体外循环中肝素涂层应用探讨

张鲲王力甚通讯作者李德占龚晓丹

湖北省荆州市中心医院麻醉科湖北荆州434020

【摘要】：经过近20年的发展，肝素涂层技术已经日趋成熟，已被证实在增加材料血液、生物相容性等方面起到重要作用，成为临床体外循环应用的一种有效选择。但另一方面，由于使用肝素涂层技术的设备会增加整体医疗费用，在某种程度上又限制了其广泛应用。本文对肝素涂层技术的原理，体外循环中的肝素涂层技术应用原则，以及相关的肝素涂层技术进行分析。

【关键词】：体外循环；肝素涂层技术；原理

Heparincoatingtechnologyinextracorporealcirculation

KunZhang,Li-shenWanga,De-zhanLi,Xiao-danGong

DepartmentofAnesthesiology,JingzhouCentralHospital,Jingzhou,HubeiProvince,434020,China.

aCorrespondingauthor:Li-shenWang,E-mail:[e-mail]

【abstract】:afternearly20yearsofdevelopment,heparincoatingtechnologyhasbeenmature,hasbeenshowninsuchaspectsasincreasingmaterialblood,biocompatibility,playanimportantrole,becomeaneffectivechoiceofclinicalextracorporealcirculationapplication.Butontheotherhand,duetotheuseofheparincoatingtechnologyoftheequipmentwillincreasetheoverallhealthcarecosts,tosomeextent,andlimitsitswideapplication.Inthispaper,theprincipleofheparincoatingtechnology,theapplicationofheparincoatingtechnologyofextracorporealcirculationprinciple,aswellasrelevantheparincoatingtechnologyareanalyzed.

【keywords】:extracorporealcirculation;Heparincoatingtechnology;Theprincipleof

引言

研究证明微血管内皮细胞上存在肝素样分子结构（硫酸肝素），当血液凝固状态发生改变时，这些内皮细胞对其发生作用[1]。因此用肝素类物质来修饰非生物面，使其拥有良好的血液相容性不失为一种合理的方法。其中肝素固化在体外循环器材血液接触面上或进行肝素涂层已被广泛研究，目前认为是在改进其生物相容性方面最有前途的一种方法。

一、肝素涂层技术的原理

之前的研究表明，肝素涂层表面通过增强了抗凝血酶Ⅲ的催化作用减少血栓形成。虽然该技术有利的一面没有得到证实，然而最新的研究发现，肝素涂层技术的益处在于血浆蛋白的选择性粘附，从而可以在材料表面快速形成血液相容性假膜，同时还可以防止蛋白变性并增强了粘附蛋白和血细胞的活性[2]。也有相关研究发现，人工材料表面的血浆蛋白，如凝血因Ⅻ、纤维蛋白原透明结合蛋白等等都可以提高抗凝活性。

二、体外循环器材肝素涂层技术原则

1、普适面原则（（universalsurface），具有代表性的方法是把多聚体涂料（polyethyleneimine，PEI）以沉积或离子键的方式结合于各种材料表面，使材料面均与经亚硝酸降解处理后的肝素有亲和力；

2、通用涂料原则（（universalcoatin），是用结合剂处理肝素使其物化性质改变，这样的肝素应与各种材料面有高度亲和力，同时保持其抗凝特性。DurafloⅡheparin即是一种适用于体外循环设备肝素涂层的理想通用涂料。它用有机溶剂1，1，2trichloro-1，1，2fluoro-ethane稀释到所需浓度后，用泵注人体外循环回路里进行循环，然后排空，干燥备用。涂层在应力下不会毅裂或膨胀，残留的溶剂亦极易排空。

三、体外循环中的肝素涂层技术

肝素共价键涂层技术可分为三类：离子键结合方式；共价键结合方式；终点固定方式，其分子式如图1所示。

图1肝素分子结构示意图

1、离子键结合肝素带大量负电，用正离子诱导剂将正离子引上合成材料面，通过静电吸引肝素。以苯甲胺作诱导剂的苯甲胺-肝素已广泛应用于临床，但由于十分容易溶于生理盐水而不适宜使用在体外循环方面[3]。

TDMAC-肝素(盐酸3-12烷甲胺一肝素)是由Grode合成的一种很实用的肝素涂料，用其涂层的分流管道已有商品出售。某些正离子基因如N-N二甲基胺乙烯基与多聚体基质结合亦有利于肝素吸附。聚氨一亚胺络合肝素后能结合在聚氨酷与玻璃面上。

2、共价键结合方式是利用高分子材料表面的-CNS基、-NH2基、-OH基等特异性活性基团与肝素分子的-OH基作用来固定肝素[4]。由于肝素具有大量功能性基团，往往与材料表面的结合过于牢固，导致肝素分子失去活性，因而往往不能得到预期的抗凝效果。

3、终点固定方式是先在生物材料表面制备一种约束性离子复合物，再通过一种控制的亚硝酸降解步骤来活化肝素，使得肝素分子形成终端自由醛基，这种类型的肝素可以通过氨化还原作用与谷氨酸二醛发生化学还原反应，将肝素以共价键方式固定在含氨基的材料表面[5]。值得注意的是，这种肝素分子会发生部分降解，降低在溶液中的催化活性，然而，因为其与生物材料表面的结合部位比较合适，所以，这种方式能够产生真正的抗凝涂层材料。

结语

体外循环手术中全身需要肝素化，体外循环管道经过肝素改性使之具有更加良好的生物学相容性，该种涂层方法在体外循环手术允许的8个小时内，肝素结合相对较为牢固，可以适合临床使用。综上所述，肝素结合技术作为近年来发展的一项新技术，它能改善CPB管路与血液的生物相容性，减少血液与异物表面接触引起的炎症反应。

参考文献

【1】杨剑，易定些体外循环中的肝素涂层技术明.国外医学生物医学工程分册.2003.（12）:89~93.

【2】李建，体外循环与皿小板损伤[M}.国外医学?麻醉与复苏分册.1996.（21）:85~87.

【3】高清元，体外循环对血小板聚集及膜蛋白的影响[J].ProceedingofClinicalMedicineJ.Sep.2004，113（9）668.

【4】杨春，杨剑，易定华，等.肝素涂层体外循环管道中聚乙烯亚胺的作用研究[J].心脏杂志，2010，22（6）:670~672.

【5】杨剑，易定华，钟丽辉，等.肝素涂层体外循环管道抗凝血性能的研究[J].生物医学工程与临床，2003，（2）:100~103.