摘要：近日，上海大学材料科学与工程学院朱波教授团队在血液接触生物医学设备的涂层研究领域取得重要进展，相关研究成果以“A Universal and Versatile Zwitterionic Coating for Blood-Contacting Cathete

近日，上海大学材料科学与工程学院朱波教授团队在血液接触生物医学设备的涂层研究领域取得重要进展，相关研究成果以“A Universal and Versatile Zwitterionic Coating for Blood-Contacting Catheters with Long Lengths and Complex Geometries”为题发表在国际综合性期刊顶刊《Advanced Science》（影响因子14.3）。高分子材料系博士生张瞳为论文第一作者，朱波教授、耿志副教授为论文的通讯作者。

血液接触导管作为医疗器械的重要组成部分，广泛应用于输液、血液透析和心血管手术等领域。然而，血栓形成、蛋白吸附和细菌污染等问题大大限制了导管的长期稳定性和安全性。如何在狭长、结构复杂的导管内表面快速构建兼具优异抗凝血性和机械稳定性的功能涂层，仍是该领域亟待突破的技术瓶颈。该研究提出了一种基于“侧链协同”作用的两性离子涂层技术，为血液接触导管等医疗器械的表面改性提供高效的解决方案。该涂层可在水相环境中迅速覆盖导管内壁，赋予其卓越的抗蛋白吸附、抗血栓、抗菌以及生物特异性识别性能。

图1、基于基团协同作用的自粘附可引发聚合物的结构式及示意图

本研究设计并合成了一种新型自粘附可引发聚合物，并通过侧链结构的仿生协同作用，实现了涂层在短短 3 分钟内对多种基材表面的快速改性，展现出广泛的适用性。经 ATRP 二次功能化后，该涂层在宽 pH 范围内对牛血清白蛋白、纤维蛋白原等血浆蛋白的吸附量几乎为零，并显著抑制血细胞粘附，尤其在抗血小板和红细胞粘附方面表现卓越，从而有效降低血栓形成风险。研究表明，即便在长、窄及复杂几何结构的导管表面，该涂层仍能均匀覆盖并保持长期稳定，实现近零蛋白吸附、强效抗血细胞粘附及抗菌能力，同时不影响可视性。相比传统肝素涂层，该涂层可将血栓形成率降低 98%，并在模拟血流冲刷环境下维持稳定性超过 7 天。

图2、具有防污、抗菌、抗血栓性能的长期稳定血液接触导管

此外，该涂层通过在超亲水的两性离子环境中构建高特异性的细胞识别网络，有效排除其他血细胞和血液成分的非特异性干扰，实现了对复杂血液环境中循环肿瘤细胞（CTCs）超过 90% 的捕获特异性和捕获效率。该技术为癌症的早期筛查、个性化治疗及精准诊断提供了全新的策略和工具。

图3、具精准生物识别能力的导管，实现复杂血样中循环肿瘤细胞的高效识别和捕获

本研究提出的两性离子涂层技术在血液接触导管等医疗器械的表面改性方面展现出显著优势，突破了传统涂层技术的局限，提供了一种高效、稳定且多功能的表面改性方案。该技术具备快速组装、高度生物抗污性和优异生物相容性的特点，不仅为改性医疗导管的安全性提供了新的保障，还为生物电子器件的集成应用及癌症早期筛查提供了创新性的解决方案。未来，随着研究的深入，该技术有望在临床应用得到推广，为精准医疗和癌症诊疗技术提供一种重要的手段。

该研究团队在国家自然科学基金（22175111、21474014、21704013）等的持续支持下，系统开展了两性离子改性材料在生物医学领域的研究工作：通过仿生设计开发出兼具优异生物相容性和长期稳定性的两性离子改性有机导电材料，成功实现了神经细胞的选择性电化学耦合（Nature Communications, 2014, 5, 4523）和电响应性释放（Advanced Functional Materials, 2018, 28, 1703890），并深入揭示了材料的结构-性能关系（Bioactive Materials, 2023, 26, 24-51）；在此基础上，进一步开发出具有抗生物污染和高适形贴合特性的两性离子柔性封装材料（Applied Surface Science, 2024, 660, 160032），展现出对目标细胞的选择性调控能力（RSC Applied Interfaces, 2025, 2, 496-507, 邀请论文）；通过创新性地发展空间受限逐层电化学聚合技术（ACS Applied Materials & Interfaces, 2020, 12, 12362−12372），实现了材料-器件的高效集成，最终研制出具有优异抗污性能的仿生有机电化学晶体管阵列（Chemical Engineering Journal, 2024, 483, 148980），为复杂生物环境下的生理信号检测和生物标志物传感提供了可靠解决方案。

来源：高分子科学前沿一点号1