CN102501344A

CN102501344A - 一种具有仿生周期结构的血液相容性材料表面的构建方法

Info

Publication number: CN102501344A
Application number: CN2011102991630A
Authority: CN
Inventors: 李刚
Original assignee: East China Jiaotong University
Current assignee: East China Jiaotong University
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2031-09-29
Also published as: CN102501344B

Abstract

本发明涉及一种具有仿生周期结构的血液相容性生物材料表面的构建方法。步骤如下：根据微方柱表面模型，推导该周期微结构表面的表观接触角的理论预测公式，根据此公式确定设计的微结构表面是否具有理想的超疏水性；按周期微结构，刻蚀出带有阵列结构微方柱硬模板，在硬模板上浇注PDMS，使其交联固化，将固化的膜剥离，作为弹性模板；再将预聚物浇铸在其上，固化后，聚合物表面上就形成了与弹性模板互补但与源模板相似的微图案。本发明构建的具有周期结构的仿生血液相容性材料，可以有效抑制血小板的粘附、变形，避免激活凝血途径，延长了抗凝血的寿命，且通过合理调控表面几何尺寸来改善界面的润湿性，进而提高材料的血液相容性。

Description

一种具有仿生周期结构的血液相容性材料表面的构建方法

技术领域

本发明涉及一种具有仿生周期结构的血液相容性材料表面的构建方法，属于仿生微纳结构设计制造技术领域。

背景技术

血液与材料接触后会导致溶血、血栓形成等不良后果。多年来，研究人员一直通过各种途径开发新型生物材料和对已有的生物材料进行表面修饰改性。对于前者，目前尚未发现这类理想的血液相容性材料。对于后者，往往采用在没有血液相容性或者相容性较差的材料的表面涂敷抗血栓形成药物（抗凝剂）来改性，以期减少凝血的发生，但是，这种方法使用的抗凝剂如肝素进入血液循环后，将会干扰凝血系统的自身稳定，给患者带来许多副作用，长时间的使用也会出现抗凝剂的脱离，最终起不到降低血小板粘附的作用；或是采用将内皮或者间皮细胞移植到材料的表面来改善材料的血液相容性，但是特异性细胞会引起免疫反应导致患者对植入物产生排斥反应。

因此，血液相容性问题仍然存在，成为限制生物材料在血液接触环境中应用的关键问题之一。评价医用人工材料的血液相容性一个重要指标就是这种材料对凝血系统的影响，也就是说是否引起凝血或者血栓的形成。由于血小板粘附是血液在材料表面凝固过程最重要的一步，而血栓的形成是由血液中血小板的激化、粘附、变形以及聚集等一系列过程导致的，因此对材料表面进行血小板粘附实验，观察材料表面血小板粘附的数量，尤其是粘附血小板的形态是表征材料血液相容性的有效方法。

受荷叶、芋头、水稻等植物叶表面效应的启发，超疏水材料（与水的接触角>150o）引起了广泛的研究兴趣。理论上，超疏水材料表面应具有良好的血液相容性。

材料表面疏水性由其化学组成和微观几何结构共同决定，在光滑表面上采用化学方式来调节表面自由能，通常仅能使接触角增加到120o，而不能再高，要到达更高接触角，就必须设计材料的表面微细结构。具有微细粗糙结构的表面将能有效地提高疏水表面的疏水性能。

因此，材料表面形貌是影响材料血液相容性的一个重要因素。材料表面应该避免使血液产生停滞或涡流，粗糙度越高的材料暴露在血液上的面积越大，凝血的可能性也就越大；但相反的是，表面光洁的玻璃，凝血现象也很严重。而一定范围内的粗糙度或微相分离结构使材料表面优先吸附白蛋白、抑制血小板血栓、降低凝血因子接触活性，可有效促进内皮细胞在材料表面的粘附生长，使血液相容性大大改进。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术中存在的缺陷，本发明模拟与血液接触的人体器官内膜结构，仿生设计构建具有周期结构的血液相容性材料，使得材料的表面接近真实人体器官内膜，使其抗凝血性能基本达到人体器官抗凝血性能的要求，提高了医用人工材料的生物相容性，为构建具有更好血液相容性的医用材料提供了一种新方法。

