用于內(nèi)假體的生物溶蝕性鎂合金微結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】在此披露了一種生物溶蝕性內(nèi)假體，該生物溶蝕性內(nèi)假體包含生物溶蝕性鎂合金，該生物溶蝕性鎂合金包含50重量％與92重量％之間的鎂，總和至少5.5重量％的一種或多種元素，該一種或多種元素選自下組，該組由以下各項組成：Ho、Er、Lu、Tb以及Tm，以及總和至少2.0重量％的一種或多種元素，該一種或多種元素選自下組，該組由以下各項組成：Y、Nd以及Gd。該生物溶蝕性鎂合金具有一種微結(jié)構(gòu)，該微結(jié)構(gòu)包含具有小于或等于15微米的平均粒徑的等軸富Mg固溶相晶粒和在這些等軸富Mg固溶相晶粒之間晶界中的第二相沉淀物和/或陶瓷納米顆粒。這些第二相沉淀物或陶瓷納米顆粒具有2.0微米或更小的平均最長尺寸。該微結(jié)構(gòu)可以利用一個或多個等通道高應(yīng)變過程產(chǎn)生。
【專利說明】
用于內(nèi)假體的生物溶蝕性鏌合金微結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本披露涉及用于在內(nèi)假體中使用的生物溶蝕性鎂合金的微結(jié)構(gòu)以及生產(chǎn)這些微 結(jié)構(gòu)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 內(nèi)假體可用于代替缺少的生物結(jié)構(gòu)，支撐損壞的生物結(jié)構(gòu)和/或加強現(xiàn)存的生物 結(jié)構(gòu)。經(jīng)常為完成醫(yī)療目的所必需的僅僅是使該內(nèi)假體在體內(nèi)暫時存在。然而，移除內(nèi)假體 的手術(shù)干預(yù)可能導致并發(fā)癥并且可能甚至是不可能的。為了避免內(nèi)假體的全部或部分的永 久存在的一種方法是用生物溶蝕性材料形成該內(nèi)假體的全部或部分。如在此所使用，術(shù)語 "生物溶蝕性"被理解為僅由內(nèi)假體在體內(nèi)的存在而導致的微生物程序或過程的總和，這導 致由該生物溶蝕性材料形成的結(jié)構(gòu)的逐漸溶蝕。
[0003] 在特定的時間下，包含該生物溶蝕性材料的該內(nèi)假體或該內(nèi)假體的至少一部分會 失去它的機械完整性。溶蝕產(chǎn)品主要是被身體吸收，雖然在某些條件下仍會留下少量殘留。 多種不同的生物溶蝕性聚合物(天然的和合成的兩者）以及生物溶蝕性金屬(特別是鎂和 鐵)已被開發(fā)出來并且被考慮作為用于特定類型的內(nèi)假體的候選材料。然而，許多這些生物 溶蝕性材料具有顯著的缺點。這些缺點包括溶蝕產(chǎn)品在類型和釋放速率兩者方面的缺點以 及材料的機械特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 在此提供的生物溶蝕性內(nèi)假體包含生物溶蝕性鎂合金，該生物溶蝕性鎂合金包含 50重量％與92重量％之間的鎂、總和至少5.5重量％的總含量的!1〇4^1^、113和1'111以及總和 至少2重量％的總含量的Y、Nd和Gd。形成該生物溶蝕性鎂合金使得它具有由等軸富Mg固溶 相晶粒（即，α相晶粒)所限定的微結(jié)構(gòu)，這些晶粒具有小于或等于15微米的平均粒徑。在一 些情況下，第二相沉淀物可位于這些等軸富Mg固溶相晶粒之間的晶界中。在一些情況下，陶 瓷納米顆?？晌挥谶@些等軸富Mg固溶相晶粒之間的晶界中。在一些情況下，第二相沉淀物 和/或陶瓷納米顆粒可具有500納米或更小的平均最長尺寸。具有在此提供的這些微結(jié)構(gòu)的 生物溶蝕性鎂合金可具有適用于內(nèi)假體諸如支架的改善的機械特性。
[0005]加工在此提供的用于內(nèi)假體的生物溶蝕性鎂合金的方法可包括以下步驟:形成熔 融鎂合金的鑄錠或坯件并且對該鑄錠或該坯件進行至少一個高應(yīng)變過程以形成在此提供 的晶粒形態(tài)。在一些情況下，該加工可包括將該鑄錠或該坯件保持在固溶相線溫度以上的 溫度(例如，400°C與450°C之間)持續(xù)至少2小時，以便在進行該至少一個高應(yīng)變過程前使該 鑄錠或該坯件均質(zhì)化。該至少一個高應(yīng)變過程可以是等通道高應(yīng)變過程并且可在低于固溶 相線溫度的溫度(例如，低于400°C的溫度）下進行。在一些情況下，使用隨后更低的溫度進 行多個等通道高應(yīng)變過程。
[0006]生物溶蝕性鎂合金配制品可包含鎂和多種稀土金屬。在一些情況下，這些稀土金 屬可包括鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、釹(Nd)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm) 和/或镥(Lu)。在一些情況下，該生物溶蝕性鎂合金可包含鋯(Zr)、鈣(Ca)、鋅(Zn)和/或銦 (In)。在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金可包含總和至少5.5重量％的一種或多 種元素，該一種或多種元素選自下組，該組由以下各項組成:Ho ^^"、抑以及作^在一些情 況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金可包含總和至少2.0重量％的一種或多種元素，該一種 或多種元素選自下組，該組由以下各項組成:Y、Nd以及Gd。在一些情況下，在此提供的生物 溶蝕性鎂合金可包含鋁、鋅、鈣、錳、錫、釹、釔、鈰、鑭、釓或其組合。在一些情況下，在此提供 的生物溶蝕性鎂合金可由以下各項組成：
[0007] γ:〇 重量 ％-1〇.〇 重量 ％;
[0008] 恥:0重量％-4.5重量％;
[0009] Gd:0 重量 ％-9.0 重量 ％;
[0010] Dy:0 重量 ％-8.0 重量 ％;
[0011] Ho:0 重量 ％_19.0 重量 ％;
[0012] Er:0 重量 ％_23.0 重量 ％;
[0013] Lu:0 重量 ％_25.0 重量 ％;
[0014] Tm:0 重量 ％_21.0 重量 ％;
[0015] Tb:0 重量 ％_21.0 重量 ％;
[0016] Zr:0.1 重量 ％_1.5 重量 ％;
[0017] Ca:0 重量 ％_2.0 重量 ％;
[0018] Ζη:0 重量 ％_1.5 重量 ％;
[0019] Ιη:0 重量 ％-12.0 重量 ％;
[0020] Sc:0 重量 ％_15.0 重量 ％;
[0021 ]總共多達0.3重量％的附帶的雜質(zhì);并且
[0022] 余量是鎂且在!1〇4心1^、113以及1'111的總含量大于5.5重量％;￥、恥以及6(1的總含量 大于2.0重量％;并且除了鎂以外所有合金化合物的總含量大于8.5重量％的條件下。在一 些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金包含70重量％與91.5重量％之間的鎂。
[0023]在一些情況下，陶瓷納米顆?？杀惶砑拥皆摵辖稹Ｔ诖颂峁┑奶沾杉{米顆?？砂?含任何適合的陶瓷材料。在一些情況下，這些陶瓷納米顆?？刹蝗苡谠撋锶芪g性鎂合金。 在一些情況下，這些陶瓷納米顆?？砂韵绿沾刹牧现械囊环N或多種:TiC、Ti0 2Si3N4、 △11厶12〇3丄6〇2、氮化硼、84(：以及￥2〇 3。
