專利名稱：并入過飽和鎂合金的可生物消蝕、植入式醫(yī)療設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可生物消蝕、植入式醫(yī)療設(shè)備。
背景技術(shù)：
機(jī)體內(nèi)包括多種通道，例如動脈、其它血管及其它體腔。這些通道有時(shí)會阻塞或弱化。例如，所述通道可被腫瘤阻塞、因斑塊而受到限制、或因動脈瘤而弱化。此時(shí)，所述通道可用植入式醫(yī)療設(shè)備如內(nèi)置假體重新打通或強(qiáng)化、或甚至替換。典型的內(nèi)置假體是置于體腔內(nèi)的管狀物。內(nèi)置假體的例子包括支架、覆膜支架和支架移植物?？衫脤?dǎo)管將內(nèi)置假體遞送入機(jī)體內(nèi)，該導(dǎo)管支持經(jīng)過壓縮或尺寸減小的內(nèi)置假體，以將內(nèi)置假體輸送到所需部位。到達(dá)上述部位后，所述內(nèi)置假體膨脹(例如)以與內(nèi)腔壁接觸。所述膨脹機(jī)制可包括迫使所述內(nèi)置假體徑向膨脹。例如，所述膨脹機(jī)制可包括帶有球囊的導(dǎo)管，該導(dǎo)管攜帶球囊膨脹內(nèi)置假體。所述球囊可膨脹變形，從而將膨脹了的內(nèi)置假體固定在與所述內(nèi)腔壁接觸的預(yù)定位置。然后所述球囊可縮小，從而退出所述導(dǎo)管。另一種遞送方法中，所述內(nèi)置假體由彈性材料形成，該彈性材料能可逆地壓縮和膨脹，例如彈性地或者通過材料相變而發(fā)生。在引入所述機(jī)體內(nèi)的過程中，所述內(nèi)置假體被約束在壓縮狀態(tài)。到達(dá)所需的植入部位后除去約束，例如通過撤去諸如外鞘的約束裝置，使所述內(nèi)置假體通過其自身的內(nèi)部彈性回復(fù)力而自膨脹。有時(shí)需要植入醫(yī)療設(shè)備如內(nèi)置假體在所述通道內(nèi)隨著時(shí)間逐漸消蝕。例如，完全可消蝕的內(nèi)置假體不會在所述機(jī)體內(nèi)永久存在，這有助于所述通道恢復(fù)到其自然狀態(tài)。生物消蝕醫(yī)療設(shè)備可由例如聚合材料如聚乳酸或由金屬材料如鎂、鐵、或其合金形成。理想地，植入的醫(yī)療設(shè)備如支架起初消蝕相當(dāng)緩慢，然后一段時(shí)間后加速。但是當(dāng)用于植入式醫(yī)療設(shè)備時(shí)，鎂合金普遍消蝕太快。發(fā)明概述描述一種包括過飽和鎂合金的可生物消蝕、植入式醫(yī)療設(shè)備。所述過飽和鎂合金包括鎂和至少一種以一定濃度存在的合金元素，該濃度超過所述合金元素25°c時(shí)在六角密排鎂中的平衡固溶度濃度。在一些實(shí)施方式中，所述過飽和鎂合金的平均晶粒尺寸可小于 10 μ m，和/或包括不高于0. 0015重量％的鐵、不高于0. 001重量％的鎳、和不高于0. 001 重量％的銅。在一些實(shí)施方式中，所述過飽和鎂合金包括多于一種合金元素。一類合適的合金元素包括來自鑭系的稀土元素。具體例子包括鑭、鈰、鏑、釓及其組合。第二類合適的合金元素包括難熔金屬，其選自下組鎢、鉬、鈮、鉭、錸及其組合。第三類合適的合金元素包括過渡金屬，其選自下組鋯、鉻、鉿及其組合。第四類合適的合金元素包括鈣。
在一些實(shí)施方式中，所述植入式醫(yī)療設(shè)備包括結(jié)構(gòu)組件，且所述過飽和鎂合金形成至少部分所述結(jié)構(gòu)組件。在其他實(shí)施方式中，所述過飽和鎂合金以所述結(jié)構(gòu)組件表面涂層的形式提供。所述過飽和鎂合金也可形成至少部分所述結(jié)構(gòu)組件并以所述結(jié)構(gòu)組件表面涂層的形式提供。所述可生物消蝕、植入式醫(yī)療設(shè)備可以是諸如支架、矯形植入物、或外科釘?shù)膬?nèi)置假體形式。在附圖和以下描述中詳細(xì)說明了一種或多種實(shí)施方式。通過說明書、附圖和權(quán)利要求書，其它的特征、目的和優(yōu)點(diǎn)顯而易見。附圖簡要說明