本发明方法步骤如下：

1）周期表面结构设计：建立周期阵列结构的微方柱表面模型，即确定方柱顶面边长为a×a，方柱间距为b，方柱高度为h，根据所设计的几何模型，基于经典润湿理论推导出该周期微结构表面的表观接触角的理论预测公式，再根据此公式确定微细结构几何尺寸，根据预测公式确定设计的微结构表面是否可能具有超疏水性，预先为实验构建仿生材料设计出超疏水表面；

2）硬（刚性）模板的制作：按照步骤1）预先设计的周期微结构，采用光刻蚀技术在模板上刻出微结构图案呈周期排列的方柱阵列作为硬模板，在浇注前对硬模板表面进行前期硅烷化处理；

3）弹性模板的制备：在液态的聚二甲基硅氧烷中加入交联剂，均匀混合后得到的预聚物浇铸在步骤2）获得的硬模板上，在真空度为0.01~0.18 Mpa，使其交联固化，再将固化的膜轻轻从模板中剥离出来，为发挥其表面的微细结构的防粘减摩作用，应进一步进行硅烷化疏水处理；处理工艺如下：将甲苯和三甲基氯硅烷按体积比6:1~5:3配置溶液，将固化后膜浸泡其中，取出后在甲苯中清洗，用氮气吹干，作为弹性模板；

4）以步骤3）制作的弹性模板为模板，在液态的有机高分子聚合物中加入交联剂，均匀混合后得到的预聚物浇铸在弹性模板为模板上，固化后，从弹性模板上剥离下来，有机高分子聚合物表面上就形成了与弹性模板互补但与源模板相似的微图案，即构建出与硬模板具有相同微细结构仿生表面。

本发明方法所述步骤1)的表观接触角的理论预测公式，

本发明步骤2)的硬模板的阵列微柱的特征尺寸边长a为2~100 mm，微柱间距b为4~200 mm，微柱高度h为2~50 mm。

本发明所述的硬模板材料为硅片或二氧化硅或碳纸基底或二氧化钛或三氧化二铝或K9玻璃或金属基片或陶瓷。

本发明所述的高分子聚合物为聚二甲基硅氧烷（PDMS）、医用聚氯乙烯（PVC）、聚氨基甲酸乙酯（PU）、胆甾型液晶（LC）、聚丙交脂（PLA）、聚酰亚胺（PI）聚已交脂（PGA）、聚已内酯（PCL）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚苯乙烯（PS）、聚对苯二甲酸甲酯、聚四氟乙烯、涤纶、硅橡胶、聚氨酯、聚乙醇酸、环糊精、聚烯烃、聚乳酸、聚乙烯醇、聚二甲基硅氧烷基甲基丙烯酸酯、纤维素、聚乙烯和聚羟基丙烯酸。

本发明所述交联剂为过氧化二异丙苯(DCP）或2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷。

本发明在弹性模板制备过程中硅烷化疏水处理时，将固化后膜浸泡于苯和三甲基氯硅烷混合溶液中30~60 min，取出后在甲苯中清洗2~15 min，用氮气吹干，作为弹性模板。

本发明方法与现有的血液相容性材料相比，具有以下优点：

1、本发明是通过材料表面本身微结构的效应改善材料表面润湿性能，从而提高了材料的血液相容性，少服或甚至不需要服抗凝血药物，因此材料引起的副作用会大大降低，使用安全可靠。

2、本发明获得的材料克服了传统技术中只在原材料表面进行吸附、涂覆或接枝进行抗凝血改性所存在的膜/基结合力、易受外力破坏或脱落等问题，使得该材料不仅具有较好的抗凝血性能，而且延长了抗凝血的寿命。

3、本发明获得的材料可以根据实际需要通过调控表面结构尺寸，达到同时满足外用或体内植入的组织器官修复材料所需求的具有良好的抗凝血性、生物相容性、较高的机械强度和韧性等多方面性能要求。

