等离子表面改性的另一个重要应用是促进细胞生长或蛋白质的结合，以降低血栓的生成。氟化的聚四氟乙烯涂层和从有机硅单体中提取的类有机硅涂层都具有血液相容性。薄膜中氟碳比（F/C比）、润湿性和存在形态，显然都与纤维蛋白原的吸收和存储息息相关，纤维蛋白原是一种存在于人体血液中并参与凝血过程的蛋白质。可以采用PECVD制备不同表面形态的类聚四氟乙烯薄膜。

通过等离子体聚合可以从有机硅单体中获取类硅烷薄膜。SiCHO复合物被用在血液过滤器中和聚丙烯的中空纤维膜中以涂覆活性炭的颗粒。血液灌流器是将患者动脉血液循环地引入血液灌流器中，使血液中的毒物、代谢产物被吸附净化，然后再输回体内。血液灌流器中的吸附剂包括活性炭、酶、抗原、抗体等。其中碳颗粒必须被聚合物薄膜包覆，以防止细小碳颗粒进入到血液中：同样，微孔聚丙烯血液氧合器也要涂上一层类硅烷聚合物薄膜，目的是为了降低聚丙烯表面的粗糙度，以减少对血液细胞造成的损伤。

肝素和类肝素分子，胶原蛋白、白蛋白和其他啊生命起源分子可被固定在聚合物表面上，发挥抗血栓的作用。因此，要使这些分子固定在聚合物的表面，那么就需要聚合物被激活，并对被接枝聚合的分子作出响应。这个过程主要以试验实证的方法为准，用的最多的接枝基团是NH_2。OH和—COOH，这些基团主要从非沉积供应原料NH_3、O_2、H₂O中获取。

经过氨气等离子体处理后的材料表面会存在氨基功能团，它类似于肝磷酯，可作为抗凝剂的附着位点。这种等离子体在体外医用器皿上的应用实例有实验或药物生产的培养皿的清洗改性，以及微孔板的表面改性。这种表面改性还可以提高人体植入物的生物相容性。例如，通过提高血容性涂层与本体材料的黏合性能，改善人造血管、隐形眼镜、给药植入物的生物相容性。在某些应用中，若有必要的话，还可以通过材料表面处理来降低蛋白质或细胞的黏附性，如接触的隐形眼镜和人工晶状体材料。

很多材料都会促使蛋白结合，而导致血栓的形成。材料表面使用抗凝涂层后，可以有效较低表面凝血形成血栓的趋势，但是抗血栓涂料往往不能很好地与聚合物表面结合。采用等离子体中的活性自由基使材料表面通过肝素化或接枝抗栓官能团，来增加材料表面有效地化学键结合。材料表面改性的效果由一系列的因素决定，这些因素包括材料基底的选取、抗血栓涂料的成分构成和改性后的材料是用寿命。动物实验的结果表明，经过等离子体表面活化改性后，在涂覆一层肝素的聚氨酯导管，在使用30天后，没有出现蛋白附着的现象；只经过等离子体表面改性而无肝素涂层的聚氨酯导管，出现了少量的蛋白附着；而未经等离子体表面改性的导液管则出现了严重的血栓。与未经处理的血液过滤器相比，改性后的血液过滤大幅减少了血小板的附着量。