圖1顯示示例性支架。發(fā)明詳述圖1顯示了具有支架20形式的植入式、可生物消蝕的醫(yī)療設(shè)備。如果醫(yī)療設(shè)備或其部分在植入患者后表現(xiàn)出顯著質(zhì)量或密度降低或化學(xué)轉(zhuǎn)化，則該醫(yī)療設(shè)備為可生物消蝕?？赏ㄟ^例如形成所述醫(yī)療設(shè)備的材料的分解和/或分割所述醫(yī)療設(shè)備來實(shí)現(xiàn)質(zhì)量降低?；瘜W(xué)轉(zhuǎn)化可包括氧化/還原、水解、取代、和/或加成反應(yīng)，或用于制作所述醫(yī)療設(shè)備或其部分的所述材料的其他化學(xué)反應(yīng)。所述消蝕可以是所述醫(yī)療設(shè)備與其所植入的所述機(jī)體環(huán)境如所述機(jī)體本身或體液的化學(xué)和/或生物相互作用的結(jié)果。也可通過對所述醫(yī)療設(shè)備應(yīng)用觸發(fā)效應(yīng)如化學(xué)反應(yīng)物或能量以(例如)提高反應(yīng)率而引發(fā)所述消蝕。支架20包括由多個(gè)條帶22和在相鄰條帶22之間延伸并連接其的多個(gè)連接器M 所定義的管狀組件。使用時(shí)，條帶22可從初始的較小直徑、壓縮狀態(tài)膨脹成較大直徑，以使支架20與血管壁接觸，從而維持血管的開放。連接器M可賦予支架20彈性和順應(yīng)性，以使所述支架適應(yīng)血管的輪廓。為了使移植后支架20可生物消蝕，所有或部分條帶22和/或連接器M可由過飽和鎂合金制成。所述過飽和鎂合金包括鎂和至少一種以一定濃度存在的合金元素，該濃度超過所述合金元素25°C時(shí)在六角密排鎂中的平衡固溶度濃度。示例性過飽和鎂合金和其生產(chǎn)方法如Hehmarm等的美國專利號6，908，516所述，其通過引用全文納入本文。過飽和鎂合金一般在整個(gè)合金體中呈現(xiàn)較小平均晶粒尺寸(如小于10 μ m)和所述合金元素的基本均勻分布。這轉(zhuǎn)而使增加消蝕率的微觀伽伐尼電池的產(chǎn)生最少。所述過飽和鎂合金在植入式醫(yī)療設(shè)備如支架中提供控制所述設(shè)備消蝕行為的優(yōu)點(diǎn)從而其模擬所需的消蝕分布。例如在用支架情況下，使用所述過飽和鎂合金可實(shí)現(xiàn)消蝕分布，其中所述支架相當(dāng)慢地消蝕一段給定的時(shí)間(如持續(xù)足夠的時(shí)間以發(fā)生內(nèi)皮化)，然后在此階段結(jié)束后加速。所述過飽和鎂合金優(yōu)選具有很低的雜質(zhì)含量。例如，所述過飽和鎂合金可具有不高于0. 0015重量％的鐵(!^)、不高于0. 001重量％的鎳(Ni)、和不高于0. 001重量％的銅 (Cu)0最小化這些元素含量可使導(dǎo)致消蝕率增加的微觀伽伐尼電池的形成最少。例如，含約0. 005重量％鐵的市售AZ91鎂合金的消蝕率比僅含0. 0015重量％鐵的超高純AZ91鎂合金高約10倍?？捎每焖俟袒^程獲得所述過飽和鎂合金。所述快速固化過程在遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出錠鐵冶金溶解限度的原子長度級別構(gòu)建均勻分布的合金元素，因此在鎂基質(zhì)中使所述合金元素過飽和。合適的快速固化過程的代表性示例包括熔融紡絲、平面流動澆注、和激光束表面熔融。其他示例包括蒸汽相過程，如蒸汽沉積、等離子濺射、和磁控管濺射。進(jìn)一步的示例包括脈沖激光沉積和鈉米簇沉積。具體示例如前述Hehmarm等的美國專利號6，908，516所述。制備所述過飽和鎂合金的一類合適的合金元素包括來自鑭系的稀土元素。具體例子包括鑭、鈰、鏑、釓及其組合。