[发明专利]一种研究血液相容性材料与纤维蛋白原的电子转移模型及其验证方法

权利要求书

1.一种研究血液相容性材料与纤维蛋白原的电子转移模型，其特征在于其包括：电子转移模型结构及参数、理论计算验证方法和实验验证方法及材料体系三部分。

2.根据权利要求1所述的电子转移模型，其特征在于：所述模型的参数包括生物材料带隙E_g、费米能E_f和表面势能。

3.根据权利要求1所述的电子转移模型，其特征在于：所述理论计算验证方法以半导体能带和电子隧穿理论作为理论基础，建立半导体生物材料能带模型和纤维蛋白原的能带模型，计算了生物材料的禁带宽度、生物材料与血液接触的接触生物势以及电子掺杂对纤维蛋白原价带电子穿透几率的影响。

4.根据权利要求1所述的电子转移模型，其特征在于：所述实验验证方法通过实验沉积四面体非晶碳薄膜，通过调节沉积过程中的脉冲重复频率，改变薄膜的成键结构和光学带隙，采用血小板黏附实验，研究不同生物材料对血小板的黏附数量，以及被黏附血小板的形态，观察薄膜上黏附血小板的数量和变性程度，验证电子转移模型。

5.权利要求1-4中任一项所述的研究血液相容性材料与纤维蛋白原的电子转移模型的验证方法，其特征在于包括以下的模拟仿真验证方法步骤：

假设生物材料吸附纤维蛋白原后，二者形成了半导体异质结，定义一个电子在血液中的能级E_blood，分别将生物材料导带底、纤维蛋白原的导带底与电子血液能级E_blood的间距称为生物材料和纤维蛋白原的功函数χ₁和χ₂，接触生物势Δχ＝χ₂-χ₁；其中，接触生物势Δχ可取正值或者负值，其量级可能从0.1eV～几eV。

6.根据权利要求5所述的电子转移模型的验证方法，其特征在于其还进一步包括步骤：

(1)电子的转移方向由材料和纤维蛋白原的费米能级高低决定，首先计算费米能级差：ΔE_f＝E_f1-E_f2＝Δχ+0.9-ΔE_D1，其中纤维蛋白原导带底到费米能级的能级差ΔE_D2＝0.9eV，生物材料导带底到费米能级的能级差为ΔE_D1；

(2)计算价带顶的能级差ΔE_v＝E_v1-E_v2＝Δχ+1.8-E_g1，其中纤维蛋白原的带隙E_g2＝1.8eV，生物材料的带隙为E_g1；

(3)如果ΔE_f·ΔE_v＞0，则定义U₀＝||ΔE_f|-|ΔE_v||；如果ΔE_f·ΔE_v＜0，则定义U₀＝||ΔE_f|+|ΔE_v||；

将表面能带弯曲近似看作阶跃势，根据异质结隧穿理论，建立一个目标函数被称为纤维蛋白原价带电子向生物材料转移的穿透几率，可以定性确定生物材料的能带和接触生物势对凝血的影响。

7.根据权利要求5所述的电子转移模型的验证方法，其特征在于其还进一步包括以下的实验验证方法步骤：

(1)采用脉冲激光沉积方法制备四面体非晶碳薄膜；

(2)表征四面体非晶碳薄膜的成键结构；

(3)表征四面体非晶碳薄膜的能带结构，测量薄膜的透过光谱，求出薄膜吸收系数随光能量的变化曲线，来确定薄膜的光学禁带宽度；

(4)在生物表征方面，采用的方法是血小板黏附实验，研究不同生物材料对血小板的黏附数量，以及被黏附血小板的形态。

8.根据权利要求7所述的电子转移模型的验证方法，其特征在于：步骤(1)中，所述脉冲激光沉积方法中采用极限真空可达6.7×10^-6Pa的真空系统，工作气体为KrF，激光波长248nm，工作气压10^-3～10^-4Pa脉冲重复频率5～100Hz，脉冲宽度为20ns，单脉冲激光能量0～250mJ。