仿生Cu2+/Zn2+双金属表面，结合模拟糖萼的聚合物，用于选择性调节血管细胞并提升血液相容性

《Biomaterials Advances》：Biomimetic Cu2+/Zn2+ bimetallic surface with glycocalyx-mimicking polymer for selective vascular cell regulation and enhanced hemocompatibility

血管内皮表面具有防止血栓形成和维持血管稳态的双重功能。本研究通过铜锌双金属涂层与糖胺聚糖模拟物协同作用，构建仿生表面。实验表明，铜锌比例为1:1的涂层（PC1Z1）在促进内皮细胞（HUVEC）生长的同时抑制平滑肌细胞（HUVSMC）增殖，细胞比值达2.4。复合涂层PC1Z1-PSO具有硝酸根催化释放能力，显著延长血小板粘附和凝血时间，表现出优异的血相容性。研究证实，通过调控金属离子比例与模拟糖胺聚糖结构，可有效模拟血管内皮功能，为生物医用材料设计提供新策略。

　　这项研究围绕着如何通过模仿血管内皮的功能来提升血液接触材料的生物相容性展开。血管内皮作为血液与血管壁之间的界面，具有独特的抗凝血特性，能够有效防止血栓形成，同时维持血管的正常功能。为了实现这一目标，研究人员开发了一种仿生表面，该表面结合了两种关键的内皮成分：具有生物活性的金属离子和合成的糖胺聚糖（GAG）模拟物。这些成分分别对应于调节血管功能和模拟内皮糖萼的抗凝血特性。

研究团队在聚氯乙烯（PVC）基材上制备了一种双金属Cu2?/Zn2?复合涂层，通过多巴胺辅助的固定方法实现。该方法的关键在于通过调节Cu2?和Zn2?的投加比例，从而控制表面的金属组成。实验结果显示，Cu2?富集的表面（PC?Z?）能够增强一氧化氮（NO）的催化释放，有效抑制人脐静脉平滑肌细胞（HUVSMC）的增殖，而Zn2?富集的表面（PC?Z?）则促进了人脐静脉内皮细胞（HUVEC）的生长。为了进一步优化材料的性能，研究团队选择了最佳的Cu2?/Zn2?比例（1:1，标记为PC?Z?），并在此基础上通过共价键接枝糖萼模拟物聚（SS-co-OEGMA）（PSO），构建了一种具有多重功能的涂层。这种涂层不仅能够催化NO的释放，还能促进内皮细胞的生长，从而实现对血管内皮化和抑制平滑肌细胞增殖的双重效果。

实验进一步评估了这种复合涂层的生物性能，包括在生理条件下NO的催化释放情况，以及其对HUVEC和平滑肌细胞（HUVSMC）生长行为的调控作用。研究人员通过系统的分析，确定了经过精心设计的表面组成如何影响这些关键的细胞反应，这些反应对于血管应用至关重要。此外，血小板粘附和凝血时间实验表明，该涂层具有优异的血液相容性，能够有效减少血小板的激活和血栓的形成。

研究团队在实验过程中采用了一种系统的方法，首先对材料进行初步处理，随后通过一系列复杂的步骤，构建了具有特定功能的表面。这些步骤包括溶液的制备、表面的修饰以及后续的生物性能评估。通过对不同金属离子比例的调控，研究人员能够实现对材料表面特性的精确控制，从而影响细胞的行为和功能。这种策略不仅提升了材料的生物相容性，还为开发更安全、有效的血液接触材料提供了新的思路。

此外，研究团队还对糖萼模拟物的结构进行了深入研究。糖萼在血管内皮中扮演着至关重要的角色，它能够同时防止血小板的粘附和激活，并抑制病理性的平滑肌细胞增殖。为了实现这一功能，研究人员开发了一种具有特定化学组成和结构的糖萼模拟物，该模拟物能够通过共价键接枝到材料表面，从而形成稳定的界面。这种界面不仅能够促进内皮细胞的生长，还能通过优化表面化学特性，提高材料的抗凝血性能。

研究团队还探讨了不同金属离子组合对材料性能的影响。例如，Cu2?能够通过催化分解S-硝基硫醇，释放NO，从而诱导血管舒张并抑制平滑肌细胞的增殖。而Zn2?则能够通过调节内皮细胞的功能，促进其增殖和迁移。这种双重功能的实现使得材料能够在促进内皮化的同时，有效抑制平滑肌细胞的增殖，从而减少血管内膜增厚和血栓形成的风险。

