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一种制备镁合金血管支架的制备方法.pdf

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一种 制备 镁合金 血管 支架 方法
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摘要
申请专利号:

CN201710035805.3

申请日:

2017.01.18

公开号:

CN106620837A

公开日:

2017.05.10

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):A61L 27/04申请日:20170118|||公开
IPC分类号: A61L27/04; A61L27/34; A61L27/54; A61L27/58; C23C14/35; C23C14/20 主分类号: A61L27/04
申请人: 杨水祥
发明人: 杨水祥
地址: 100036 北京市海淀区西翠路3号12楼4门502号
优先权:
专利代理机构: 北京中政联科专利代理事务所(普通合伙) 11489 代理人: 陈超
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法律状态
申请(专利)号:

CN201710035805.3

授权太阳城集团号:

|||

法律状态太阳城集团日:

太阳城集团2017.06.06|||2017.05.10

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

本发明提供了一种高纯度镁合金血管支架的制作方法,采用3D打印技术,解决现有镁合金支架制作中存在的工艺复杂和成本高的技术问题。方法包括:采用3D打印技术制备镁合金心血管支架的预制体;通过磁控溅射将镁合金靶材溅射到预制体的表面;将溅射了镁合金靶材的预制体浸入醇溶液或水溶液,以使预制体溶解得到镁合金心血管支架。本发明采用的制备方法简化了工艺,降低了成本,具有广泛的应用前景。并采用了新的衣霉素药物涂层,降低了术后再狭窄的形成,增加了疗效和安全性。

权利要求书

1.一种制备镁合金可吸收血管支架的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)制作镁合金血管支架的预制体;
2)通过磁控溅射将镁合金靶材溅射到预制体的表面,形成合金预制体,其中,镁合金靶
材为纯度≥98%的Mg-Al-Zn合金;
3)将合金预制体浸入醇溶液或水溶液,以使预制体溶解,得到的镁合金膜即镁合金血
管支架;
4)将上述血管支架放入流体抛光液中进行电化学抛光去毛刺,即得。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤1)中,所述的预制体包括支架本
体和内衬,基于3D打印技术打印制备。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤1)中,所述的预制体采用醇溶性
光敏树脂材料或水溶性光敏树脂材料打印;所述的醇溶性光敏树脂材料优选乙氧基化的脂
肪醇;水溶性光敏树脂材料优选聚乙二醇双丙烯酸酯。
4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述支架本体为具有网状结构的管状
体;所述管状体的网状结构由轴向筋和横梁筋构成,轴向筋的截面呈梯形,横梁筋的侧面向
管状体内部倾斜。
5.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述内衬为管状体,置于所述支架本
体的内侧。
6.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述的3D打印技术的操作方法为:首
先,建立支架预制体的3D打印三维模型,然后基于立体光固化成型技术或者基于聚合物喷
射技术的3D打印方法,打印出预制体。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤2)中,所述的镁合金靶材为纯度
≥99%的Mg合金;优选的,步骤2)中,所述的镁合金靶材为纯度≥99.9%的Mg合金。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,步骤2)包括以下步骤:a.将预制体置
于真空室内的阳极旋转架上;b.将镁合金靶材置于真空室内的阴极上;c.控制所述阳极旋
转架以140~160r/min的转速旋转;d.向真空室内充入氩气,使得真空室的气压为0.6~
1.0Pa;e.打开溅射电源,使得镁合金靶材溅射到预制体上,并控制溅射的靶材厚度为
0.08mm~0.2mm;f.在溅射完成之后,向真空室内充入干燥氮气,直到真空室内气压与外界
气压平衡。
9.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于,步骤c中,所述的阳极旋转架以150r/
min的转速旋转。
10.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于,步骤d中,向真空室内充入氩气,使得
真空室的气压为0.8Pa。
11.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于,步骤e中,溅射的靶材厚度为0.08~
0.1mm。
12.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤3)中,所述的醇溶液为异丙醇、
乙醇或者二者的混合物;水溶液优选纯净水。
13.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤5)的具体操作为:使用超声喷涂
仪将药物和/或聚合物雾化喷出,喷涂在上述支架表面喷涂药物涂层液,该药物涂层液的溶
质质量浓度为0.1-10%,喷涂厚度为5~30μm。
14.根据权利要求13所述的制备方法,其特征在于,步骤5)中,所述的药物活性成分为
衣霉素。
15.根据权利要求13所述的制备方法,其特征在于,步骤5)中,所述的聚合物为聚乳酸。
16.根据权利要求13所述的制备方法,其特征在于,步骤5)中,该药物涂层液的溶质质
量浓度为1-10%,喷涂厚度为5~30μm。
17.根据权利要求16所述的制备方法,其特征在于,步骤5)中,该药物涂层液的溶质质
量浓度分别为衣霉素1~5%,聚乳酸为1~5%,喷涂厚度为10~25μm。
18.根据权利要求17所述的制备方法,其特征在于,步骤5)中,该药物涂层液的溶质质
量浓度分别为衣霉素3%,聚乳酸为4%,喷涂厚度为25μm。

