EDC/NHS介导的羧甲基壳聚糖酰胺化修饰提升血液接触性生物医用膜性能研究

针对聚醚砜(PES)膜血液接触应用中存在的疏水性导致的蛋白吸附、血小板粘附等问题，研究人员通过热交联和酰胺化反应将羧甲基壳聚糖(CMCS)共价修饰到PES膜表面(CMCS-PES)。该改性膜水接触角从84.3°降至30.9°，牛血清白蛋白吸附量降低45.8%，溶血率降至0.3%，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌抑菌率分别达28.9%和42.76%，同时保持优异的气体渗透性和长期稳定性，为血液接触性医疗器械膜材料开发提供了新策略。

　　

在血液净化、人工肺等医疗场景中，聚醚砜(PES)膜因其优异的机械强度和化学稳定性被广泛应用。然而，其固有疏水性会导致血液接触时发生蛋白吸附、血小板激活等不良反应，严重时甚至引发血栓形成。传统改性方法如肝素化或聚乙烯二醇修饰虽能改善性能，但存在工艺复杂、稳定性差等问题。更棘手的是，膜材料在长期使用中可能成为细菌滋生的温床，而抗生素滥用又可能诱导耐药性。如何通过简便高效的方法同步提升PES膜的血液相容性和抗菌性能，成为生物材料领域亟待突破的难题。

针对这一挑战，大连理工大学的研究团队创新性地采用EDC/NHS(1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺)活化羧基策略，通过热交联和酰胺化反应将羧甲基壳聚糖(CMCS)共价接枝到PES膜表面，成功制备出CMCS-PES复合膜。相关研究成果发表在《International Journal of Biological Macromolecules》上，为解决血液接触性膜材料的性能瓶颈提供了新思路。

研究团队主要采用热引发自由基聚合构建丙烯酸(AA)修饰的PES基底膜，随后通过EDC/NHS活化羧基与CMCS的氨基发生酰胺化反应。通过扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)表征膜结构，采用水接触角测试评估亲水性，并通过蛋白吸附实验、溶血试验、血小板粘附实验和抗菌实验等系统评价膜性能。

表征分析显示CMCS成功接枝到PES膜表面，形成均匀修饰层。水接触角从84.3°显著降至30.9°，证实亲水性大幅提升。血液相容性评估揭示改性膜对牛血清白蛋白(BSA)和γ-球蛋白的吸附量分别降低至31.32 μg/cm²和27.45 μg/cm²，溶血率降至0.3%，活化部分凝血活酶时间延长12.4秒，纤维蛋白原水平降低20%，血小板粘附明显减少。抗菌性能测试表明对大肠杆菌(E. coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)的抑制率分别达到28.9%和42.76%。长期稳定性实验证实改性膜在持续接触血液环境下仍能有效防止渗漏和血小板沉积。

该研究通过CMCS的共价修饰实现了PES膜性能的多维度提升：亲水性氨基和羧基的引入有效阻断了蛋白非特异性吸附；CMCS的负电性通过静电排斥减少血小板粘附；其抗菌特性则来自氨基破坏细菌细胞膜。相较于传统方法，这种EDC/NHS介导的酰胺化策略避免了有毒交联剂的使用，且通过共价键结合确保了修饰层的长期稳定性。研究不仅为血液接触性膜材料开发提供了新范式，其"一步法"修饰策略对其它生物医用材料的表面功能化也具有重要借鉴意义。特别值得注意的是，改性膜在显著改善血液相容性的同时，仍保持了PES基质原有的气体渗透性能，这对人工肺等需要气体交换的医疗器械应用尤为关键。