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涤纶人造血管材料表面改性策略及其性能优化机制研究

一、引言

1.1研究背景与意义

随着社会经济的发展以及人们生活方式的转变，心血管疾病已成为全球范围内威胁人类健康的主要疾病之一。据《中国心血管健康与疾病报告2021》指出，中国目前约有3.3亿心血管疾病患者，且心血管病死亡占城乡居民总死亡原因的首位，农村为44.8%，城市为41.9%。在众多心血管疾病的治疗手段中，血管重建手术是常用且重要的治疗方式，而人造血管作为血管替代物，在血管重建手术中发挥着关键作用。

目前，临床上对于人造血管的需求极为迫切。一方面，心血管疾病的高发使得需要进行血管重建手术的患者数量不断增加；另一方面，传统的治疗方式，如使用患者自身血管进行移植，存在诸多限制，如自身血管来源有限、获取过程对患者造成额外创伤等。人造血管的出现为解决这些问题提供了可能，它能够作为血管替代物或支架，用于恢复血液流动，并维持身体组织的氧和养分供应。

涤纶材料由于其良好的机械性能、化学稳定性以及相对低廉的成本，成为了人造血管制造的常用材料之一。然而，涤纶人造血管在实际应用中仍存在一些问题，如血液相容性不佳，容易导致血栓形成；细胞粘附性不理想，不利于血管内皮化等。这些问题严重影响了涤纶人造血管的长期通畅性和临床应用效果，限制了其在心血管疾病治疗中的广泛应用。因此，对涤纶人造血管材料进行表面改性研究，提高其性能，具有重要的理论意义和实际应用价值。从理论角度来看，深入研究表面改性对涤纶人造血管性能的影响机制，有助于丰富生物材料表面改性的理论体系，为其他生物材料的改性研究提供参考；从实际应用角度而言，通过表面改性提高涤纶人造血管的性能，能够提高血管重建手术的成功率，改善患者的生活质量，减轻社会和家庭的医疗负担，具有显著的社会效益和经济效益。

1.2涤纶人造血管材料概述

涤纶，即聚对苯二甲酸乙二酯（PET）纤维，是一种主链含有酯基的聚合物合成纤维，由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经熔融纺丝和后处理所制得。在合成纤维中，涤纶的产量居于首位，其发明可追溯到20世纪30年代，由温菲尔德和迪克森成功制造出具有实用价值的聚酯纤维。涤纶纤维具有一系列优良特性。在物理机械性能方面，它具有良好的弹性和回复性，面料挺括不起皱，经久耐穿，抗皱性和保型性居纺织纤维之首；强度高且耐磨，在合成纤维中仅次于锦纶，并且在湿态下强度不变；耐热、热稳定性好，耐冲击性良好，还具有耐腐、耐蛀的特点；耐光性也较好，仅次于腈纶，同时具备易洗易干、良好的电绝缘性等优点。这些优异的性能使得涤纶在人造血管应用中展现出诸多优势。例如，其较高的强度和良好的耐磨性，能够保证人造血管在体内承受血液流动的压力和摩擦，维持血管的正常形态和功能，不易破损；良好的热稳定性和化学稳定性，使其在体内复杂的生理环境中能够保持稳定的化学结构，不发生降解或化学反应，从而确保人造血管的长期有效性。

然而，涤纶材料也存在一些局限性，这在一定程度上限制了其在人造血管领域的应用。其中最主要的问题是其吸湿性低，在一般大气条件下，回潮率只有0.4%，这使得涤纶与人血液的相容性较差。当涤纶人造血管与血液接触时，低吸湿性导致其表面容易形成血栓，血栓的形成不仅会阻碍血液的正常流动，降低人造血管的通畅性，还可能引发严重的并发症，如栓塞等，对患者的生命健康造成威胁。此外，涤纶的染色性不良，这在一定程度上影响了对其进行表面修饰和功能化的手段选择；同时，它还易起毛起球、易产生静电、透气性差、易沾污等，这些缺点也会对人造血管的性能和使用效果产生不利影响。例如，易产生静电可能会吸附血液中的细胞和蛋白质，进一步促进血栓的形成；透气性差可能会影响血管周围组织的气体交换和营养物质供应，不利于组织的修复和再生。

1.3研究目的与内容

本研究旨在通过对涤纶人造血管材料进行表面改性，改善其血液相容性、细胞粘附性等性能，为提高涤纶人造血管的临床应用效果提供理论依据和技术支持。

在表面改性方法研究方面，将系统地探索多种表面改性技术，如物理改性中的等离子体处理技术，通过等离子体的轰击作用，在涤纶表面引入活性基团，改变其表面粗糙度和化学组成；化学改性中的接枝共聚方法，利用化学反应将具有良好生物相容性的分子接枝到涤纶表面，赋予其新的功能；以及生物改性中的生物分子固定化技术，将如胶原蛋白、肝素等生物分子固定在涤纶表面，以改善其生物活性。通过对这些改性方法的研究，分析不同改性方法对涤纶人造血管材料表面结构和性能的影响规律。

对于性能研究，将全面深入地对改性后的涤纶人造血管材料进行性能测试。血液相容性测试是关键环节，通过体外溶血实验，检测改性材料与血液接触时是否会导致红细胞破裂溶血，评估其对血液成分的破坏程度；血小板粘附实验则观察血小板在材料表面的粘附情况，因为血小板粘附是血栓形成的初始步