【摘要】 锆基非晶合金薄膜实现血小板粘附率降低77%，表面粗糙度0.19nm+接触角97.9°双重抗凝血机制解析。临床验证TFMG涂层在心血管支架等医疗器械的应用价值。

金属玻璃（MGs）凭借非晶态结构展现出高强度、低表面粗糙度及卓越的耐磨耐腐蚀特性，显著优于传统金属材料。大块金属玻璃（BMGs）虽具备生物相容性优势，但加工难度限制了应用。薄膜金属玻璃（TFMGs）作为新型生物涂层材料，在医疗器械领域展现出独特价值。本文通过临床试验验证锆基TFMGs涂层对血小板粘附的抑制效果，为抗凝血医疗器械开发提供新思路。

 

核心实验设计

选用惰性玻璃衬底（D263MM，直径12mm）排除干扰因素，通过射频磁控溅射制备200nm厚Zr₅₃Cu₃₃Al₉Ta₅金属玻璃薄膜。对照组包含裸玻璃基板及相同厚度的钛涂层样品。实验流程详见图1：

图1 研究的实验步骤。

 

血小板粘附关键数据

通过扫描电镜对比分析发现：

1.​人血小板粘附率对比​

TFMG涂层表面粘附量较裸玻璃降低77%，较钛涂层降低63%（图2）

图2 在低（a -c）和高（d - f）倍率下，裸（a, d）， Ti- （b, e）和TMGs涂层（c, f）玻璃表面的典型人血小板扫描电镜图像。

 

2.猪血小板验证实验​

跨物种实验确认TFMG涂层的普适抗粘附特性（图3）

图3 在低（a -c）和高（d - f）倍率下，裸（a, d）、Ti- （b, e）和TMGs涂层（c, f）玻璃表面上猪血小板的典型SEM图像。

 

机制解析与临床价值

参数

裸玻璃

钛涂层

TFMG涂层

表面粗糙度(nm)

2.1

0.8

​0.19​

水接触角(°)

62.3

75.6

​97.9​

表面自由能(mN/m)

58.7

45.2

​31.9

数据证实表面特性（非化学成分）主导抗粘附机制：

  • 超高光滑度（0.19nm）限制细胞锚定点
  • 疏水表面（97.9°接触角）降低生物分子吸附
  • 癌细胞粘附抑制率达70-87%（乳腺癌/结肠癌/食道癌）

 

结论与展望

锆基TFMG涂层通过物理机制显著降低血小板与癌细胞粘附，为心血管支架、肿瘤手术器械等医疗植入物提供新型抗凝血解决方案。后续将开展钛合金（Ti₆Al₄V）及不锈钢基板的临床应用研究。

 

参考文献：1.Chang, C.-H.;  Li, C.-L.;  Yu, C.-C.;  Chen, Y.-L.;  Chyntara, S.;  Chu, J. P.;  Chen, M.-J.; Chang, S.-H., Beneficial effects of thin film metallic glass coating in reducing adhesion of platelet and cancer cells: Clinical testing. Surf. Coat. Technol. 2018, 344, 312-321.

 

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