[0024]在此提供的內(nèi)假體可具有任何適合的結(jié)構(gòu)。在一些情況下，在此提供的內(nèi)假體是 支架。例如，在此提供的支架可包括多個支柱，該多個支柱被安排成形成可在多個不同直徑 之間擴張或回縮的大致管狀結(jié)構(gòu)。在一些情況下，在此提供的內(nèi)假體可由在此提供的鎂合 金或鎂合金復(fù)合材料形成。在一些情況下，在此提供的內(nèi)假體可包含一種或多種附加材料。 例如，在一些情況下，在此提供的內(nèi)假體可包括涂層。在一些情況下，設(shè)置在在此提供的內(nèi) 假體上的涂層具有5nm與20nm之間的厚度。在一些情況下，設(shè)置在在此提供的內(nèi)假體上的涂 層包含氧化鈦、氧化鋁或其組合。在一些情況下，設(shè)置在在此提供的內(nèi)假體上的涂層包含治 療劑。
[0025]包含在此提供的具有微結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的生物溶蝕性鎂合金的內(nèi)假體的一 個優(yōu)點在于:所得內(nèi)假體的機械特性和退化速率可被定制成經(jīng)過希望的時間段保持希望的 機械特性和最佳溶蝕速率。與具有不同微結(jié)構(gòu)的類似合金相比，具有在此提供的微結(jié)構(gòu)的 生物溶蝕性鎂合金可具有改善的延展性。在一些情況下，設(shè)置在在此提供的復(fù)合材料中的 陶瓷納米顆粒可通過在一個或多個高應(yīng)變過程的過程中，箍縮(pinch)晶界并且抑制晶粒 生長來簡化晶粒細化程序。
[0026] -個或多個實施例的細節(jié)陳述于附圖和下文的描述中。根據(jù)本說明書和附圖并且 根據(jù)權(quán)利要求書，其他特征、目標和優(yōu)點是明顯的。
【附圖說明】
[0027]圖1是代表性支架的透視圖。
[0028] 圖2描繪了用于制造鎂-合金陶瓷-納米顆粒復(fù)合材料的示例性安排。
[0029] 圖3描繪了示例性等通道轉(zhuǎn)角形擠出模具。
[0030] 圖4A-4D示出了用于支架的SBF浸漬結(jié)果。圖4A描繪了接受時測試后SEM WE43元素 支架。圖4B描繪了接受時測試后SEM AZNd元素支架。圖4C描繪了標稱擴張到3.0mm的測試后 SEMAZNd元素支架。圖4D描繪了過度擴張超過3.0mm的測試后SEMAZNd元素支架。
[0031] 圖5描繪了在大鼠皮下模型中，WE43元素支架、AZNd元素支架以及Lie元素支架隨 時間推移的每面積的質(zhì)量損失。 具體實施例
[0032]圖1中示出的支架20是內(nèi)假體的實例。支架20包括互連支柱的圖案，這形成接觸體 腔壁以保持該體腔的暢通性的結(jié)構(gòu)。例如，支架20可具有由多個箍帶22和在相鄰箍帶之間 延伸并連接的多個接頭24所限定的管形構(gòu)件的形式。在使用過程中，箍帶22可從初始的小 直徑擴張為更大的直徑以使支架20接觸抵靠血管壁，從而保持血管的暢通性。接頭24可使 支架20具有允許該支架適應(yīng)血管輪廓的柔韌性和順應(yīng)性。內(nèi)假體的其他實例包括包覆支架 和支架-移植物。
[0033]支架20的至少一個支柱可適應(yīng)在生理條件下溶蝕。在一些情況下，支架20是完全 生物溶蝕性的。支架20可包含基質(zhì)的復(fù)合材料，該基質(zhì)包含生物溶蝕性鎂合金，該生物溶蝕 性鎂合金包含多種稀土金屬。在一些情況下，這些稀土金屬可包括鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、 釹(Nd)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)和/或镥(Lu)。在一些情況下，該生 物溶蝕性鎂合金可包含鋯(Zr)、鈣(Ca)、鋅(Zn)和/或銦（In)。在一些情況下，在此提供的生 物溶蝕性鎂合金可包含總和至少5.5重量％的一種或多種元素，該一種或多種元素選自下 組，該組由以下各項組成:設(shè))4^1^、113以及1' 111。在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合 金可包含總和至少2.0重量％的一種或多種元素，該一種或多種元素選自下組，該組由以下 各項組成:Y、Nd以及Gd。在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金可包含總和至少3.0 重量％的一種或多種元素，該一種或多種元素選自下組，該組由以下各項組成:Y、Nd以及 Gd〇
[0034]在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有0重量％-10.0重量％之間的Y含量。 在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有1. 〇重量％ -6.0重量％之間的Y 含量。在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有3.0重量％ -4.0重量％之 間的Y含量。
[0035] 在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有0重量％_4.5重量％之間的Nd含量。 在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有0.05重量％-2.5重量％之間的 Nd含量。
[0036] 在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有0重量％-9重量％之間的Gd含量。在 一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有〇重量％-4.0重量％之間的Gd含 量。
[0037]在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有0重量％_8.0重量％之間的Dy含量。 在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有〇重量％ -6.0重量％之間的Dy 含量。在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有0重量％ -4.0重量％之間 的Dy含量。
[0038] 在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有0重量％-19.0重量％ 之間的Ho含量。在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有4.0重量％-i5.0重量％之間的Ho含量。在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有6.0 重量％-14.0重量％之間的Ho含量。
[0039] 在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有0重量％-23.0重量％之間的Er含量。 在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有4.0重量％ -15.0重量％之間的 Er含量。在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有6.0重量％-14.0重 量％之間的Er含量。