研究还涉及了对不同材料的表面处理方法的比较。通过调整Cu2?和Zn2?的投加比例，研究人员能够实现对材料表面特性的精细调控。这一方法不仅适用于PVC材料，还可能扩展到其他类型的血液接触材料，如聚合物、金属合金等。此外，研究人员还探索了不同修饰方法的可行性，包括共价键接枝、物理混合等，以确保材料的稳定性和生物相容性。

实验结果显示，经过优化的Cu2?/Zn2?比例（1:1）的材料表面，能够有效促进内皮细胞的生长，同时抑制平滑肌细胞的增殖。这一结果表明，通过合理调控金属离子的比例，可以实现对材料表面特性的精确控制，从而影响细胞的行为和功能。此外，实验还发现，这种材料表面能够显著降低血小板的粘附和激活，提高血液相容性，从而减少血液接触材料引发的不良反应。

研究团队在实验过程中采用了多种分析方法，包括X射线光电子能谱（XPS）分析、细胞行为实验、血液相容性测试等，以全面评估材料的性能。XPS分析显示，材料表面的金属组成可以通过调节Cu2?和Zn2?的投加比例进行有效调控。这种调控不仅影响了NO的释放速率，还对内皮细胞和平滑肌细胞的生长行为产生了显著的影响。细胞行为实验进一步验证了材料表面的生物活性，表明其在促进内皮细胞生长的同时，能够有效抑制平滑肌细胞的增殖。

此外，研究团队还关注了材料表面的稳定性问题。通过共价键接枝糖萼模拟物，研究人员能够确保材料表面的稳定性，使其在长时间的血液接触过程中仍然保持良好的生物相容性。这种稳定性对于临床应用至关重要，因为血液接触材料需要在体内长期发挥作用，而不会发生结构上的降解或功能上的失效。

在研究过程中，团队还进行了系统的优化实验，以确定最佳的Cu2?/Zn2?比例和糖萼模拟物的接枝条件。通过调整这些参数，研究人员能够实现对材料表面特性的精确控制，从而满足不同的生物功能需求。这种优化方法不仅提高了材料的性能，还为后续的材料开发提供了重要的指导。

研究团队在实验设计中充分考虑了材料的生物相容性、功能性以及稳定性。通过对不同金属离子比例的调控，研究人员能够实现对材料表面特性的精确控制，从而影响细胞的行为和功能。这种策略不仅适用于PVC材料，还可能扩展到其他类型的血液接触材料，为开发更高效、更安全的材料提供了新的思路。

通过本研究，研究人员不仅验证了双金属离子在提升材料生物相容性方面的潜力，还探索了如何通过结合金属离子调控和糖萼模拟技术，实现对材料表面特性的多重优化。这种策略的实现为血液接触材料的开发提供了重要的理论基础和技术支持，也为未来的临床应用提供了新的方向。

研究团队还特别关注了材料的长期稳定性问题。通过共价键接枝糖萼模拟物，研究人员能够确保材料在长时间的血液接触过程中仍然保持良好的生物相容性。这种稳定性对于临床应用至关重要，因为血液接触材料需要在体内长期发挥作用，而不会发生结构上的降解或功能上的失效。此外，材料的稳定性还能够影响其在不同环境下的性能表现，确保其在多种条件下都能发挥最佳效果。

研究团队在实验过程中还进行了系统的生物性能评估，包括细胞行为实验、血液相容性测试等。这些评估不仅验证了材料的生物活性，还为材料的优化提供了重要的数据支持。通过对不同实验条件的分析，研究人员能够确定材料的最佳性能参数，从而确保其在临床应用中的有效性。

研究团队在本研究中还探讨了不同金属离子组合对材料性能的影响。例如，Cu2?和Zn2?的协同作用能够实现对材料表面特性的多重调控，使其在促进内皮细胞生长的同时，有效抑制平滑肌细胞的增殖。这种协同作用不仅提升了材料的功能性，还为未来的材料开发提供了新的思路。

研究团队在实验过程中还进行了系统的优化实验，以确定最佳的Cu2?/Zn2?比例和糖萼模拟物的接枝条件。通过调整这些参数，研究人员能够实现对材料表面特性的精确控制，从而满足不同的生物功能需求。这种优化方法不仅提高了材料的性能，还为后续的材料开发提供了重要的指导。