第二類合適的合金元素包括難熔金屬，其選自下組鎢、鉬、 鈮、鉭、錸及其組合。第三類合適的合金元素包括過渡金屬，其選自下組鋯、鉻、鉿及其組合。第四類合適的合金元素包括鈣。具體示例及其含量如前述Hehmarm等的美國專利號 6，908，516 所述。所述過飽和鎂合金可形成所有或部分支架20的結(jié)構(gòu)組件。所述過飽和鎂合金可加工(如通過擠壓、軋制、鍛造、拉制、激光切割、或其他機(jī)械加工)為各種構(gòu)型、形狀、和/ 或尺寸。但是不考慮具體技術(shù)，選擇所述加工條件以維持所述材料的過飽和、非平衡態(tài)。這包括避免使用可造成材料回復(fù)其平衡態(tài)的高溫。例如，所述過飽和鎂合金可在低于140°C的溫度加工少于1小時(shí)的時(shí)間段。所述過飽和鎂合金也可用低溫、飛秒激光切割法加工形成支架。也可用化學(xué)蝕刻法。所述過飽和鎂合金也可以涂層的形式覆蓋支架20結(jié)構(gòu)組件的所有或部分外表面。例如，快速固化過程如蒸汽濺射可用于將過飽和鎂合金表面涂層應(yīng)用到由生物可消蝕或非生物可消蝕材料制造的完成支架頂部。在一些實(shí)施方式中，厚度約IOnm到約IOOOnm的蒸汽沉積的Mg-4. 7% La合金層可在已完成支架上形成。已知過飽和Mg-4. 7wt% La合金的腐蝕率為約1 μ m/年，則200nm表面層可使下面主體的腐蝕延遲約2個(gè)月。在一些實(shí)施方式中，厚度約IOOnm到約1 μ m的過飽和Mg/La合金層可部分或全部涂在包含AZL合金的已完成支架上?？赏ㄟ^在AZ91D合金中加入不同含量的純鑭制備所述AZL合金。所述AZL 合金可包含約6-9重量％ Al、約0. 5-0. 8重量％ Si、約0. 5-1. 5重量％ La，其余是鎂。高純度AZL合金可包含低于約0. 002重量％鐵、低于約0. 002重量％銅、和低于約0. 002重量％ 鎳。在一些實(shí)施方式中，所述AZL合金含約8. 99重量％ Al、約0.709重量％ Zn、約1.064 重量％ La，其余是鎂。與所述基礎(chǔ)AZ91D合金相比，此AZL合金表現(xiàn)出極限拉伸強(qiáng)度增加約 21. 和斷裂伸長增加約101.2%。與其他AZL合金相比，具有1重量％ La的此AZL合金有最高的“點(diǎn)蝕”電位和腐蝕電位以及最低的腐蝕電流，且因此具有最小的局部腐蝕傾向。支架20可包含非生物可消蝕材料。合適的非生物可消蝕材料的代表性示例包括不銹鋼、鉬增強(qiáng)不銹鋼、鈷一鉻合金、鎳一鈦合金和其組合。在一些實(shí)施方式中，支架20可包括生物可消蝕和非生物可消蝕部分。例如，支架20可包括具有非生物可消蝕金屬體和覆蓋在該金屬體表面的生物可消蝕過飽和鎂合金涂層的結(jié)構(gòu)組件。支架20可包括提供所需功能的涂層。例如支架20可包括連接層、生物相容性外涂層、輻射透不過的金屬或合金、藥物洗脫層、或其組合。支架20可包括至少一個(gè)可釋治療劑、藥物、或藥學(xué)上活性化合物以抑制再狹窄， 如紫杉醇和依維莫司，或治療和/或抑制疼痛、所述支架的結(jié)殼或治療內(nèi)腔的硬化或壞死。 所述治療劑、藥物、或藥學(xué)上活性化合物可以是遺傳治療劑、非遺傳治療劑、或細(xì)胞。所述治療劑、藥物、或藥學(xué)上活性化合物本質(zhì)上也可以是非離子型、或陰離子型和/或陽離子型。 合適的治療劑、藥物、或藥學(xué)上活性化合物的代表示例包括抗血栓形成劑、抗氧化劑、抗炎癥劑、麻醉劑、抗凝劑、和抗生素。在一些實(shí)施方式中，所述治療劑、藥物、或藥學(xué)上活性化合物可在所述支架載有的聚合物涂層中分散。在其他實(shí)施方式中，所述治療劑、藥物、或藥學(xué)上活性化合物可直接并入所述支架表面的孔中。支架20可具有任何所需的形狀和尺寸(例如表面股動脈支架、冠狀動脈支架、主動脈支架、外周血管支架、胃腸道支架、泌尿?qū)W支架、和神經(jīng)學(xué)支架)。