[0040] 在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有0重量％-25.0重量％之間的Lu含量。 在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有4.0重量％ -15.0重量％之間的 Lu含量。在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有6.0重量％-14.0重 量％之間的Lu含量。
[0041 ]在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有0重量％ -21.0重量％之間的Tm和/或 Tb含量。在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有4.0重量％-15.0重 量％之間的Tm和/或Tb含量。在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有 6.0重量％-12.0重量％之間的Tm和/或Tb含量。
[0042]在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有總和大于5.5重量％的!1〇4^1^、113 以及Tm總含量。在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有6.5重量％-25.0重量％之間的Ho、Er、Lu、Tb以及Tm總含量。在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合 金配制品可具有7.0重量％-15.0重量％之間的!1〇4^1^、113以及1'111總含量。
[0043 ]在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有0重量％ -15重量％之間的Sc含量。 [0044]稀土金屬在鎂中的溶解度變化很大，并且添加一定量的在此提供的稀土金屬可導 致第二相沉淀物。在一些情況下，由于Nd在鎂中的低固溶度，存在的粗第二相沉淀物的體積 將主要與Nd含量相關(guān)。然而，在此提供的加工技術(shù)可產(chǎn)生其中該粗第二相沉淀物具有2.0微 米或更小的平均最長尺寸并且主要集中在富鎂固溶體α相晶粒的晶界中的微結(jié)構(gòu)。然而，在 此提供的加工技術(shù)可產(chǎn)生其中該粗第二相沉淀物具有1.0微米或更小的平均最長尺寸并且 主要集中在富鎂固溶體α相晶粒的晶界中的微結(jié)構(gòu)。然而，在此提供的加工技術(shù)可產(chǎn)生其中 該粗第二相沉淀物具有500納米或更小的平均最長尺寸并且主要集中在富鎂固溶體α相晶 粒的晶界中的微結(jié)構(gòu)。在一些情況下，在此提供的加工技術(shù)可產(chǎn)生其中至少80%的粗第二 相沉淀物具有2.0微米或更小的最長尺寸并且主要集中在富鎂固溶體α相晶粒的晶界中的 微結(jié)構(gòu)。在一些情況下，在此提供的加工技術(shù)可產(chǎn)生其中至少90%的粗第二相沉淀物具有 2.0微米或更小的最長尺寸并且主要集中在富鎂固溶體α相晶粒的晶界中的微結(jié)構(gòu)。在一些 情況下，在此提供的加工技術(shù)可產(chǎn)生其中至少95%的粗第二相沉淀物具有2.0微米或更小 的最長尺寸并且主要集中在富鎂固溶體α相晶粒的晶界中的微結(jié)構(gòu)。在一些情況下，在此提 供的加工技術(shù)可產(chǎn)生其中至少80%的粗第二相沉淀物具有1.0微米或更小的最長尺寸并且 主要集中在富鎂固溶體α相晶粒的晶界中的微結(jié)構(gòu)。在一些情況下，在此提供的加工技術(shù)可 產(chǎn)生其中至少90%的粗第二相沉淀物具有1.0微米或更小的最長尺寸并且主要集中在富鎂 固溶體α相晶粒的晶界中的微結(jié)構(gòu)。在一些情況下，在此提供的加工技術(shù)可產(chǎn)生其中至少 95%的粗第二相沉淀物具有1.0微米或更小的最長尺寸并且主要集中在富鎂固溶體α相晶 粒的晶界中的微結(jié)構(gòu)。在一些情況下，在此提供的加工技術(shù)可產(chǎn)生其中至少80%的粗第二 相沉淀物具有500納米或更小的最長尺寸并且主要集中在富鎂固溶體α相晶粒的晶界中的 微結(jié)構(gòu)。在一些情況下，在此提供的加工技術(shù)可產(chǎn)生其中至少90%的粗第二相沉淀物具有 500納米或更小的最長尺寸并且主要集中在富鎂固溶體α相晶粒的晶界中的微結(jié)構(gòu)。在一些 情況下，在此提供的加工技術(shù)可產(chǎn)生其中至少95%的粗第二相沉淀物具有500納米或更小 的最長尺寸并且主要集中在富鎂固溶體α相晶粒的晶界中的微結(jié)構(gòu)。在此提供的加工技術(shù) 可產(chǎn)生相對等軸的富鎂固溶體α相晶粒，這些相對等軸的富鎂固溶體α相晶粒具有小于或等 于15微米的平均粒徑(金相學截面平面中的最長尺寸）。在此提供的加工技術(shù)可產(chǎn)生相對等 軸的富鎂固溶體α相晶粒，這些相對等軸的富鎂固溶體α相晶粒具有小于或等于10微米的平 均粒徑(金相學截面平面中的最長尺寸）。在此提供的加工技術(shù)可產(chǎn)生相對等軸的富鎂固溶 體α相晶粒，這些相對等軸的富鎂固溶體α相晶粒具有小于或等于5微米的平均粒徑(金相學 截面平面中的最長尺寸）。
[0045] 在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有0.1重量％ -1.5重量％之間的Zr含 量。在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有0.2重量％_0.6重量％之間 的Zr含量。在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有0.2重量％-0.4重 量％之間的Zr含量。
[0046] 在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有0重量％-2.0重量％之間的Ca含量。 在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有〇重量％ -1. 〇重量％之間的Ca 含量。在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有0.1重量％ -0.8重量％之 間的Ca含量。
[0047]在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有0重量％_1.5重量％之間的Zn含量。 在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有0重量％ -0.5重量％之間的Zn 含量。在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有0.1重量％ -0.3重量％之 間的Zn含量。
[0048] 在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有0重量％ -12.0重量％之間的In含量。 在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有0重量％_2.5重量％之間的In 含量。在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有0.0重量％ -0.8重量％之 間的In含量。
