李方，王進，李鵬，孫鴻，黃楠
(西南交通大學材料先進技術教育部重點實驗室，四川省人工器官表面工程重點實驗室，四川成都610031)
In vitro blood compatibility of dacron surface with hirudin-immobilizetion
LI Fang, WANG Jin, LI Peng, SUN Hong, HUANG Nan
(Lab of Surface Modification of Artificial Organs of Sichuan, Key Laboratory of Advanced Technologies of Materials of Ministry of Education, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China)
Abstract：PET films were exposed to Ultroviolet irradiation to produce peroxides on their surfaces. These peroxides were then used as inducers for the polymerization of acrylic acid (AA) in order to introduce carboxylic acid groups onto PET surface (PET-AA). Hirudin-immobilized PETs were prepared by the hirudin chemically reacted with the PET-AA. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) proved that hirudin molecules were effectively immobilized on PET films. The result of double-water contact angle showed that the hydrophilicity of surface-modified PETs was improved. The platelet evaluation in vitro indicated that the platelet adhesion and activation was suppressed on hirudin-immobilized PET surfaces.
Key words：hirudin；blood-compatibility；dacron；surface modification
摘要：利用紫外輻照儀在聚對苯二甲酸乙二醇酯（滌綸，PET）膜表面接枝聚丙烯酸（PET－AA）長鏈分子，再通過化學方法進一步固定水蛭素，獲得的改性表面的X光電子能譜分析表明：水蛭素分子被有效地固定在PET表面。改性表面的水接觸角降低，親水性得到改善。體外血小板粘附實驗的結果顯示，固定了水蛭素的PET薄膜的血液相容性比未改性的PET膜有明顯的改善。
關鍵詞：水蛭素；血液相容性；滌綸；表面改性
中圖分類號：TB323；TB34 文獻標識碼：A
文章編號：1001-9731（2004）增刊
1 引言
近幾十年來，合成高分子材料被廣泛應用于生物材料及醫療器械的制備，包括人工血管、人工心臟等心血管系人工器官。然而合成高分子材料在與血液接觸時，在界面會發生一系列復雜的相互作用，導致凝血反應和血栓的形成，從而限制了其在血液接觸材料上的進一步應用，因此，對高分子材料進行表面改性以提高材料的血液相容性成為研究的熱點之一。滌綸材料（PET）已被廣泛應用于人工心血管器官的制備，例如：人造血管、人工心瓣縫合環等[1]。水蛭素是由水蛭口器中提取的一種由65種氨基酸組成的單鏈多肽[2,3]，其是凝血酶的直接抑制劑[5]。本文報道了通過化學方法在PET表面固定水蛭素，并對改性表面的成分、結構、性質以及血液相容性進行了相關研究。
2 實驗
將PET膜浸入減壓蒸餾過的10%（質量分數）丙烯酸溶液中，并通入1h氮氣以驅除反應阻拒劑氧，經紫外光輻照，取出薄膜清洗；將已接枝過聚丙烯酸的PET膜浸泡在80mg1-乙基-3-二甲基酰氨基醛碳二亞胺（WSC）/80ml檸檬酸鈉溶液中5h后用蒸餾水清洗干凈，置于水蛭素溶液中24h。薄膜取出后用超聲波蒸餾水清洗，處于凈化室中室溫干燥。樣品編號為PET－HRD。反應流程如圖1所示。
采用X射線光電子能譜(XPS)分析表面的化學成分，靜態接觸角測定儀測定表面的雙蒸水接觸角。體外血小板粘附實驗對材料的血液相容性進行評價。是將新鮮人血離心所得的富血小板血漿（PRP），將試樣在37oC的血小板血漿中培養2h，再經生理鹽水液漂洗，0.2%和0.5%的戊二醛固定液固定，系列脫水，脫醇，臨界點干燥后于光學顯微鏡和掃描電子顯微鏡下觀察血小板形態，并隨機選20個視場進行粘附率統計分析。
3 結果與討論
3.1 親水性
未處理過的PET薄膜的水接觸角為73.0 o，固定水蛭素后的表面接觸角降低到60.9 o。由此表明，PET膜表面固定水蛭素后親水性增強。
3.2 X射線光電子能譜(XPS)
圖2為PET膜固定水蛭素前后的XPS圖譜。可以看出，固定水蛭素之后的PET薄膜表面在286eV，400eV，532eV分別有3個峰。分別對應于C1s峰，N1s峰，和O1s峰。因為PET膜只含有C元素和O元素，沒有N元素，而固定了水蛭素的PET薄膜表面有N1s峰存在，可以證明PET膜表面成功地固定上了水蛭素分子。
3.3 體外血小板黏附
圖3為材料表面粘附的血小板掃描照片。可以看到，未改性的PET薄膜血小板聚集和變形程度很高，而固定了水蛭素分子的PET薄膜表面血小板聚集和變形程度降低。
圖4為固定水蛭素的PET薄膜與空白PET薄膜表面血小板粘附行為的統計結果。固定水蛭素的PET薄膜表面粘附的血小板數量與未固定的PET薄膜相比顯著減少，未激活數量百分比也明顯高于未改性PET薄膜。這表明固定水蛭素分子的PET薄膜其血液相容性得到改善。可能的解釋是水蛭素能直接抑制凝血酶[4]，與凝血酶1：1結合形成不可逆的復合物，從而使凝血酶失去作用[2,4]。水蛭素與凝血酶結合后，使凝血酶的蛋白酶解作用和與內皮細胞血栓調理素的結合作用受到抑制，進而使凝血酶誘導的血小扳聚集和釋放功能受到抑制，從而表現出良好的抗凝效果[4]。
4 結論
（1）經紫外輻照和化學固定在PET表面有效地固定了水蛭素。
（2）固定水蛭素的PET薄膜親水性增強。
（3）固定水蛭素的PET膜血液相容性顯著改善。
參考文獻：
[1] Young Jin Kim, Inn-Kyu Kang, Man Woo Huh. Surface characterization and in vitro blood compatibility of poly(ethylene terephthalate)immobilized with insulin and/or heparin using plasma glow discharge [J]. Biomaterials, 2000, 21:121-130.
[2] 徐從高. 低分子肝素和水蛭素在抗凝治療中的應用[J].山東醫藥, 2000, (21):43-45.
[3] 孟慶義, 沈洪. 第六例－水蛭素的作用和臨床應用[J]. 中國中西醫結合急救雜志, 2000, (3):191-192.
[4] Alkhamis Taha M, Beissinger Richard L, Chediak Juan R. Effect of hirudin on platelet deposition to an artificial surface during low-stress shear flow of whole blood [J]. Biomaterials, 1993, 14(11):865-870.
基金項目：國家自然科學基金資助項目(50203011)；西南交通大學校基金資助項目(2002B02)；國家重點基礎研究規劃項目(G1999064705)
作者簡介：李方（1979－），女，河南澠池人，在讀碩士。（E-mail：[email protected]），Tel：028-87600625
論文來源：中國功能材料及其應用學術會議,2004年,9月12-16日
