專利名稱：可吸收金屬鎂植入支架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及醫(yī)療器械，具體地說(shuō)是可吸收金屬鎂植入支架。
背景技術(shù)：
目前醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的植入支架主要是由不銹鋼、鈦鎳合金等醫(yī)用金屬材料通過(guò)各種方法加工制造的。這些金屬支架都是生物惰性的，植入人體后將長(zhǎng)期留在體內(nèi)。但是當(dāng)植入支架部位再次發(fā)病時(shí)，必須通過(guò)手術(shù)的方法來(lái)處理，由于早期植入支架的存在，造成了手術(shù)的復(fù)雜性。目前可降解吸收高分子材料的發(fā)展，使得新型可吸收高分子植入支架得到發(fā)展。但是可吸收高分子材料存在如下問(wèn)題(1)強(qiáng)度低，硬度和剛性低，為了提高強(qiáng)度需增大支架絲徑的尺寸，會(huì)影響植入效果；(2)降解可控性差，降解時(shí)間與材料強(qiáng)度和剛性不成比例，降解過(guò)程中容易過(guò)早失去強(qiáng)度從而使器件提前失效；(3)加工穩(wěn)定性差，降解高分子材料的加工需要特殊的加工環(huán)境和設(shè)備。
最近由于鎂合金研究的不斷深入，利用純鎂及其合金的高腐蝕性，國(guó)內(nèi)外開(kāi)始研究發(fā)展新型可降解金屬鎂植入材料。鎂及鎂合金的耐蝕性能較差，純鎂的標(biāo)準(zhǔn)電位為-2.37V，尤其是在含有C1-離子的人體生理環(huán)境中更甚。常規(guī)純鎂及鎂合金在模擬體液中，腐蝕降解速率可達(dá)到0.05-5mm/year，而且可以通過(guò)表面改性來(lái)降低其腐蝕速率。心血管植入支架絲徑通常在70-100μm，需術(shù)后6-12個(gè)月的服役時(shí)間，因此純鎂及鎂合金的腐蝕降解速率應(yīng)控制在0.1-0.2mm/year左右。
可吸收金屬鎂植入支架不僅具有金屬支架的高強(qiáng)度，而且還可以通過(guò)腐蝕進(jìn)行降解，被生物體吸收，因此金屬鎂支架表現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)與潛力，必定會(huì)引起越來(lái)越多人的關(guān)注。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種可吸收金屬鎂植入支架，使其在腐蝕降解過(guò)程中，降解速率和植入器件服役時(shí)間相匹配，同時(shí)保證植入器件服役期間的強(qiáng)度和剛性。本實(shí)用新型的可吸收金屬鎂支架不僅具有優(yōu)良的力學(xué)性能，而且可以在生物體內(nèi)逐漸降解，被生物體吸收，可用于心血管系統(tǒng)支架或其它腔體支架。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為可控降解速率的生物醫(yī)用植入材料，以純鎂或鎂合金材料為基體，其表面通過(guò)磷酸鹽處理，通過(guò)控制表面化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的厚度(2-5μm)，可保證在早期降解過(guò)程中的材料力學(xué)性能，從而達(dá)到可控降解的目的。
所述純鎂為醫(yī)用純鎂或高純鎂；鎂合金為鎂鋁系列合金、鎂錳系列合金、鎂鋅系列合金、鎂鋯系列合金、鎂稀土系列合金、鎂鋰系列合金、鎂鈣系列合金、鎂銀系列合金等不同的合金體系中的一種或由這些體系組合而成的三元系和多元系鎂合金。