[0049] 在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有0.2重量％_2.0重 量％范圍內(nèi)的在該Mg合金中的In、Zr、Ca以及Zn總含量。在一些情況下，在此提供的生物溶 蝕性鎂合金配制品可具有0.2重量％-0.8重量％范圍內(nèi)的在該Mg合金中的In、Zr、Ca以及Zn 總含量。
[0050] 在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有小于0.3重量％的雜 質(zhì)總含量。在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有小于0.2重量％的雜 質(zhì)總含量。在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有最大0.05重量％的 各? 6、51、〇!、111以及48。在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有最大 0.006重量％的附。在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可具有最大0.15重 量％的各La、Ce、Pr、Sm、Eu以及Yb。在一些情況下，在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品可 具有最大0.1重量％的各La、Ce、Pr、Sm、Eu&&Yb。
[0051] 這些第二相沉淀物可具有500納米或更小的平均最長尺寸，使用在此提供的方法 可在在此提供的生物溶蝕性鎂合金中形成。第二相沉淀物可主要位于晶界中而不是在晶粒 中（例如，在以100-300倍放大倍數(shù)進行檢查的給定的所制備的金相截面平面中，第二相沉 淀物的組合區(qū)域中>50%是在晶界上）。例如，這些第二相沉淀物中的大部分（即，第二相)可 位于晶界中而不是在富Mg固溶相晶粒內(nèi)。具有在此提供的這些微結(jié)構(gòu)的鎂合金可具有適于 內(nèi)假體諸如支架的改善的機械特性。在一些情況下，在加工過程中，陶瓷納米顆?？杀惶砑?到該合金并且也可具有500納米或更小的平均最長尺寸，并且可主要位于晶界中而不是在 晶粒內(nèi)。
[0052]雖然在過去鎂和鎂合金已被開發(fā)作為用于生物溶蝕性內(nèi)假體的候選材料，但鎂和 鎂合金的機械特性呈現(xiàn)出在某些內(nèi)假體諸如支架中使用生物溶蝕性鎂金屬或合金是不切 實際的某些困難。具體地說，由于在六方密堆積(HCP)晶格中缺乏可用的滑移面，鎂合金可 具有有限的延展性?；泼婵身槕?yīng)塑性變形。有限的延展性可使依賴塑性變形的某些使用 復(fù)雜化。例如，由于在這些塑性變形過程中支架斷裂的可能性增加，所以有限的延展性可使 支架卷曲和支架擴張更加復(fù)雜。此外，鎂合金典型地具有比鐵合金(諸如不銹鋼合金)更低 的拉伸強度。然而，具有在此提供的微結(jié)構(gòu)的生物溶蝕性鎂合金可具有改善的延展性和拉 伸強度。
[0053]為了識別具有適合的生物溶蝕速率和延展性的鎂合金，測試了某些鎂合金。例如， Lie和WE43(在下面的表1中描述)是原型的并且作為支架進行測試，但卻發(fā)現(xiàn)在進行體內(nèi)和 體外測試時具有太快的生物溶蝕速率。然而，具有在此提供的微結(jié)構(gòu)的Lie和/或WE43合金 將可能具有用于內(nèi)假體的適合的生物溶蝕速率。
[0054] ^1
[0056] 還已開發(fā)出AZ80合金的某些改進(參見下表1I)以試圖找到具有比Lie的耐腐蝕性 更優(yōu)越的耐腐蝕性，但也具有充分延展性的鎂合金。雖然這些AZ80改進的合金的初始機械 測試顯示與Lie相比在機械特性和腐蝕特性上的改善，但AZ80改進的合金支架在標稱擴張 直徑處會破裂并且斷裂。然而，使用在此描述的方法由AZNd合金制成的支架展示出良好的 機械特性，如下所討論。
[0059] 對支架的分析識別出有害于延展性的大的外在金屬間顆粒，例如氧化物夾雜物和 粗Mg固溶粒度的存在。低材料延展性可導致支架破裂，特別是在被卷曲至球囊導管上、穿過 長的曲折路徑引導并且進行擴張以填充動脈直徑的球囊可擴張支架中。
[0060] 在此提供的微結(jié)構(gòu)和方法通過具有更低的外在夾雜物含量(或至少小得多的夾雜 物)和具有細化Mg固溶粒度的支架材料以使晶粒紋理隨機化，通過粒度細化而產(chǎn)生額外的 滑移系統(tǒng)并且由于存在曲折的晶界網(wǎng)絡(luò)而提高引發(fā)破裂所需的活化能來消除低材料延展 性和支架破裂的這種根源。在此提供的微結(jié)構(gòu)和方法可被定制成在球囊可擴張支架設(shè)計中 顯示充分的延展性，從而使得Mg合金支架將允許支架被卷曲至球囊導管上、穿過長的曲折 路徑擺動并且進行擴張以填充動脈直徑而不破裂。
[0061] 材料的微結(jié)構(gòu)可至少部分地依賴加工技術(shù)和參數(shù)。鎂合金的晶粒（即晶體)可使其 本身與它們平行于加工材料流動的方向的基面相對齊，與垂直于流動方向的方向相比，這 會產(chǎn)生在流動方向上的不同機械特性。在擠出包含表1I的合金的支架管材的情況下，所產(chǎn) 生的管可具有強優(yōu)選晶體取向，從而在擠出方向上對齊基面，這在管材的擠出方向上產(chǎn)生 增加的延展性，但在垂直于擠出方向的方向上產(chǎn)生較少的延展性。然而，支架的擴張依賴于 在所有方向上均具有適合的延展性的材料。沿晶粒的c-晶軸分量具有不利載荷的強晶粒紋 理在較低的應(yīng)變下產(chǎn)生孿晶和空隙成核。具有空隙成核的孿晶可以是最終材料失效的開 始。支架管擠出也可產(chǎn)生不具有優(yōu)選取向的隨機晶體結(jié)構(gòu)，這產(chǎn)生更加各向同性的機械特 性，但仍具有以上所討論的延展性問題。
[0062] 在此提供的微結(jié)構(gòu)可提供多個方向上的優(yōu)越延展性和其他機械特性。晶界飾有沉 淀物和/或陶瓷納米顆粒。在此提供的微結(jié)構(gòu)可以多種方式表征。在一些情況下，當使用X-射線衍射以500倍進行查看時，在此提供的這些微結(jié)構(gòu)具有不多于3%的區(qū)域填充有金屬間 ("頂"）顆粒。在一些情況下，在此提供的這些微結(jié)構(gòu)具有不多于2%的區(qū)域填充有金屬間 ("頂"）顆粒。在一些情況下，最大的頂顆粒尺寸將為30微米或更小。在一些情況下，最大的 IM顆粒尺寸將為20微米或更小、10微米或更小、5微米或更小或1微米或更小。
[0063] 在一些情況下，這些晶界可飾有陶瓷納米顆粒。在材料加工過程中，陶瓷納米顆粒 可箍縮晶界和/或阻礙晶粒生長，這可導致鎂合金的細晶粒微結(jié)構(gòu)。鎂合金的該細晶粒微結(jié) 構(gòu)可增加材料的強度和延展性。在一些情況下，在此提供的這些微結(jié)構(gòu)具有至少0.5%的區(qū) 域填充有陶瓷顆粒。在一些情況下，在此提供的這些微結(jié)構(gòu)具有至少1.0%的區(qū)域填充有陶 瓷顆粒。在一些情況下，在此提供的這些微結(jié)構(gòu)具有0.5%與5%之間的區(qū)域填充有陶瓷顆 粒。在一些情況下，在此提供的這些微結(jié)構(gòu)具有1.0%與3%之間的區(qū)域填充有陶瓷顆粒。在 一些情況下，在此提供的這些微結(jié)構(gòu)具有約1.5%的區(qū)域填充有陶瓷顆粒。
