近日，材料学院朱波课题组在血液接触生物医学设备的涂层研究领域取得重要进展，研究成果以“A Universal and Versatile Zwitterionic Coating for Blood-Contacting Catheters with Long Lengths and Complex Geometries”为题发表在国际综合性期刊顶刊《Advanced Science》（影响因子14.3）。高分子材料系博士生张瞳为论文第一作者，朱波教授、耿志副教授为论文的通讯作者。

血液接触导管作为医疗器械的重要组成部分，广泛应用于输液、血液透析和心血管手术等领域。然而，血栓形成、蛋白吸附和细菌污染等问题大大限制了导管的长期稳定性和安全性。如何在狭长、结构复杂的导管内表面快速构建兼具优异抗凝血性和机械稳定性的功能涂层，仍是该领域亟待突破的技术瓶颈。该研究提出了一种基于“侧链协同”作用的两性离子涂层技术，为血液接触导管等医疗器械的表面改性提供高效的解决方案。该涂层可在水相环境中迅速覆盖导管内壁，赋予其卓越的抗蛋白吸附、抗血栓、抗菌以及生物特异性识别性能。

图1、基于基团协同作用的自粘附可引发聚合物的结构式及示意图

本研究设计并合成了一种新型的自粘附可引发聚合物，通过引入磷酰胆碱和溴代异丁酸酯两种不同的侧链，利用其在水相环境中的亲疏水协同作用，使得涂层能够在3分钟内完成改性，远超传统方法所需的12小时。并且这种策略显著提高涂层与不同类型基材的亲和力，增强了其在医疗器械上的广泛适配性和涂层稳定性。结合ATRP二次功能化后，该涂层在宽泛的pH条件下展现出对牛血清白蛋白、纤维蛋白原等血浆蛋白近乎零的吸附量，并具有显著的抗血细胞粘附能力，尤其是对于血小板和红细胞的抗粘附性能，进一步降低了血栓形成的风险。研究表明，即便在长、窄和复杂几何形状的导管表面，涂层依然能够均匀涂覆并保持稳定，在不影响可视性的前提下，实现近零蛋白吸附、强效抗血细胞黏附与抗菌能力，相较肝素涂层，其可将血栓形成率降低98%，并在模拟血流冲刷下稳定保持7天以上的稳定性能。

图2、具有防污、抗菌、抗血栓性能的长期稳定血液接触导管

此外，涂层表面通过在超亲水的两性离子环境中构建高特异性的细胞特异性识别网络，能够有效排除其他血细胞和杂质的干扰，实现对复杂血液中循环肿瘤细胞超90%以上的捕获特异性和捕获效率。这一技术为癌症的早期筛查、个性化治疗及精准诊断提供了新的思路和工具。

图3、具精准生物识别能力的导管，实现复杂血样中循环肿瘤细胞的高效识别和捕获

本工作提出的两性离子涂层技术在血液接触导管等医疗器械的表面改性方面具有显著优势，不仅突破了传统涂层技术的局限，还提供了一种高效、稳定、多功能的解决方案。这种涂层技术的快速组装、卓越的抗污染性和生物相容性，为长时间与血液接触的医疗器械功能改性提供新方法。该研究不仅为医疗导管的安全性提供了新保障，也为生物电子器件集成技术与癌症早筛提供了创新的解决方案。未来，随着研究的深入，该技术有望在更多临床应用中推广，成为精准医疗和癌症治疗中的关键技术之一。

本工作是该研究团队近期关于两性离子防污应用的最新进展之一，得到国家自然科学基金（22175111、21474014和21704013）和中国博士后科学基金（2017M611416）的支持。该研究团队专注于仿生抗污材料及其在医疗设备、生物电子器件和柔性可穿戴设备中的应用研究，聚焦材料设计与材料功能赋能，致力于实现复杂应用场景下医用器械、医疗设备、生物电子器件和柔性可穿戴设备与临床应用的无缝整合。近年来，设计制备了具高抗生物抗污性能（Nature Communications, 2014, 5, 4523）与电响应耦合性能（Advanced Functional Materials, 2018, 28, 1703890）的仿生导电高分子材料，以实现对生物电极长期植入过程中生物污损和免疫炎症反应的有效抑制；通过探索仿生抗污高分子材料结构与生物抗污、电化学稳定性的协同关系（Journal of Materials Chemistry B, 2021, 9, 2717–2726）及植入电极防污涂层机械强度增强技术（Applied Surface Science, 2023, 621, 156902），以保证长期植入过程中材料、器件的机械和防污功能稳定性；开发了具有高抗生物污损的仿生有机电化学晶体管阵列（Chemical Engineering Journal, 2024, 483, 148980）及复杂体液可用的即时诊断生物传感技术（RSC Applied Interfaces, 2025, 2, 496-507）。