专利名称：表面沉积钙磷陶瓷的镍钛非血管腔道支架及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种镍钛记忆合金非血管腔道支架及其制备方法，特别是涉及一种表面具有良好生物相容性的钙磷生物陶瓷涂层的镍钛记忆合金非血管腔道支架及其制备方法，属于医疗器械技术领域。
背景技术：
目前，镍钛记忆合金非血管腔道支架在治疗食道、幽门、贲门、呼吸道及胆管、尿道等非血管腔道内良性、恶性狭窄病例方面得到了成功而广泛的应用。尽管如此，由于镍钛记忆合金含有近50％原子百分比的具有致癌性的Ni元素，因此医学界对镍钛合金作为人体植入物的安全性存在普遍的担心，近期在临床上也出现了镍钛合金医疗器件致敏的病案报道。此外，镍钛非血管腔道支架在消化道酸性环境下易于发生腐蚀性脆性断裂，导致手术失败。采用表面改性技术在镍钛记忆合金表面制备生物涂层(膜)，可减少人体环境下Ni离子的溶出，提高其生物相容性和耐腐蚀性能，获得使用安全性更高的镍钛记忆合金医疗器件。目前已被应用于镍钛合金表面改性的生物涂层(膜)有多种，如TiO2、N+、类金刚石膜(DLC)等。由于人体硬组织的主要无机质是钙磷陶瓷，因此磷酸钙、羟基磷灰石、掺入CO32-离子的类骨磷灰石或磷酸八钙等钙磷陶瓷相组成的涂层是理想的选择。
通常钙磷陶瓷涂层采用等离子喷涂方法制备，但该方法对形状复杂、由细丝或薄壁管材制备的非血管腔道支架不适合，特别是其高温过程会使镍钛记忆合金的记忆性能发生不确定的改变，从而影响其使用功能。因此，目前还没有表面具有钙磷生物陶瓷涂层的理想的镍钛记忆合金非血管腔道支架可以应用。
发明内容
技术问题本发明的目的是针对目前镍钛记忆合金非血管腔道支架存在的上述不足，提供一种表面沉积钙磷陶瓷的镍钛非血管腔道支架及其制备方法，该镍钛记忆合金非血管腔道支架表面的钙磷生物陶瓷涂层有效减少人体环境下镍钛记忆合金中Ni离子的溶出，提高了非血管腔道支架的生物相容性和耐腐蚀性能。
技术方案本发明通过以下技术方案加以实现表面沉积钙磷陶瓷的镍钛非血管腔道支架的金属基体表面有一层生物相容性良好的钙磷生物陶瓷涂层。所述及的钙磷生物陶瓷涂层具有双层结构，由与非血管腔道支架表面接触的磷酸钙非晶底层和类骨磷灰石晶相表面层组成，磷酸钙非晶底层厚度为1-10μm类骨磷灰石表面层厚度为10-100μm。
本发明的表面沉积钙磷陶瓷的镍钛非血管腔道支架的制备方法包括如下步骤1)首先用镍钛记忆合金加工好非血管腔道支架；2)将非血管腔道支架进行表面活化处理，然后通过两步仿生沉积处理，在非血管腔道支架表面获得由磷酸钙非晶底层和类骨磷灰石晶相表面层依次组成的钙磷生物陶瓷层；3)将具有钙磷生物陶瓷涂层的非血管腔道支架清洗、消毒、备用，也可根据需要，进一步在该支架上复合生物相容性好的高分子膜和药物膜，增强使用功能。
上述制备方法中所述及的非血管腔道支架是由镍钛记忆合金管材激光刻制或丝材编织而成，可置入食道、幽门、贲门、呼吸道、胆管、尿道等人体内非血管腔道内，起腔道扩张作用，其结构形式可以是现有技术中的任何一种或其它新的形式，本发明不再赘述。
本发明所采用的钙磷生物陶瓷涂层的仿生制备方法全部在较低温下完成，对镍钛记忆合金非血管腔道支架的性能无影响，且无需专用设备。
所述及的表面活化处理采用浓度为10-60％的沸腾的H2O2水溶液，处理时间为10-90分钟，取出冲洗后，再浸泡在温度为30-80℃、浓度为1-10M的NaOH水溶液中6-48小时。