上述鎂合金中合金元素含量應(yīng)基本上滿足生物醫(yī)用的要求，使其在降解過(guò)程中的降解量應(yīng)在不引起組織毒性反應(yīng)的含量范圍內(nèi)。所涉及的純鎂和鎂合金主要包括純鎂(重量含量99％以上)、鎂鋁系列(除二元體系外主要包括Mg-Al-Zn，Mg-Al-Mn，Mg-Al-Si，Mg-Al-RE四個(gè)三元體系及其它多元體系，代表性合金如AZ31、AZ61、AM60、AM50、AE21、AS21等，其中鋁重量含量要求小于10％，Zn、Mn、Si和/或RE重量含量含量小于5％)、鎂錳系列(主要是二元Mg-0.1~2.5％Mn及添加少量稀土、鈣、鋅等元素組成的三元系或多元系，代表合金如國(guó)內(nèi)牌號(hào)MB1和MB8)、鎂鋅系列(除二元體系外主要包括Mg-Zn-Zr和Mg-Zn-Cu系列，代表性合金如ZK21、ZK60、ZC62等)、鎂鋯系列(主要是二元Mg-0.1~1％Zr及添加少量稀土、鋅等元素組成的三元系或多元系，代表合金如KlA等)、鎂稀土系列(主要是二元Mg-0.1~5％RE及添加少量鋁、鋯、鈣、鋅等元素組成的三元系或多元系)、鎂鋰系列(主要是二元Mg-1~15％Li及添加少量鋁、稀土、鋅和硅等元素組成的三元系或多元系，代表合金如LA91、LAZ933等)、鎂鈣系列(主要是二元Mg-0.1~3％Ca及添加少量稀土、鋯、鋅等元素組成的三元系或多元系)、鎂銀系列(主要是二元Mg-0.1~12％Ag及添加少量稀土、鋯、鋅等元素組成的三元系或多元系，代表合金如QE22等)等不同的合金體系的一種或由這些體系組合而成的三元系和多元系鎂合金。對(duì)于純鎂及鎂合金而言，其在模擬體液或體液中的腐蝕降解速率可以通過(guò)改變材料本身的成分、晶粒尺寸及熱處理狀態(tài)等條件控制在0.01-5mm/year。
本實(shí)用新型所涉及磷化工藝為0.5％-10％磷酸鈉、0.5％-10％磷酸二氫鈉和0.5％-10％磷酸氫二鈉溶液中的一種或它們的混合物，pH值用5％的磷酸和5％的氫氧化鈉溶液調(diào)至7.5-8.5之間，處理溫度為50-85℃，浸泡處理時(shí)間為2-12小時(shí)，浸泡前必須進(jìn)行除銹、除油。
本實(shí)用新型可吸收金屬鎂植入支架由純鎂或鎂合金精密管材經(jīng)激光切割而成，支架為網(wǎng)格表面的管狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格表面為一種單元圖形在管的側(cè)表面沿圓周和軸向的有序排列構(gòu)成的，組成支架的單元圖形構(gòu)成為起主支撐作用的為n組軸向延伸的波紋形網(wǎng)絲，波紋形網(wǎng)絲間通過(guò)間隔設(shè)置的弧線柔性網(wǎng)絲交替連接為一體，n≥3；所述柔性網(wǎng)絲中部設(shè)有沿圓周方向橫置的“S”形曲線段；單元圖形中，構(gòu)成波形網(wǎng)絲的R1(波峰曲率半徑)和R2(波谷曲率半徑)、弧線的R3(“S”形曲線段的曲率半徑)以及起連接作用的直線段L1(波峰與其相鄰的波谷間的直線段長(zhǎng))和L2(S”形曲線段兩側(cè)的直線段長(zhǎng)為L(zhǎng)2)與支架原始支架(管徑)D和支架圓周上的單元數(shù)n的關(guān)系為R1≥πD/4n，R2≤πD/4n，R3≤R1，L1≥R1，L2≥L1+1/2π(R1+R2)，n≥3，見(jiàn)附圖1支架網(wǎng)格單元圖和附圖2支架網(wǎng)格展開(kāi)圖。由于純鎂及鎂合金強(qiáng)度和塑韌性較常用醫(yī)用金屬低，因此網(wǎng)絲直徑或?qū)挾群秃穸雀鶕?jù)需要控制在80-150μm。
