等离子处理：优化心血管植入物表面化学的关键技术

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优化心血管植入物的表面化学性质

近期，拉夫堡大学的一项研究展示了有机硅烷表面经过等离子体改性对心血管植入物的影响。该研究重点是通过氨基、甲基和硫醇等不同硅烷基团改性表面，选择性地促进内皮细胞生长，同时抑制平滑肌细胞增殖。这种双重效果有助于解决心血管植入物面临的两个关键问题：改善内皮化和预防血栓形成。

《生物医学材料研究》2024 年，阿卡尔 — 调节表面化学性质对心脏内皮细胞和平滑肌细胞的影响

研究调查了在经各种有机硅烷基团处理的表面（包括氨基、甲基、硫醇、甲基丙烯酸酯和氟）上的心脏内皮细胞（ECs）和平滑肌细胞（SMCs）。结果表明，胺基硅烷改性表面显著促进内皮细胞增殖，同时降低平滑肌细胞活性。这种选择性控制对于开发促进健康组织整合并最大限度减少血栓形成的心血管器械至关重要。

有机硅烷改性玻璃片的制备

硼硅酸盐玻璃片首先用氧等离子体处理 2 分钟（深光达VPS系列Plasma设备）。玻璃片预先处理后再浸入有机硅烷溶液中。等离子体处理活化表面，确保与硅烷基团牢固结合，从而提高植入物的生物活性并促进更好的细胞相互作用。

改性过程总结：

用丙酮、异丙醇和甲醇清洗盖玻片。

将经过等离子体处理的盖玻片浸入含有选定有机硅烷化学物质的溶液中：

甲基（-CH₃）：二甲基二氯硅烷（DCDMS）

胺基（-NH₂）：3 - 氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）

硫醇（-SH）：3 - 巯基丙基三甲氧基硅烷（MPTS）

甲基丙烯酸酯（-CH₂=C - COOR）：3 - (三甲氧基硅基) 丙基甲基丙烯酸酯（TMSPM）

氟（-F）：1H,1H,2H,2H - 全氟辛基三乙氧基硅烷（CDTFS）

在细胞培养前彻底冲洗样本。

结果：经过等离子体处理改性的有机硅烷提高了表面亲水性

润湿性实验表明，有机硅烷表面改性显著提高了表面亲水性。经氧等离子体处理的玻璃表面具有很高的润湿性，接触角约为 5°。引入有机硅烷功能基团后，接触角显著增加，与经等离子体处理的羟基对照表面相比，润湿性发生了显著变化（p ≤ 0.0001）。

2024 年《生物医学材料研究》，阿卡尔 — 调节表面化学性质对心脏内皮细胞和平滑肌细胞的影响。有机硅烷改性表面的润湿性分析。（A）静态角度代表性图像，（B）结果表示为平均接触角值，N = 3，n = 20，误差条表示 ± SEM，p ≤ 0.0001。

广泛的应用前景

这项工作展示了在生物医学应用中精确表面改性的重要性。研究人员通过采用等离子体处理活化表面，实现了优异的化学结合，从而为心血管植入物上细胞特异性相互作用提供了创新策略。这项研究展示了等离子体增强表面改性在推进更安全、更有效的医疗器械方面的潜力。

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