所述的两步仿生沉积处理包括如下步骤1)制备仿生钙化溶液A仿生钙化溶液A按离子浓度计的有效成分含量钠离子500-850mM、镁离子4.5-6.0mM、钙离子10.0-13.5mM、氯离子500-800mM、磷酸氢根离子4.0-6.0mM、碳酸氢根离子15.0-30.0mM；2)制备仿生钙化溶液B仿生钙化溶液B按离子浓度计的有效成分含量钠离子100.0-180.0mM、钾离子4.0-5.5mM、镁离子3.0-4.5mM、钙离子2.0-3.5mM、氯离子80.0-150.0mM、磷酸氢根离子0.5-1.5mM、碳酸氢根离子6.5-12.0mM、硫酸根离子0.5-1.0mM；3)磷酸钙非晶底层仿生沉积处理将表面活化处理过的镍钛非血管腔道支架浸入温度为10-30℃仿生钙化溶液A中，在搅拌条件下，仿生沉积处理12-36小时后取出，清洗，干燥，镍钛非血管腔道支架表面获得厚度1-10μm、致密的磷酸钙非晶层；4)类骨磷灰石晶相表面层仿生沉积处理将表面具有磷酸钙非晶层的镍钛非血管腔道支架浸入温度为30-50℃仿生钙化溶液B中，仿生沉积处理12-144小时取出，清洗，干燥，镍钛非血管腔道支架表面磷酸钙非晶底层上进一步沉积厚度为10-100μm、多孔的类骨磷灰石晶相表面层。
有益效果本发明的优点和积极效果如下(1)本发明表面沉积钙磷陶瓷的镍钛记忆合金非血管腔道支架具有良好生物相容性的生物陶瓷涂层，可有效减少人体环境下镍钛记忆合金支架中Ni离子的溶出，提高非血管腔道支架的生物相容性和耐腐蚀性能，减少镍钛非血管腔道支架在消化道酸性环境下的腐蚀性脆性断裂。
(2)本发明镍钛记忆合金非血管腔道支架表面的钙磷生物陶瓷涂层具有理想的双层结构钙磷非晶底层薄而致密，与金属基体结合牢固，并可作为“晶核基面”促进类骨磷灰石晶相表面层的沉积生长。该钙磷生物陶瓷涂层与镍钛记忆合金基体的结合强度高。
(3)本发明在镍钛记忆合金非血管支架表面制备钙磷生物陶瓷涂层的仿生方法全部在较低温下完成，对镍钛合金基体的记忆效应和超弹性无影响，适用于形状复杂、由细丝或薄壁管材制备的镍钛记忆合金非血管腔道支架，且无需专用设备。
本发明可置入食道、幽门、贲门、呼吸道、胆管、尿道等人体内非血管腔道内，起腔道扩张作用，具体实例方式实施例1一种表面沉积钙磷陶瓷的镍钛记忆合金非血管腔道支架，其特征在于该镍钛记忆合金非血管腔道支架表面有一层生物相容性良好的钙磷生物陶瓷涂层，该钙磷生物陶瓷涂层具有双层结构，由与非血管腔道支架表面接触的磷酸钙非晶底层和类骨磷灰石晶相表面层组成，磷酸钙非晶底层厚度为1.5-2.0μm；类骨磷灰石表面层厚度为15-20μm。其制备步骤如下
1)首先用镍钛记忆合金加工好非血管腔道支架；2)非血管腔道支架表面活化处理将镍钛记忆合金非血管腔道支架依次用丙酮、70％的酒精、蒸馏水超声清洗后，采用浓度为20％的沸腾的H2O2水溶液处理，处理时间为45分钟，取出冲洗后，再浸泡在温度为30-50℃、4M的NaOH水溶液中24-36小时后，取出蒸馏水冲洗，70℃干燥。
3)磷酸钙非晶底层仿生沉积处理将表面活化处理过的非血管腔道支架浸入温度为20℃仿生钙化溶液A中，仿生钙化溶液A按离子浓度计的有效成分含量为钠离子610mM、镁离子4.5mM、钙离子12.5mM、氯离子610.0mM、磷酸氢根离子5.0mM、碳酸氢根离子18.0mM。仿生钙化溶液A采用磁力搅拌器搅动，仿生沉积处理12-24小时后取出，蒸馏水超声清洗，室温干燥，非血管腔道支架表面获得厚度1.5-2.0μm、致密的磷酸钙非晶层。
4)类骨磷灰石晶相表面层仿生沉积处理将表面具有磷酸钙非晶层的非血管腔道支架浸入温度为30℃仿生钙化溶液B中，仿生钙化溶液B按离子浓度计的有效成分含量钠离子120.0mM、钾离子5.0mM、镁离子3.5mM、钙离子2.5mM、氯离子120.0mM、磷酸氢根离子1.0mM、碳酸氢根离子11.0mM、硫酸根离子0.5mM。仿生沉积处理12-36小时取出，蒸馏水超声清洗，室温干燥，非血管腔道支架表面磷酸钙非晶底层上进一步沉积厚度为15-20μm、多孔的类骨磷灰石晶相表面层。
5)最后，将具有钙磷生物陶瓷涂层的非血管腔道支架清洗、消毒、备用，也可根据需要，进一步在该支架上复合生物相容性好的高分子膜和药物膜，增强使用功能。
