吴凌, 谭继, 钱仕, 葛乃建, 刘宣勇

无机材料学报 2022, 37 (11): 1217-1224. DOI:10.15541/jim20220140

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镍钛合金血管支架植入后可引发血栓和支架再狭窄, 且对损伤的血管内壁无修复作用, 需进行表面改性赋予其抗凝血和促内皮化生物学功能。本研究采用等离子体浸没离子注入与沉积(PIII&D)技术将钽(Ta)注入至镍钛合金, 研究Ta离子注入对镍钛表面理化特性及生物学性能的影响规律。结果表明, 调控Ta离子注入时间, 可在镍钛表面分别构建含Ta、Ta/Ta₂O₅、Ta/Ta₂O_5-_x/Ta₂O₅三种不同组分的改性层。各种改性样品中, 含Ta/Ta₂O_5-_x/Ta₂O₅的改性镍钛表面亲水性均更好, 可提供更多细胞附着位点, 促进人脐静脉内皮细胞早期粘附和铺展, 并提高其增殖能力。相比仅含单质Ta的改性镍钛表面, 含Ta/Ta₂O_5-_x/Ta₂O₅改性镍钛表面的血液相容性更高, 血小板粘附数量显著减少, 且基本保持为未被激活的球形状态; 各组改性表面的溶血率远低于5%阈值, 均未发生明显溶血现象。上述结果说明, Ta离子注入改性镍钛血管支架在降低血栓形成、加速内皮化方面具有潜在应用。

血小板在样品表面培养30 min后, 其粘附形态如图9(a)所示。在NiTi样品表面存在许多不同状态的血小板, 黑色箭头标示的血小板被严重激活, 细胞形状皱缩变形, 伸展出丝状伪足, 有形成血栓的可能。30Ta-NiTi样品表面血小板数量减少, 且激活程度减轻, 细胞形状轻微变形; 而60Ta-NiTi和120Ta-NiTi样品表面血小板粘附数量显著少于NiTi样品, 细胞形态基本呈未激活的球形。在生理溶液中, 红细胞、血小板等血液成分与含Ta表面均带负电荷, 二者互相排斥, 减少血液组分的粘附, 因此Ta离子注入改性的镍钛表面血液相容性更佳。此外, Ta₂O₅属于n型半导体, 其带隙宽度约为4.2 eV。具有类似本征半导体结构的纤维蛋白原与Ta₂O₅接触后, 由于二者能带差异形成电子跃迁“势垒”, 阻碍蛋白质与Ta₂O₅间的电子转移, 抑制蛋白质变性, 因此含有Ta₂O₅的60Ta-NiTi和120Ta-NiTi样品表面更利于降低血栓形成[31]。溶血率测试结果如图9(b)所示, 各组样品的溶血率均不超过0.49%, 远低于5%的临床要求, 表明改性前后样品均未发生明显的溶血现象。