均好于堿性條件,而pDA的穩(wěn)定性好于poly(DOPA)。3)采用NaIO4再次氧化pDA和poly(DOPA)薄層的方法可顯著提高其穩(wěn)定性,如聚丙烯表面新形成的pDA薄層在0.1MNaOH溶液中的脫落率高達(dá)95%,而經(jīng)過(guò)NaIO4再次氧化后,pDA的脫落率減少到38%。 鑒于pDA具有更寬范圍的應(yīng)用表面,進(jìn)一步選擇經(jīng)NaIO4再氧化的pDA修飾基底表面制備殼聚糖／介孔二氧化硅復(fù)合肝素緩釋涂層。采用介孔二氧化硅SBA-15作為肝素緩釋載體,利用混有肝素的兒茶酚改性殼聚糖的成型特點(diǎn),將載有肝素的介孔二氧化硅包埋在殼聚糖中,使涂層固定在pDA修飾的表面。首先通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑對(duì)SBA-15進(jìn)行氨基化,當(dāng)氨基密度為5.3×10-4mol/g時(shí),可將SBA-15對(duì)肝素的吸附量從32.9mg/g提高至189.7m∥g,因?yàn)榘被疭BA-15能通過(guò)靜電作用增加其對(duì)肝素的吸附量。pDA薄層作為一個(gè)粘性的中間層,可以和兒茶酚改性殼聚糖進(jìn)行反應(yīng),從而使肝素緩釋涂層穩(wěn)定固定在基底表面。8h內(nèi)肝素從涂層釋放至表面的速率在15.8到2.1μg/cm2/h之間。涂層表現(xiàn)出良好的抗凝血能力,在2h內(nèi)基本不發(fā)生凝血。肝素緩釋涂層和直接注射肝素相比,可以大大降低進(jìn)入血液的肝素量,提高治療安全性。 綜上所述,通過(guò)制備肝素改性的殼聚糖／氧化石墨烯復(fù)合凝膠,以及構(gòu)建肝素緩釋涂層,能有效提高吸附劑和外殼材料表面的抗凝血能力,并提高吸附劑對(duì)膽紅素的吸附能力,為減少血液凈化治療過(guò)程中的肝素用量、提高治療安全性提供了依據(jù)。
【圖文】：

Fig. 1.2 Blood-materials interactions如圖1.2所示，吸附態(tài)蛋白接下來(lái)會(huì)通過(guò)兩種方式引發(fā)凝血反應(yīng)。一是直接激發(fā)內(nèi)源性凝血路徑導(dǎo)致血液凝固；二是通過(guò)引發(fā)血小板粘附、激活和聚集，使血小板釋放凝血因子，加速凝血級(jí)聯(lián)反應(yīng)。最后聚集的血小板和其他血細(xì)胞以及纖維蛋白相互交織在--起，形成凝血塊。血小板是來(lái)源于骨髓的圓形無(wú)核粒細(xì)胞，在凝血路徑中起重要作用|19]。血小板粘附是血裝蛋白在生物材料表面吸附導(dǎo)致的。研究發(fā)現(xiàn)纖維蛋白原_、纖連蛋白[21]和玻連蛋白[22]會(huì)促進(jìn)血小板在生物材料表面粘附聚集，其中纖維蛋白原起主要作用，其中吸附態(tài)纖維蛋白原的RGD序列尤為重要主要是因?yàn)檠“灞砻娴奶堑鞍资荏wGPIIb/IIIa(allbbS integrin)會(huì)和材料表面吸附的纖維蛋白原等蛋白的RGD序列結(jié)合，導(dǎo)致血小板粘-4-

而這個(gè)構(gòu)象變化是一個(gè)相對(duì)緩慢的過(guò)程。肝素與AT-III結(jié)合可以大大降低AT-III構(gòu)象變化的自由能，使其構(gòu)象更易發(fā)生變化，如圖1.5所示1571。肝素與AT-ni的結(jié)合將AT-III和凝血酶之間的結(jié)合速度提高了至少1000倍AT-III-凝血酶復(fù)合物的形抑制了凝血酶的活性，進(jìn)而抑制凝血的發(fā)生AT-U丨-凝血酶復(fù)合物形成后，肝素便從復(fù)合物中釋放，和下一個(gè)抗凝血酶分子結(jié)合，因此肝素在整個(gè)抗凝血過(guò)程中起著催化劑的作用。._0 CHjOS^' CHjOSO^-I 2 3 4 S圖1.4肝素的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig. 1.4 Chemical structure of heparinP I Pentasaccharide ^ .丨 flrsequence I - Factor XaUnfractionatedAnlithrombin ^^ j—Throm bin圖1.5肝素的生物活性【57】Fig. 1.5 Bioactivity of heparin除肝素這種間接抑制凝血酶活性的抗凝劑外，直接凝血酶抑制劑也可用來(lái)改善生物材料表面血液相容性，例如水，

本文編號(hào)：2547134