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

國家納米科學中心，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

國家納米科學中心，北京 100190

目的：采用原子力顯微鏡對動脈內(nèi)壁表面超微結構進行在位成像，并分析血管收縮及擴張時微納尺度形貌變化，以明確其生理作用機制。方法：本研究用原子力顯微鏡的磁驅(qū)動輕敲模式對麻醉大白兔腹主動脈進行在位成像。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，體外構建四個不同粗糙度的界面：0.7nm、18.1nm、30.7nm、45.1nm，進行體外血清液滴浸潤實驗。藥物刺激后微脊高度發(fā)生變化，構建五個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，進行液滴碰撞試驗。采用液滴鋪展后液面高度與直徑的比值，及液滴碰撞后達到穩(wěn)定狀態(tài)所需要的時間作為界面功能評價的參數(shù)。結果：結果顯示血管內(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。血清液滴浸潤實驗結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。液滴碰撞結果顯示在五個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到穩(wěn)定狀態(tài)所需的時間為：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，液滴碰撞后達到穩(wěn)態(tài)需要的時間為14.20s。我們推斷這種有序性的微脊能促進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。結論：血管舒縮時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，具有穩(wěn)定流體，避免產(chǎn)生湍流的作用，對維持血管內(nèi)膜生理平衡也有很大作用。