紫外輻照對(duì)氧化鈦薄膜抗凝血性的影響.pdf

1、優(yōu)良的抗凝血性是血液接觸材料的首要要求。TiO2具有良好的耐腐蝕性能和較好的抗凝血性能，有潛力作為薄膜材料改善其他材料的抗凝血性。因此，進(jìn)一步改善TiO2薄膜本身的抗凝血性具有十分重要的意義。TiO2在紫外輻照的條件下具有光催化特性，會(huì)引起TiO2表面化學(xué)性質(zhì)的改變，進(jìn)而有可能引起TiO2抗凝血性的改變。就目前而言，在國(guó)際上對(duì)于紫外輻照后TiO2薄膜抗凝血性的研究還相對(duì)較少。
　　本文主要研究了紫外輻照對(duì)銳鈦礦晶型TiO2抗凝血性

2、能的影響，探索了UV-TiO2的抗凝血機(jī)理，并對(duì)紫外輻照后的TiO2（UV-TiO2）在生物材料領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了探索。期望通過(guò)本文，對(duì)UV-TiO2在生物材料相關(guān)領(lǐng)域的探索和應(yīng)用提供一個(gè)研究基礎(chǔ)。
　　本文首先研究了紫外輻照對(duì)于銳鈦礦晶型的TiO2薄膜的抗凝血性的影響。通過(guò)生物學(xué)評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)紫外輻照后的銳鈦礦TiO2薄膜（UV-TiO2）通過(guò)抑制纖維蛋白原吸附和構(gòu)象變化抑制了血小板的粘附和激活，從而具有比低溫?zé)峤馓?LTIC)更良好的

3、抗凝血性。進(jìn)一步借助掩膜光照的方法發(fā)現(xiàn)，纖維蛋白原吸附受抑制區(qū)域（纖維蛋白原暗區(qū)）相對(duì)于光照區(qū)域發(fā)生了擴(kuò)大，這暗示著UV-TiO2的良好的抗凝血性可能與TiO2表面的光生ROS有關(guān)。
　　為了進(jìn)一步確認(rèn)光生ROS是否是提升UV-TiO2抗凝血性的原因，本文在不同的條件下對(duì)TiO2進(jìn)行了紫外輻照，發(fā)現(xiàn)在UV-TiO2的抗凝血性依賴于O2的存在，且在還原性溶液中紫外輻照并不能改善其抗凝血性。這些結(jié)果說(shuō)明ROS的確是提升TiO2抗凝血性

4、的原因。因此，UV-TiO2與血液蛋白的相互作用本質(zhì)上取決于光生ROS在TiO2表面的作用程度和擴(kuò)散距離，而在現(xiàn)象上則體現(xiàn)為紫外輻照時(shí)間依賴性:(1)短時(shí)間(約1min)紫外輻照賦予UV-TiO2對(duì)纖維蛋白原吸附的抑制作用，(2)隨著輻照時(shí)間的延長(zhǎng)，UV-TiO2的對(duì)纖維蛋白原吸附的抑制作用具有擴(kuò)散特性，可向周圍的TiO2或Si區(qū)域擴(kuò)散。(3)長(zhǎng)時(shí)間(約240min)的紫外輻照促使TiO2表面有機(jī)吸附物充分降解，導(dǎo)致正電荷增加，從而賦予

5、了UV-TiO2對(duì)纖維蛋白原吸附的促進(jìn)作用。經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間紫外輻照后，對(duì)纖維蛋白原吸附的促進(jìn)作用與抑制作用同時(shí)存在，但抑制作用占主導(dǎo)地位。
　　本文進(jìn)一步研究了紫外輻照改變了TiO2的哪些特性從而提升了其抗凝血性。發(fā)現(xiàn)UV-TiO2優(yōu)良的抗凝血性與紫外輻照引起的超親水性、-OH含量增加、自潔作用、表面殘余ROS無(wú)關(guān)，而與材料表面有機(jī)吸附物的氧化可能有關(guān)。更進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，UV-TiO2接觸血液后會(huì)形成生物惰性表面。該惰性表面可以阻止后

6、繼粘附性蛋白的吸附和細(xì)胞的粘附。而UV-TiO2接觸單一粘附性蛋白的生理鹽水溶液后并不會(huì)形成生物惰性表面。
　　在上述研究基礎(chǔ)上，本文利用TiO2的特性制備具有抗凝血、促細(xì)胞粘附的復(fù)合功能的材料。首先利用熱H2SO4對(duì)TiO2表面有機(jī)吸附物進(jìn)行去除，以增加TiO2表面的正電荷，接著進(jìn)行紫外輻照以改善TiO2的抗凝血性。所獲得的樣品TiO2-H2SO4-UV在血液中具有阻抗纖維蛋白原吸附的能力。而在體外細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，該表面具有促進(jìn)

7、內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞粘附的能力。但由于該表面的抗凝血能力來(lái)自于UV-TiO2與血液接觸后形成的生物惰性表面，所以若在體內(nèi)的血液環(huán)境中，其促細(xì)胞粘附的能力是否會(huì)被生物惰性表面的特性所壓制，還需動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步證實(shí)。
　　本文嘗試將UV-TiO2與圖形技術(shù)相結(jié)合，研究UV-TiO2在常見的生物材料微制造領(lǐng)域的應(yīng)用，具體內(nèi)容包括:(1)在TiO2表面實(shí)施了掩膜光照，制備出了纖維蛋白原圖形，從而進(jìn)一步制備了血小板、內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞微圖形

8、。(2)制備TiO2-TiN復(fù)合材料圖形，發(fā)現(xiàn)紫外輻照后TiN區(qū)域會(huì)受到ROS改性，從而同樣具有抗凝血性。
　　(3)制備TiO2-TiO2的深溝槽圖形，體外實(shí)驗(yàn)顯示，長(zhǎng)時(shí)間紫外輻照后該圖形具有抗凝、促內(nèi)皮粘附、調(diào)控內(nèi)皮細(xì)胞形態(tài)為長(zhǎng)梭形的能力。
　　前面的研究表明UV-TiO2的抗凝血能力與光生ROS有關(guān)，從而具有擴(kuò)散性。因此本文將紫外輻照下的TiO2作為ROS來(lái)源，通過(guò)光催化印刷技術(shù)(PCL)將UV-TiO2的抗凝血和制備