2.3 材料或器械影响血液相容性的可能 因素
影响血液凝固（血栓形成）有三大要素： 血液化学、血液接触的表面、血液流 动形式。
因此材料或器械影响血液相容性的可能 因素有：
1) 材料的性质: 材料的本体和 表面特性 2)材料或器械的外形与尺寸
1）材料性能的影响
➢ 本体性能的影响： Ni引起癌变，碳素材料抗血栓性能好，聚氨酯抗凝
吸附血浆蛋白，包括白蛋白、球蛋白、纤 维蛋白原等）； ➢溶血、白细胞减少等细胞水平的反映； ➢凝血系统、纤溶系统激活等血浆蛋白水平 反映； ➢免疫成分的改变、补体的激活以及血小板 受体的释放等分子水平的反映。
• 适宜的血液相容性材料应不损伤血液成分 和功能。
2）材料与血液的相互作用过程:
材料与血液接触后的相互作用可分为3个阶段:
B．材料反应
1. 物理机制的反应 a. 摩擦磨损 b．疲劳损伤 c．应力腐蚀引起断裂 d．腐蚀 e．降解及分解
2. 生理反应 a．吸收组织物质 b．酶的降解 c. 钙化
金属植入物表面分子水平的反应
第二节 材料的血液相容性 bloodcompatibility
2.1 材料与血液的相互作用： 1）生物材料可能引起的血液的变化： ➢生物材料的界面现象（在材料的表面首先
血性较好。
➢ 表面性能的影响： 表面形貌：表面粗糙度、表面织构、多孔性。
材料表面越粗糙，暴露在血液上的面积越大，凝血 的可能性也就越大，但如果在0,1~2 UM的范围内 存在不均匀结构，可提高材料的抗凝血性能
表面成分：例如表面涂覆碳素材料可抗血栓
血管支架表面改性薄膜
无机惰性薄膜提高支架的抗血栓性能 贵 金 属 涂 层 碳 化 物 涂 层 类金刚石薄膜
Uncoated
Coated
类金刚石薄膜血小板粘附与活化
2) 材料的外形与尺寸的影响
材料设计与制备 多学科：涉及材料、力学、有限元 分析、机械、激光加工等
2.4 提高材料血液相容性的技术—表面改性
利用各种物理和化学的方法对材料的表面进行处理 可以提高材料的抗血栓性能（血液相容性）
可以从以下几个方向来考虑： • 促进伪内膜形成； • 抑制血小板体系的活化； • 抑制凝固体系的活化； • 促进血栓溶解。
✓一方面触发以凝血因子活化为起点的内源性 凝固反应；
✓另一方面使血小板、红血球等细胞成分附着 于蛋白质表面，被黏附的血小板发生变形，这 些变化使血小板放出能促进凝血系统活化的因 子，产生凝血反应。
• 对于一种抗凝血生物材料来说，其表面既 能抑制凝血因子的活化，又能防止血小板 的粘附、释放和聚集，缺一不可。
第三章生物相容性及生物学评价
第一节：生物相容性的基本概念 第二节：材料的血液相容性 第三节：材料的组织相容性 第四节：生物学评价
➢组织相容性 ➢定义：材料与组织器官接触时所产生相互反应的
能力。生物材料要求不能被组织所侵蚀，材料与 组织之间应有一种亲和能力。
• 对于骨植入材料具体表现为生物材料和生物体结缔组 织中的胶原结合成为一体，并能保持长时间稳定牢固 的结合。
1.3 材料在生物体内的反应
材料在生物体内的反应包括两个方面：宿主反应和材料反应。 宿主反应：宿主对植入体材料作出的生理反应，主要包括血液反应
、组织反应。 材料反应：植入体材料在生物环境中发生的各种物理和化学反应。
图2-1 几种植入材料表面在生物材料环境下常见的变化
A．宿主反应
1.局部 a.血液-材料的反应 b.蛋白质的吸收 c.凝结 d.纤维蛋白溶解 e.血小板的粘着，活化，释放 f. 补体系统活化 h. 溶血现象 i.毒性 j.改变了正常的愈合 k.包成囊状 l.外来体的反应 m.感染 o.形成肿瘤 2..全身反应与补体系统 a．形成血栓 b．植入体元素在血液中数量增加 c．高度过敏症 d．淋巴颗粒的传输
第一阶段: 血液与材料相互作用的初期，材 料表面 和血液都发生了变化。一方面，在 材料表面粘附蛋白 质、细胞及其他血液成 分，同时由于材料与水接触以及 蛋白质在
材料表面的粘附引起材料表面的链段发生 重 排，形成新的表面;另一方面，材料与血 液接触引起血 液内凝血、溶纤、补体等系 统的激活以及血细胞功能的 改变。此时的 血液已不同于没有接触材料时的血液。第 一阶段一般为2小时。
象，亲水性、表面流动性以及PEG的空间稳定效应 使其具有较好的血液相容性。
2）材料表面带负电荷：
正常人体血管壁内皮细胞的ε电位值为负值，血 液中的红细胞，白细胞及血小板等均带负电荷， 因此不易发生粘附。高分子材料表面电荷的正负 由其功能团类型决定，利用这一点，可以进行特 定的设计使材料表面带上负电荷，从而减少血栓 的形成。
第二阶段:
材料与血液的相互作用取决于新形 成的材料 表面与接触材料后的血液。在此期间，材 料表 面继续发生明显的变化。这一变化可 以是良性的变化， 也可能是恶性的变化。 良性变化指材料表面形成惰性表 面，恶性 变化指材料表面形成血栓等。第二阶段血 液也 发生许多变化，还可引起体液及细胞 成分的变化。这一 时期一般为两周。
• 某些材料长期植入机体仍然会对组织细胞产生影响， 甚至诱发肿瘤的发生，只是不同的生物材料制成的人 工器官植入体内诱发肿瘤的潜伏期有所不同而已。
• 生物材料的组织相容性还与材料的形状和表面粗糙程 度有关。
血液相容性
定义：
生物材料与血液接触所产生相互反应的能力 。具有良好血液相容性的材料或器械是在与血液 接触行使其功能时不会引起有害反应
第三阶段: 在此阶段，材料表面 与血液均要 发生变化。材料表面的变化，同样分为良 性 与恶性两种。假内膜表面的上皮化即属 良性变化。恶性 变化指形成肉芽或发生钙 化。
2.2 材料诱发血栓形成的可能机制 ✓材料表面与血液接触后，首先是蛋白质层和 脂质吸附在材料表面上，这些分子发生构象上 的变化，导致血液中各成分发生相互作用；
பைடு நூலகம்
几种提高血液相容性的表面改性技术:
1）增加表面亲水性，降低表面与血液成分 的相互作用。
表面的亲水性及自由能对血液成分的吸附，变性等有 密切联系。提高材料表面的亲水性，使表面自由能降 低到接近血管内膜的表面自由能值可取得抗血栓性能。
例如在表面接枝聚乙二醇（PEG）侧链： PEG与水的低界面自由能，独特的溶液性质和分子构