紫外輻照對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，會引起TiO2表面化學性質的改變，進而有可能引起TiO2抗凝血性的改變。就目前而言，在國際上對于紫外輻照后TiO2薄膜抗凝血性的研究還相對較少。
　　本文主要研究了紫外輻照對銳鈦礦晶型TiO2抗凝血性

2、能的影響，探索了UV-TiO2的抗凝血機理，并對紫外輻照后的TiO2（UV-TiO2）在生物材料領域的應用進行了探索。期望通過本文，對UV-TiO2在生物材料相關領域的探索和應用提供一個研究基礎。
　　本文首先研究了紫外輻照對于銳鈦礦晶型的TiO2薄膜的抗凝血性的影響。通過生物學評價發(fā)現(xiàn)紫外輻照后的銳鈦礦TiO2薄膜（UV-TiO2）通過抑制纖維蛋白原吸附和構象變化抑制了血小板的粘附和激活，從而具有比低溫熱解碳(LTIC)更良好的

3、抗凝血性。進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)）相對于光照區(qū)域發(fā)生了擴大，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。
　　為了進一步確認光生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TiO2進行了紫外輻照，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。這些結果說明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上取決于光生ROS在TiO2表面的作用程度和擴散距離，而在現(xiàn)象上則體現(xiàn)為紫外輻照時間依賴性:(1)短時間(約1min)紫外輻照賦予UV-TiO2對纖維蛋白原吸附的抑制作用，(2)隨著輻照時間的延長，UV-TiO2的對纖維蛋白原吸附的抑制作用具有擴散特性，可向周圍的TiO2或Si區(qū)域擴散。(3)長時間(約240min)的紫外輻照促使TiO2表面有機吸附物充分降解，導致正電荷增加，從而賦予

5、了UV-TiO2對纖維蛋白原吸附的促進作用。經長時間紫外輻照后，對纖維蛋白原吸附的促進作用與抑制作用同時存在，但抑制作用占主導地位。
　　本文進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無關，而與材料表面有機吸附物的氧化可能有關。更進一步的研究發(fā)現(xiàn)，UV-TiO2接觸血液后會形成生物惰性表面。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形成生物惰性表面。
　　在上述研究基礎上，本文利用TiO2的特性制備具有抗凝血、促細胞粘附的復合功能的材料。首先利用熱H2SO4對TiO2表面有機吸附物進行去除，以增加TiO2表面的正電荷，接著進行紫外輻照以改善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。而在體外細胞培養(yǎng)實驗中，該表面具有促進

7、內皮細胞、巨噬細胞粘附的能力。但由于該表面的抗凝血能力來自于UV-TiO2與血液接觸后形成的生物惰性表面，所以若在體內的血液環(huán)境中，其促細胞粘附的能力是否會被生物惰性表面的特性所壓制，還需動物實驗的進一步證實。
　　本文嘗試將UV-TiO2與圖形技術相結合，研究UV-TiO2在常見的生物材料微制造領域的應用，具體內容包括:(1)在TiO2表面實施了掩膜光照，制備出了纖維蛋白原圖形，從而進一步制備了血小板、內皮細胞和平滑肌細胞微圖形

8、。(2)制備TiO2-TiN復合材料圖形，發(fā)現(xiàn)紫外輻照后TiN區(qū)域會受到ROS改性，從而同樣具有抗凝血性。
　　(3)制備TiO2-TiO2的深溝槽圖形，體外實驗顯示，長時間紫外輻照后該圖形具有抗凝、促內皮粘附、調控內皮細胞形態(tài)為長梭形的能力。
　　前面的研究表明UV-TiO2的抗凝血能力與光生ROS有關，從而具有擴散性。因此本文將紫外輻照下的TiO2作為ROS來源，通過光催化印刷技術(PCL)將UV-TiO2的抗凝血和制備