[0064] 在此提供的復(fù)合材料中設(shè)置的陶瓷納米顆?？删哂腥魏芜m當?shù)某叽?。在一些情況 下，用于在此提供的復(fù)合材料中的陶瓷納米顆粒具有在0.5納米與500納米之間、1.0納米與 200納米之間、5納米與100納米之間、10納米與100納米之間、25納米與75納米之間或40納米 與60納米之間的平均最大直徑。在一些情況下，最大的陶瓷納米顆粒尺寸將為5微米或更 小。在一些情況下，最大的陶瓷納米顆粒尺寸將為1微米或更小、500納米或更小、5微米或更 小或200納米或更小。
[0065] 在此提供的復(fù)合材料中設(shè)置的陶瓷納米顆?？砂魏芜m合的陶瓷材料。在一些 情況下，在此提供的陶瓷納米顆粒不溶于用于在此提供的復(fù)合材料中的鎂合金。在一些情 況下，陶瓷納米顆?？砂韵绿沾刹牧现械囊环N或多種:TiC、Ti0 2Si3N4、AlN、Al203、Ce02、 氮化硼、B 4C以及Y2〇3。在一些情況下，用于在此提供的復(fù)合材料中的陶瓷納米顆粒包含射線 透不過的陶瓷材料。在一些情況下，用于在此提供的復(fù)合材料中的陶瓷納米顆?？删哂墟V 的電動勢的50%內(nèi)的電動勢。在一些情況下，用于在此提供的復(fù)合材料中的陶瓷納米顆粒 可具有鎂的電動勢的25 %內(nèi)的電動勢。在一些情況下，用于在此提供的復(fù)合材料中的陶瓷 納米顆粒可具有鎂的電動勢的10%內(nèi)的電動勢。在一些情況下，用于在此提供的復(fù)合材料 中的陶瓷納米顆粒可具有鎂的電動勢的5%內(nèi)的電動勢。適合的陶瓷納米顆?？傻米缘驴?薩斯州休斯頓的天泉納米材料公司（SkySpring Nanomaterials，Houston ΤΧ)。
[0066] 在此提供的這些微結(jié)構(gòu)可包含等軸富Mg固溶相晶粒，這些等軸富Mg固溶相晶粒具 有位于平滑且等軸的α相晶界內(nèi)的第二相沉淀物和/或陶瓷納米顆粒。在一些情況下，這些 等軸富Mg固溶相晶粒具有20微米或更小、15微米或更小、10微米或更小、7.5微米或更小、5 微米或更小、4微米或更小、3微米或更小、2微米或更小或1微米或更小的平均粒度。在一些 情況下，這些等軸富Mg固溶相晶粒具有在0.1微米與10微米之間、0.5微米與5微米之間或1 微米與4微米之間的平均粒度。在一些情況下，可沿α相晶界找到按體積計至少90%的第二 相顆粒。在一些情況下，平均第二相個體顆粒直徑或最長尺寸為1微米或更小、500納米或更 小、300納米或更小、200納米或更小、100納米或更小、75納米或更小、50納米或更小或25納 米或更小。在一些情況下，平均第二相個體顆粒直徑或最長尺寸在0.1納米與1微米之間、 〇. 5納米與500納米之間、5納米與300納米之間、10納米與200納米之間、20納米與100納米之 間、25納米與75納米之間或40納米與60納米之間。在此提供的該微結(jié)構(gòu)可具有數(shù)量減少的 雙箍帶。在一些情況下，少于15%的α晶粒將具有雙箍帶。在一些情況下，當切割和卷曲支架 時，具有雙箍帶的α晶粒的數(shù)量可小于10%、小于5%或小于1 %。
[0067]在此提供的微結(jié)構(gòu)可具有加強的延展性。在此提供的這些微結(jié)構(gòu)可通過使晶粒取 向隨機化來克服基面對齊的問題并且產(chǎn)生各向同性的機械特性。更細的晶粒也使晶界區(qū)域 增加，這可提供更多的晶界滑移。沉淀物直徑的細化也可允許額外的晶界滑移。此外，沿這 些晶界的第二相沉淀物和/或陶瓷納米顆粒的均勻分散可改善強度和耐腐蝕性。在一些情 況下，這些沉淀物和/或陶瓷納米顆?？苫旧霞性诰Ы缟?，但大于晶界的寬度。
[0068]例如，由在此提供的生物溶蝕性鎂合金配制品制成的管狀主體(例如，支架管材材 料)可通過如下所述的方法制成。該生物溶蝕性鎂合金可包含例如，3.5重量％Υ、1.0重量％ 恥、2.0重量％6(1、0.5重量％07、8重量％!1〇、3.0重量％1'111、3.0重量％113、0.5重量％21并且 余量為鎂。在此提供的該生物溶蝕性鎂合金配制品可具有39與200GPa之間的彈性模量、150 與600MPa之間的0.2%補償屈服強度、225與600MPa之間的極限拉伸強度和/或30%與80% 之間的拉伸斷面收縮率(RIA)。在一些情況下，在此提供的支架管材材料可具有45%與80% 之間的拉伸RIA。在一些情況下，在此提供的支架管材材料在將該管材存儲在20 °C與25°C之 間的溫度和小于30%的相對濕度下180天后，可在+/-10%內(nèi)保持它初始的彈性模量、屈服 強度、極限拉伸強度以及拉伸RIA。
[0069] 表ΠΙ
[0070] 具有在此提供的微結(jié)構(gòu)的生物溶蝕性鎂合金可進行拋光以具有平滑的表面光潔 度。在一些情況下，在此提供的內(nèi)假體可具有包含生物溶蝕性鎂合金的表面，該表面具有小 于0.5微米、小于0.4微米、小于0.3微米、小于0.2微米、小于0.1微米或小于0.05微米的表面 粗糙度R a。具有在此提供的微結(jié)構(gòu)的生物溶蝕性鎂合金可具有改善的耐腐蝕性，這可提供 更慢的生物溶蝕速率。具有在此提供的微結(jié)構(gòu)的生物溶蝕性鎂合金的支架本體在非流動的 攪動的模擬體液(在60rpm下攪動）中在37°C連續(xù)浸漬28天的時間后可具有小于200微米/年 的體外腐蝕滲透速率，其中該模擬體液（"SBF"）以支架材料的初始體積的至少10倍的量存 在。表1II示出了添加至水的SBF的成分。
[0071] 表1II:SBF 成分
[0073] 在此提供的微結(jié)構(gòu)可通過使用以下方法步驟形成：（a)混合元素以形成熔融的鎂 合金(并且任選地添加陶瓷納米顆粒）；（b)冷卻該熔融的鎂合金以形成鑄錠或坯件；（c)溶 液處理坯件以使在該合金固化過程中形成的任何金屬間沉淀物固溶；（d)在固溶化后控制 冷卻以沿晶界形成細小的不連續(xù)或連續(xù)的沉淀物的分布；以及(e)在冷卻后或冷卻過程中， 使材料熱機械變形以使富Mg固溶粒度細化并且產(chǎn)生大致等軸的晶粒形態(tài)。
[0074] 例如，鑄錠或坯件可被成形或機械加工成實心或空心的桿、勻質(zhì)化、經(jīng)受高應(yīng)變過 程以細化該微結(jié)構(gòu)，并且然后被成型或機械加工成從其中將支架制造成最終尺寸(例如，支 架本體的尺寸）的支架管材。在一些情況下，在此提供的坯件或鑄錠可成形成正常地不經(jīng)受 擴張的內(nèi)假體，例如血管封閉塞或栓塞材料(例如用于封閉無用的血管結(jié)構(gòu)或癌組織的微 珠粒)。
[0075] 使用任何適合的方法，陶瓷納米顆?？扇芜x地分散在熔融鎂合金內(nèi)。圖2描繪了用 于將陶瓷納米顆粒210引入熔融鎂合金220的示例性安排200。鎂金屬和一種或多種合金成 分(例如，鋁）可被引入電阻爐204內(nèi)的鋼坩堝202。在一些情況下，在引入鋼坩堝202或電阻 爐204前，使鎂與合金元素合金。在一些情況下，在添加陶瓷納米顆粒之前、之后或同時，使 鎂與合金元素在鋼坩堝202中合金?？墒褂帽Ｗo氣206來防止不需要的反應(yīng)或暴露于氧氣。 在一些情況下，在混合方法的過程中，可使用能量來防止陶瓷納米顆粒結(jié)塊。例如，可將超 聲波探頭230置于鋼坩堝202內(nèi)以將超聲能量施加至混合物。然后可冷卻該混合物以形成坯 件或鑄錠。