4、本发明尝试通过合理构建仿生表面微观结构形态以改善微尺度下的表面效应导致的材料表面摩擦、磨损、粘附特性，提高了仿生材料的血液相容性。

附图说明

图1 为本发明的具有仿生周期结构的血液相容性材料表面构建方法的流程示意图。

图2为方形微柱结构结构设计参数示意图。

图3为硅模板表面方形微柱结构SEM图。

图4为一次复型后与硅模板相对的PDMS凹坑弹性模板SEM图。

图5为二次复型的PDMS方形微柱结构的SEM图。

图6为实施例1制得的具有阵列周期结构表面上去离子水的接触角图像。

图7为血小板粘附实验后实例1制得的具有阵列周期结构表面粘附的血小板形貌的SEM图片。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

1、周期表面结构设计。根据所设计的几何模型，基于经典润湿理论推导出该周期结构表面的表观接触角计算公式，根据公式确定合适的几何结构尺寸，以满足理想的超疏水表面需求。取边长a为10 mm，方柱间距b为20 mm，高度h为5 mm，该尺寸结构下表面的表观接触角大于150°，具有超疏水性。

2、硅基硬（刚性）模板的制作。采用光刻蚀在硅基上按预先设计的周期微结构图案刻周期阵列的方柱，微柱的边长a为10 mm，方柱间距b为20 mm，高度h为5 mm。首先对硅片样品进行清洗，并在180℃温度下处理4个小时以上以去除表面水分子，利用厚胶甩胶台（德国Karl Suss公司，RC8）在硅片表面旋涂所需厚度的SU-8感光树脂，SU-8层的厚度可以通过调整甩胶速度与甩胶时间来控制。然后使用程控烘箱对SU-8胶进行前烘热处理，并利用光学掩模在紫外曝光机(德国Karl Suss公司，MA6)上进行接触式曝光得到光刻胶模型。接着对曝光后的SU-8胶进行后烘热处理和显影，得到光刻胶图形，利用光刻胶图形作为掩模，采用深反应离子体刻蚀技术去除硅片基体表面上一定深度的基体物质。最后用去胶液去除硅片表面上的SU-8胶，即可制得微柱阵列结构的硅基硬模板表面。将加工好的硬模板清放入超声波清洗机中，在丙酮与无水乙醇混合液中振荡10 min，然后用去离子水进行冲洗3遍，接着用氟硅烷试剂蒸汽对硬模板表面进行熏蒸。

3、聚二甲基硅氧烷（PDMS）弹性模板的制备。我们选用美国Dow Corning公司生产的型号为Slygard 184的PDMS有机硅橡胶作为浇注弹性模板用的材料，这种产品是一种双组分（包括预聚物A与固化剂B），中等粘度，无色透明，加热快速固化，固化过程无放热，极小的收缩性，深层固化的高性能硅橡胶。

弹性模板是在硬模板上浇注并固化而成的，具体操作如下：首先取弹性模板材料PDMS前驱物的A组分和B组分，按质量比10:1充分搅拌混合，此时可以观察到原本透明的液体中产生许多气泡，随着混合的进行，液体逐渐变成乳白色，这是由于体系粘度增大，搅拌过程中混入的大小不一的气泡无法正常排出。如果就这样浇注模板，那么做出来的模板均匀性就会很差，表面会有无数的气孔，强度也会大大降低。把搅拌过的AB组分混合体置于真空干燥器中抽真空，待真空干燥器中的液体变回透明，没有可见的气泡时就可以取出进行浇注了，抽真空30 min分钟。接着把它浇注在具有微结构的硅模板上，在真空条件为0.04 Mpa下再干燥1 h除去浇注时引入的气泡。然后经过80℃烘烤2 h或室温固化24 h，至表面发硬、不沾不粘为止，由于PDMs对水的本征接触角大约80o，不具有疏水性，为更好地发挥其表面的微细结构的防粘减摩作用，应进一步进行硅烷化疏水处理。处理工艺如下：将甲苯和三甲基氯硅烷按体积比4:1配置溶液，将脱离的聚合物膜浸泡其中30 min，取出后在甲苯中清洗5 min，用氮气吹干，得到表面复制精细图形的PDMS弹性模板，如图4所示。剥离过程以及以后使用该模板进行转移图形，需要十分小心，因为PDMS是弹性材料，容易破碎，而且容易吸附杂质，所吸附的杂质比较难以除去。

