生物医用涂层材料是高端医疗器械的核心基础技术之一。《"健康中国2030"规划纲要》明确提出,要推动高端医疗器械国产化攻关,《陕西省"十五五"科技成果转化重点方向》亦将生物医用材料列为重点发展领域。然而,如何在各类医疗器械表面构筑兼具优异生物相容性、抗污性能和特定治疗功能的涂层,一直是制约医用材料临床转化的共性技术难题。针对上述挑战,我校基础与转化医学研究所李科副教授团队联合陕西师范大学、南方医科大学等多个校外高水平研究团队,依托类淀粉样蛋白自组装这一原创性科学体系,在血液净化与血液接触类医疗器械功能涂层领域取得系列重要突破。
在血液灌流材料方向,团队提出了一种基于类淀粉样蛋白的一步法表面改性策略。在传统血液灌流吸附材料表面原位形成功能性纳米涂层。该涂层凭借独特的生物粘附结构,能够稳定附着于多孔材料表面,经修饰的活性炭对尿素的吸附容量提高近四倍,同时实现了"毒素吸附能力"与"血液相容性"的协同增强,突破了传统血液灌流材料二者难以兼顾的技术瓶颈。
在血液接触类器械方向,团队另辟蹊径,开发出一种氧化还原触发的自体蛋白组装新技术。通过温和还原剂引发自体血液中提取的血红蛋白发生配体解离-相转变,在器械表面自组织形成纳米级超薄涂层。所得涂层不仅结构稳固、具有优异的抗生物污损性能,还可与肝素共组装形成复合涂层,将活化部分凝血活酶时间显著延长至600秒以上,同时消除异体材料带来的免疫原性和跨个体传播风险。该技术为个性化血液接触类医疗器械构建了"取之于己、用之于己"的临床转化新范式。
上述系列研究以类淀粉样蛋白组装体系为核心科学基础,分别面向血液灌流吸附材料的功能增强和血液接触器械的功能化涂层构建两大临床需求,形成了从"体外血液净化"到"体内血液接触"的系统性涂层解决方案。两项成果不仅彰显了蛋白质类淀粉样聚集体系在医用材料表面功能化中的强大潜力,也为推动医工交叉创新成果向临床转化提供了重要支撑。

李科副教授团队长期致力于疾病诊疗功能性材料的研究,聚焦类淀粉样蛋白材料的表界面改性与医学转化应用。近年来,团队与包括陕西师范大学杨鹏教授团队,南方医科大学附属中西医结合医院薛琪主任团队等多个校外高水平研究团队建立了深度合作关系,围绕功能化生物大分子材料在医用领域开展了系统的联合攻关。此次联合发表的系列高水平论文,充分体现了跨学科、跨单位协同创新的显著优势。
研究成果相继发表于国际顶级期刊《Advanced Materials》(中科院1区,IF=27.4,TOP期刊)和 《ACS Applied Materials & Interfaces》(中科院2区,IF=8.3,TOP期刊),西安医学院均为共同通讯作者单位,李科副教授均为共同通讯作者。
论文链接:
https://doi.org/10.1002/adma.73480
https://doi.org/10.1021/acsami.6c00495
团队负责人简介:
李科,西安医学院基础与转化医学研究所副教授。主要医用功能性生物大分子应用研究。现任医用功能化生物大分子材料研究与转化陕西省高校青年创新团队带头人,西安医学院功能性医用生物材料研究团队带头人,西安市常见老龄疾病防治重点实验室副主任。以第一作者或通讯作者在Nature Communications、Advanced Materials、ACS Applied Materials & Interfaces等国际高水平期刊发表多篇研究论文。主持及参与国家自然科学基金、陕西省科技厅项目等多项课题。
