血液接觸植/介入器械及體外血液循環(huán)設(shè)備在臨床應(yīng)用中一直面臨著感染、炎癥以及易凝血等并發(fā)癥,這些并發(fā)癥不僅會(huì)影響器械壽命,更為嚴(yán)重的是對(duì)患者造成極大的傷害。目前,臨床應(yīng)對(duì)這些問題的主要策略是通過系統(tǒng)給藥方式進(jìn)行抗生素和抗凝藥物輔助治療,但是長(zhǎng)期使用抗生素和抗凝藥物則不可避免地會(huì)引起一系列副作用,如抗生素耐藥性和血小板減少癥等、甚至出血等。通過表面改性,賦予該類器械長(zhǎng)效地抗凝血、抗菌、抗炎等多性能有望解決或降低臨床并發(fā)癥。然而,目前報(bào)道的大多數(shù)表面改性方法存在工藝復(fù)雜、表面預(yù)處理需求、涉及到有毒化學(xué)試劑等問題。因此發(fā)展一種簡(jiǎn)單、通用且高效的表面改性方法成為這一領(lǐng)域亟待解決的問題。
近來,西南交通大學(xué)材料學(xué)院黃楠教授、楊志祿副教授、涂秋芬副教授團(tuán)隊(duì),以植物多酚和兒茶酚胺靈感化學(xué),以植物多酚(單寧酸、沒食子酸)和兒茶酚胺(多巴胺、去甲基腎上腺素)作為骨架材料,在溫和的弱堿性水相條件下,通過一步分子/離子共自組裝法,成功地在材料表面構(gòu)建了以“銅-酚”和“銅-酚-胺”為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的且具有界面一氧化氮催化功能的粘附涂層。該法巧妙地將銅離子的廣譜強(qiáng)效抗菌性、銅離子的內(nèi)源性一氧化氮供體催化活性和多酚的抗炎功能有機(jī)的統(tǒng)一起來,實(shí)現(xiàn)了材料表面同步實(shí)現(xiàn)抗凝、抗菌和抗炎三重功能。研究表明,這種簡(jiǎn)單高效的結(jié)合不僅賦予了材料表面多重功能,相較于其他多功能血液接觸材料表面改性所涉及到的復(fù)雜工藝,該法不僅具有工藝簡(jiǎn)單、條件溫和、友好,而且該類涂層制備成本十分低廉,該策略為該領(lǐng)域的材料表面功能設(shè)計(jì)提供了新的思路。
圖1. 金屬-酚及金屬-酚胺涂層構(gòu)建及其功能發(fā)揮示意圖。
為了驗(yàn)證涂層的生物學(xué)效應(yīng),研究者分別對(duì)其進(jìn)行了系統(tǒng)的體外生物學(xué)評(píng)價(jià)及半體內(nèi)血液循環(huán)實(shí)驗(yàn)。研究結(jié)果證實(shí),該涂層具有優(yōu)異的NO催化活性。涂層改性的材料表面通過催化血液中內(nèi)源性一氧化氮供體(RSNO)釋放理療NO氣體可以有效的實(shí)現(xiàn)抗凝血的作用。值得一提的是,通過精確控制銅和酚胺物質(zhì)的配比可以精確調(diào)控涂層的一氧化氮催化釋放能力。此外,對(duì)革蘭氏陰性和陽(yáng)性細(xì)菌進(jìn)行的抗菌實(shí)驗(yàn)也證明,該涂層鰲合的銅離子具有優(yōu)異殺菌功能,其抗菌率在百分之九十五以上。研究者還將優(yōu)化的涂層改性醫(yī)用不銹鋼片樣植入大鼠體內(nèi),發(fā)現(xiàn)該類涂層具有良好的抗炎功能。此外,細(xì)胞毒性結(jié)果表明,該類涂層具有優(yōu)異的細(xì)胞相容性,以臨床應(yīng)用最為廣泛之一的醫(yī)用金屬材料不銹鋼為對(duì)照,涂層改性樣顯著地促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞粘附和增殖。而涂層這一關(guān)鍵性功能的發(fā)現(xiàn),為其臨床應(yīng)用更為廣闊的應(yīng)用提供了可能。
圖2. 金屬-酚胺涂層改性PVC導(dǎo)管半體內(nèi)抗凝血結(jié)果。
圖3.金屬-酚胺涂層改性PVC材料表面抗菌結(jié)果。
相關(guān)研究成果分別以“Assembly of Metal?Phenolic/Catecholamine Networks for Synergistically Anti-Inflammatory, Antimicrobial, and Anticoagulant Coatings”為題發(fā)表在材料界面領(lǐng)域知名期刊ACS Applied Materials and Interfaces(2018, 10 (47), pp 40844–40853)以及以“A facile metal–phenolic–amine strategy for dual-functionalization of blood-contacting devices with antibacterial and anticoagulant properties”為題發(fā)表在材料化學(xué)領(lǐng)域知名期刊Materials Chemistry Frontiers(2018,DOI:10.1039/C8QM00458G)上。