实施例2一种表面沉积钙磷陶瓷的镍钛记忆合金非血管腔道支架，其特征在于该镍钛记忆合金非血管腔道支架表面有一层生物相容性良好的钙磷生物陶瓷涂层，该钙磷生物陶瓷涂层具有双层结构，由与非血管腔道支架表面接触的磷酸钙非晶底层和类骨磷灰石晶相表面层组成，磷酸钙非晶底层厚度为7.5-9.0μm；类骨磷灰石表面层厚度为60-80μm。其制备步骤如下1)首先用镍钛记忆合金加工好非血管腔道支架；2)非血管腔道支架表面活化处理将镍钛记忆合金非血管腔道支架依次用丙酮、70％的酒精、蒸馏水超声清洗后，采用浓度为30％的沸腾的H2O2水溶液处理，处理时间为90分钟，取出冲洗后，再浸泡在温度为60-70℃、浓度为8M的NaOH水溶液中24-36小时。
3)磷酸钙非晶底层仿生沉积处理将表面活化处理过的非血管腔道支架浸入温度为30℃仿生钙化溶液A中，仿生钙化溶液A按离子浓度计的有效成分含量为钠离子610mM、镁离子4.5mM、钙离子12.5mM、氯离子610.0mM、磷酸氢根离子5.0mM、碳酸氢根离子18.0mM。仿生钙化溶液A采用磁力搅拌器搅动，仿生沉积处理24-36小时后取出，蒸馏水超声清洗，室温干燥，牙齿矫形丝表面获得厚度7.5-9.0μm、致密的磷酸钙非晶层。
4)类骨磷灰石晶相表面层仿生沉积处理将表面具有磷酸钙非晶层的非血管腔道支架浸入温度为50℃仿生钙化溶B中，仿生钙化溶液B按离子浓度计的有效成分含量钠离子120.0mM、钾离子5.0mM、镁离子3.5mM、钙离子2.5mM、氯离子120.0mM、磷酸氢根离子1.0mM、碳酸氢根离子11.0mM、硫酸根离子0.5mM。仿生沉积处理72-144小时取出，蒸馏水超声清洗，室温干燥，牙齿矫形丝表面磷酸钙非晶底层上进一步沉积厚度为60-80μm、多孔的类骨磷灰石晶相表面层。
5)最后，将具有钙磷生物陶瓷涂层的非血管腔道支架清洗、消毒、备用，也可根据需要，进一步在该支架上复合生物相容性好的高分子膜和药物膜，增强使用功能。
实施例3一种表面沉积钙磷陶瓷的镍钛记忆合金非血管腔道支架，其特征在于该镍钛记忆合金非血管腔道支架表面有一层生物相容性良好的钙磷生物陶瓷涂层，该钙磷生物陶瓷涂层具有双层结构，由与非血管腔道支架表面接触的磷酸钙非晶底层和类骨磷灰石晶相表面层组成，磷酸钙非晶底层厚度为7.5-9.0μm；类骨磷灰石表面层厚度为40-50μm。其制备步骤如下1)首先用医用镍钛记忆合金加工好非血管腔道支架；2)非血管腔道支架表面活化处理将镍钛记忆合金非血管腔道支架依次用丙酮、70％的酒精、蒸馏水超声清洗后，采用浓度为30％的沸腾的H2O2水溶液处理，处理时间为90分钟，取出冲洗后，再浸泡在温度为60-70℃、浓度为8M的NaOH水溶液中24-36小时。
3)磷酸钙非晶底层仿生沉积处理将表面活化处理过的非血管腔道支架浸入温度为30℃仿生钙化溶液A中，仿生钙化溶液A按离子浓度计的有效成分含量为钠离子610mM、镁离子4.5mM、钙离子12.5mM、氯离子610.0mM、磷酸氢根离子5.0mM、碳酸氢根离子18.0mM。仿生钙化溶液A采用磁力搅拌器搅动，仿生沉积处理24-36小时后取出，蒸馏水超声清洗，室温干燥，非血管腔道支架表面获得厚度7.5-9.0μm、致密的磷酸钙非晶层。
4)类骨磷灰石晶相表面层仿生沉积处理将表面具有磷酸钙非晶层的非血管腔道支架浸入温度为50℃仿生钙化溶B中，仿生钙化溶液B按离子浓度计的有效成分含量钠离子120.0mM、钾离子5.0mM、镁离子3.5mM、钙离子2.5mM、氯离子120.0mM、磷酸氢根离子1.0mM、碳酸氢根离子11.0mM、硫酸根离子0.5mM。仿生沉积处理48-64小时取出，蒸馏水超声清洗，室温干燥，非血管腔道支架表面磷酸钙非晶底层上进一步沉积厚度为40-50μm、多孔的类骨磷灰石晶相表面层。
