8-羥基喹啉（8-Hydroxyquinoline，8-HQ）是一種含氮雜環有機化合物，分子結構中同時存在羥基與喹啉環，兼具配位螯合能力、抑菌活性與生物相容性，可通過化學接枝、共混復合等方式改性醫用高分子材料，賦予材料抗凝血、抑菌、生物穩定等特性，在人工血管、心臟支架、血液透析膜等血液接觸材料領域具有重要應用潛力。其抗凝血性能的核心機制圍繞抑制血小板黏附聚集、調控凝血因子活化、降低材料表面血栓形成風險展開，性能評估需結合體外實驗與體內植入驗證，全面衡量材料的血液相容性。

一、8-羥基喹啉改性血液相容性材料的核心機制

血液接觸材料引發血栓的本質是材料表面與血液成分的非特異性相互作用，包括血小板黏附活化、凝血因子級聯反應啟動、纖維蛋白原沉積等。8-羥基喹啉通過分子結構中的活性基團，從三個層面調控材料-血液界面行為，實現抗凝血功能。

1. 界面電荷與潤濕性調控

8-羥基喹啉分子中的羥基（-OH）為親水基團，喹啉環為疏水基團，二者協同作用可優化材料表面的親疏水平衡。將其接枝或共混到聚氨酯（PU）、聚氯乙烯（PVC）、聚醚砜（PES）等基材后，材料表面的水接觸角可調控至50°~70°的理想范圍——該潤濕性既避免了強疏水表面引發的蛋白質不可逆吸附，又防止了強親水表面導致的血小板過度黏附。同時，8-羥基喹啉的氮原子具有孤對電子，可通過質子化作用調節材料表面的zeta電位，使其趨近于中性（-10mV~+5mV），減少帶負電的紅細胞、血小板與材料表面的靜電吸附，從源頭降低血栓觸發概率。

2. 金屬離子螯合與凝血因子抑制

凝血過程依賴鈣離子（Ca²⁺）作為凝血因子Ⅳ的核心輔因子，參與凝血酶原激活、纖維蛋白原轉化為纖維蛋白等關鍵步驟。8-羥基喹啉的羥基與喹啉環氮原子可形成五元螯合環，高效螯合血液中的游離Ca²⁺，降低局部Ca²⁺濃度，從而抑制凝血因子的級聯活化，延緩纖維蛋白凝塊的形成。此外，8-羥基喹啉對血液中的鐵離子（Fe³⁺）、銅離子（Cu²⁺）也具有螯合能力，可減少金屬離子介導的氧化應激反應，避免紅細胞破裂與血小板活化，進一步提升材料的抗凝血性能。

3. 抑菌與抗炎協同抗凝血

血液接觸材料植入體內后，表面易滋生細菌形成生物膜，引發炎癥反應，而炎癥因子（如腫liu壞死因子-α、白細胞介素-6）會進一步激活凝血系統，加劇血栓形成。8-羥基喹啉具有廣譜抑菌活性，可通過破壞細菌細胞膜完整性、抑制細菌酶活性，有效抑制金黃色葡萄球菌、大腸桿菌等致病菌的黏附與增殖，減少生物膜形成。同時，其分子結構可抑制巨噬細胞的過度活化，降低炎癥因子釋放，緩解材料-組織界面的炎癥反應，實現“抑菌-抗炎-抗凝血”的協同效應，尤其適用于長期植入的血液接觸材料。

二、在血液相容性材料中的應用方式

根據基材性質與應用場景的不同，8-羥基喹啉主要通過化學接枝改性、共混復合改性、表面涂層改性三種方式整合到血液接觸材料中，不同方式的適配性與性能表現存在差異。

1. 化學接枝改性

該方式通過共價鍵將8-羥基喹啉接枝到材料表面，結合力強、穩定性高，是長效抗凝血材料的首選改性方法。具體過程為：先對基材（如聚氨酯人工血管、聚醚砜透析膜）進行表面活化，引入羧基（-COOH）、羥基（-OH）等活性基團，再通過酯化反應、酰胺化反應將8-羥基喹啉的羥基或氮原子與基材活性基團共價結合。接枝后的材料表面形成均勻的8-羥基喹啉分子層，既保留了基材的力學性能，又賦予其持久的抗凝血與抑菌活性。例如，8-羥基喹啉接枝改性的聚氨酯人工血管，在體內植入實驗中可維持12周以上的抗血栓性能，且無明顯炎癥反應。

2. 共混復合改性

對于聚乳酸（PLA）、聚己內酯（PCL）等可降解高分子材料，常采用共混復合方式，將8-羥基喹啉與基材高分子熔融共混，再通過紡絲、澆鑄等工藝制備成纖維或薄膜材料。該方法操作簡便、成本較低，8-羥基喹啉可在材料內部均勻分散，并隨材料的緩慢降解逐步釋放，實現“降解-釋藥-抗凝血”的動態匹配。需注意控制8-羥基喹啉的添加量，通常為0.5%~3%（質量分數），添加量過高會導致材料力學性能下降，且過量的8-羥基喹啉釋放可能引發細胞毒性；添加量過低則無法達到有效抗凝血濃度。

