血管功能界面微纳尺度形貌的表征与仿生制备

李 静 冯建涛 孙全梅 韩 东

国家纳米科学中心，北京 100190

血管功能界面微纳尺度形貌的表征与仿生制备

李 静 冯建涛 孙全梅 韩 东

国家纳米科学中心，北京 100190

目的：采用原子力显微镜对动脉内壁表面超微结构进行在位成像，并分析血管收缩及扩张时微纳尺度形貌变化，以明确其生理作用机制。方法：本研究用原子力显微镜的磁驱动轻敲模式对麻醉大白兔腹主动脉进行在位成像。观察血管内膜外貌特征，以及使用药物刺激后其形态的改变，用聚二甲基硅氧烷模拟这种形貌，体外构建四个不同粗糙度的界面：0.7nm、18.1nm、30.7nm、45.1nm，进行体外血清液滴浸润实验。药物刺激后微脊高度发生变化，构建五个不同微脊高度的界面：50±2.63nm、100±10.32nm、150±10.72nm、200±13.34nm和250±10.54nm，进行液滴碰撞试验。采用液滴铺展后液面高度与直径的比值，及液滴碰撞后达到稳定状态所需要的时间作为界面功能评价的参数。结果：结果显示血管内膜形貌呈有序性的亚微米和纳米尺度微脊构成。使用去甲肾上腺素（0.1m M）及硝酸甘油（0.2m M）局部相继刺激后，这些粗糙度和微脊高度变低及转为变高。血清液滴浸润实验结果显示液滴在沿微脊方向与垂直微脊方向铺展的直径比为：1.1、1.2、1.5和2.0。液滴碰撞结果显示在五个不同微脊高度的界面，液滴铺展后液面高度与直径的比值为：0.0765、0.07525、0.0555、0.0395和0.04175。且液滴与界面碰撞后达到稳定状态所需的时间为：8.65s、7.24s、6.06s、4.6825s、4.04s。而在几乎光滑粗糙度为0.7nm 的界面上，液滴铺展后高度与直径的比值为0.153，液滴碰撞后达到稳态需要的时间为14.20s。我们推断这种有序性的微脊能促进流体沿着微脊方向铺展，与光滑的界面相比这种带有微脊的界面更有利于消除液滴与界面相互作用产生的震荡。结论：血管舒缩时沿血流方向的流体存在挤压作用，而血管的微尺度形貌有利于血流向前推动，具有稳定流体，避免产生湍流的作用，对维持血管内膜生理平衡也有很大作用。