本實(shí)用新型可吸收金屬鎂支架可用于心血管系統(tǒng)可降解支架或其它管腔可降解支架使用，如心血管系統(tǒng)可降解支架為可降解冠動(dòng)脈血管支架、可降解周邊血管支架等，其它管腔可降解支架為食管支架，氣管支架，導(dǎo)尿管支架，膽管支架等。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)首先，相對(duì)傳統(tǒng)金屬支架而言，金屬鎂支架具有可控的生物吸收降解特性；相對(duì)可降解高分子支架而言，金屬鎂支架具有較高的比強(qiáng)度和比剛性。其次，金屬鎂支架安全、實(shí)用性好，鎂是人體內(nèi)僅次于鈣、鈉和鉀的常量元素，成人每人每日需要量大于350mg，它參與體內(nèi)一系列新陳代謝過(guò)程，特別是鎂離子在保護(hù)心血管方面起主要作用，參與并可調(diào)節(jié)心血管系統(tǒng)的活動(dòng)，臨床上使用鎂來(lái)治療高血壓和血管粥樣硬化等。因此用純鎂及鎂合金制作金屬支架，通過(guò)腐蝕降解并被機(jī)體吸收或代謝，其降解產(chǎn)物鎂離子，將直接參與到心血管系統(tǒng)的新陳代謝中去，從而有可能減少或減緩支架植入術(shù)后并發(fā)癥。因此采用本實(shí)用新型中純鎂及鎂合金制備的可控降解醫(yī)用植入器件是安全的，具有很大的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用前景。


圖1為支架網(wǎng)格單元圖；圖2為支架網(wǎng)格展開(kāi)圖。
具體實(shí)施方式
如附圖1和附圖2所示，支架為網(wǎng)格表面的管狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格表面為一種單元圖形在管的側(cè)表面沿圓周和軸向的有序排列構(gòu)成的，起主支撐作用的為n組軸向延伸的波紋形網(wǎng)絲，波紋形網(wǎng)絲間通過(guò)間隔設(shè)置的弧線柔性網(wǎng)絲交替連接為一體，n≥3；所述柔性網(wǎng)絲中部設(shè)有沿圓周方向橫置的“S”形曲線段。將圖1中的單元結(jié)構(gòu)圖形加工在純鎂或鎂合金圓管軸向及徑向重復(fù)有序排列，就構(gòu)成了一種新型易彎曲和能柔性擴(kuò)張的可吸收金屬鎂管腔支架。
實(shí)施例1采用純鎂制作成冠脈支架樣品(經(jīng)拋光后，絲徑100μm±5μm)，分別在丙酮、酒精中超聲清洗5分鐘，在真空干燥箱內(nèi)干燥，然后放入70℃5％磷酸氫二鈉溶液中浸泡5小時(shí)，本實(shí)施例處理后浸泡在按表1配制的模擬血漿溶液中經(jīng)過(guò)約9個(gè)月后完全腐蝕降解。
表1人工血漿組成

由于純鎂的腐蝕速率可以通過(guò)材料中的雜質(zhì)含量等因素來(lái)調(diào)整，所以可吸收金屬鎂支架的降解速率可以通過(guò)純鎂原材料和磷酸鹽處理兩方面進(jìn)行優(yōu)化。
實(shí)施例2采用AZ31B鎂合金制作成冠脈支架樣品(經(jīng)拋光后，絲徑80μm±5μm)，經(jīng)拋光后，分別在丙酮、酒精中超聲清洗5分鐘，在真空干燥箱內(nèi)干燥，然后放入70℃5％磷酸二氫鈉和3％磷酸鈉混合溶液中浸泡3小時(shí)。
由于AZ31B鎂合金的腐蝕速率可以通過(guò)材料中的雜質(zhì)含量和材料熱處理等因素來(lái)調(diào)整，所以可吸收金屬鎂支架的降解速率可以通過(guò)鎂合金材料、熱處理和磷酸鹽處理三方面進(jìn)行優(yōu)化。
實(shí)施例3采用AM60鎂合金制作成冠脈支架樣品(經(jīng)拋光后，絲徑75μm±5μm)，經(jīng)拋光后，分別在丙酮、酒精中超聲清洗5分鐘，在真空干燥箱內(nèi)干燥，然后放入80℃3％磷酸二氫鈉和3％磷酸鈉及2％磷酸氫二鈉混合溶液中浸泡4小時(shí)。
由于AM60鎂合金材料的腐蝕速率可以通過(guò)材料中的雜質(zhì)含量、材料的晶粒尺寸及材料熱處理等因素來(lái)調(diào)整，所以可吸收金屬鎂支架的降解速率可以通過(guò)鎂合金材料、熱加工、熱處理和磷酸鹽處理等多方面進(jìn)行優(yōu)化。
實(shí)施例4采用ZK60鎂合金制作成冠脈支架樣品(經(jīng)拋光后，絲徑90μm±5μm)，經(jīng)拋光后，分別在丙酮、酒精中超聲清洗5分鐘，在真空干燥箱內(nèi)干燥，然后放入80℃3％3％磷酸氫二鈉混合溶液中浸泡6小時(shí)。
