用于心血管支架的碳納米管-介孔氧化硅功能性涂層的構(gòu)建與研究.pdf

1、冠心?。–AD）已成為目前世界上致死率最高的疾病之一?；谛难苤Ъ艿难艹尚涡g(shù)是治療CAD最重要的方法。然而，目前臨床上被廣泛使用的藥物洗脫支架（DES）由于聚合物涂層的使用，而增加了炎癥反應(yīng)、滯后的內(nèi)皮化進(jìn)程、以及晚期支架內(nèi)血栓（LST）等事件發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)性。為了提高DES的生物安全性，本論文以具有多孔性質(zhì)的介孔氧化硅（MS）作為藥物輸送載體，以具有優(yōu)良力學(xué)性能的碳納米管（CNTs）作為涂層增韌元素，構(gòu)建了一系列新型的無機(jī)功能涂層。在

2、此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)性的研究了涂層的力學(xué)性能、藥物載帶與釋放性能、血液相容性以及內(nèi)皮化進(jìn)程等功能與涂層的摻雜成分、組裝結(jié)構(gòu)以及表面修飾特性之間的關(guān)系。
　　在第二章中，通過改變?nèi)苣z-凝膠（sol-gel）過程中正硅酸四乙酯（TEOS）和甲基三乙氧基硅烷（MTES）的比例，在316L不銹鋼表面得到了具有相似拓?fù)湫蚊睬冶砻嬗H疏水性可調(diào)的涂層。內(nèi)皮細(xì)胞（EC）和平滑肌細(xì)胞（SMC）在相同的涂層界面上具有不同的細(xì)胞響應(yīng)性，我們發(fā)現(xiàn)在適當(dāng)親水性的

3、涂層表面（接觸角為45.3°），EC的生長(zhǎng)未受到明顯影響而SMC的增殖卻得到了顯著抑制，即展現(xiàn)了增強(qiáng)的表面內(nèi)皮化能力。在此基礎(chǔ)上，將磁性介孔氧化硅納米顆粒（MMSNs）摻雜于涂層中用以裝載藥物。但該無機(jī)復(fù)合涂層因?yàn)榇嘈詥栴}，在支架擴(kuò)張過程中大量脫落，且涂層對(duì)RAPA藥物的吸附能力極低，僅為9.64±1.36μg/mg，無法滿足實(shí)際需求。
　　在第三章中，利用電泳沉積（EPD）方法探索了在心血管支架表面構(gòu)建 CNTs@MMSNs/C

4、NTs復(fù)合涂層的可行性。通過對(duì)涂層的成分和結(jié)構(gòu)調(diào)控，得到了具有網(wǎng)狀納米拓?fù)湫蚊埠碗p層涂層結(jié)構(gòu)的無裂紋發(fā)展型納米復(fù)合涂層，即較薄的CNTs層作為內(nèi)襯緩沖層，MMSNs/CNTs復(fù)合涂層作為第二層的功能層。我們提出了MMSNs和CNTs在電泳共沉積（CO-EPD）過程中的組裝機(jī)理，發(fā)現(xiàn)體系中所添加的Mg2+起到了關(guān)鍵作用。此外，該涂層在體外實(shí)驗(yàn)中展現(xiàn)了突出的力學(xué)性能及良好的血液相容性，對(duì)RAPA的裝載能力可以達(dá)到60.10±2.43μg/m

5、g，藥物可持續(xù)釋放14天。最后，體內(nèi)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，和商業(yè)化的聚合物涂層DES系統(tǒng)（P-FBII DES）相比，具有納米拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表面的DES系統(tǒng)在早期快速內(nèi)皮化方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，而這對(duì)于降低DES系統(tǒng)的晚期支架內(nèi)血栓（LST）風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。
　　在第四章中，以單壁碳納米管（SWCNTs）為內(nèi)核，介孔氧化硅殼層（MSS）為包裹層，成功合成了MSS包覆SWCNTs的同軸復(fù)合納米纖維（SWCNTs@MSS）?；贛SS在SWCNT

6、s表面由螺旋結(jié)構(gòu)向介孔結(jié)構(gòu)演變的過程，揭示了SWCNTs@MSS的組裝生長(zhǎng)機(jī)理。MSS在SWCNTs表面的發(fā)展主要包括四個(gè)階段：（i）表面活性劑螺旋結(jié)構(gòu)至氧化硅復(fù)合螺旋結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，（ii）通過對(duì)復(fù)合螺旋結(jié)構(gòu)溝壑區(qū)域的填充過程，實(shí)現(xiàn)非均勻至均勻包覆層的轉(zhuǎn)變，（iii）MSS殼層的增厚過程，（iv）氧化硅骨架的進(jìn)一步縮合。通過理解MSS在SWCNTs表面的生長(zhǎng)機(jī)理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)SWCNTs@MSS的可控合成。該復(fù)合納米纖維具有介孔結(jié)構(gòu)有序、直徑

7、可調(diào)、表面易修飾、藥物裝載量高、分散穩(wěn)定性好、高長(zhǎng)徑比等優(yōu)點(diǎn)，為構(gòu)建新型的功能性納米涂層奠定了良好的基礎(chǔ)。
　　在第五章中，通過EPD方法在支架表面成功構(gòu)建了具有雙層涂層結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米纖維涂層。這種新型的復(fù)合涂層以羧基化的單壁碳納米管（SWCNTs-COOH）組裝形成了第一層較薄的內(nèi)襯層，以氨基修飾的SWCNTs@MSS（SWCNTs@MSS-NH2）納米纖維構(gòu)建了第二層的功能層。復(fù)合涂層在支架擴(kuò)張后并未出現(xiàn)開裂和脫落現(xiàn)象，這歸因

8、于SWCNTs-COOH緩沖層的存在、SWCNTs@MSS-NH2納米纖維的柔韌性、氨丙基之間的氫鍵和碳鏈相互作用、以及氨基與羧基之間的靜電相互作用。此外，該涂層系統(tǒng)在體外實(shí)驗(yàn)中展現(xiàn)了良好的血液相容性；相應(yīng)的DES系統(tǒng)對(duì)于RAPA的裝載量可以達(dá)到119.23±6.63μg，為第三章中所構(gòu)建DES系統(tǒng)的2.26倍；同時(shí)RAPA藥物可持續(xù)釋放至28天，也顯著長(zhǎng)于第三章中所報(bào)道的DES系統(tǒng)。最后，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，和P-FBII DES（商業(yè)