血栓和感染是血液接觸生物醫(yī)學(xué)設(shè)備在臨床應(yīng)用中面臨的主要挑戰(zhàn)。蛋白質(zhì)、細(xì)菌和血小板的非特異性粘附是造成血栓和感染等問題的主要原因。兩性離子水凝膠的超親水特性和優(yōu)異的抗蛋白非特異性吸附性能，使其在血液接觸設(shè)備表面抗凝涂層的構(gòu)建中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。

近日，天津大學(xué)化工學(xué)院李俊杰教授、張宏副研究員聯(lián)合天津醫(yī)科大學(xué)馮世慶教授團(tuán)隊報道了一種聚羧基甜菜堿微凝膠增強(qiáng)聚磺基甜菜堿（pCBM/pSB）純兩性離子水凝膠涂層。pCBM/pSB水凝膠具有獨(dú)特的兩相結(jié)構(gòu)，其中稀疏交聯(lián)的pSB聚合物網(wǎng)絡(luò)作為連續(xù)相，通過分子間強(qiáng)大的靜電相互作用“鎖定”整個水凝膠來限制形變。而分散相是由相互滲透的pSB和pCB聚合物鏈組成的雙網(wǎng)絡(luò)微凝膠。均勻分散的pCBM不僅可以作為交聯(lián)位點(diǎn)提高機(jī)械強(qiáng)度，而且在受到外力作用時，通過自身產(chǎn)生的形變，以增強(qiáng)能量耗散，避免應(yīng)力集中，提高水凝膠的機(jī)械性能和穩(wěn)定性。在此基礎(chǔ)上，作者采用了一種簡單的表面引發(fā)策略以提高pCBM/pSB水凝膠和PVC基材之間的結(jié)合力（圖1）。在紫外光照下，親水性光引發(fā)劑1173用于形成pCBM/pSB水凝膠。而疏水性光引發(fā)劑BP用于介導(dǎo)界面層中的SBMA單體的聚合，并與PVC鏈間形成纏繞結(jié)構(gòu)。當(dāng)水凝膠涂層受到外力破壞時，良好的界面結(jié)合力使能量從表面轉(zhuǎn)移到pCBM/pSB水凝膠，通過水凝膠內(nèi)部的能量耗散機(jī)制避免水凝膠涂層與基材分離。

將內(nèi)壁涂覆pCBM/pSB水凝膠涂層的血液循環(huán)PVC管組裝到家兔動靜脈半體血液循環(huán)模型中（圖2）。血液循環(huán)2小時后的結(jié)果表明，在不使用抗凝劑的情況下，原始PVC管中嚴(yán)重堵塞，內(nèi)壁形成許多粘附的血栓塊，而在涂覆pCBM/pSB水凝膠涂層PVC管不僅保持較高的通暢率，表面上觀察到少量血小板和紅細(xì)胞，而且不影響其凝血和血清指標(biāo)。總之，作者通過巧妙的設(shè)計開發(fā)了一種高效抗凝血水凝膠涂層技術(shù)，不僅適用于多種醫(yī)療器械表面（包括ECMO組件、血液接觸設(shè)備表面、植入器械表面），而且具有良好的耐久性，操作簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

該研究成果于9月12日在線發(fā)表在國際知名期刊Nature Communications（DOI：10.1038/s41467-022-33081-7）上。文章的第一作者是天津大學(xué)化工學(xué)院博士生姚蒙蒙和天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院魏志堅醫(yī)師，通訊作者為天津大學(xué)化工學(xué)院李俊杰教授、張宏副教授和天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院馮世慶主任醫(yī)師。

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https://doi.org/10.1038/s41467-022-33081-7