根據(jù)所述應(yīng)用，支架 20可具有約Imm到約46mm的膨脹直徑。例如，冠狀動脈支架可具有約2mm到約6mm的膨脹直徑。外周支架可具有約5mm到約24mm的膨脹直徑。胃腸道和/或泌尿?qū)W支架可具有約 6mm到約30mm的膨脹直徑。神經(jīng)學(xué)支架可具有約Imm到約12mm的膨脹直徑。腹主動脈瘤支架和胸主動脈瘤支架可具有約20mm到約46mm的膨脹直徑。支架20可以是自膨脹、球囊膨脹、或自膨脹和球囊膨脹的組合(如美國專利號 5，366，504 所述)。支架20可具有任何合適的橫剖視圖，包括圓形和非圓形(例如，多邊形如正方形、 六邊形或八邊形)。支架20可用導(dǎo)管遞送系統(tǒng)注入患者。代表性導(dǎo)管遞送系統(tǒng)在例如Wang的美國專利號5，195，969 ；Hamlin的美國專利號5，270,086 ；和Raeder-Devens的美國專利號 6，726，712中描述，這些文件各自通過引用全文納入本文。支架和支架遞送系統(tǒng)的商品示例包括Radius 、Symbiot或kntinol 系統(tǒng)，獲自明尼蘇達(dá)州馬普勒格羅韋(Maple Grove, MN)的波士頓科學(xué)醫(yī)學(xué)科技(Boston Scientific Scimed)公司。支架20可以是覆膜支架和支架移植物的一部分。例如，支架20可包括和/或連接于生物相容性、無孔或半多孔的聚合物基質(zhì)，該聚合物基質(zhì)由聚四氟乙烯(PTFE)、膨脹型 PTFE、聚乙烯、氨基甲酸酯或聚丙烯制成。支架20可設(shè)計(jì)以用于血管腔。支架20也可設(shè)計(jì)以用于非血管管腔。例如，其可設(shè)計(jì)以用在食道或前列腺內(nèi)。其他內(nèi)腔包括膽腔、肝腔、胰腺腔、尿道腔和輸尿管腔。在一些實(shí)施方式中，通過制作覆蓋有過飽和Mg/La涂層的線然后將所述線編織和 /或編制為管狀部件來形成支架20。描述了本發(fā)明的許多實(shí)施方式。然而，應(yīng)理解，可進(jìn)行各種改進(jìn)而不背離本發(fā)明的精神和范圍。例如，除了支架，所述過飽和鎂合金可用于植入式醫(yī)療設(shè)備如耳蝸植入物、結(jié)合螺釘、矯形植入物、外科釘、動脈瘤線圈、和血管閉合設(shè)備。因此，其他實(shí)施方式包括在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可生物消蝕、植入式醫(yī)療設(shè)備，所述設(shè)備包括含鎂和至少一種以一定濃度存在的合金元素的過飽和鎂合金，所述濃度超過所述合金元素25°c時(shí)在六角密排鎂中的平衡固溶度濃度。
2.如權(quán)利要求1所述的可生物消蝕、植入式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所述過飽和鎂合金具有的微觀結(jié)構(gòu)特征為平均晶粒尺寸小于10 μ m。
3.如權(quán)利要求1所述的可生物消蝕、植入式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所述過飽和鎂合金包含不高于0.0015重量％鐵、不高于0. 001重量％鎳、和不高于0. 001重量％銅。
4.如權(quán)利要求1所述的可生物消蝕、植入式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所述合金元素是來自鑭系的稀土元素。
5.如權(quán)利要求4所述的可生物消蝕、植入式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所述稀有元素選自下組鑭、鈰、鏑、釓及其組合。