[0076] 坯件可使用任何適合的方法制備。坯件可具有2厘米與1米之間的直徑。在一些情 況下，需要的生物溶蝕性鎂合金的鑄錠可通過在模具(液體鑄造）、觸變模制（半固體加工） 或粉末冶金（固體加工）中的常規(guī)熔化和固化制成。然后，該鑄錠可被機械加工成將用作后 續(xù)加工和成型的進料的坯件的所需尺寸。在一些情況下，坯件可在不使用額外的機械加工 方法的情況下成形。為了從坯件形成內(nèi)假體(例如，支架本體），該坯件可被轉(zhuǎn)化成具有更小 直徑的桿或空心管。在一些情況下，在將該鑄錠或該坯件均質(zhì)化后，將該鑄錠或該坯件轉(zhuǎn)化 成桿或空心管。在一些情況下，該桿或該空心管可具有1厘米與6厘米之間的外徑。在支架的 情況下，然后在此提供的空心管的直徑可被進一步減小并且切割以形成個體支架本體，這 些支架本體包括位于支架支柱之間的窗孔。在一些情況下，這些支架支柱可具有小于1.2的 寬厚比。在一些情況下，該空心管和這些支架支柱的厚度可在80微米與160微米之間。
[0077] 在一些情況下，鑄錠或坯件可通過使該生物溶蝕性鎂合金的元素（和任選地陶瓷 納米顆粒)觸變模制來制成。觸變模制涉及將固體成分混合到處于液相中的組合物的一部 分中并且然后冷卻該混合物以達到完全的固態(tài)。觸變模制可降低合金中的脆金屬間（IM)顆 粒的數(shù)量和大小。例如，觸變模制可使用類似于注塑模具的機器。室溫鎂合金芯片、其他合 金成分的芯片以及任選地陶瓷納米顆?？赏ㄟ^容積式給料器被送入加熱的桶中。該加熱的 桶可填充有惰性氣體(例如，氬氣）以防止鎂芯片的氧化。隨著鎂芯片和其他合金成分被加 熱至半固體溫度范圍，位于桶內(nèi)的螺桿給料器可將鎂芯片和其他合金成分向前饋送。例如， 可以將該混合物加熱至約442°C的溫度。該螺桿旋轉(zhuǎn)可提供可進一步降低頂顆粒大小的剪 切力。一旦已積聚足夠的漿料，該螺桿就可向前移動以將該漿料注入具有鑄錠或坯件形狀 的鋼模中。
[0078] 在一些情況下，鑄錠或坯件可通過使用粉末冶金法合并該生物溶蝕性鎂合金的元 素來制成。粉末冶金法涉及元素或預(yù)合金的粉末顆粒以及任選地陶瓷納米顆粒的固態(tài)燒 結(jié)。在燒結(jié)法過程中使用細粉末可避免粗IM粒子的形成。例如，鎂、其他合金成分的細粉末 以及任選地陶瓷納米顆粒可被共混成均勻的混合物，壓制成需要的形狀(例如，該鑄錠或該 坯件的形狀），并且在壓縮的同時加熱以將這些粉末粘結(jié)在一起。燒結(jié)可以在惰性氣氛(例 如，氬氣）中進行以避免鎂的氧化。
[0079] 包含生物溶蝕性鎂合金的所有需要元素和任選的陶瓷納米顆粒的鑄錠或坯件可 被均質(zhì)化以降低元素的濃度梯度。該鑄錠或該坯件可通過以下方法均質(zhì)化:將該鑄錠或該 坯件加熱至該生物溶蝕性鎂合金的液相線溫度以下的升高溫度，并且將該鑄錠或該坯件保 持在該溫度上，持續(xù)一段足夠長的時間以允許在該鑄錠或該坯件內(nèi)進行元素擴散來降低該 鑄錠或該坯件內(nèi)的元素濃度梯度。
[0080] 使該鑄錠或該坯件均質(zhì)化可使金屬間（IM)第二相沉淀物顆粒固溶，這是因為均質(zhì) 化溫度超出高溫單一的固相(α)與在Mg-Al相圖上的兩相場邊界之間的相邊界（固溶相線溫 度）。在一些情況下，可使用在相圖內(nèi)的相同或相似位置上的后續(xù)固溶化處理來細化沉淀物 結(jié)構(gòu)。例如，如果未充分控制均質(zhì)化處理冷卻以定制第二相沉淀物大小和位置，則可使用后 續(xù)的固溶化處理。在一些情況下，在將該鑄錠或該坯件保持在升高溫度后快速冷卻該鑄錠 或該坯件以便形成相對細的IM第二相沉淀物。例如，可通過強制氣體冷卻或液體淬火將該 鑄錠或該坯件從升高的保持溫度冷卻。該鑄錠或該坯件可在惰性氣氛(例如，在氬氣氣氛） 或開放的氣氛中被均質(zhì)化，只要表面氧化物被除去。在一些情況下，在此提供的該鑄錠或該 坯件可在400°C與450°C之間的溫度下被均質(zhì)化。在一些情況下，將該鑄錠或該坯件保持在 400°C與450°C之間的溫度下至少2小時、至少3小時或至少4小時。在一些情況下，在升高溫 度下的保持時間在4小時與24小時之間。例如，具有約15厘米直徑的生物溶蝕性鎂合金鑄錠 可被加熱至440 °C的溫度，持續(xù)6小時以使該鑄錠均質(zhì)化，隨后在冷卻的氬氣流中將該鑄錠 淬火。
[0081] 鑄錠或坯件可經(jīng)受一個或多個高應(yīng)變過程以將微結(jié)構(gòu)細化成在此提供的微結(jié)構(gòu)。 在一些情況下，該一個或多個高應(yīng)變過程可包括一個或多個等通道高應(yīng)變過程。等通道高 應(yīng)變過程包括等通道轉(zhuǎn)角擠出（"ECAE"）和等通道轉(zhuǎn)角擠壓（"ECAP"）ACAE是產(chǎn)生顯著的變 形應(yīng)變而不降低片材的橫截面面積的擠出過程。ECAE可通過圍繞拐角擠出合金(例如，合金 的坯件）來完成。例如，在此提供的生物溶蝕性鎂合金的坯件可受力穿過具有90度角的通 道。該通道的橫截面在入口和出口上可以是相等的。隨著金屬圍繞該拐角流動，金屬的復(fù)雜 變形可產(chǎn)生非常高的應(yīng)變。在一些情況下，在ECAE過程前，鑄錠可被機械加工成具有ECAE模 具的通道的精確尺寸的坯件。由于該橫截面可保持不變，所以該坯件可被多次擠出，其中每 次穿過均引入額外的應(yīng)變。使用每個ECAE過程，可改變該坯件的取向以沿不同的平面引入 應(yīng)變。在一些情況下，ECAE模具可包括多個彎曲部。例如，圖3描繪了ECAE模具的實例。
[0082]在此提供的該鑄錠或該坯件可通過一個或多個ECEA模具(例如，如圖3中所描繪） 在低于均質(zhì)化溫度的溫度下擠出。在隨后更低的溫度下可進行多個等通道高應(yīng)變擠出。這 些等通道高應(yīng)變過程可產(chǎn)生具有主要位于沿晶界處的細的第二相沉淀物（即，IM顆粒)的細 粒度。如果包括，任選的陶瓷顆粒也可變得位于沿晶界處。在一些情況下，與冷加工和退火 步驟相比，在下降的溫度下由連續(xù)的等通道高應(yīng)變擠出導致的晶粒細化的動態(tài)再結(jié)晶可將 更多的應(yīng)變引入材料中并且導致更細的粒度。在一些情況下，鑄錠或坯件在兩個不同的順 次降低的溫度下經(jīng)受至少兩個ECAE過程。在一些情況下，鑄錠或坯件在不同的順次降低的 溫度下經(jīng)受至少三個ECAE過程。
[0083]例如，包含鎂-鋁合金的坯件可通過兩個ECAE過程進行加工，其中第一 ECAE過程發(fā) 生在比第二ECAE過程更高的溫度下。每個過程可通過具有單個90°拐角的簡單ECAE模具發(fā) 生，諸如圖3中所描繪的ECAE模具。第一 ECAE過程可在250°C與400°C之間的溫度下進行以允 許稀土元素良好地擴散至晶界。第一 ECAE過程可產(chǎn)生具有15微米或更小的平均粒徑的微結(jié) 構(gòu)。第二ECAE過程可在150 °C與300 °C之間的溫度下進行。第二ECAE過程可進一步地細化粒 度并且避免粗化。
