涂秋芬副教授：一个具有高表面正电荷密度的自质子化纳米涂层

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近日，材料科学与工程学院材料先进技术教育部重点实验室涂秋芬副教授在国际期刊Chemical Engineering Journal (IF: 10.652)上发表题为“Self-protonating, plasma polymerized, superimposed multi-layered biomolecule nanoreservoir as blood-contacting surfaces”的研究论文。
        血液接触材料自21世纪出现以来已经成为心血管疾病的临床首选治疗方法。由于其相对较差的血液相容性，目前有很多表面改性涂层技术被应用到这类材料表面构建中旨在于改善解决这一问题，但是收效良萎不齐，究其原因是缺乏一种长期稳定的表面固定血液相容性相关生物分子的化学策略。
        近日，西南交通大学涂秋芬副教授利用等离子交替沉积技术，构建了一个具有高表面正电荷密度的自质子化纳米涂层，用肝素作为模型治疗分子，以期实现负电性生物分子在材料表面的长期稳定负载并最大限度的保留其生物活性。在这项设计中，为了有效提高负电性功能分子的负载强度，在基底材料表面交替沉积纳米尺度的质子供体等离子聚丙烯酸和质子受体等离子聚烯丙胺。具体地，作者探索了不同厚度交替层对最终表面正电荷密度的影响，最后通过静电作用实现了对模型活性分子肝素的负载。相比于单一的相同厚度的等离子聚烯丙胺涂层，实现了肝素的更高、更持久、耐受生理环境和活性保持的非共价负载。

图1. 等离子交替沉积涂层的结构及肝素分子的负载。

        为了可以形象介绍等离子交替沉积涂层表面功能分子负载的设计，作者概念性展示了构建方法（图1）。同时，作者在对该涂层肝素负载能力进行表征证明的过程中，验证了其具有更高的可调控的肝素负载负载量，良好的生物相容性和抗凝血性能。此外，半体内循环研究进一步显示，该涂层改性后表面较常用的316L不锈钢表面展示了其优秀的临床应用潜力（图2）。这项研究最直接的意义是为临床应用的各种材料表面长期稳定固定生物分子设计提供了新的设计思路和方向。此外，该设计通过调控交替涂层的厚度，实现了负载量的有效调控，具有巨大的潜在临床潜力。

图2. 负载肝素的等离子交替涂层改性的不锈钢表面实现了优异的抗凝血性能。

       相关研究成果以“Self-protonating, plasma polymerized, superimposed multi-layered biomolecule nanoreservoir as blood-contacting surfaces”为题发表在国际著名期刊《Chemical Engineering Journal》上，我校2018级硕博连读研究生王文轩为该论文共同第一作者，我校涂秋芬副教授为该论文的共同通讯作者；西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室/材料科学与工程学院为论文的第一通讯单位。该研究工作的发表得到了国家重点研发计划及国家自然科学基金等项目的资助。
        论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.128313
        王文轩博士研究生简介：
        西南交通大学，材料科学与工程学院，2018级在读硕博连读研究生。主要研究方向为血液接触的植入、介入器械表面多功能化设计与研究。


        涂秋芬副教授简介：
        西南交通大学，材料科学与工程学院，材料先进技术教育部重点实验室，副教授。主要研究方向聚焦冠脉血管动脉粥样硬化斑块的病理发生机制、以及具有病变血管组织修复及病灶治愈功能的心血管支架研究，聚焦改性血管支架（材料）植入正常或模型动物体内后的相互作用和病理机制；以第一/通讯作者在Biomaterials（IF: 10.317），Chemical Engineering Journal（IF: 10.652），Bioactive Materials（IF: 8.724），ACS Applied Materials & Interfaces（IF: 8.758），Applied Materials Today（IF: 8.352）等国际期刊共发表SCI论文20余篇。