6.如權(quán)利要求1所述的可生物消蝕、植入式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所述合金元素為難熔金屬，所述難熔金屬選自下組鎢、鉬、鈮、鉭、錸及其組合。
7.如權(quán)利要求1所述的可生物消蝕、植入式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所述合金元素為過渡金屬，所述過渡金屬選自下組鋯、鉻、鉿及其組合。
8.如權(quán)利要求1所述的可生物消蝕、植入式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所述合金元素是鈣。
9.如權(quán)利要求1所述的可生物消蝕、植入式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所述過飽和鎂合金包括多于一種的合金元素。
10.如權(quán)利要求1所述的可生物消蝕、植入式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括結(jié)構(gòu)組件，且所述過飽和鎂合金形成至少一部分所述結(jié)構(gòu)組件。
11.如權(quán)利要求1所述的可生物消蝕、植入式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括結(jié)構(gòu)組件，且所述過飽和鎂合金是所述結(jié)構(gòu)組件表面涂層的形式。
12.如權(quán)利要求1所述的可生物消蝕、植入式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)組件包括高純度AZL合金，且其中所述涂層的平均厚度為約IOOnm到約1 μ m。
13.如權(quán)利要求1所述的可生物消蝕、植入式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所述合金元素以基于所述合金總重量的不高于約5重量％的含量存在。
14.如權(quán)利要求1所述的可生物消蝕、植入式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括內(nèi)置假體。
15.如權(quán)利要求14所述的可生物消蝕、植入式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所述內(nèi)置假體包括支架。
16.如權(quán)利要求1所述的可生物消蝕、植入式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括矯形植入物。
17.如權(quán)利要求1所述的可生物消蝕、植入式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括外科釘。
18.—種可生物消蝕的支架，所述支架包括含鎂和至少一種以一定濃度存在的合金元素的過飽和鎂合金，所述濃度超過所述合金元素25°C時(shí)在六角密排鎂中的平衡固溶度濃度，其中所述過飽和鎂合金具有的微觀結(jié)構(gòu)特征為平均晶粒尺寸小于10 μ m,且包含不高于 0. 0015重量％鐵、不高于0. 001重量％鎳、和不高于0. 001重量％銅。
全文摘要
一種包括過飽和鎂合金的可生物消蝕、植入式醫(yī)療設(shè)備。所述鎂合金包括鎂和至少一種以一定濃度存在的合金元素，該濃度超過所述合金元素在六角密排鎂中的平衡固溶度濃度[25℃]。
文檔編號A61L27/04GK102438669SQ201080022582
公開日2012年5月2日 申請日期2010年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
發(fā)明者J·韋伯 申請人:波士頓科學(xué)醫(yī)學(xué)有限公司