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  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)癥不僅會影響器械壽命，更為嚴重的是對患者造成極大的傷害。目前，臨床應(yīng)對這些問題的主要策略是通過系統(tǒng)給藥方式進行抗生素和抗凝藥物輔助治療，但是長期使用抗生素和抗凝藥物則不可避免地會引起一系列副作用，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、涂秋芬副教授團隊，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的統(tǒng)一起來，實現(xiàn)了材料表面同步實現(xiàn)抗凝、抗菌和抗炎三重功能。研究表明，這種簡單高效的結(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。

  為了驗證涂層的生物學(xué)效應(yīng)，研究者分別對其進行了系統(tǒng)的體外生物學(xué)評價及半體內(nèi)血液循環(huán)實驗。研究結(jié)果證實，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，對革蘭氏陰性和陽性細菌進行的抗菌實驗也證明，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，細胞毒性結(jié)果表明，該類涂層具有優(yōu)異的細胞相容性，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照，涂層改性樣顯著地促進血管內(nèi)皮細胞粘附和增殖。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級沈?qū)W紅碩士研究生以及2014級博士研究生李向陽為該系列論文第一作者；西南交通大學(xué)材料先進技術(shù)教育部重點實驗室/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家自然科學(xué)基金-重點項目（81330031）、國家自然科學(xué)基金-面上項目（31570957）、國家自然科學(xué)基金-青年基金項目（81501596）、“十三五”國家重點研發(fā)計劃項目（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；