《Nat. Commun.》天津大学：微凝胶增强型水凝胶抗凝涂层

血栓和感染是血液接触生物医学设备在临床应用中面临的主要挑战。蛋白质、细菌和血小板的非特异性粘附是造成血栓和感染等问题的主要原因。两性离子水凝胶的超亲水特性和优异的抗蛋白非特异性吸附性能，使其在血液接触设备表面抗凝涂层的构建中展现出巨大的应用前景。

近日，天津大学化工学院李俊杰教授、张宏副研究员联合天津医科大学冯世庆教授团队报道了一种聚羧基甜菜碱微凝胶增强聚磺基甜菜碱（pCBM/pSB）纯两性离子水凝胶涂层。pCBM/pSB水凝胶具有独特的两相结构，其中稀疏交联的pSB聚合物网络作为连续相，通过分子间强大的静电相互作用“锁定”整个水凝胶来限制形变。而分散相是由相互渗透的pSB和pCB聚合物链组成的双网络微凝胶。均匀分散的pCBM不仅可以作为交联位点提高机械强度，而且在受到外力作用时，通过自身产生的形变，以增强能量耗散，避免应力集中，提高水凝胶的机械性能和稳定性。在此基础上，作者采用了一种简单的表面引发策略以提高pCBM/pSB水凝胶和PVC基材之间的结合力（图1）。在紫外光照下，亲水性光引发剂1173用于形成pCBM/pSB水凝胶。而疏水性光引发剂BP用于介导界面层中的SBMA单体的聚合，并与PVC链间形成缠绕结构。当水凝胶涂层受到外力破坏时，良好的界面结合力使能量从表面转移到pCBM/pSB水凝胶，通过水凝胶内部的能量耗散机制避免水凝胶涂层与基材分离。

图1：pCBM/pSB水凝胶涂层的制备示意图

将内壁涂覆pCBM/pSB水凝胶涂层的血液循环PVC管组装到家兔动静脉半体血液循环模型中（图2）。血液循环2小时后的结果表明，在不使用抗凝剂的情况下，原始PVC管中严重堵塞，内壁形成许多粘附的血栓块，而在涂覆pCBM/pSB水凝胶涂层PVC管不仅保持较高的通畅率，表面上观察到少量血小板和红细胞，而且不影响其凝血和血清指标。总之，作者通过巧妙的设计开发了一种高效抗凝血水凝胶涂层技术，不仅适用于多种医疗器械表面（包括ECMO组件、血液接触设备表面、植入器械表面），而且具有良好的耐久性，操作简单，易于工业化生产。

图2：pCBM/pSB水凝胶涂层的抗血栓形成性能

该研究成果于9月12日在线发表在国际知名期刊Nature Communications（DOI：10.1038/s41467-022-33081-7）上。文章的第一作者是天津大学化工学院博士生姚蒙蒙和天津医科大学总医院魏志坚医师，通讯作者为天津大学化工学院李俊杰教授、张宏副教授和天津医科大学总医院冯世庆主任医师。

封面来源：图虫创意