[0084]在圖3中示出的ECAE過程中，鑄錠或先前加工的坯件30a被擠出穿過通道31a，該通 道包括具有大致相同的橫截面面積的兩個通道部分32a、33a，這兩個通道部分具有其設(shè)置 在角35a處的對應(yīng)中心線。如所示，角35a可以是約90°。在一些情況下，角35a介于45°與170° 之間、介于50°與160°之間、介于60°與135°之間、介于70°與120°之間、介于80°與100°之間 或介于85°與95°之間。坯件30a可具有任何適當?shù)臋M截面并且進行機械加工以提供進入入 口通道部分32a的滑動配合。在一些情況下，坯件30a可具有圓形的橫截面形狀。推桿38a可 使用適當?shù)臄D出沖壓迫使坯件30a穿過通道31a。被施加在坯件30a上的應(yīng)變?yōu)榻?5a的函 數(shù)。
[0085] 在一些情況下，所提供的復(fù)合材料可通過將金屬合金的粉末和陶瓷納米顆粒燒結(jié) 在一起來制備。在一些情況下，可使用粉末冶金技術(shù)來形成在此提供的復(fù)合材料。
[0086] 在一個或多個高應(yīng)變過程后，該坯件可成形為具有減小的外徑的桿或空心管。從 該坯件拉制出管或桿可在具有任選的中間和最終的退火步驟的多個步驟中發(fā)生，以便減小 直徑?？煽刂评坪屯嘶疬^程以保存在一個或多個高應(yīng)變過程中形成的微結(jié)構(gòu)。在一些情 況下，材料在小于300°C的溫度下退火。在一些情況下，材料在150 °C與300 °C之間、150°C與 250°C之間或150°C與200°C之間的溫度下退火。退火步驟可用于允許以有限的再結(jié)晶實現(xiàn) 恢復(fù)并且避免晶粒生長或沉淀物體積率和形態(tài)中的改變。退火步驟還可在晶界處保持第二 相沉淀物的均勻分散。
[0087] 然后可使用任何適合的技術(shù)切割單個支架本體，包括切割在支架支柱之間的窗 孔。例如，可使用激光切割這些窗孔。
[0088] 可于在此提供的內(nèi)假體的生物溶蝕性鎂合金或復(fù)合材料上施加涂層。例如，在此 提供的支架可包括由生物溶蝕性鎂合金形成的支架本體和在該支架本體表面上覆蓋的涂 層，該生物溶蝕性鎂合金包括在此提供的微結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料。在放置在生理環(huán)境中后，涂層 可通過充當在鎂合金與該環(huán)境之間的臨時屏障來減緩或延遲該生物溶蝕性鎂合金或復(fù)合 材料的初始降解。例如，延遲生物溶蝕過程可允許身體通路痊愈并且允許支架在支架的強 度被減小至在與體腔內(nèi)（例如，在血管內(nèi)）駐存相關(guān)聯(lián)的載荷下支架失效的點之前變得內(nèi)皮 化(被腔壁的組織細胞所圍繞）。當內(nèi)皮化的支架分段時，該支架的區(qū)段可被腔壁組織包含 并且因此不太可能被釋放到血流中。內(nèi)皮化也可阻擋血流的富氧湍流接觸內(nèi)假體，從而進 一步降低內(nèi)假體的溶蝕速率。在一些情況下，在此提供的支架可包括涂層，該涂層包含氧化 鈦、氧化鋁或其組合。適合的涂層的實例可在美國專利申請公開號2012/0059455,具體地描 述通過原子層沉積形成的涂層的部分中找到，該專利特此通過引用以其全文結(jié)合。
[0089] 在一些情況下，在此提供的內(nèi)假體可包括氟化鎂納米顆粒的噴霧層。使用懸浮液 等離子噴霧(SPS)方法，可將氟化鎂懸浮液施加到在此提供的內(nèi)假體上，該方法可以克的規(guī) 模收率遞送幾乎單分散的納米顆粒來提供保護性氟化鎂層。該SPS方法可使用附接在ABB工 業(yè)機器人上的蘇爾壽美科SI]^S(Sulzer Metco Triplex II torch)。
[0090] 該支架可任選地包含治療劑。在一些情況下，該涂層可包含治療劑。在一些情況 下，該涂層可包含聚合物(例如，生物溶蝕性聚合物）。例如，藥物洗脫聚合物涂層可被施加 到在此提供的支架本體上。在一些情況下，在此提供的支架可基本上不含聚合物(允許存在 已在制造方法的過程中偶然引入的任何少量的聚合物材料，從而使得本領(lǐng)域技術(shù)人員將仍 然認為該涂層是不含任何聚合物材料的）。該治療劑可以是任何藥學上可接受的藥劑(諸如 藥物）、生物分子、小分子或細胞。示例性藥物包括抗增殖劑，諸如紫杉醇、西羅莫司（雷帕霉 素）、他克莫司、依維莫司、比奧莫司（biolimus)以及佐他莫司（zotarolimus)。不例性生物 分子包括肽、多肽和蛋白質(zhì)；抗體;寡核苷酸；核酸諸如雙鏈或單鏈DNA(包括裸的和cDNA)、 RNA、反義核酸諸如反義DNA和RNA、小干擾RNA( siRNA)以及核酶;基因；碳水化合物;包括生 成因子的血管生成因子;細胞周期抑制劑；以及抗再狹窄劑。示例性小分子包括激素、核苷 酸、氨基酸、糖、脂質(zhì)并且化合物具有小于l〇〇kD的分子量。示例性細胞包括干細胞、祖細胞、 內(nèi)皮細胞、成人心肌細胞以及平滑肌細胞。
[0091] 在此提供的支架可包含一種或多種成像標記物。成像標記物可幫助醫(yī)師放置該支 架。成像標記可以是射線透不過的標記物以容許X-射線可視化該支架。
[0092] 支架20可被配置用于血管，例如冠狀動脈和外周脈管或非血管內(nèi)腔。例如，它可被 配置用于食道或前列腺中。其他內(nèi)腔包括膽腔、肝腔、胰腺腔以及尿道腔。
[0093] 支架20可具有需要的形狀和大小（例如，冠狀動脈支架、主動脈支架、外周血管支 架、胃腸支架、泌尿支架、氣管/支氣管支架以及神經(jīng)學支架）。取決于應(yīng)用，該支架可具有例 如約1 mm至約46mm之間的直徑。在某些實施例中，冠狀動脈支架可具有從約2mm至約6mm的擴 張直徑。在一些情況下，外周支架可具有從約4mm至約24mm的擴張直徑。在某些實施例中，胃 腸和/或泌尿支架可具有從約6mm至約30mm的擴張直徑。在一些情況下，神經(jīng)學支架可具有 從約1mm至約12mm的擴張直徑。腹主動脈瘤(AAA)支架和胸主動脈瘤(TAA)支架可具有從約 20mm至約46mm的直徑。該支架可以是球囊可擴張的、自擴張的或這兩者的組合(例如，見美 國專利號6,290,721)。
[0094] 可包含生物溶蝕性鎂合金的額外內(nèi)假體的非限制性實例包括支架移植物、心臟瓣 膜以及人工心臟，該生物溶蝕性鎂合金包括在此提供的微結(jié)構(gòu)。此類內(nèi)假體被植入或以其 他方式用于身體結(jié)構(gòu)、體腔或內(nèi)腔諸如脈管系統(tǒng)、胃腸道、淋巴系統(tǒng)、腹部、腹膜、氣道、食 道、氣管、結(jié)腸、直腸、膽道、泌尿道、前列腺、腦、脊柱、肺、肝、心臟、骨骼肌、腎、膀胱、腸、胃、 胰腺、卵巢、子宮、軟骨、眼、骨、關(guān)節(jié)等。在一些情況下，內(nèi)假體可包括用于淋巴系統(tǒng)的生物 可降解的骨架。
[0095] 實例
[0096]如在此所討論，生產(chǎn)具有表1I中列出的元素的樣品AZNd合金并且在400 °C下擠出。 測試AZNd合金的樣品的擴張損壞并且與對照合金Lie比較。如下表1V中所示，該AZNd合金展 示了 3.0_的標稱擴張的適合的機械特性。
[0097]表1V:Mg支架設(shè)計以及材料開發(fā)和測試
[0099]圖4A-4D示出了用于支架的SBF浸漬結(jié)果。這些支架在SBF中浸漬54小時。圖4A描繪 了接受時測試后SEM WE43元素支架。圖4B描繪了接受時測試后SEM AZNd元素支架。圖4C描 繪了標稱擴張到3.0mm的測試后SHM AZNd元素支架。圖4D描繪了過度擴張超過3.0mm的測試 后SEM AZNd元素支架。如所示，與該WE43元素對照相比，這些AZNd元素支架具有更均勻且更 慢的溶蝕速率。該AZNd元素支架具有約11微米的α粒度。