4、构建PDMS仿生周期结构表面。称取PDMS前驱物的A组分和B组分（质量比10: 1），充分混合均匀，将得到的预聚物浇铸在PDMS弹性模板上，80℃烘烤2 h，交联固化后，PDMS模板表面上就形成了与它自身互补但与源模板相似的PDMS微结构表面，如图5所示。

评价所构建的PDMS仿生周期结构表面的血液相容性。我们进行了接触角测量和血小板粘附试验，结果表明该方法构建的PDMS仿生表面的接触角为162.4o，具有超疏水性，如图6所示；该表面单位面积内血小板粘附数量1.3×10³/mm²，激活的血小板百分数约为19%，血小板几乎没有变形、聚集、铺展，几乎不会导致凝血的发生，如图7所示，在构建的仿生周期结构的表面几乎不粘附血小板，且血小板几乎没有变形、聚集、铺展；从外形尺度看，血小板很圆整，单个血小板面积最小这种形态吸附的血小板很容易又重新回到血液中，为可逆吸附，几乎不会导致凝血和血栓的发生，显著地提高了生物材料的血液相容性。

实施例2

1、周期表面结构设计。取边长a为20 mm，方柱间距b为50 mm，高度h为15 mm，该尺寸结构下表面的表观接触角大于150°，具有超疏水性。

2、K9玻璃硬模板的制作。采用光刻蚀在硅基上按预先设计的周期微结构图案刻周期阵列的方柱，微柱的边长a为20 mm，方柱间距b为50 mm，高度h为20 mm。首先对K9玻璃样品进行清洗，并在180℃温度下处理4个小时以上以去除表面水分子，利用厚胶甩胶台（德国Karl Suss公司，RC8）在K9玻璃表面旋涂所需厚度的SU-8感光树脂，SU-8层的厚度可以通过调整甩胶速度与甩胶时间来控制。然后使用程控烘箱对SU-8胶进行前烘热处理，并利用光学掩模在紫外曝光机(德国Karl Suss公司，MA6)上进行接触式曝光得到光刻胶模型。接着对曝光后的SU-8胶进行后烘热处理和显影，得到光刻胶图形，利用光刻胶图形作为掩模，采用深反应离子体刻蚀技术去除二氧化钛基体表面上一定深度的基体物质。最后用去胶液去除K9玻璃表面上的SU-8胶，即可制得微柱阵列结构的K9玻璃硬模板表面。将加工好的硬模板清放入超声波清洗机中，在丙酮与无水乙醇混合液中振荡10 min，然后用去离子水进行冲洗3遍，接着用氟硅烷试剂蒸汽对硬模板表面进行熏蒸。

弹性模板是在硬模板上浇注并固化而成的，具体操作如下：首先取弹性模板材料PDMS前驱物的A组分和B组分，按质量比10:1充分搅拌混合，此时可以观察到原本透明的液体中产生许多气泡，随着混合的进行，液体逐渐变成乳白色，这是由于体系粘度增大，搅拌过程中混入的大小不一的气泡无法正常排出。如果就这样浇注模板，那么做出来的模板均匀性就会很差，表面会有无数的气孔，强度也会大大降低。把搅拌过的AB组分混合体置于真空干燥器中抽真空，待真空干燥器中的液体变回透明，没有可见的气泡时就可以取出进行浇注了，抽真空30 min分钟。接着把它浇注在具有微结构的硅模板上，在真空条件为0.06 Mpa下再干燥1 h除去浇注时引入的气泡。然后经过80℃烘烤2 h或室温固化24 h，至表面发硬、不沾不粘为止，由于PDMs对水的本征接触角大约80o，不具有疏水性，为更好地发挥其表面的微细结构的防粘减摩作用，应进一步进行硅烷化疏水处理。处理工艺如下：将甲苯和三甲基氯硅烷按体积比5:2配置溶液，将脱离的聚合物膜浸泡其中40 min，取出后在甲苯中清洗8 min，用氮气吹干，得到表面复制精细图形的PDMS弹性模板，如图4所示。剥离过程以及以后使用该模板进行转移图形，需要十分小心，因为PDMS是弹性材料，容易破碎，而且容易吸附杂质，所吸附的杂质比较难以除去。