5)最后，将具有钙磷生物陶瓷涂层的非血管腔道支架清洗、消毒、备用，也可根据需要，进一步在该支架上复合生物相容性好的高分子膜和药物膜，增强使用功能。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，还可在上述说明的基础上做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有实施方式予以穷举，而这些属于本发明的精神所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种表面沉积钙磷陶瓷的镍钛非血管腔道支架，其特征在于镍钛记忆合金非血管腔道支架的金属基体表面有一层生物相容性良好的钙磷生物陶瓷涂层，所述及的钙磷生物陶瓷涂层具有双层结构，由与非血管腔道支架表面接触的磷酸钙非晶底层和类骨磷灰石晶相表面层组成，磷酸钙非晶底层厚度为1-10μm；类骨磷灰石晶相表面层厚度为10-100μm。
2.一种如权利要求1所述的表面沉积钙磷陶瓷的镍钛非血管腔道支架的制备方法，其特征在于包括如下步骤1)首先用镍钛记忆合金加工好非血管腔道支架；2)将非血管腔道支架进行表面活化处理，然后通过两步仿生沉积处理，在非血管腔道支架表面获得由磷酸钙非晶底层和类骨磷灰石晶相表面层依次组成的钙磷生物陶瓷层；
3.如权利要求2所述的表面沉积钙磷陶瓷的镍钛非血管腔道支架的制备方法，其特征在于表面活化处理采用浓度为10-60％的沸腾的H2O2水溶液，处理时间为10-90分钟，取出冲洗后，再浸泡在温度为30-80℃、浓度为1-10M的NaOH水溶液中6-48小时。
4.如权利要求2所述的表面沉积钙磷陶瓷的镍钛非血管腔道支架的制备方法，其特征在于两步仿生沉积处理包括如下步骤1)制备仿生钙化溶液A仿生钙化溶液A按离子浓度计的有效成分含量钠离子500-850mM、镁离子4.5-6.0mM、钙离子10.0-13.5mM、氯离子500-800mM、磷酸氢根离子4.0-6.0mM、碳酸氢根离子15.0-30.0mM；2)制备仿生钙化溶液B仿生钙化溶液B按离子浓度计的有效成分含量钠离子100.0-180.0mM、钾离子4.0-5.5mM、镁离子3.0-4.5mM、钙离子2.0-3.5mM、氯离子80.0-150.0mM、磷酸氢根离子0.5-1.5mM、碳酸氢根离子6.5-12.0mM、硫酸根离子0.5-1.0mM；3)磷酸钙非晶底层仿生沉积处理将表面活化处理过的镍钛非血管腔道支架浸入温度为10-30℃仿生钙化溶液A中，在搅拌条件下，仿生沉积处理12-36小时后取出，清洗，干燥，镍钛非血管腔道支架表面获得厚度1-10μm的磷酸钙非晶层；4)类骨磷灰石晶相表面层仿生沉积处理将表面具有磷酸钙非晶层的镍钛非血管腔道支架浸入温度为30-50℃仿生钙化溶液B中，仿生沉积处理12-144小时取出，清洗，干燥，镍钛非血管腔道支架表面磷酸钙非晶底层上进一步沉积厚度为10-100μm的类骨磷灰石晶相表面层。
5.如权利要求2所述的表面沉积钙磷陶瓷的镍钛非血管腔道支架的制备方法，其特征在于将制备好的具有钙磷生物陶瓷涂层的非血管腔道支架进一步在该支架上复合生物相容性好的高分子膜和药物膜，增强使用功能。
全文摘要
表面沉积钙磷陶瓷的镍钛非血管腔道支架涉及一种镍钛记忆合金非血管腔道支架及其制备方法，镍钛记忆合金非血管腔道支架的金属基体表面有一层生物相容性良好的钙磷生物陶瓷涂层，所述及的钙磷生物陶瓷涂层具有双层结构，由与非血管腔道支架表面接触的磷酸钙非晶底层和类骨磷灰石晶相表面层组成，磷酸钙非晶底层厚度为1－10μm；类骨磷灰石晶相表面层厚度为10－100μm。制备方法为首先用镍钛记忆合金加工好非血管腔道支架；将非血管腔道支架进行表面活化处理，然后通过两步仿生沉积处理，在非血管腔道支架表面获得由磷酸钙非晶底层和类骨磷灰石晶相表面层依次组成的钙磷生物陶瓷层。
文档编号A61L31/02GK1557511SQ200410013920
公开日2004年12月29日 申请日期2004年1月16日 优先权日2004年1月16日
发明者储成林, 浦跃朴, 林萍华, 薛小燕, 沈刚 申请人:东南大学, 扬州市亚华生物科技发展有限公司