[0100]圖5描繪了在大鼠皮下模型中，WE43板、AZNd海波管部分以及Lie海波管部分隨時 間推移的每面積的質(zhì)量損失。如在此所討論，生產(chǎn)該AZNd合金并且在400 °C下擠出。將該 AZNd海波管部分放置在PMMA籠中的大鼠中120天。將該WE43板放置在PMMA籠中的大鼠中45 天并且直接放置在皮下90天。將該Lie放置在PMMA籠中的大鼠中30天并且直接放置在皮下 15天。圖5中的數(shù)據(jù)顯示了隨時間推移(在洗掉鹽后)樣品的質(zhì)量變化。如圖5中所示，在0-45 天期間的初始降解過程中，該AZNd元素支架具有比該WE43元素支架慢約1.5倍的降解，之后 進一步減速。
[0101]在此提及的所有出版物、專利申請、專利以及其他參考文獻通過引用以其全文結(jié) 合在此。
[0102]再進一步的實施例也在以下權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種生物溶蝕性內(nèi)假體，包含： 生物溶蝕性鎂合金，該生物溶蝕性鎂合金包含： 50重量％與92重量％之間的鎂， 總和至少5.5重量％的一種或多種元素，該一種或多種元素選自下組，該組由以下各項 組成:Ho、Er、Lu、Tb&&Tm;&& 總和至少2.0重量％的一種或多種元素，該一種或多種元素選自下組，該組由以下各項 組成:Y、Nd以及Gd; 該生物溶蝕性鎂合金具有一種微結(jié)構(gòu)，該微結(jié)構(gòu)包含具有小于或等于15微米的平均粒 徑的等軸富Mg固溶相晶粒;以及 在這些富Mg固溶相晶粒之間晶界中的連續(xù)或不連續(xù)的第二相沉淀物或陶瓷納米顆粒， 這些第二相沉淀物或陶瓷納米顆粒具有2.0微米或更小的平均最長尺寸。2. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)假體，其中當在金相學平面上以200-500倍的放大倍數(shù)查看 時，這些第二相沉淀物或陶瓷納米顆粒主要集中在這些晶界上，并且不會從該晶界延伸到 富Mg固溶相晶粒內(nèi)部超過1微米。3. 如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的內(nèi)假體，其中這些等軸富Mg固溶相晶粒具有小于或 等于1微米的平均粒徑并且這些第二相沉淀物或陶瓷納米顆粒具有〇. 5納米與200納米之間 的平均最長尺寸。4. 如以上權(quán)利要求中之一所述的內(nèi)假體，其中少于50 %的這些等軸富Mg固溶相晶粒具 有雙箍帶。5. 如以上權(quán)利要求中之一所述的內(nèi)假體，其中該生物溶蝕性鎂合金包含這些晶界外的 第二相沉淀物，其中第二相沉淀物的總量的至少50%位于這些等軸富Mg固溶相晶粒之間的 晶界中。6. 如以上權(quán)利要求中之一所述的內(nèi)假體，其中該內(nèi)假體包含這些陶瓷納米顆粒并且這 些陶瓷納米顆粒不溶于該生物溶蝕性鎂合金。7. 如權(quán)利要求6所述的內(nèi)假體，其中這些陶瓷納米顆粒包含陶瓷材料，該陶瓷材料選自 下組，該組由以下各項組成:11(：、3丨必4^1141 2〇3、〇6〇2、氮化硼、84(：、￥2〇3以及其組合。8. 如以上權(quán)利要求中之一所述的內(nèi)假體，其中該合金具有39GPa與200GPa之間的彈性 模量、150MPa與600MPa之間的0.2%補償屈服強度、250MPa與600MPa之間的極限拉伸強度以 及至少30 %的拉伸斷面收縮率。9. 如以上權(quán)利要求中之一所述的內(nèi)假體，其中該生物溶蝕性鎂合金包含0重量％ -10.0 重量％之間的Y含量、0重量％ _4.5重量％之間的Nd含量、0重量％-9重量％之間的Gd含量、0 重量％-8.0重量％之間的Dy含量、4.0重量％-15.0重量％之間的!1〇含量、4.0重量％-15.0 重量％之間的Er含量、4.0重量％-15.0重量％之間的Lu含量、4.0重量％-15.0重量％之間 的Tm和/或Tb含量或其組合。10. 如以上權(quán)利要求中之一所述的內(nèi)假體，其中該生物溶蝕性鎂合金由以下組成： γ:〇重量％-1〇.〇重量％; Nd:0重量％-4.5重量％; Gd:0重量％-9.0重量％; Dy:〇重量％-8.0重量％; Ho:0重量％-19.0重量％; Er:0重量％-23.0重量％; Lu:0重量％-25.0重量％; Tm:0重量％-21.0重量％; Tb:0重量％-21.0重量％; Zr:0.1 重量 ％-1.5 重量 ％; Ca:0重量％-2.0重量％; 2]1:0重量％-1.5重量％; Ιη:0重量％-12.0重量％; Sc:0重量％-15.0重量％; 總共多達0.3重量％的附帶的雜質(zhì);并且 余量是鎂并且在!1〇4匕1^、113以及1'111的總含量大于5.5重量％;￥、恥以及6(1的總含量大 于2.0重量％ ;且除了鎂以外所有合金化合物的總含量大于8.5重量％的條件下。11. 如以上權(quán)利要求中之一所述的內(nèi)假體，其中該內(nèi)假體是包括多個支柱的支架，其中 這些支柱具有小于1.2的寬厚比。12. 如以上權(quán)利要求中之一所述的內(nèi)假體，其中該內(nèi)假體具有一種表面光潔度，該表面 光潔度具有小于〇. 2微米的Ra表面粗糙度。13. -種加工用于支架的生物溶蝕性鎂合金的方法，該方法包括： 形成包含熔融鎂合金的鑄錠或坯件，該熔融鎂合金包含50重量％與92重量％之間的 鎂，總和至少5.5重量％的一種或多種元素，該一種或多種元素選自下組，該組由以下各項 組成:11〇4^1^、113以及1'111，以及總和至少2.0重量％的一種或多種元素，該一種或多種元素 選自下組，該組由以下各項組成:Y、Nd以及Gd; 冷卻該熔融鎂合金以形成鑄錠或坯件;并且 在該鑄錠或該坯件上進行至少一個高應(yīng)變過程以形成一種微結(jié)構(gòu)，該微結(jié)構(gòu)包含具有 小于或等于15微米的平均粒徑的等軸富Mg固溶相晶粒和在這些等軸富Mg固溶相晶粒之間 晶界中的連續(xù)或不連續(xù)的第二相沉淀物或陶瓷納米顆粒，這些第二相沉淀物或陶瓷納米顆 粒具有2.0微米或更小的平均最長尺寸。14. 如權(quán)利要求13所述的方法，進一步包括將該鑄錠或該坯件保持在相圖的固溶相線 和液相線邊界之間的溫度，持續(xù)至少2小時以在該鑄錠或該坯件上進行該至少一個高應(yīng)變 過程之前使該鑄錠或該坯件均質(zhì)化。15. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中該至少一個高應(yīng)變過程是在小于400°C的溫度下進 行的等通道高應(yīng)變過程，其中該鑄錠或該坯件在不同的溫度下通過至少兩個等通道高應(yīng)變 過程進行加工，其中第一次發(fā)生的第一等通道高應(yīng)變過程在比第二次發(fā)生的第二等通道高 應(yīng)變過程更高的溫度下進行，其中該第一等通道高應(yīng)變過程在250 °C與400°C之間的溫度下 進行并且該第二等通道高應(yīng)變過程在150°C與300°C之間的溫度下進行。
【文檔編號】C22C23/06GK105848690SQ201480071292
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年10月29日
【發(fā)明人】雅各布·德魯·艾迪克
【申請人】波士頓科學國際有限公司