减少人工肺表面污染：一氧化氮释放与微观血栓评估

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美国阻塞性慢性肺病患病率接近15%，影响3500万患者。人工肺用于支持病情最严重的患者，但主要因电路和氧合器表面血栓形成需每1-4周更换一次。生物污染（细菌粘附引起的感染）是导致装置更换的次要原因。虽然抗凝血药物、抗生素和表面涂层可降低血栓和细菌污染，但现有治疗方法均存在长期有效性不足和显著副作用的问题。本研究采用两种方法应对这一临床需求。首先，测试新型材料Cu-PDMS产生的表面一氧化氮（NO）在中空纤维膜人工肺中的抗血栓和抗菌特性；其次，研究中空纤维膜肺内血栓形成的宏观和微观机制，提出减少凝血的设计建议。 研究在羊体内进行72小时静脉-静脉体外膜氧合（ECMO）实验，对比10 wt%Cu-PDMS中空纤维和临床标准聚甲基戊烯（PMP）纤维的人工肺。Cu-PDMS纤维显著降低血流阻力（血栓形成指标），在12-36小时范围内效果最显著。体外模拟人工肺条件的研究表明，表面产生的NO、气态NO和铜均能减少绿脓杆菌（革兰氏阴性菌）和金黄色葡萄球菌（革兰氏阳性菌）的粘附，但抗菌效果为短期，NO与铜的联合应用未产生协同增强效应。此外，研究了纤维束参数（填充密度、流道长度、迎风面积）对血栓形成的影响。采用标准化平台，通过3D打印聚氨酯丙烯酸酯流动腔室模拟成人Quadrox氧合器在2 L/min流量下的流动条件。微计算机断层扫描捕获宏观血栓形成，荧光成像捕获微观血栓形成。研究结论：较长的流道长度、较小的迎风面积和疏松堆积的纤维束可降低凝血。这些结果为计算血栓模型验证和人工肺设计优化提供了依据。

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