血管功能界面微納尺度形貌的表征與仿生制備

李 靜 馮建濤 孫全梅 韓 東

國(guó)家納米科學(xué)中心，北京 100190

血管功能界面微納尺度形貌的表征與仿生制備

李 靜 馮建濤 孫全梅 韓 東

國(guó)家納米科學(xué)中心，北京 100190

目的：采用原子力顯微鏡對(duì)動(dòng)脈內(nèi)壁表面超微結(jié)構(gòu)進(jìn)行在位成像，并分析血管收縮及擴(kuò)張時(shí)微納尺度形貌變化，以明確其生理作用機(jī)制。方法：本研究用原子力顯微鏡的磁驅(qū)動(dòng)輕敲模式對(duì)麻醉大白兔腹主動(dòng)脈進(jìn)行在位成像。觀察血管內(nèi)膜外貌特征，以及使用藥物刺激后其形態(tài)的改變，用聚二甲基硅氧烷模擬這種形貌，體外構(gòu)建四個(gè)不同粗糙度的界面：0.7nm、18.1nm、30.7nm、45.1nm，進(jìn)行體外血清液滴浸潤(rùn)實(shí)驗(yàn)。藥物刺激后微脊高度發(fā)生變化，構(gòu)建五個(gè)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，進(jìn)行液滴碰撞試驗(yàn)。采用液滴鋪展后液面高度與直徑的比值，及液滴碰撞后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)所需要的時(shí)間作為界面功能評(píng)價(jià)的參數(shù)。結(jié)果：結(jié)果顯示血管內(nèi)膜形貌呈有序性的亞微米和納米尺度微脊構(gòu)成。使用去甲腎上腺素（0.1m M）及硝酸甘油（0.2m M）局部相繼刺激后，這些粗糙度和微脊高度變低及轉(zhuǎn)為變高。血清液滴浸潤(rùn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示液滴在沿微脊方向與垂直微脊方向鋪展的直徑比為：1.1、1.2、1.5和2.0。液滴碰撞結(jié)果顯示在五個(gè)不同微脊高度的界面，液滴鋪展后液面高度與直徑的比值為：0.0765、0.07525、0.0555、0.0395和0.04175。且液滴與界面碰撞后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)所需的時(shí)間為：8.65s、7.24s、6.06s、4.6825s、4.04s。而在幾乎光滑粗糙度為0.7nm 的界面上，液滴鋪展后高度與直徑的比值為0.153，液滴碰撞后達(dá)到穩(wěn)態(tài)需要的時(shí)間為14.20s。我們推斷這種有序性的微脊能促進(jìn)流體沿著微脊方向鋪展，與光滑的界面相比這種帶有微脊的界面更有利于消除液滴與界面相互作用產(chǎn)生的震蕩。結(jié)論：血管舒縮時(shí)沿血流方向的流體存在擠壓作用，而血管的微尺度形貌有利于血流向前推動(dòng)，具有穩(wěn)定流體，避免產(chǎn)生湍流的作用，對(duì)維持血管內(nèi)膜生理平衡也有很大作用。