血液灌流是一种常用的血液净化技术,是体外循环治疗的有效手段之一。其中血液灌流吸附剂等血液接触材料,不仅要具有有效性,还要具有安全性。而传统的血液灌流吸附剂容易造成非选择性吸附,导致血液成分的丢失,同时血液接触材料表面还可能面临凝血和血栓形成的风险。因此通过对表面的设计与改性来提高血液灌流吸附剂等材料的选择性吸附能力及抗凝血能力是十分必要的。肝素是一种线性多糖,具有丰富的官能团和良好的抗凝血性能,广泛应用于表面改性来提高血液接触材料的血液相容性。但往往忽略了肝素分子可以通过-NH2,-COOH或-OH等基团继续进行分子嫁接或功能延伸的作用,没有太多关注肝素在表面改性中作为大分子间隔臂对吸附与抗凝的作用。基于此,本论文利用肝素的活性基团、大分子链和良好的抗凝性能,针对吸附剂和相关血液接触材料所要发挥的不同功用进行表面设计与改性。对于吸附剂,以内毒素为目标毒素分子,通过将肝素作为间隔臂,连接苯丙氨酸配基对吸附剂进行改性,以期提高血液相容性的同时,提高对内毒素的吸附选择性。此外,采用聚乙烯亚胺与多巴胺共沉积为多种血液接触材料表面提供可进行二次接枝改性的稳定涂层,并在该涂层的基础上设计和构建基于肝素的NO生成表面,以期通过抑制凝血级联反应和抗血小板粘附与激活来增强表面的血液相容性。主要研究内容和结论如下:1.以肝素为间隔臂的内毒素吸附剂及其血液相容性的研究选择氯甲基聚苯乙烯微球（Ps）为内毒素吸附剂载体,通过乙二胺取代氯甲基后,将肝素作为间隔臂固定于表面,并连接苯丙氨酸作为配基,最后获得Ps-Hep-Phe吸附剂。通过FTIR和XPS表征了改性过程的成功进行,并研究了改性前后吸附剂性质的变化,结果表明虽然经过剧烈的取代反应,但吸附剂微球的形貌没有发生改变,而且与Ps相比,Ps-Hep-Phe的比表面积有所增大,亲水性提高,表面电荷趋于中性。然后评估了吸附剂的血液相容性,结果发现与Ps相比,Ps-Hep-Phe对蛋白的吸附量和溶血率均降低,并且APTT从32.5 s延长至101.2 s,表明吸附剂的血液相容性有所提高。最后通过内毒素吸附实验发现,与Ps相比,Ps-Hep-Phe在生理盐水中对内毒素的吸附量增加。而且在Ps和Ps-Hep-Phe的动力学吸附过程中发现Ps-Hep-Phe更符合孔内扩散方程的拟合,表明改性后微球的孔内扩散行为增加。此外,Ps-Hep-Phe在血浆吸附灌流中对内毒素的吸附量是Ps的～3倍,而白蛋白吸附量却只有Ps的～1/2,表明Ps-Hep-Phe对内毒素的选择吸附能力有所提高。2.聚乙烯亚胺和多巴胺共沉积涂层的稳定性研究除了血液灌流吸附剂,还有许多其他血液灌流材料需要表面改性来提高其所需性能。为了避免繁琐、剧烈的化学反应,利用聚多巴胺（p DA）涂层的通用粘附力对多种材料进行改性,主要研究了聚乙烯亚胺（PEI,Mw=600 Da）的加入对聚多巴胺（p DA）涂层在PP、PTFE和PVC表面的稳定性的影响。结果表明PEI与多巴胺（DA）可以共沉积于PP、PTFE和PVC表面,形成聚多巴胺/聚乙烯亚胺（p DA/PEI）涂层,具有通用性。与p DA涂层相比,PP、PTFE和PVC表面的p DA/PEI涂层在1.0 M HCl和1.0 M Na OH溶液中的脱落减少。