可降解的植入式医疗装置的制造方法_4

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中,腐蚀诱导性特征是通过在各种条件下将植入体材料暴露在液态金属中而形成的。这些液态金属包括祕、镓、锂、钠、钾、和钠-钾合金、铣-镁合金、锌、或其他金属、或上述金属的组合。
[0130]在另一个实施方式中,腐蚀诱导性特征是通过下列方法形成的,例如但不限于:电子诱导蚀刻、辉光放电等离子体蚀刻、激光辅助蚀刻、化学辅助离子束蚀刻、激光诱导光化学干蚀刻、脉冲等离子体放电、溅射射束、暴露于放射线、阳离子束、反复动电位极化、离子轰击、或其他方法、或上述方法的组合。
[0131]在另一个实施方式中,腐蚀诱导性特征是通过将植入体材料置于含贵金属的电解质中一段足够长的时间以形成所需的腐蚀诱导性特征。
[0132]一些腐蚀诱导性特征,如刮痕和条纹等,可以用下列工具制造,例如刀片、针、镊子、尖头刻压机、刻花机、刀、解剖刀、硬毛刷、钢丝棉、压花刀具、锉刀、碳钢锉、尖头镐、砂轮、截管器、凿子、刮刀、激光、放电加工(EDM)、或其他工具,或上述工具的组合。
[0133]可以用多种方法来获得如皱褶、隆起、织构、或粗糙化表面等腐蚀诱导性特征。方法的例子包括喷砂、喷珠、化学蚀刻、激光、等离子体蚀刻、离子束轰击、放电加工(EDM)压印、模塑、烧结、化学气相淀积(CVD)、溅射、电镀、或其他方法、或上述方法的组合。
[0134]一些腐蚀诱导性特征,如烧结孔、孔或透孔等,可以通过下列方法制成:激光,放电加工,用制备凹坑、偏心孔和空隙的化学物质进行化学蚀刻,暴露于放射线或离子束,金属注射模塑,烧结珠状或其他几何结构的金属或合金,或其他方法,或上述方法的组合。
[0135]腐蚀诱导性特征可以是在制造过程中形成的,或是在植入前的任何时间形成的。这些特征也可以是采用下述方法原位形成:使用转刀、切割球囊等工具或装置,或其它技术,或其它机械的、电的、或化学的方法,或上述方法的组合。
[0136]2b)腐蚀诱导性特征的尺寸和分布
[0137]腐蚀诱导性特征可以为任意合适的大小、直径、宽度、长度、深度、周长或尺寸等。在一些实施方式中,植入体表面上特征的平均直径、宽度或长度为约I纳米到I毫米,优选约10纳米到100微米,更优选约100纳米到I微米。刮痕、条纹等线性特征的长度可以更长。在一些实施方式中,植入体表面上特征的平均深度为约I纳米到10毫米,优选约10纳米到I毫米,更优选为约100纳米到I微米。这些特征可以尺寸相似,也可以大小或形状各异。特征可以包含或部分包含在其他特征中。
[0138]腐蚀诱导性特征可以均匀地或不均匀地分布在植入体表面。图14显示了腐蚀诱导性特征30相当均匀的分布在植入体如支架支柱20的表面上。这里,特征30包括凹坑、小洞、孔、空隙或表面不规则性。图15显示了这些腐蚀诱导性特征30不均匀地分布在植入体如支架支柱20的表面上。同样,图16显示了腐蚀诱导性特征30相当均匀的分布在植入体如支架支柱20的表面上。此时,特征30是条纹。图17显示了这些腐蚀诱导性特征30不均匀地分布在植入体如支架支柱20的表面上。
[0139]腐蚀诱导性特征可以部分地或全部覆盖植入体的表面。特征可以位于植入体的一个或多个表面上,例如外表面、管腔表面、边缘或其他表面。特征可以局限在一个或多个区域内,使这些区域内的植入体降解而其他区域保持完好或不降解。这些特征可以不同的密度分布在植入体表面的不同位置上。一个或多个区域能比其他区域降解得更快。因此,植入体的降解速率可沿纵向、环绕或其它方向受到调控。例如,管腔内支架的近端和远端要比其中间部分更早降解。
[0140]如凹坑、小洞、偏心孔、透孔、空隙、或表面不规则性等腐蚀诱导性特征,其在植入体表面的密度可为约Ι/cm2到I X 10 14/cm2,优选约100/011? I X 10 s/cm2,更优选约1000/cm2到lX106/cm2。不含特征的植入体表面百分比可以为约0%到99.99%,优选约5%到75%,更优选约10%到50%。
[0141]3)促/抗腐蚀成分的处理
[0142]作为腐蚀诱导性特征的替代或补充,本发明的植入体可由如金属或合金等材料组成,这些材料富含一种或多种促腐蚀成分。因此,可以加入能降低金属或合金或其组合的抗腐蚀能力的原子或化合物,如果材料中已有这些物质可以进一步增加他们的量。例如,可以对合金进行加工,在合金中增加一些成分,如碳、铁、铜、娃、妈、硫、镁、硫化物、娃酸盐或其它成分等;或者从合金中去除一些成分,如铬、镍、钼或其它抗腐蚀成分等。在一些实施方式中,可按大于约0.1 %的量加入促腐蚀成分,优选大于约I %,更优选大于约5 %。同样,也可以去除一种或多种抗腐蚀成分。
