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这篇综述聚焦血液接触材料，探讨其引发的血栓形成、炎症等不良反应机制。介绍了生物惰性涂层、生物活性涂层和仿生涂层等表面改性策略，分析其优劣，指出未来应开发多功能集成涂层，推动心血管器械发展。
一、心血管疾病与血液接触材料的现状
心血管疾病（CVD）已成为全球范围内的重要死因，在中国，超 3.3 亿人受其困扰。目前，介入 / 植入式医疗器械是治疗 CVD 的有效手段之一，依据与血液接触的材料及接触时长，可分为介入性和植入性设备 。不过，这些设备在使用过程中常伴随凝血、炎症和内皮化困难等并发症，这不仅增加了设备失效风险，还影响患者健康、提高医疗成本。因此，对血液接触材料进行表面改性研究意义重大。
二、血液接触材料的不良反应
- 血栓形成：血液接触材料进入人体后，易引发血栓形成。这一过程通过内源性和外源性凝血途径进行，内源性途径中，凝血因子 XII 与材料表面接触被激活，经一系列反应最终激活凝血因子 X（FX），催化凝血酶形成，诱导纤维蛋白沉积和血小板聚集；外源性途径则在组织受损时，由组织因子（TF）暴露启动，TF 与凝血因子 VII 结合形成复合物，激活 FX，引发凝血。材料表面的物理和化学性质，如表面电荷、功能基团、粗糙度、疏水性等，会影响血栓形成。
- 炎症反应：血液与外来材料表面接触时，血浆蛋白会迅速吸附，导致蛋白构象改变，激活凝血和补体系统，引发炎症反应。炎症可分为急性和慢性炎症，急性炎症初期，血管通透性增加，炎症细胞聚集，释放促炎介质，可能导致组织损伤；若炎症持续不消退，会发展为慢性炎症，巨噬细胞分化为 M1 和 M2 型，M2 型巨噬细胞分泌促纤维化因子，导致纤维性包膜形成。材料的化学成分、表面性质及降解产物等因素会影响炎症反应。
- 内皮功能障碍：内皮细胞对于维持血管稳态至关重要，而植入物与内皮细胞的相互作用复杂。内皮功能障碍表现为内皮细胞调节血管舒张、抑制血小板聚集和防止血栓形成的能力受损，常伴随一氧化氮（NO）产生减少、炎症反应激活等，进而导致血小板黏附增加、平滑肌细胞（SMC）激活和增殖，引发内膜增生，如血管移植物或支架再狭窄，严重限制材料的临床应用。
- 术后创伤：侵入性设备在使用过程中，可能因摩擦和运动导致结缔组织粘连、血管损伤、假性动脉瘤等并发症，影响组织器官正常功能。
三、血液接触材料的涂层策略
- 生物惰性涂层
- 无机生物惰性涂层：这类涂层材料如碳化硅涂层、类金刚石碳涂层和氮化钛涂层等，具有良好的耐腐蚀性和生物相容性，但韧性较差。它们能有效减轻植入物对组织的刺激、降低炎症反应，部分陶瓷涂层还能抑制血小板黏附和激活，提升医疗器械在血液接触应用中的性能。不过，其缺乏生物活性，且与基底的机械匹配性欠佳，未来研究应致力于开发兼具生物惰性和生物活性的多功能涂层。
- 有机生物惰性涂层：常用的长链亲水性分子如聚环氧乙烷（PEO）和聚乙二醇（PEG）等，可在材料表面形成水化层，阻止蛋白质和细胞的非特异性黏附，减少凝血、炎症和免疫反应。但此类涂层的耐久性和抗污性有待提高，以确保其在植入物中的长期有效性。
- 生物活性涂层
- 载药涂层：载药涂层通过释放抗凝剂、抗炎剂或免疫抑制剂来调节材料周围的细胞行为。肝素是常用的抗凝生物活性物质，它与抗凝血酶 III 结合形成复合物，抑制凝血酶将纤维蛋白原转化为纤维蛋白，从而阻止血栓形成。除肝素外，利伐沙班（RIVA）等抗凝剂也表现出良好的抗血栓性能，同时，抗炎药物如地塞米松可减轻炎症反应。然而，将这些药物固定在聚合物表面时存在一些挑战，如共价键合可能降低抗凝活性、限制载药量，增加出血风险等。
- 生长因子涂层：生长因子如血管内皮生长因子（VEGF）和碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）等，可促进内皮细胞增殖和迁移，有助于血管修复和再生；转化生长因子 -β（TGF-β）和血小板衍生生长因子（PDGF）等则能加速平滑肌细胞增殖和分化。但基于生长因子的免疫调节剂存在副作用、成本高和体内半衰期短等问题。
- 仿生涂层
- 细胞膜涂层：利用细胞膜成分进行功能化是一种新兴的仿生策略。红细胞膜包裹的纳米颗粒具有延长的循环半衰期；血小板膜涂层可减少巨噬细胞摄取和补体激活；白细胞膜涂层能实现特定靶向。将细胞膜应用于材料表面涂层，可有效保留膜蛋白的生物活性，发挥抗凝、抗炎作用，促进内皮化过程。
- 仿生细胞微环境涂层：模拟天然内皮细胞微环境的涂层，可促进细胞黏附和增殖，加速植入物的内皮化，降低血栓风险，增强植入物的生物相容性和长期稳定性。如肝素固定的细胞外基质（ECM）涂层、基于透明质酸（HA）、胶原蛋白等的涂层，均在促进细胞功能方面发挥重要作用。但此类涂层在生物活性分子的持续可控释放、生物相容性和机械稳定性等方面仍面临挑战。
- 生物启发仿生涂层：受自然界生物特性启发开发的仿生涂层，如贻贝仿生涂层，其多巴胺和儿茶酚基团具有良好的表面黏附性，可进一步固定抗血栓或生物活性分子，抑制血小板黏附，减少血栓形成，促进内皮细胞黏附和生长，加速内皮化过程，且具有制备简单、适用性广的优点。
四、结论
表面改性涂层技术为解决血液接触材料的临床问题带来了希望。生物惰性涂层、生物活性涂层和仿生涂层各有优劣，未来应结合它们的优势，开发多功能集成涂层，同时借助人工智能（AI）等新兴技术，加速表面改性血液接触材料的临床转化，为心血管疾病患者提供更安全、有效的治疗方案。