由于ZK60鎂合金材料的腐蝕速率可以通過(guò)材料中的雜質(zhì)含量、材料的晶粒尺寸及材料熱處理等因素來(lái)調(diào)整，所以可吸收金屬鎂支架的降解速率可以通過(guò)鎂合金材料、熱加工、熱處理和磷酸鹽處理等多方面進(jìn)行優(yōu)化。
實(shí)施例5與實(shí)施例4不同之處在于鎂合金為MB1，磷酸鹽溶液為70℃5％磷酸氫二鈉混合溶液中浸泡5小時(shí)。
實(shí)施例6與實(shí)施例4不同之處在于鎂合金為AM50，磷酸鹽溶液為80℃5％磷酸二氫鈉和5％磷酸鈉及3％磷酸氫二鈉混合溶液中浸泡3小時(shí)。
實(shí)施例7與實(shí)施例4不同之處在于鎂合金為L(zhǎng)A91，磷酸鹽溶液為80℃2％磷酸氫二鈉混合溶液中浸泡10小時(shí)。
實(shí)施例8與實(shí)施例4不同之處在于鎂合金為QE22，磷酸鹽溶液為80℃8％磷酸氫二鈉混合溶液中浸泡5小時(shí)。
權(quán)利要求1.可吸收金屬鎂植入支架，其特征在于所述支架為網(wǎng)格表面的管狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格表面為一種單元圖形在管的側(cè)表面沿圓周和軸向的有序排列構(gòu)成的，起主支撐作用的為n組軸向延伸的波紋形網(wǎng)絲，波紋形網(wǎng)絲間通過(guò)間隔設(shè)置的柔性網(wǎng)絲連接為一體，n≥3。
2.按照權(quán)利要求1所述可吸收金屬鎂植入支架，其特征在于所述柔性網(wǎng)絲中部設(shè)有沿圓周方向橫置的“S”形曲線段。
3.按照權(quán)利要求1或2所述可吸收金屬鎂植入支架，其特征在于所述波紋形網(wǎng)絲的波峰曲率半徑R1≥πD/4n，與其相鄰的波谷曲率半徑R2≤πD/4n，波峰與其相鄰的波谷間的直線段長(zhǎng)為L(zhǎng)1，且L1≥R1，其中D為支架管徑。
4.按照權(quán)利要求3所述可吸收金屬鎂植入支架，其特征在于所述“S”形曲線段兩側(cè)的直線段長(zhǎng)為L(zhǎng)2，“S”形曲線段的曲率半徑為R3，R3≤R1，L2≥L1+1/2π(R1+R2)。
5.按照權(quán)利要求1所述可吸收金屬鎂植入支架，其特征在于所述支架由純鎂或鎂合金精密管材經(jīng)激光切割而成，網(wǎng)絲厚度和寬度為80-150μm，經(jīng)表面拋光后，并通過(guò)磷化處理表面改性。
專利摘要本實(shí)用新型涉及醫(yī)療器械，具體地說(shuō)是可吸收金屬鎂支架的加工，以純鎂或鎂合金材料加工的金屬鎂管材通過(guò)激光切割制成支架，所述支架為網(wǎng)格表面的管狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格表面為一種單元圖形在管的側(cè)表面沿圓周和軸向的有序排列構(gòu)成的，起主支撐作用的為n組軸向延伸的波紋形網(wǎng)絲，波紋形網(wǎng)絲間通過(guò)間隔設(shè)置的柔性網(wǎng)絲連接為一體，n≥3；支架表面通過(guò)磷化、涂覆等處理方法改性。本實(shí)用新型的可吸收金屬鎂支架不僅具有優(yōu)良的力學(xué)性能，而且可以在生物體內(nèi)逐漸降解，被生物體吸收，可用于心血管系統(tǒng)支架或其它腔體支架。
文檔編號(hào)C23F1/10GK2936196SQ200620091360
公開(kāi)日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2006年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月2日
發(fā)明者任伊賓, 楊柯, 張炳春, 鄭豐, 黃晶晶, 肖克沈 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所