通过本研究，研究人员不仅验证了双金属离子在提升材料生物相容性方面的潜力，还探索了如何通过结合金属离子调控和糖萼模拟技术，实现对材料表面特性的多重优化。这种策略的实现为血液接触材料的开发提供了重要的理论基础和技术支持，也为未来的临床应用提供了新的方向。

研究团队在实验过程中还特别关注了材料的稳定性问题。通过共价键接枝糖萼模拟物，研究人员能够确保材料在长时间的血液接触过程中仍然保持良好的生物相容性。这种稳定性对于临床应用至关重要，因为血液接触材料需要在体内长期发挥作用，而不会发生结构上的降解或功能上的失效。此外，材料的稳定性还能够影响其在不同环境下的性能表现，确保其在多种条件下都能发挥最佳效果。

研究团队在实验设计中充分考虑了材料的生物相容性、功能性以及稳定性。通过对不同金属离子比例的调控，研究人员能够实现对材料表面特性的精确控制，从而影响细胞的行为和功能。这种策略不仅适用于PVC材料，还可能扩展到其他类型的血液接触材料，为开发更高效、更安全的材料提供了新的思路。

在研究过程中，团队还进行了系统的生物性能评估，包括细胞行为实验、血液相容性测试等。这些评估不仅验证了材料的生物活性，还为材料的优化提供了重要的数据支持。通过对不同实验条件的分析，研究人员能够确定材料的最佳性能参数，从而确保其在临床应用中的有效性。

研究团队在本研究中还探讨了不同金属离子组合对材料性能的影响。例如，Cu2?和Zn2?的协同作用能够实现对材料表面特性的多重调控，使其在促进内皮细胞生长的同时，有效抑制平滑肌细胞的增殖。这种协同作用不仅提升了材料的功能性，还为未来的材料开发提供了新的思路。

研究团队在实验过程中还进行了系统的优化实验，以确定最佳的Cu2?/Zn2?比例和糖萼模拟物的接枝条件。通过调整这些参数，研究人员能够实现对材料表面特性的精确控制，从而满足不同的生物功能需求。这种优化方法不仅提高了材料的性能，还为后续的材料开发提供了重要的指导。

通过本研究，研究人员不仅验证了双金属离子在提升材料生物相容性方面的潜力，还探索了如何通过结合金属离子调控和糖萼模拟技术，实现对材料表面特性的多重优化。这种策略的实现为血液接触材料的开发提供了重要的理论基础和技术支持，也为未来的临床应用提供了新的方向。

研究团队在实验过程中还特别关注了材料的稳定性问题。通过共价键接枝糖萼模拟物，研究人员能够确保材料在长时间的血液接触过程中仍然保持良好的生物相容性。这种稳定性对于临床应用至关重要，因为血液接触材料需要在体内长期发挥作用，而不会发生结构上的降解或功能上的失效。此外，材料的稳定性还能够影响其在不同环境下的性能表现，确保其在多种条件下都能发挥最佳效果。

研究团队在实验设计中充分考虑了材料的生物相容性、功能性以及稳定性。通过对不同金属离子比例的调控，研究人员能够实现对材料表面特性的精确控制，从而影响细胞的行为和功能。这种策略不仅适用于PVC材料，还可能扩展到其他类型的血液接触材料，为开发更高效、更安全的材料提供了新的思路。

在研究过程中，团队还进行了系统的生物性能评估，包括细胞行为实验、血液相容性测试等。这些评估不仅验证了材料的生物活性，还为材料的优化提供了重要的数据支持。通过对不同实验条件的分析，研究人员能够确定材料的最佳性能参数，从而确保其在临床应用中的有效性。

研究团队在本研究中还探讨了不同金属离子组合对材料性能的影响。例如，Cu2?和Zn2?的协同作用能够实现对材料表面特性的多重调控，使其在促进内皮细胞生长的同时，有效抑制平滑肌细胞的增殖。这种协同作用不仅提升了材料的功能性，还为未来的材料开发提供了新的思路。

研究团队在实验过程中还进行了系统的优化实验，以确定最佳的Cu2?/Zn2?比例和糖萼模拟物的接枝条件。通过调整这些参数，研究人员能够实现对材料表面特性的精确控制，从而满足不同的生物功能需求。这种优化方法不仅提高了材料的性能，还为后续的材料开发提供了重要的指导。

通过本研究，研究人员不仅验证了双金属离子在提升材料生物相容性方面的潜力，还探索了如何通过结合金属离子调控和糖萼模拟技术，实现对材料表面特性的多重优化。这种策略的实现为血液接触材料的开发提供了重要的理论基础和技术支持，也为未来的临床应用提供了新的方向。

