血管支架材料表面改性及其与血液的界面作用机制

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1、分类号：密级：ＵＤＣ：学号：３５５９０６１１１００７南昌大学博士研究生学位论文血管支架材料表面改性及其与血液的界面作用机制ＳｕｒｆａｃｅＭｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＶａｓｃｕｌａｒＳｔｅｎｔＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＩｎｔｅｒｆａｃｉａｌＥｆｆｅｃｔｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＢｌｏｏｄ王军培养单位（院、系）：机电工程学院＇指导教师姓名、职称：刘莹教授申请学位的学科门类：机械工程学科专业名称：机械设计及理论论文答辩日期：答辩委员会主席：评阅人：年月日

2、摘要摘要心血管疾病是人类因疾病而死亡的首因，冠心病是常见的、威胁最大的心血管疾病，其治疗方法包括药物治疗、冠状动脉搭桥手术和介入手术治疗。其中，基于血管支架的介入手术因具有创伤小、治疗效果显著的优势而成为冠心病治疗的主要手段。血管支架从金属裸支架发展到药物洗脱支架，支架植入后再狭窄率明显下降，然而，支架植入后引起的支架内血栓和晚期再狭窄等并发症依然存在。血管支架内血栓和晚期再狭窄发生在血管支架与血液的界面，形成机制复杂。血管支架植入后，支架材料表面与生物机体间发生着材料反应和宿主反应。血管支架材料的表面性质影响支架的稳定性、支架表面蛋白吸附的种类和

3、细胞生长的速度，决定了支架服役过程的安全性和有效性。本论文以316不锈钢为研究对象，在分析血管支架使用过程中存在的问题的基础上，采用表面改性技术，提高了血管支架材料的耐腐蚀性和血液相容性。从界面出发，研究了血管支架材料表面与血液电解质及血液主要成分间的相互作用，揭示了支架材料耐腐蚀性和血液相容性改善的机理。提出了―两步法‖表面改性技术，延长血管支架长期服役的有效性和安全性。论文主要研究工作与成果如下：（1）通过体外静态模拟实验，研究了血管支架材料在血液环境中的界面腐蚀。血管支架材料在含氯离子环境中，不仅存在均匀腐蚀，还存在局部腐蚀，局部腐蚀改变了支架材

4、料的表面粗糙度、成分、润湿性和耐腐蚀性。（2）采用磁控溅射法在血管支架材料表面制备了均匀致密的TiO2薄膜。TiO2薄膜作为―物理屏障‖，抑制支架材料表面金属离子析出，提高了血管支架材料的耐腐蚀性。磁控溅射法制备的TiO2薄膜禁带宽度大，阻止纤维蛋白原表面电子向支架材料表面转移，避免纤维蛋白原变性，提高血管支架材料的抗凝血性能。然而，溅射法制备的TiO2薄膜为疏水性，影响支架材料表面内皮细胞的快速生长。（3）研究了溶胶-凝胶法在血管支架材料表面制备TiO2薄膜的工艺，并讨论了碳纳米管掺杂TiO2薄膜的微观结构和性质。溶胶-凝胶法制备的TiO2薄膜I摘要

5、不仅具有较好的耐腐蚀性和抗凝血性能，而且薄膜具有亲水性，有利于促进内皮细胞快速生长。支架材料与血液的界面作用分析显示，溶胶-凝胶法制备的TiO2薄膜血液相容性较好，碳纳米管掺杂改变了TiO2薄膜的微观结构，进一步改善了血管支架材料的耐腐蚀性和血液相容性。（4）通过―原位钝化＋薄膜制备‖的―两步法‖表面改性工艺，提高血管支架材料与改性薄膜间界面结合力。原位钝化改变了血管支架材料表面成分和表面能，提高了薄膜和血管支架材料间界面结合力，有助于改善血管支架长期服役的安全性和有效性。综上所述，本研究是以316L不锈钢为研究对象，从界面出发，研究血管支架材料在血液

6、环境中的腐蚀行为、血液相容性及改性薄膜的长期稳定性，研究内容属于应用基础研究，研究结果可以为金属血管支架材料表面改性提供参考。关键词：血管支架材料；血液相容性；表面改性；薄膜；界面作用IIAbstractABSTRACTCardiovasculardiseases(CVDs)arethemaincauseofdeathbecauseofdisease.Coronaryheartdiseaseiscommon,mostthreateningCVDs.Thetreatmentofcoronaryheartdiseaseconcludesmedication

7、,coronaryarterybypasssurgeryandpercutaneouscoronaryintervention.Amongthem,percutaneouscoronaryinterventionbasedonvascularstenthasadvantagesofminortraumaandremarkabletherapeuticeffect.Ithasbecomethemaintreatmentforcoronarydisease.Thestenosisratedecreasedsignificantlyafterstentimp

8、lantationduetodrug-elutingstentused.However,ste