楊志祿副教授與黃楠教授分別為兩篇論文通訊作者,涂秋芬副教授和2015級(jí)沈?qū)W紅碩士研究生以及2014級(jí)博士研究生李向陽(yáng)為該系列論文第一作者;西南交通大學(xué)材料先進(jìn)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/材料科學(xué)與工程學(xué)院為論文的第一通訊單位。該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金-重點(diǎn)項(xiàng)目(81330031)、國(guó)家自然科學(xué)基金-面上項(xiàng)目(31570957)、國(guó)家自然科學(xué)基金-青年基金項(xiàng)目(81501596)、“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2017YFB0702504)、四川省杰出青年基金(2016JQ0027)以及西南交通大學(xué)“優(yōu)青培養(yǎng)基金”(2682018ZT23)等項(xiàng)目的大力支持。
論文鏈接:
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.8b14409;
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/qm/c8qm00458g#!divAbstract;
- 天大汪懷遠(yuǎn)、東油王池嘉 CEJ:通過實(shí)驗(yàn)與模擬相結(jié)合揭示填料表面超支化調(diào)控提升涂層樹脂/填料間界面作用機(jī)制-滿足苛刻環(huán)境防腐需求 2025-04-17
- 東北大學(xué)徐大可教授、李祥宇研究員團(tuán)隊(duì) Angew:生物被膜框架衍生的結(jié)構(gòu)自適應(yīng)超滑防污防腐涂層 2025-04-14
- 四川大學(xué)王云兵/傅代華團(tuán)隊(duì) ACS Nano:開發(fā)原位釋放H2S支架涂層 - 顯著提升血管修復(fù)效果 2025-04-09
- 西工大尹大川/鄧旭東團(tuán)隊(duì)《ACS AMI》: 基于卵清蛋白和單寧酸的超穩(wěn)定涂層用于高分子材料表面親水改性和抗菌功能化 2025-02-16
- 華東理工劉潤(rùn)輝教授課題組 JACS:通用的一步法策略實(shí)現(xiàn)惰性材料表面生物活化 2023-08-02
- 上海交大劉盡堯團(tuán)隊(duì)《Adv. Drug. Deliver. Rev.》綜述:活性微生物材料表面修飾與藥物遞送 2022-07-19
- 陜科大王學(xué)川教授/黨旭崗副教授 JCIS:具有增強(qiáng)抗菌活性和防腐性能的多功能玉米淀粉基可持續(xù)食品包裝 2025-04-27
誠(chéng)邀關(guān)注高分子科技

- 國(guó)產(chǎn)替代加速,跨國(guó)巨頭云集...
- 2025涂料原料選料大會(huì)
- 市場(chǎng)破300億!PMEC China 色...
- 搶先注冊(cè)!2025年西部橡塑展...
- “碼”上參觀預(yù)登記,好禮拿...
- 聚合物發(fā)泡行業(yè)技術(shù)培訓(xùn)(第...
- 《塑料改性及加工技術(shù)要領(lǐng)》...
- 中國(guó)生命科學(xué)“36%增速”密...
- 關(guān)于舉辦第六屆中國(guó)實(shí)驗(yàn)室發(fā)...
- 2025西部橡塑展年度計(jì)劃重磅...
- 獨(dú)家采訪丨美國(guó)禁令再度升級(jí)...
- 四川大學(xué)李建樹教授/謝婧副...
- 北卡州立尹杰團(tuán)隊(duì) Adv. Sci....
- 中國(guó)科大龔興龍教授團(tuán)隊(duì) CEJ...
- 華東師大張利東教授團(tuán)隊(duì) AHM...
- 四川大學(xué)王玉忠院士團(tuán)隊(duì)《Pr...
- 韓國(guó)KAIST應(yīng)鄔彬、寧波材料...
- 江南大學(xué)張丹/司鵬翔、南科...
- 湖北工大黃以萬/李學(xué)鋒 Smal...
- 蘇大劉莊/楊光保教授團(tuán)隊(duì)招...
- 中國(guó)科大龔興龍教授課題組 A...
- 廈門大學(xué)廖新勤 AFM:基于梯...