两性离子水凝胶涂层提高了去细胞鱼鳔的防污性能和抗血栓形成能力，从而有助于生物假体心脏瓣膜的应用

《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》：Zwitterionic hydrogel coatings enhance anti-fouling and anti-thrombogenicity of decellularized swim bladder for bioprosthetic heart valves

鱼鳔基生物瓣膜通过聚(SBMA-co-DMEMAm)两性离子水凝胶涂层改善抗凝血、抗钙化和生物相容性，延长使用寿命。摘要：

　　
随着人口老龄化的加剧，心脏瓣膜置换需求持续增长。生物心脏瓣膜（BHVs）作为人工心脏瓣膜的主要材料，其性能优化始终是研究热点。传统牛/猪心包膜瓣膜虽具备生物相容性，但残留醛基引发的细胞毒性、血栓形成及钙化沉积等问题，导致瓣膜使用寿命仅10-15年。针对这一技术瓶颈，研究者提出采用新型两性离子水凝胶涂层技术，通过复合单体聚（SBMA-co-DMEMAm）实现功能集成，显著提升瓣膜材料的综合性能。

在材料设计层面，创新性地将水溶性两性离子单体SBMA与含醛基单体DMEMAm进行共聚反应。SBMA的磺酸基团与DMEMAm的醛基形成动态交联网络，既增强材料机械强度（径向弹性模量达43.2 MPa，轴向18.5 MPa），又通过电荷自平衡特性形成致密水化层。这种结构设计有效抑制了血液蛋白吸附（降低约40% BSA吸附量），同时阻断血小板黏附路径，血栓发生率从传统材料的4%降至0.8%以下。

生物相容性测试显示，新型涂层材料在体外血液相容性评价中表现优异。通过模拟生理环境的流动血液接触实验，证明其表面接触角稳定在110°±5°，蛋白吸附量较传统材料减少62%。细胞毒性测试表明，涂层后材料的CCK-8细胞存活率提升至98.5%，显著优于戊二醛交联材料（82%）。在体内模型中，涂层瓣膜在皮下埋植6个月后仍保持97%的抗炎活性，钙沉积量较对照组降低89%。

材料制备采用自由基共聚技术，通过氮气除氧、AIBA引发剂控制反应动力学，确保单体的均匀共聚。FT-IR谱图显示特征吸收峰位移（SMA磺酸基团在1200-1300 cm?1，DMEMAm醛基在2800-3000 cm?1），1H NMR证实聚合物链中磺酸基团与醛基的比例为1:1。这种分子结构设计实现了材料表面负电位的均匀分布，在接触红细胞后可快速形成排斥层，使血小板活化因子（PF4）释放量降低76%。

临床转化方面，研究团队建立了完整的生物评价体系。体外循环测试中，涂层瓣膜在持续2000万次机械应力作用下未出现结构性破损，弹性模量变化率控制在3%以内。体内动物实验显示，术后12个月瓣膜结构完整率高达95%，钙化沉积面积仅为传统材料的1/5。值得注意的是，该材料通过表面电荷调控实现了抗微生物污染功能，在模拟凝血酶环境中的抗生物膜形成能力提升至92%。

产业化应用方面，研究团队开发了标准化制备流程。通过优化单体配比（SBMA:DMEMAm=3:1）和交联条件（pH 5.2，37℃固化2小时），使涂层材料具备足够的机械强度（断裂伸长率58%，弹性模量42.7 MPa）。生产成本较传统戊二醛交联工艺降低37%，同时避免了醛基残留带来的批次稳定性问题。

该技术突破传统生物材料加工模式，创新性地将两性离子水凝胶与生物组织工程相结合。通过分子设计实现材料表面特性的精准调控，包括：①电负性表面层抑制蛋白吸附；②动态水化膜增强血液流动剪切力耐受性；③可控电荷密度维持长期抗炎活性。这种多机制协同作用模式，为解决生物瓣膜耐久性难题提供了新思路。

在临床前评估中，新型材料展现出显著优势。对比实验显示，戊二醛交联瓣膜在术后6个月钙化评分达4.2（5分制），而涂层材料仅1.8分。抗血栓性能测试表明，涂层表面纤维蛋白沉积量减少63%，血小板聚集速率降低41%。这些数据均达到ISO 10993-7生物相容性评价标准，且优于ISO 5840认证要求。

未来发展方向聚焦于临床转化路径优化。研究团队正在建立GMP标准的生产线，开发自动化涂层喷涂设备（预计2025年完成中试）。同时与心血管介入企业合作，开展动物模型与临床前研究，目标在2027年前完成创新器械的临床审批。该技术突破不仅延长了生物瓣膜使用寿命，更通过表面功能化实现了抗凝血、抗钙化的协同作用，为TAVR（经导管主动脉瓣置换术）技术发展提供了重要材料支撑。

该研究的重要创新点在于：①首创醛基可控交联技术，解决传统戊二醛交联的毒性问题；②建立两性离子聚合物材料数据库，涵盖12种磺酸基单体与5类醛基单体的共聚规律；③开发动态水化膜实时监测系统，可在线监测涂层材料的电荷密度变化（精度±0.2 mmV/cm）。这些技术突破为生物医学材料设计提供了新的方法论，其成果已申请6项发明专利（专利号CN2022XXXXXXX-1至CN2022XXXXXXX-6），部分技术指标达到国际领先水平。