等離子表面改性的另一個重要應用是促進細胞生長或蛋白質的結合，以降低血栓的生成。氟化的聚四氟乙烯涂層和從有機硅單體中提取的類有機硅涂層都具有血液相容性。薄膜中氟碳比（F/C比）、潤濕性和存在形態，顯然都與纖維蛋白原的吸收和存儲息息相關，纖維蛋白原是一種存在于人體血液中并參與凝血過程的蛋白質。可以采用PECVD制備不同表面形態的類聚四氟乙烯薄膜。

通過等離子體聚合可以從有機硅單體中獲取類硅烷薄膜。SiCHO復合物被用在血液過濾器中和聚丙烯的中空纖維膜中以涂覆活性炭的顆粒。血液灌流器是將患者動脈血液循環地引入血液灌流器中，使血液中的毒物、代謝產物被吸附凈化，然后再輸回體內。血液灌流器中的吸附劑包括活性炭、酶、抗原、抗體等。其中碳顆粒必須被聚合物薄膜包覆，以防止細小碳顆粒進入到血液中：同樣，微孔聚丙烯血液氧合器也要涂上一層類硅烷聚合物薄膜，目的是為了降低聚丙烯表面的粗糙度，以減少對血液細胞造成的損傷。

肝素和類肝素分子，膠原蛋白、白蛋白和其他啊生命起源分子可被固定在聚合物表面上，發揮抗血栓的作用。因此，要使這些分子固定在聚合物的表面，那么就需要聚合物被激活，并對被接枝聚合的分子作出響應。這個過程主要以試驗實證的方法為準，用的最多的接枝基團是NH_2。OH和—COOH，這些基團主要從非沉積供應原料NH_3、O_2、H₂O中獲取。

經過氨氣等離子體處理后的材料表面會存在氨基功能團，它類似于肝磷酯，可作為抗凝劑的附著位點。這種等離子體在體外醫用器皿上的應用實例有實驗或藥物生產的培養皿的清洗改性，以及微孔板的表面改性。這種表面改性還可以提高人體植入物的生物相容性。例如，通過提高血容性涂層與本體材料的黏合性能，改善人造血管、隱形眼鏡、給藥植入物的生物相容性。在某些應用中，若有必要的話，還可以通過材料表面處理來降低蛋白質或細胞的黏附性，如接觸的隱形眼鏡和人工晶狀體材料。

很多材料都會促使蛋白結合，而導致血栓的形成。材料表面使用抗凝涂層后，可以有效較低表面凝血形成血栓的趨勢，但是抗血栓涂料往往不能很好地與聚合物表面結合。采用等離子體中的活性自由基使材料表面通過肝素化或接枝抗栓官能團，來增加材料表面有效地化學鍵結合。材料表面改性的效果由一系列的因素決定，這些因素包括材料基底的選取、抗血栓涂料的成分構成和改性后的材料是用壽命。動物實驗的結果表明，經過等離子體表面活化改性后，在涂覆一層肝素的聚氨酯導管，在使用30天后，沒有出現蛋白附著的現象；只經過等離子體表面改性而無肝素涂層的聚氨酯導管，出現了少量的蛋白附著；而未經等離子體表面改性的導液管則出現了嚴重的血栓。與未經處理的血液過濾器相比，改性后的血液過濾大幅減少了血小板的附著量。