说明书

一种制备镁合金血管支架的制备方法

技术领域

本发明涉及一种血管介入治疗领域所用的金属支架及其加工方法,尤其涉及一种
高纯度镁合金可吸收血管支架的加工制备方法。

背景技术

心脑血管病发病率越来越高,成为危及人类生命健康安全的三大主要疾病之一。
血管狭窄是引起心衰和脑卒中等严重后果的一种高发疾病。对于心脑血管狭窄的治疗,现
有的治疗手段主要包括药物、手术和支架成形术。其中药物可以使缺血性卒中的相对危险
性降低13%,治疗效果不是很明显。手术的并发症发生率较高,存在一定的危险性。介入治
疗因其创伤小、疗效好、成功率较高,近些年成为治疗缺血性脑卒中的最有效方式,被医生
和患者广泛接受。

介入治疗已成为医学领域重要分支,介入材料与人体组织相互作用研究,越来越
引起人们的关注,所谓的人体组织是指血管、骨质、器官和体液等。特别是生物材料的出现,
使这一领域成为最有发展前途的方向。然而金属材料在介入医疗中仍占有重要地位。

目前血管支架主要用不锈钢或钴铬镍合金制成。但是这些材料对血管的副作用很
大,易引起血管硬化,再窄狭。近年来发展的药物洗脱支架,由于药物及其释放速度等问题,
再狭窄和血栓形成的发生率仍然很高,不能满足临床需要。因此发展可吸收或可降解支架
成为当今的热点课题。

目前已进入临床试验的可吸收心血管支架,主要有两类,一类为高分子材料,主要
是聚乳酸类大分子链材料;一类为镁合金可吸收支架。聚乳酸类支架的强度低于镁合金支
架的强度,聚乳酸类支架的血管再狭窄率约为25%,镁合金支架的血管再狭窄率小于10%,
然而这两类支架的强度与弹性模量均低于不锈钢材料。由于这两类支架可吸收无副作用,
对血管功能没有有害影响。因此这两类支架认为在不久的将来有望取代不可降解不锈钢或
钴铬镍合金支架,并成为临床使用的主流产品。镁与钾、钠、钙、锌等是人体必须的有益微量
元素,在心脏及心血管疾病治疗过程中镁与钾盐是常用的药物。镁是人体中不可缺少的必
须元素,医学研究表明一个成年人每天需要约250mg镁。

镁合金具有与低碳钢相近的屈服强度,弹性模量约45GPa,虽然比不锈钢低,但远
高于聚乳酸类高分子材料。因此使镁合金支架成为可吸收支架有力竞争者。

镁合金的化学成分要求严格,不能含有害元素和重金属元素,目前无满足医学要
求的医用镁合金。能够满足性能要求的镁合金不是含大原子半径的稀土镁合金,就是比重
较大的元素,安全性差。

为此,要求镁合金必须达到下述水平:

大幅度提高医用镁合金的塑性,在保证足够屈服强度的基础上,塑性指标延伸率
必须大于30%,这样才具有可冷塑性加工的性能,制成的支架在放入血管操作过程中才不
会断裂。