[0143]这些成分处理可发生在植入体表面、整个植入体、或是靠近合金晶粒边界的位置,起到调控合金腐蚀的作用。在一些实施方式中,金属或合金中促腐蚀成分的质量百分含量大于约0.01%,优选大于约1%,更优选大于约10%。例如,钢中碳的质量百分含量可以大于约0.03%,优选大于约0.3%,更优选大于约3 %。在一些实施方式中,金属或合金中促腐蚀成分优先分布在植入体表面,位于表面的促腐蚀成分量大于该成分总质量的约0.01%,优选大于约5%,更优选大于约10%。
[0144]此外,在一些实施方式中,金属或合金中表面抗腐蚀成分小于该成分总质量的约15%,优选小于约5%,更优选小于约1%。例如,钢等植入体合金中,位于表面的铬小于铬总量的约12 %,优选小于约5 %,更优选小于约I %。
[0145]4)加入腐蚀控剂
[0146]作为上述特征和成分的替代或补充,本发明的植入体还包含能控制植入体降解的腐蚀控制剂。腐蚀控制剂可以是合成的或生物性的,例如酸性化合物,氯化钠,氯化钙,氯化镁,盐酸,柠檬酸,氨基酸,羟基磷灰石,过氧化氢,氢氧化钾等碱性化合物,酸性和碱性的药用制剂,带有酸性或碱性副产物的聚合物,其他物质,或者上述物质的组合。植入体上腐蚀控制剂的量可以为约I纳克/cm2到1000微克/cm2,优选约I到5微克/cm2,更优选约10到400 微克 /cm2。
[0147]在一个实施方式中,腐蚀控制剂在植入前不会明显地诱导植入体的腐蚀。
[0148]在另一个实施方式中,腐蚀控制剂可以通过导管、灌注球囊、注射器、注射器和针、或其它方式等方法被传递到了邻近植入体位置的组织。
[0149]5)产生腐蚀诱导性原电池
[0150]在一些实施方式中,金属或者合金微粒被传递到邻近植入体的组织液或组织中。这些微粒与植入体形成流体接触,构成了诱导腐蚀的原电池。这种原电池可以控制植入体的腐蚀。图18显示了位于邻近植入体的组织液或组织42中的微粒40。微粒由金属或合金构成,这些金属或合金通常要比植入体更为钝性。在另一些实施方式中,非金属微粒被传递到邻近植入体的位置以诱导腐蚀。这些微粒的大小为约I纳米到I毫米,优选约0.1微米到10微米,以使得组织对它们的反应最小。微粒可以通过导管、灌注球囊、注射器、注射器和针、或其它方式等方法传递到邻近植入体的组织。
[0151]图19显示了邻近组织液或组织42的植入体46的横切面。植入体46分为三层,其中,中间层48由绝缘材料组成,外层50由金属或合金等导电材料组成,形成了一个原电池。层的数量可以是任意的。下文将进一步讨论分层问题。
[0152]6)材料的分层
[0153]在一些实施方式中,本发明的植入体由两层或多层金属或合金组成。在一个实施方式中,这些金属或合金可由不同电化序或/和不同钝态的不同材料制成。例如,一层由钨制成,而另一层由铬制成。在另一个实施例中,一层由含铁的合金制成,而另一层由银制成。在一个实施方式中,在植入时或植入后,这些层可以形成直接接触或流体接触。在一个实施方式中,这些层由聚合物、半导体、或绝缘体涂层等层或涂层分隔开,但在植入时或随着涂层降解而最终形成流体接触。可以根据所需降解速率改变这些层的厚度、表面积和覆盖率。
[0154]7)保护层的处理
[0155]腐蚀时许多金属会在表面形成一个氧化层。如果氧化层阻止了进一步的腐蚀,这个金属就被钝化了。这种状态的金属或合金被认为是抗腐蚀的。抗腐蚀金属合金的例子包括 316、316L、430、304、17-7、或其它不锈钢、钴-铬合金(如 L-605、MP35N、Havar,^ -20铬-15钨-10镍合金、镍钛合金、或其它合金。
[0156]通过以可控方式去除或部分去除钝化保护层、或阻止表面氧化层形成,可以加速或控制这些金属合金的降解。同样地,通过控制氧化层等保护层的形成、覆盖率、厚度、化学成分、化学渗透性、耐久性或其它性质,可以对植入体降解的启动、均匀性、或速率进行调控。例如,可以通过将植入体包装在低含氧水平或脱氧环境中,防止植入体在表面形成氧化层等保护层。这可以尽可能地减少氧气进入包装内部,避免氧气导致的植入体过早腐蚀。在一个实施方式中,含植入体的产品密封在一个真空袋中。在另一个实施方式中,袋中充满了氮气、氩气或其它惰性气体。在另一个实施方式中,采用除氧剂使包装中的氧气含量减少到最低程度。此外,可以通过如化学蚀刻、喷珠、电解抛光、激光、或其它方式等化学的、机械的、电的、热的方式来调控保护层的其它特性。在制造过程中或植入前,可用一种可控的方式形成、去除、或部分去除氧化层等保护层。可以使用转刀、切割球囊等工具或装置,或其它技术,或其它机械的、电的、化学的方法,或上述方法的组合,对保护层进行原位调控。也可以使用能对表面成分、特性、以及保护/钝化层的厚度、位置、或耐久性等进行可控影响的其他方法。
