植入材料与血液系统的生物学效应对于心血管病介入式治疗的长期可靠性异常重要。如图1B所示，人工材料作为血液中的新生界面会被接触因子（凝血因子FXII）识别并导致包括凝血级联、免疫反应、补体激活在内的血栓炎症反应。植介入材料带来的血栓风险是危及生命的，但我们对于其在与血液接触初期的理化特性的认知是有限的。
近日，南京医科大学生物医学工程与信息学院电磁生物环境与医学先进诊疗技术实验室顾宁教授与南京医科大学第二附属医院李庆国教授、加拿大阿尔伯塔大学曾宏波教授合作，针对接触激活过程中纳米尺度的凝血通路激活到微米尺度的纤维蛋白网络生成这一过程,运用表面力仪（SFA）检测不同表面抗凝策略下血栓生成初期的血浆蛋白沉积和界面模量（图1）。该工作通过接触力学中的Johnson-Kendall-Roberts（JKR）来计算非强粘附时软物质间的界面势能与弹性模量，成功地观测并分析了限域情况下涂层对于纤维蛋白网络聚集状态的调控作用。
图1 抗凝涂层的纳米力学。在贫血小班血浆中通过SFA测量凝血激活过程中的力分离曲线并计算得到对应的界面弹性模量。
基于力学实验的数据支撑，本文进一步通过两性离子接枝的牛血清白蛋白作为惰性抗凝涂层，以及包含丝氨酸蛋白酶抑制剂（FUT-175）的凝聚体作为主动抗凝涂层的双功能界面组装（图2），抗凝时间相较于商用抗凝涂层Bioline延长了10倍以上。同时，体外循环动物实验验证，该涂层通过抑制人体内源性凝血通路的接触激活有效地避免了血栓炎症反应的发生，且不会引起组织器官的免疫反应，证明了其生物安全性。
图2 双功能涂层通过抑制纳米级凝血因子的激活和干预微米尺度纤维蛋白网络、血小板和红细胞的沉积，实现多尺度下的表面抗凝工程。
这项研究的共同第一作者为工信院潘鸣飞博士后、二附院孙昭赟博士，曾宏波教授、李庆国教授、顾宁教授为该研究共同通讯作者。
该研究成果已被《Advanced Materials》期刊（南京医科大学高水平II类）接收并在线发表。文章题为《Aggregation-disruption-induced multi-scale mediating strategy for anticoagulation in blood-contacting devices》，文章访问地址为：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202412701。