基于超疏水表面的人工血管抗凝血行为的数值模拟研究

目的将超疏水表面应用于人工血管是近年来提出的减缓血管移植初期血栓形成的新策略,然而患者体内血流动力学条件存在个体化差异,贸然进行血管配对易引起血液中血小板的短期激增并形成壁面黏附从而诱发凝血行为。本研究通过数值模拟探讨了超疏水表面微结构、血液流变参数等对血小板黏附的影响规律。方法在Fluent软件中利用Carreau模型定义血液为非牛顿流体,通过相位离散技术(DPM)追踪管道内示踪剂(血小板)的运动状态,对比不同边界条件下固体颗粒的黏附行为。结果通过优化微结构的“过渡因子”和“周期间距”使得血液流经管壁时所受黏滞阻力下降37%。同时,随着流体黏度的下降和流速的增加,血管近壁面的气膜“铠甲”产生周期性的“蠕动效应”,动态防御下血小板的黏附数量可减少约42%。结论流体流变特性和微结构尺寸的协同作用影响了血小板的黏附,针对不同生活习惯以及身体耐受性的临床患者应综合考虑以上两点。此外,本研究不仅为术后短期抑制血栓形成提供了新思路,还为新型抗血栓人工血管的制备以及临床应用提供了理论依据。