4、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）仿生周期结构表面。将室温为流体的PMMA加入交联剂，均匀混合后得到的预聚物浇铸在PDMS弹性模板上，80℃烘烤2 h，交联固化后，PDMS模板表面上就形成了与它自身互补但与源模板相似的PMMA微结构表面。

5、评价所构建的PMMA仿生周期结构表面的血液相容性。我们进行了接触角测量和血小板粘附试验，结果表明该方法构建的PMMA仿生表面的接触角为163.5o，具有超疏水性；该表面单位面积内血小板粘附数量约为0.9×10³/mm²，激活的血小板百分数约为15%，具有良好的血液相容性。

实施例3

1、周期表面结构设计。取边长a为50 mm，方柱间距b为100 mm，高度h为25 mm，该尺寸结构下表面的表观接触角大于150°，具有超疏水性。

2、二氧化钛硬模板的制作。采用光刻蚀在硅基上按预先设计的周期微结构图案刻周期阵列的方柱，微柱的边长a为50 mm，方柱间距b为100 mm，高度h为25 mm。首先对二氧化钛样品进行清洗，并在180℃温度下处理4个小时以上以去除表面水分子，利用厚胶甩胶台（德国Karl Suss公司，RC8）在硅片表面旋涂所需厚度的SU-8感光树脂，SU-8层的厚度可以通过调整甩胶速度与甩胶时间来控制。然后使用程控烘箱对SU-8胶进行前烘热处理，并利用光学掩模在紫外曝光机(德国Karl Suss公司，MA6)上进行接触式曝光得到光刻胶模型。接着对曝光后的SU-8胶进行后烘热处理和显影，得到光刻胶图形，利用光刻胶图形作为掩模，采用深反应离子体刻蚀技术去除二氧化钛基体表面上一定深度的基体物质。最后用去胶液去除二氧化钛表面上的SU-8胶，即可制得微柱阵列结构的二氧化钛硬模板表面。将加工好的硬模板清放入超声波清洗机中，在丙酮与无水乙醇混合液中振荡10 min，然后用去离子水进行冲洗3遍，接着用氟硅烷试剂蒸汽对硬模板表面进行熏蒸。

弹性模板是在硬模板上浇注并固化而成的，具体操作如下：首先取弹性模板材料PDMS前驱物的A组分和B组分，按质量比10:1充分搅拌混合，此时可以观察到原本透明的液体中产生许多气泡，随着混合的进行，液体逐渐变成乳白色，这是由于体系粘度增大，搅拌过程中混入的大小不一的气泡无法正常排出。如果就这样浇注模板，那么做出来的模板均匀性就会很差，表面会有无数的气孔，强度也会大大降低。把搅拌过的AB组分混合体置于真空干燥器中抽真空，待真空干燥器中的液体变回透明，没有可见的气泡时就可以取出进行浇注了，抽真空30 min分钟。接着把它浇注在具有微结构的硅模板上，在真空条件为0.01 Mpa下再干燥1 h除去浇注时引入的气泡。然后经过80℃烘烤2 h或室温固化24 h，至表面发硬、不沾不粘为止，由于PDMs对水的本征接触角大约80o，不具有疏水性，为更好地发挥其表面的微细结构的防粘减摩作用，应进一步进行硅烷化疏水处理。处理工艺如下：将甲苯和三甲基氯硅烷按体积比2:1配置溶液，将脱离的聚合物膜浸泡其中20 min，取出后在甲苯中清洗12 min，用氮气吹干，得到表面复制精细图形的PDMS弹性模板，如图4所示。剥离过程以及以后使用该模板进行转移图形，需要十分小心，因为PDMS是弹性材料，容易破碎，而且容易吸附杂质，所吸附的杂质比较难以除去。

