热解碳人工心脏瓣膜材料表面改性研究

　　大量研究表明：血液与材料相互作用首先发生的是血液中的蛋白质在材料表面的吸附和变性。白蛋白在材料表面吸附有助于材料抗凝血性能改善，而纤维蛋白原、球蛋白等在材料表面的吸附和构象变化将进一步激活凝血因子和血小板，产生级联的凝血反应过程而形成血栓。

　　已经证实，纤维蛋白原具有半导体特性，其禁带宽度为1.8 eV^［9］，纤维蛋白原的变性涉及纤维蛋白原价带中的电荷向材料表面转移而导致纤维蛋白原分解为纤维蛋白单体和纤维蛋白肽，继而单体间结合促使凝血过程的发展^［5］。因而阻止纤维蛋白原的电荷转移过程是抑制纤维蛋白原变性的有效途径。

　　由于TiO_2-x是n型半导体，禁带宽度为3.2 eV^［10］，可使纤维蛋白原的价带和导带均落在TiO_2-x的禁带之内，由于材料具有n型半导体特性，其价带空穴很少而导带存在电子，材料表面提供的可俘获纤维蛋白原的电子的陷阱较少，相反由于费米能级提高，功函数减少，电子更易溢出材料表面，阻碍了纤维蛋白原的电子转移和分解过程。因而可阻碍材料表面吸附的蛋白质(纤维蛋白原)的构象变化而提高了抗凝血的性能。

　　对TiO_2-x材料表面白蛋白和纤维蛋白原竞争吸附的定量研究表明^［11］，薄膜具有择优吸附白蛋白的倾向，这也是材料具有较好的抗凝血性能的一个原因。

　　可以认为对于N⁺离子注入热解碳的血液相容性行为与其表面CN_x形成有关，Ogata等研究表明，CN_x化合物也具有半导体特性，其禁带宽度可达2.7 eV^［12］，因而也可能具有阻止纤维蛋白的变性作用，但由于所形成的CN_x化合物含量较少，并且其CN_x化合物不一定是n型半导体，因而其表面改性的效果有限。

　　 注释：国家自然科学基金资助项目(39470207)

　　参考文献

　　1　国家自然科学基金委员会.《生物医学工程学科发展战略调研报告》.1995∶88

　　2　Mitamura Y. Development of a ceramic artificial heart valve. J.Biomater.Appl, 1989；4(1)∶35

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