必须提高镁合金纯度,降低有害和抗腐蚀性能差的元素含量,镁合金纯度必须大
于99.99%,这样才能在血管中放置3个月以上达到临床医学要 求。

合金成分只能是Mg-Al-Zn或Mg-Zn-Ca,这两种类型的合金元素,已被人类生活和
医学研究证明无害,而且是有益元素。

为了保证镁合金在血管中消溶后人体的安全性,合金成分中必须保证没有重金
属,或较大原子半径元素,或医学上尚没有证据证明是无害的元素。

镁合金成分中血液消溶后产物中,必须保证没有不可溶解的盐类。

现有技术中,可吸收镁合金支架中主要采用稀土镁合金,稀土镁合金虽然有较高
的屈服强度,但塑性差、并且可能对人体有害,无法排出体外。另一类是钢类心脏支架。对于
钢类心脏支架,人们越来越追求更高的强度和弹性模量,以便支架网丝制作的越来越细,在
血管中长期存放的支架体积减少,重量降低,但另一方面却忽视了支架强度越高,弹性越大
对血管壁的压力越大,过高的压力阻碍了血管细胞的新陈代谢,修复与再生长。易造成血管
壁“僵硬化”。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有可吸收血管支架存在的屈服强度低、塑性差和易损
伤细胞造成血管硬化等问题,进而提供一种以3D打印技术,制备高纯度镁合金可吸收血管
支架及其制备方法,解决现有镁合金支架制作中存在的工艺复杂和成本高的技术问题。

一种制备镁合金可吸收血管支架的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)制作镁合金血管支架的预制体;

2)通过磁控溅射将镁合金靶材溅射到预制体表面,形成合金预制体,其中,镁合金
靶材为纯度≥98%的Mg合金;

3)将合金预制体浸入醇溶液或水溶液,以使预制体溶解,得到的镁合金膜即镁合
金血管支架;

4)将上述血管支架放入流体抛光液中进行电化学抛光去毛刺;

5)使用超声喷涂工艺在上述支架表面喷涂药物涂层液,药物涂层液中含有药物活
性成分和/或聚合物,该药物涂层液的溶质质量浓度为0.1-10%,喷涂厚度为5~25μm。

进一步优选:步骤1)中所述的预制体采用醇溶性光敏树脂材料或水溶性光敏树脂
材料打印;所述的醇溶性光敏树脂材料优选乙氧基化的脂肪醇;水溶性光敏树脂材料优选
聚乙二醇双丙烯酸酯。

进一步优选:步骤1)中所述预制体包括支架本体和内衬,基于3D打印技术打印制
备;更优选的,所述支架本体为具有网状结构的管状体;所述管状体的网状结构由轴向筋和
横梁筋构成,轴向筋的截面呈梯形,横梁筋的侧面向管状体内部倾斜;更优选的,所述内衬
为管状体,置于所述支架本体的内侧;更优选的,所述的3D打印技术的操作方法为:首先,建
立支架预制体的3D打印三维模型,然后基于立体光固化成型技术或者基于聚合物喷射技术
的3D打印方法,打印出预制体。

进一步优选:步骤2)中所述的镁合金靶材为纯度≥99%的Mg合金;更优选的,步骤
2)中,所述的镁合金靶材为纯度≥99.9%的Mg合金。

进一步优选的,步骤2)的具体操作包括以下步骤:a.将预制体置于真空室内的阳
极旋转架上;b.将镁合金靶材置于真空室内的阴极上;c.控制所述阳极旋转架以140~
160r/min的转速旋转;d.向真空室内充入氩气,使得真空室的气压为0.6~1.0Pa;e.打开溅
射电源,使得镁合金靶材溅射到预制体上,并控制溅射的靶材厚度为0.08mm~0.2mm;f.在
溅射完成之后,向真空室内充入干燥氮气,直到真空室内气压与外界气压平衡。

更优选的,步骤c中,所述的阳极旋转架以150r/min的转速旋转;步骤d中,向真空
室内充入氩气,使得真空室的气压为0.8Pa;步骤e中,溅射的靶材厚度为0.08~0.1mm。

进一步优选的,所述的醇溶液为异丙醇、乙醇或者二者的混合物;水溶液优选纯净
水。

优选的,步骤5)的具体操作为:使用超声喷涂仪将药物和/或聚合物雾化喷出,在
上述支架表面喷涂药物涂层液,该药物涂层液的溶质质量浓度为0.1-10%,喷涂厚度为5~
30μm。

进一步优选的,步骤5)中,所述的药物活性成分为衣霉素。

进一步优选的,步骤5)中,所述的聚合物为聚乳酸。

进一步优选的,步骤5)中,该药物涂层液的溶质质量浓度为1-10%,喷涂厚度为5
~30μm。

更优选的,步骤5)中,该药物涂层液的溶质质量浓度分别为衣霉素1~5%,聚乳酸
为1~5%,喷涂厚度为10~25μm。

更优选的,步骤5)中,该药物涂层液的溶质质量浓度分别为衣霉素3%,聚乳酸为
4%,喷涂厚度为25μm。

本发明的创新性和有益效果如下:

1、采用高纯度(99.99%)的镁合金。主要合金元素均为可溶解的,对人体无害的元
素。Mg-Al-Zn合金,杂质元素限量低于0.005%。

2、本发明提出的镁合金心血管支架的制作方法、支架和支架的预制体中,采用3D
打印技术打印出用于制作镁合金心血管支架的预制体,结合磁控溅射技术,将镁合金靶材
溅射到预制体上,最后在溶剂中溶解除去预制体而得到镁合金心血管支架。预制体的网状
结构带有内衬,结合轴向筋截面的梯形结构以及横梁筋侧面向内倾斜的结构,使得溅射的
镁合金不会溅射到预制体内表面,有利于预制体的溶解和剥离,同时避免在磁控溅射镁合
金过程中使得网筋边缘出现过多毛刺。这种制作方法规避了现有技术中制备镁合金薄壁细
管与激光雕刻的复杂工艺,简化了工艺,进而降低了制作成本,解决了现有镁合金支架制作
中存在的工艺复杂和成本高的技术问题。

3、由于在该血管涂层支架内壁无药物涂层,且在外壁上增加了药物涂层,例如采
用衣霉素,将其植入血管,能既起到抑制血管再狭窄的作用,又不会抑制支架内皮化或带来
其他副作用。

附图说明

图1为经精加工制造的支架照片,支架网丝尺寸:0.1~0.15×0.15mm;

图2为制备支架方法和设备的示意图;

图3为使用该支架的病理分析结果,其中图3a为7号狗(术后3天)的心脏左主干的
病理分析结果;图3b为2号狗(术后1周)的股动脉中 段(近端植入旧支架1枚,远端植入新支
架1枚)的病理分析结果;图3c为3号狗(术后2周)的股动脉中段(近端植入旧支架1枚,远端
植入新支架1枚)的病理分析结果;图3d为7号狗(术后3天)的心脏左回旋支的病理分析结果

具体实施方式

实施例1:制备高纯度镁合金支架

如图3所示,采用磁控溅射设备(磁控溅射沉积系统B13-054,整机功率15KW,溅射
功率30W)进行磁控溅射,磁控溅射在真空室201内进行,具体将预制体置于真空室内的阳极
旋转架205上,将镁合金靶材202安防在真空室的阴极203上,然后关闭真空室201。运行机械
泵208抽真空到20Pa。然后使用分子泵207使真空室的真空度达到5*104Pa。从气体入口206
通入纯氩气到真空室201内,使真空室内的气压为0.8Pa,控制阳极旋转架的转速为150r/
min。

打开溅射电源,溅射功率20W,使得置于真空室内的阴极上的镁合金靶材溅射到预
制体上。控制溅射的镁合金靶材的厚度为0.1mm。

随后,向真空室内充入干燥氮气直到真空室内气压与外界气压平衡,打开真空室
取出溅射了镁合金靶材的预制体。

然后,将合金预制体浸入醇溶液或水溶液,以使预制体溶解,得到的镁合金膜即镁
合金血管支架,将上述血管支架放入流体抛光液中进行电化学抛光去毛刺;使用超声喷涂
工艺在上述支架表面喷涂药物涂层液,药物涂层液中含有药物活性成分衣霉素和聚乳酸,
该药物涂层液的溶质质量浓 度分别为3%的衣霉素和4%的聚乳酸,喷涂厚度为15μm。其
中,超声喷涂设备为型号是Medicoat2000的超声喷涂仪,其超声功率设置为0.5-2.0w。

实施例2:动物实验研究

研究对象为在经防疫杂种试验狗,共50条,随机分成5组,每组10条,每条试验犬均
于股动脉植入可吸收支架一枚,并于距放置支架处3-5厘米处予以球囊扩张。分别于术后24
小时、三天、五天、一周—六周、八周,三个月时取材进行病理分析、组织生化研究,明确支架
的物理化学性能、生物相容性和支架的可吸收性、可吸收太阳城集团、支架的安全性、有效性,建立
资料数据库。附图3为实验狗在术后1天、3天、5天、1周、2周、3周、26天和4周的病理分析结
果。实验结果显示,支架的物理化学性能、生物相容性和支架的可吸收性、可吸收太阳城集团、支架
的安全性、有效性均较好,结果如图所示。

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本文标题:一种制备镁合金血管支架的制备方法.pdf
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