4、构建聚氨基甲酸乙酯（PU）仿生周期结构表面。将室温为流体的PU加入交联剂，均匀混合后得到的预聚物浇铸在PDMS弹性模板上，80℃烘烤2 h，交联固化后，PDMS模板表面上就形成了与它自身互补但与源模板相似的PU微结构表面。

5、评价所构建的PU仿生周期结构表面的血液相容性。我们进行了接触角测量和血小板粘附试验，结果表明该方法构建的PU仿生表面的接触角为166.7o，具有超疏水性；该表面单位面积内血小板粘附数量约为1.1×10³/mm²，激活的血小板百分数约为23%，具有良好的血液相容性。

实施例4

本实施例在周期表面结构设计过程中，选取方柱边长a为2 mm，微柱间距b为200 mm，微柱高度h为40 mm；弹性模板的制备过程中交联固化时，真空度为0.08 Mpa，硅烷化疏水处理工艺中甲苯和三甲基氯硅烷按体积比为6:1，将膜浸泡其中30 min，取出后在甲苯中清洗2 min，硬模板材料二氧化硅。步骤4中所述所述的高分子聚合物为医用聚氯乙烯（PVC），其它工艺步骤及参数与实施例1相同。

实施例5

本实施例在周期表面结构设计过程中，选取方柱边长a为60 mm，微柱间距b为4 mm，微柱高度h为15mm；弹性模板的制备过程中交联固化时，真空度为0.02 Mpa，硅烷化疏水处理工艺中甲苯和三甲基氯硅烷按体积比为5:3，将膜浸泡其中50 min，取出后在甲苯中清洗15 min，硬模板材料为硅片或二氧化硅或碳纸基底或二氧化钛或三氧化二铝或K9玻璃或金属基片或陶瓷。步骤4中所述所述的高分子聚合物为胆甾型液晶（LC）。其它工艺步骤及参数与实施例1相同。

实施例6

本实施例在周期表面结构设计过程中，选取方柱边长a为15 mm，微柱间距b为150mm，微柱高度h为2mm；弹性模板的制备过程中交联固化时，真空度为0.15 Mpa，硅烷化疏水处理工艺中甲苯和三甲基氯硅烷按体积比为7:3，将膜浸泡其中25 min，取出后在甲苯中清洗12 min，硬模板材料碳纸。步骤4中所述的聚丙交脂（PLA）。其它工艺参数与实施例1相同。

实施例7

本实施例在周期表面结构设计过程中，选取方柱边长a为80mm，微柱间距b为180 mm，微柱高度h为45mm；弹性模板的制备过程中交联固化时，真空度为0.18 Mpa，硅烷化疏水处理工艺中甲苯和三甲基氯硅烷按体积比为8：5，将膜浸泡其中60 min，取出后在甲苯中清洗6 min，硬模板材料为铝基片。步骤4中所述的高分子聚合物为聚酰亚胺（PI）。其它工艺参数与实施例1相同。

实施例8

本实施例在周期表面结构设计过程中，选取方柱边长a为70mm，微柱间距b为80 mm，微柱高度h为30 mm；弹性模板的制备过程中交联固化时，真空度为0.12 Mpa，硅烷化疏水处理工艺中甲苯和三甲基氯硅烷按体积比为8:3，将膜浸泡其中45 min，取出后在甲苯中清洗10 min，硬模板材料为铜基片。步骤4中所述的高分子聚合物为聚已交脂（PGA）。其它工艺参数与实施例1相同。

