心血管器械中的摩擦學(xué)問題根據(jù)摩擦性質(zhì)的不同可分為3類：
心血管設(shè)備中的運動部件產(chǎn)生的機(jī)械磨損和摩擦
血流在各種心血管設(shè)備的表面產(chǎn)生的流體摩擦；
在植入或原位正常功能過程中，裝置與人體軟組織之間發(fā)生的摩擦；
其中，血流在植介入體表面形成的流體摩擦?xí)|發(fā)異常的凝血機(jī)制，從而形成血栓，這給心血管植入器械的設(shè)計和應(yīng)用帶來巨大的挑戰(zhàn)。
根據(jù)植介入體表面與血液接觸的異常凝血機(jī)理，其抗凝路線可分為阻斷凝血路徑和實現(xiàn)介入器械周圍組織正常化兩類。
1、阻斷凝血路徑
阻斷凝血路徑主要包括藥物涂層和生物惰性涂層，其中藥物涂層是將活性抗凝藥物固定在植介入體表面上，調(diào)節(jié)凝血和補(bǔ)體系統(tǒng)，并減少進(jìn)一步的炎癥反應(yīng)；生物惰性涂層通過減少植介入體表面和血液成分之間的相互作用來抑制血液活化。而植介入器械周圍組織正?；ㄟ^模擬天然細(xì)胞內(nèi)皮的表面來實現(xiàn)抗凝。
抗凝藥物涂層主要包括肝素、血栓調(diào)節(jié)素和水蛭素等。
其中，肝素是目前最重要的抗凝藥物之一。肝素于1963年首次作為涂層被應(yīng)用于人工心臟瓣膜，現(xiàn)在己廣泛應(yīng)用于商業(yè)心血管植介入體．肝素的五糖序列可以與抗凝血酶結(jié)合，從而改變抗凝血酶的構(gòu)象，并將抗凝血酶介導(dǎo)的各種絲氨酸蛋白酶凝血因子的抑制率提高100～1000倍．在相關(guān)文獻(xiàn)中可以找到關(guān)于醫(yī)用肝素涂層的詳細(xì)論述。血栓調(diào)節(jié)素(Thrombo modulin，TM)是一種由內(nèi)皮細(xì)胞(Endothelial cell，EC)表達(dá)的跨膜蛋白，于1992年首次應(yīng)用，其原理是通過凝血酶。血栓調(diào)節(jié)蛋白復(fù)合物激活蛋白C，激活的蛋白C使凝血因子Va和VIIIa失活，從而抑制凝血酶的產(chǎn)生。
生物惰性涂層包括有機(jī)惰性涂層和無機(jī)惰性涂層。
作為血液中最為豐富的蛋白質(zhì)，白蛋白自1984年以來，己被廣泛用于減少纖維蛋白黏附和減少聚乙烯材料上的血小板激活。
另一種有機(jī)聚合物，聚乙二醇(P01yethylene 91ycol，PEG)，于1991年開始應(yīng)用。
PEG通過“接枝”的方法共價連接到表面，形成線性聚合物刷，進(jìn)而排斥蛋白質(zhì)吸附，1991年以來，兩性離子，如2．甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿(Methacryloylox yethylphosphorylcholine，MPC)也被開發(fā)出來，其具有減少補(bǔ)體激活和蛋白質(zhì)黏附效果。這類涂層最突出的特點是顯著減少蛋白質(zhì)黏附和血小板活化。
此外，盡管聚多巴胺(P01ydopamine，PDA)不直接參與抗凝，但其可以自發(fā)吸附到不同的表面上，并為涂層材料提供優(yōu)異的生物相容性。隨后，受豬籠草的啟發(fā)，有研究者在2011年開發(fā)了潤滑、注入液體和多孔表面(SLIPS)的概念。在針對血液的SLIPS技術(shù)中，通過將平滑且無缺陷的液體全氟化碳(Liquid perfluorocarbons，LP)固定在植介入體表面，涂層可以實現(xiàn)排斥血液中的蛋白和血小板的功能，并具有自修復(fù)能力。
無機(jī)生物惰性涂層的材料主要包括類金剛石(DLC)、熱解炭(PyC)和鈦等。DLC是無定形碳的亞穩(wěn)態(tài)形式，該材料于1953年被研制出來，并在1971年首次被命名為DLC。由于DLC的疏水性和表面光滑性，已廣泛應(yīng)用于心室輔助裝置。另一種碳基涂層PyC是一種由碳?xì)浠衔餁怏w熱解形成的合成材料，自1969年以來已成為機(jī)械心臟瓣膜上最受歡迎的涂層，這些無機(jī)涂層一般具有較好生物相容性和優(yōu)異的物理性能。
2、實現(xiàn)植介入體周圍組織正?；?/span>
實現(xiàn)植介入體周圍組織正?；话阃ㄟ^模擬血管壁表層的天然構(gòu)造或功能以實現(xiàn)優(yōu)異的血液相容性。
如將EC預(yù)先接種在植介入體表面，可以有效降低植介入體血栓形成和新生內(nèi)膜纖維增生。這種方法于1978年被首次報道。此外，1997年發(fā)現(xiàn)的內(nèi)皮祖細(xì)胞(Endothelial progenitor cell，EPC)，可以快速實現(xiàn)自我內(nèi)皮化。然而，直接固定EC十分復(fù)雜。因此，纖連蛋白和膠原蛋白等細(xì)胞外基質(zhì)蛋白以及能夠在體內(nèi)捕獲EC的抗體或特異性生長因子，如CD34抗體也得到廣泛應(yīng)用。此外，TiO2涂層也可以用來誘導(dǎo)(引導(dǎo))內(nèi)皮細(xì)胞黏附及增殖。
*心血管植介入體和抗凝涂層的歷史：(a)人工心臟瓣膜；(b)血管支架；(c)心室輔助裝置；(d)導(dǎo)管。
圖片來源：醫(yī)休神介說
1-血管植介入體上典型抗凝涂層的原理
2-人工心臟瓣膜的抗凝涂層
3-血管支架上的抗凝涂層
4-心室輔助裝置抗凝涂層
5-導(dǎo)管表面抗凝涂層
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