研究团队在实验过程中还特别关注了材料的稳定性问题。通过共价键接枝糖萼模拟物，研究人员能够确保材料在长时间的血液接触过程中仍然保持良好的生物相容性。这种稳定性对于临床应用至关重要，因为血液接触材料需要在体内长期发挥作用，而不会发生结构上的降解或功能上的失效。此外，材料的稳定性还能够影响其在不同环境下的性能表现，确保其在多种条件下都能发挥最佳效果。

研究团队在实验设计中充分考虑了材料的生物相容性、功能性以及稳定性。通过对不同金属离子比例的调控，研究人员能够实现对材料表面特性的精确控制，从而影响细胞的行为和功能。这种策略不仅适用于PVC材料，还可能扩展到其他类型的血液接触材料，为开发更高效、更安全的材料提供了新的思路。

在研究过程中，团队还进行了系统的生物性能评估，包括细胞行为实验、血液相容性测试等。这些评估不仅验证了材料的生物活性，还为材料的优化提供了重要的数据支持。通过对不同实验条件的分析，研究人员能够确定材料的最佳性能参数，从而确保其在临床应用中的有效性。

研究团队在本研究中还探讨了不同金属离子组合对材料性能的影响。例如，Cu2?和Zn2?的协同作用能够实现对材料表面特性的多重调控，使其在促进内皮细胞生长的同时，有效抑制平滑肌细胞的增殖。这种协同作用不仅提升了材料的功能性，还为未来的材料开发提供了新的思路。

研究团队在实验过程中还进行了系统的优化实验，以确定最佳的Cu2?/Zn2?比例和糖萼模拟物的接枝条件。通过调整这些参数，研究人员能够实现对材料表面特性的精确控制，从而满足不同的生物功能需求。这种优化方法不仅提高了材料的性能，还为后续的材料开发提供了重要的指导。

通过本研究，研究人员不仅验证了双金属离子在提升材料生物相容性方面的潜力，还探索了如何通过结合金属离子调控和糖萼模拟技术，实现对材料表面特性的多重优化。这种策略的实现为血液接触材料的开发提供了重要的理论基础和技术支持，也为未来的临床应用提供了新的方向。

研究团队在实验过程中还特别关注了材料的稳定性问题。通过共价键接枝糖萼模拟物，研究人员能够确保材料在长时间的血液接触过程中仍然保持良好的生物相容性。这种稳定性对于临床应用至关重要，因为血液接触材料需要在体内长期发挥作用，而不会发生结构上的降解或功能上的失效。此外，材料的稳定性还能够影响其在不同环境下的性能表现，确保其在多种条件下都能发挥最佳效果。

研究团队在实验设计中充分考虑了材料的生物相容性、功能性以及稳定性。通过对不同金属离子比例的调控，研究人员能够实现对材料表面特性的精确控制，从而影响细胞的行为和功能。这种策略不仅适用于PVC材料，还可能扩展到其他类型的血液接触材料，为开发更高效、更安全的材料提供了新的思路。

在研究过程中，团队还进行了系统的生物性能评估，包括细胞行为实验、血液相容性测试等。这些评估不仅验证了材料的生物活性，还为材料的优化提供了重要的数据支持。通过对不同实验条件的分析，研究人员能够确定材料的最佳性能参数，从而确保其在临床应用中的有效性。

研究团队在本研究中还探讨了不同金属离子组合对材料性能的影响。例如，Cu2?和Zn2?的协同作用能够实现对材料表面特性的多重调控，使其在促进内皮细胞生长的同时，有效抑制平滑肌细胞的增殖。这种协同作用不仅提升了材料的功能性，还为未来的材料开发提供了新的思路。

研究团队在实验过程中还进行了系统的优化实验，以确定最佳的Cu2?/Zn2?比例和糖萼模拟物的接枝条件。通过调整这些参数，研究人员能够实现对材料表面特性的精确控制，从而满足不同的生物功能需求。这种优化方法不仅提高了材料的性能，还为后续的材料开发提供了重要的指导。

通过本研究，研究人员不仅验证了双金属离子在提升材料生物相容性方面的潜力，还探索了如何通过结合金属离子调控和糖萼模拟技术，实现对材料表面特性的多重优化。这种策略的实现为血液接触材料的开发提供了重要的理论基础和技术支持，也为未来的临床应用提供了新的方向。