实施例9

本实施例在周期表面结构设计过程中，选取方柱边长a为40mm，微柱间距b为90mm，微柱高度h为25mm；弹性模板的制备过程中交联固化时，真空度为0.14Mpa，硅烷化疏水处理工艺中甲苯和三甲基氯硅烷按体积比为3:1，将膜浸泡其中30min，取出后在甲苯中清洗6min，硬模板材料为陶瓷。步骤4中所述所述的高分子聚合物为聚已内酯（PCL）。其它工艺参数与实施例1相同。

实施例9

本实施例在周期表面结构设计过程中，选取方柱边长a为75 mm，微柱间距b为150mm，微柱高度h为15mm；弹性模板的制备过程中交联固化时，真空度为0.05Mpa，硅烷化疏水处理工艺中甲苯和三甲基氯硅烷按体积比为5:1，将膜浸泡其中45min，取出后在甲苯中清洗3min，硬模板材料为碳纸基底。步骤4中所述所述的高分子聚合物为聚苯乙烯（PS）。其它工艺参数与实施例1相同。

材料与血液的相互作用主要是在界面上发生，材料表面的疏水性对血液成分的吸附、变性等有密切联系。材料表面的疏水性高，表面自由能低，则可以抑制血小板粘附，防止形成血栓。如果材料与与血液接触的人体器官内膜的表面自由能值接近，则材料可获得良好的抗血栓性能。本发明基于仿生设计理论，模拟与血液接触的人体器官内膜精细结构，在人工材料表面仿生构建周期结构的阵列方柱，来改变材料表面的润湿性，从而有效抑制血小板的粘附而且不激活血小板，避免激活凝血途径，进而改善血液相容性。本发明提供的这种仿生材料在与血液、组织和/或其它体液相接触的领域具有广阔的应用前景。

Claims

1.一种具有仿生周期阵列结构的血液相容性材料表面的构建方法，其特征在于：步骤如下：

2）硬模板的制作：按照步骤1）预先设计的周期微结构，采用光刻蚀技术在模板上刻出微结构图案呈周期排列的方柱阵列作为硬模板，在浇注前对硬模板表面进行前期硅烷化处理；

2.根据权利要求1所述的具有仿生周期结构的血液相容性材料表面的构建方法，其特征在于：所述步骤1)的表观接触角的理论预测公式，

Figure 2011102991630100001DEST_PATH_IMAGE001

根据权利要求1所述的具有仿生周期结构的血液相容性材料表面的构建方法，其特征在于：所述步骤2)的硬模板的阵列微柱的特征尺寸边长a为2~100 mm，微柱间距b为4~200 mm，微柱高度h为2~50 mm。

3.如权利要求1或2具有仿生周期阵列结构的血液相容性材料表面的构建方法，其特征在于：所述的硬模板材料为硅片或二氧化硅或碳纸基底或二氧化钛或三氧化二铝或K9玻璃或金属基片或陶瓷。

4.如权利要求1或2具有仿生周期阵列结构的血液相容性材料表面的构建方法，其特征在于：所述的高分子聚合物为聚二甲基硅氧烷（PDMS）、医用聚氯乙烯（PVC）、聚氨基甲酸乙酯（PU）、胆甾型液晶（LC）、聚丙交脂（PLA）、聚酰亚胺（PI）聚已交脂（PGA）、聚已内酯（PCL）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚苯乙烯（PS）、聚对苯二甲酸甲酯、聚四氟乙烯、涤纶、硅橡胶、聚氨酯、聚乙醇酸、环糊精、聚烯烃、聚乳酸、聚乙烯醇、聚二甲基硅氧烷基甲基丙烯酸酯、纤维素、聚乙烯和聚羟基丙烯酸。

5.如权利要求1或2具有仿生周期阵列结构的血液相容性材料表面的构建方法，其特征在于：所述交联剂为过氧化二异丙苯(DCP）或2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷。

6.如权利要求1或2具有仿生周期阵列结构的血液相容性材料表面的构建方法，其特征在于：弹性模板制备过程中硅烷化疏水处理时，将固化后膜浸泡于苯和三甲基氯硅烷混合溶液中30~60 min，取出后在甲苯中清洗2~15 min，用氮气吹干，作为弹性模板。