通过对红外峰面积进行统计分析发现,经过1.0 M HCl或1.0 M Na OH溶液洗脱后在PTFE表面p DA涂层的脱落率分别为35.0%和74.6%,而p DA/PEI涂层的脱落率分别为14.6%和23.7%,进一步证实PEI的加入增加了p DA涂层在强酸和强碱溶液中的稳定性,尤其是强碱条件。而且p DA/PEI涂层在经过1.0 M HCl或1.0 M Na OH溶液洗脱后仍可保持稳定的氨基和含氧基团含量,并保持亲水性不变。此外,p DA/PEI共沉积涂层在DA/PEI质量比为2:1-1:1之间时可得到较稳定且沉积密度较高的涂层,并且p DA/PEI涂层比p DA涂层具有更宽的p H稳定范围。这些结果表明PEI的加入为后续的二次接枝提供了更加稳定且通用的平台。3.不同分子量聚乙烯亚胺与多巴胺共沉积对表面肝素化的影响利用稳定的PEI与DA共沉积涂层,为材料表面肝素的接枝提供平台。首先研究了不同分子量PEI对DA与PEI共沉积的影响,然后考察了不同分子量PEI与DA共沉积的涂层对肝素接枝的影响,以及肝素化后对蛋白吸附和凝血时间的影响。结果表明较小分子量的PEI（600 Da和1800 Da）有利于与DA的共沉积,较大的分子量（10000 Da和70000 Da）反而阻碍了涂层的沉积,造成表面p DA和PEI的减少。对于肝素的接枝,PP-D/P600-H表面成功地固定了肝素,并在肝素反应溶液浓度为4-6 mg/m L时其接枝密度可达到饱和。PP-D/P600-H的肝素接枝量可达到约26.97 ng/cm~2,但随着PEI分子量的增大,共沉积涂层表面的肝素接枝量逐渐减小,相应地,亲水性也逐渐减小。其中,PP-D/P600-H和PP-D/P1800-H具有较好的亲水性和抗蛋白吸附能力;PP-D/P600-H具有最长的凝血时间。这些结果表明较小分子量的PEI（600 Da和1800 Da）与DA共沉积的涂层可以接枝更多的肝素,更有利于材料表面血液相容性的提高。4.基于肝素的NO生成表面的构建及协同抗凝作用的研究在DA与PEI（600 Da）共沉积涂层的基础上,构建了以肝素为间隔臂、半胱氨酸为配基的抗凝涂层表面（PP-Hep-Cys）。通过EDS mapping、ATR-FTIR和XPS表征了PP-Hep-Cys表面的成功构建。水接触角和蛋白吸附实验表明,与PP相比,PP-Hep-Cys的亲水性提高,对BSA的吸附量减少。通过Ellman试剂测定巯基含量,结果表明PP-Hep-Cys表面的巯基含量可以达到约2.06 nmol/cm~2,并可以与一氧化氮（Nitric oxide,NO）供体（50μM SNAP）反应产生NO,孵育2 h后的NO的生成量约为0.2415 nmol/cm~2。接着研究了材料改性前后以及NO生成表面对血小板粘附和激活的影响,结果显示在未添加NO供体时,PP/PVC-Hep-Cys表面血小板的粘附量和PF-4释放量均小于PP/PVC,主要是肝素表面大量负电基团的作用;而在添加NO供体后,PP/PVC-Hep-Cys表面血小板的粘附量和PF-4释放量进一步降低,表明肝素和NO生成表面对抑制血小板粘附和活化起到协同作用。此外,NO供体的添加与否对凝血时间和溶血率无显著影响。与PP相比,PP-Hep-Cys的PT、TT和APTT均被显著延长,其溶血率显著降低。综上所述,肝素作为间隔臂的改性设计成功地用于血液灌流吸附剂和其他血液接触材料的表面改性中,能有效提高吸附剂的选择性吸附能力和血液接触材料的抗凝血能力,为血液净化材料表面的改性设计提供了新的思路。