[0157]可以使用各种不同的技术来改变钝化层。在一个实施方式中,对植入体进行除锈、电解抛光或部分电解抛光,但没有进行钝化。在另一个实施方式中,对植入体进行除锈,但没有进行电解抛光或钝化。在另一个实施方式中,植入体没有被除锈、电解抛光或钝化。
[0158]在一个实施方式中,为了实现可控降解,钝化层的厚度被控制在小于lnm,优选小于0.5nm,更优选小于0.lnm。在另一个实施方式中,保护层只是部分覆盖植入体表面以调控降解。这种部分覆盖可以是在植入体的一个或多个表面上,或是均匀地或不均匀地分布在整个植入体如支架的支柱上。例如,可以通过调控保护层中铬氧化物等抗腐蚀氧化物的量和/或铁氧化物等弱抗腐蚀氧化物的量,起到调控降解的目的。在一个实施方式中,保护层的成分使得植入体在约I个月到5年内降解,优选4个月到2年,更优选6个月到I年。
[0159]在一些实施方式中,本发明的植入体部分或完全地涂覆着可降解或不可降解的涂层。涂层材料可以是聚合物、金属、合金、陶瓷、治疗剂、腐蚀剂、辐射不透剂,或上述物质的组合。涂层可以是疏水涂层、亲水涂层、多孔的、无孔的、遇水膨胀涂层、氧气屏障、可渗气屏障、半透屏障、或其它,或上述物质的组合。植入体可以有一个或多个涂层。在一些实施方式中,通过在聚合物中加入试剂(如盐、小分子、发泡剂或其相似物等),并在涂覆后或植入后除去这些试剂,可以增强聚合物涂层的多孔性。涂层能够保护组织壁免受降解植入体的影响,调控植入体的降解,优选介导降解产物,容纳降解产物,中和降解产物,释放用于治疗、腐蚀或其它目的的药剂,提供辐射不透性或其他,或以上作用的组合。
[0160]在一个实施方式中,涂层至少覆盖植入体表面的一部分,使植入体在邻近或位于未覆盖部分处开始降解。例如,可降解的涂层优先覆盖血管支架的外腔表面,优先引导植入体降解产物远离血管组织。在另一个实施例中,涂层优先覆盖血管支架的管腔表面,以控制植入体的降解速率。
[0161 ] 在另一个实施例中,涂层在其表面上具有缺口,连接植入物金属、合金或其组合与电解质或组织液,以控制植入体的降解速率。在一个实施方式中,缺口的平均直径、宽度或长度可为约Inm到10mm,优选约10nm到1mm,更优选约I微米到100微米。根据植入体的长度和尺寸,缺口的长度可以进一步有所差异。缺口的尺寸和形状可以是任意形状的,如圆形、正方形、椭圆形、多边形、或其它规则或不规则形状、或上述形状的组合。植入体涂层上缺口的表面密度,可为约Ι/cm2到I X 10 9/cm2,优选为约10/cm2到I X 10 6/cm2,更优选为约100/cm2至丨J IXlO3/cm2。
[0162]在一个实施方式中,涂层要比植入体金属、或合金或其组合降解得慢。这就控制了植入体金属、或合金或其组合的降解速率,以使植入体在降解前获得一个更长的使用期。在另一个实施方式中,涂层要比植入体金属、或合金、或其组合降解得快。这就使植入体的降解延迟了一段初始时间。在另一个实施方式中,涂层使植入体的降解延迟了超过3天,优选超过I个月,更优选超过4个月。在另一个实施方式中,涂层在体环境中降解3天到3年,优选I个月到2年,更优选4个月到I年。在另一个实施方式中,涂层的降解快于或慢于植入体的降解,且对植入体的降解速率没有实质性影响。在任何一个植入体装置上,可以有两种或多种涂层材料。一般选择在生理环境下降解速率不同的和/或特性不同的涂层材料。通常,将两种或多种涂层材料一层铺在另一层上,其中一层要比其它层降解得更快。可选地,两种或多种涂层材料也可覆盖暴露表面的不同区域,这样他们通常同时降解,虽然常常降解速率不同。可以用不同的涂层材料来携带不同的治疗剂或其它活性试剂,从而获得不同的释放速率,下文将进行详细描述。
[0163]涂层的厚度可为约0.1纳米到100微米,优选I微米到25微米,更优选5微米到10微米。对一些聚合物涂层而言,厚度可为约0.1微米到100微米,优选约I微米到50微米,更优选约5微米到25微米。对一些金属或合金涂层而言,厚度可为约0.1纳米到100微米,优选约I纳米到50微米,更优选约I微米到25微米。
[0164]合适
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