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用表面界面性能评价生物碳素材料血液相容性的可行性研究
以类金刚石薄膜(DLC)、含硅DLC、石墨、金刚石薄膜(DF)、低温各向同性碳(LTIC)和碳化硅为材料样本,用T型关联度法对其动态凝血时间、血小板消耗率、溶血率和表面能量参数等数据进行了灰色关联分析.结果显示:(1)动态凝血时间与亲水性的表面能量参数呈正相关,与临界表面张力呈负相关,其中与界面张力的关联度大(0.63),其次为临界表面张力(-0.43);(2)与动态凝血时间的情形刚好相反,溶血率与亲水性的表面能量参数呈负相关,而与临界表面张力呈正相关,对溶血率影响较大的仍然是界面张力(-0.43)和临界表面张力(0.29);(3)与血小板消耗率关联大的是临界表面张力(0.68),其次为表面张力(0.32);(4)动态凝血时间与血小板消耗率、溶血率之间有较大的负关联度.结果表明:动态凝血时间取决于其表面亲水性和有限润湿的平衡,血小板消耗的基础是材料表面良好的润湿与亲水性,而材料表面的疏水作用和充分的润湿则成为溶血的推动力量;动态凝血时间与溶血率和血小板消耗率之间具有"跷跷板效应",因而可等效地用动态凝血时间评价生物碳素材料的血液相容性.证实:以血浆蛋白吸附为先导的血小板黏附、变形而致血栓形成,是生物碳素材料的主要凝血机制;可以临界表面张力为指标评价其血液相容性.本研究为用表面界面性能评价生物碳素材料的血液相容性提供了理论依据.
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碳相成分对DLC薄膜血液相容性影响的能量机制
以6个不同工艺条件制备的DLC薄膜为样本,在前期碳相成分与表面能量参数测定、碳相成分和表面能量参数与血小板黏附特性关联分析的基础上,用T型关联度法,进一步对碳相成分和表面能量参数进行了灰色关联分析.结果显示:(1)在6个表面能量参数中,临界表面张力与碳相成分的整体关联大,其次为表面张力的色散分量,其它则关联较小;(2) DLC碳相与临界表面张力和表面张力的色散分量有较大的负关联度(-0.57,-0.33),而与亲水性的其它表面能量参数的关联度均为小于0.20的正值;(3)C-H碳相和C-O碳相与临界表面张力呈较大的正相关(0.48,0.25).据此得出分析结论:(1)DLC碳相主导DLC薄膜的血液相容性,其作用机制是对表面润湿性的强抑制和亲水性的有限增强;(2) C-H碳相和C-O碳相促使血小板变形的能量机制是增大DLC薄膜的临界表面张力;(3)评价DLC薄膜的血液相容性,既可用临界表面张力作指标设立标准,也可以对DLC碳相的含量要求、辅以对C-H碳相和C-O碳相的含量限定设立标准.本研究为用表面性质表征DLC薄膜的血液相容性提供了理论依据.
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DLC血小板黏附特性与其表面能量的灰色关联分析
以不同工艺条件制备的DLC材料为样本,进行了血小板黏附实验,测定了乙醇、水和不同组分比乙醇/水溶液在各样本表面的平衡接触角,由此计算出表面张力、临界表面张力、界面张力、粘黏功4个表面能量参数及表面张力的色散和极性分量,通过T型关联度计算,分析了各参数对血小板黏附量和形态指数的影响.结果显示:(1)4个表面能量参数均与血小板的黏附量呈正相关,而形态指数则与表面张力、、界面张力和黏附功呈负相关;(2)血小板的黏附量和形态指数与表面张力色散、极性分量的关联度异号,极性分量对血小板的黏附有利,而色散分量则于血小板的变形多功;(3)临界表面张力与血小板的黏附量和形态指数均有较大的正关联度;(4)表面张力极性分量对血小板黏附量和形态指数的影响与表面张力、界面张力和黏附功步调一致.由此得出2个重要结论:(1)血小板在DLC表面的黏附特性与其表面界面性能密切相关,DLC的血液相容性取决于其亲水性和有限润湿的平衡,存在一个以临界表面张力为指标的血液相容性区域;(2)血小板在DLC表面的黏附和变形具有不同的能量机制:亲水性的表面有利于血小板黏附,而黏附血小板的变形则要借助于表面的疏水作用.