3. 表面涂層改性

針對金屬基血液接觸材料（如不銹鋼心臟支架、鈦合金介入導管），可采用涂層技術將8-羥基喹啉負載到材料表面。常用方法包括浸涂法、噴涂法與電化學沉積法：將8-羥基喹啉溶解于乙醇、丙酮等溶劑中，配制成涂層液，通過浸涂或噴涂使涂層液均勻覆蓋金屬表面，干燥后形成致密的有機涂層；或利用電化學沉積法，將8-羥基喹啉與導電高分子（如聚吡咯）共沉積到金屬表面，提升涂層的附著力與導電性。該涂層不僅能改善金屬材料的血液相容性，還可抑制金屬離子的溶出，降低金屬離子引發的凝血反應。

三、8-羥基喹啉改性材料抗凝血性能的評估方法

抗凝血性能評估需遵循體外快速篩選-半體內模擬驗證-體內植入評價的三級體系，結合血液成分分析、血栓形成觀察與組織學檢測，全面表征材料的血液相容性，核心評估指標與方法如下。

1. 體外抗凝血性能評估

體外實驗具有操作簡便、周期短、成本低的優勢，適用于改性材料的初步篩選，核心檢測內容包括：

血小板黏附與活化檢測：將改性材料與新鮮抗凝全血或富血小板血漿共孵育，孵育后采用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察材料表面的血小板黏附數量與形態——抗凝血性能優異的材料表面血小板黏附少，且形態保持正常的圓盤狀，無偽足伸出；同時檢測血漿中血小板活化標志物（如血小板因子4、β-血栓球蛋白）的濃度，濃度越低表明血小板活化程度越低。

凝血因子活化檢測：通過測定活化部分凝血活酶時間（APTT）、凝血酶原時間（PT）與凝血酶時間（TT）評估內、外源性凝血途徑的活化情況。若改性材料能顯著延長APTT與PT，說明其可有效抑制凝血因子的級聯反應；此外，檢測纖維蛋白原的吸附量與構象變化，纖維蛋白原吸附量低且構象無明顯改變的材料，血栓形成風險更低。

溶血率檢測：將材料與紅細胞懸液共孵育，測定上清液中的血紅蛋白濃度，計算溶血率。生物相容性良好的材料溶血率需低于5%，8-羥基喹啉改性材料因表面親疏水平衡優化，溶血率通常可控制在2%以下。

2. 半體內抗凝血性能評估

半體內實驗模擬材料與血液的動態接觸環境，更接近體內實際情況，常用方法為動靜脈短路實驗：將改性材料制成的導管接入實驗動物（如兔、犬）的動靜脈之間，構建體外循環回路，讓血液以一定流速流經材料表面，循環一定時間后，觀察材料表面的血栓形成情況，測定回路中血小板計數、凝血因子活性的變化。抗凝血性能優異的材料在循環4小時后，表面無明顯血栓沉積，血小板計數下降率低于10%。

3. 體內抗凝血性能評估

體內植入實驗是評估材料臨床應用潛力的關鍵，需將改性材料植入實驗動物體內的血液接觸部位，如將8-羥基喹啉改性的人工血管植入大鼠腹主動脈，或將涂層支架植入犬冠狀動脈，植入后定期取材檢測：

血栓形成觀察：通過血管造影、組織切片染色觀察材料表面的血栓沉積面積與厚度，抗凝血材料的血栓沉積面積需低于5%。

組織學檢測：觀察材料周圍的炎癥細胞浸潤情況、內皮細胞覆蓋程度，理想狀態下材料表面可快速形成完整的內皮細胞層，實現內皮化，進一步降低血栓風險。

長期安全性評估：監測實驗動物的血常規、肝腎功能指標，評估8-羥基喹啉的長期釋放是否引發全身毒性，確保材料的生物安全性。

四、應用瓶頸與優化方向

8-羥基喹啉在血液相容性材料中的應用仍面臨一些瓶頸，需通過結構改性與工藝優化突破限制：

水溶性與生物利用度不足：純8-羥基喹啉水溶性較差，限制了其在水相環境中的作用效率。可通過引入羧甲基、磺酸基等親水基團制備8-羥基喹啉衍生物，提升其水溶性與血液中的分散性，同時增強金屬離子螯合能力。

長效性與生物降解性平衡：化學接枝改性的材料抗凝血長效性好，但難以降解；共混復合改性的材料可降解，但8-羥基喹啉易快速釋放導致性能衰減。可設計智能響應型釋放體系，利用血液中的pH值、酶濃度等信號調控8-羥基喹啉的釋放速率，實現長效抗凝血。

細胞毒性與生物安全性優化：高濃度8-羥基喹啉具有一定細胞毒性，需通過體外細胞實驗（如內皮細胞增殖實驗、巨噬細胞毒性實驗）確定安全添加濃度，并結合體內植入實驗驗證長期安全性，確保材料符合醫用植入物的安全標準。

8-羥基喹啉憑借獨特的螯合性能、抑菌活性與界面調控能力，為血液相容性材料的改性提供了高效、經濟的解決方案。通過化學接枝、共混復合等方式，可賦予傳統醫用材料優異的抗凝血與抑菌功能，在人工血管、血液透析膜、心臟支架等領域具有廣闊的應用前景。未來的研究重點將集中在8-羥基喹啉衍生物的設計、智能釋放體系的構建與體內長期安全性的驗證，推動改性材料從實驗室走向臨床應用。

本文來源于黃驊市信諾立興精細化工股份有限公司官網 http://www.gdctc.cn/