一种生产可完全生物降解性血管支架的方法以及由此获得的血管支架的制作方法_2

文档序号:9426699阅读:来源:国知局
飞秒激光切割机进行飞秒激光雕刻,使得能够使用更小单脉冲能量的激光进行加工,将激光切割造成的热影响区域最大限度地降低,所形成的网状镂空支架本体经过测试,其支撑力、附着力、回缩率与金属血管支架相当,完全满足血管支架的要求。本发明提供的可完全生物降解性血管支架,其中的可降解聚合物材料颗粒为共混物时,可以通过调节共混物中的组分(例如LPLA和DLPLA)在混合物中的比例,来调节最终形成的血管支架的降解周期和物理性能。本发明提供的可完全生物降解性血管支架,其中的涂覆药液配方以可降解聚合物材料(例如LPLA)作为释放药物载体时,如果与形成支架本体的可降解聚合物材料颗粒的材料(例如LPLA和DLPLA)同属一类聚合物,那么根据相似相溶原则,药液凝固后与支架本体的结合力会比金属支架强,更不容易脱落。总之,本发明提供的可完全生物降解性血管支架,既可暂时支撑管壁,保持血管通畅,又能抑制早期血栓形成及晚期新生内膜增生,还可作为药物局部投放的载体,达到有效防止支架置入后血管急性闭塞和降低再狭窄发生率。
【附图说明】
[0029]图1是根据本发明的管材挤出机的局部示意图;
[0030]图2是根据本发明的聚合物结晶速率与温度的关系图;以及
[0031]图3是根据本发明的聚合物结晶速率与温度的关系图,其中示出了最佳结晶温度区间。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图,给出本发明的较佳实施例,并予以详细描述。
[0033]本发明所述的生产可完全生物降解性血管支架的方法,包括如下步骤:
[0034]SI,提供可降解聚合物材料颗粒,将所述可降解聚合物材料颗粒真空干燥,使得所述可降解聚合物材料颗粒的含水率降至300ppm以下,然后通过管材挤出机形成管材支架本体;
[0035]S2,在4_100°C的温度下,对所述管材支架本体进行初生拉伸形成初生支架本体,所述初生拉伸包括截面轴向拉伸和线性轴向拉伸,所述截面轴向拉伸为8-20倍,所述线性轴向拉伸为3-5倍;
[0036]S3,在可降解聚合物材料的玻璃化温度和最快结晶速率对应温度之间的温度下,对所述初生支架本体进行双轴拉伸形成微晶网格结构支架本体,所述双轴拉伸包括轴向拉伸和径向拉伸,所述轴向拉伸为-0.5-3倍,所述径向拉伸为2-8倍;
[0037]S4,通过飞秒激光切割机对所述微晶网格结构支架本体进行切割形成网状镂空支架本体;
[0038]S5,对所述网状镂空支架本体进行压握,形成最终的血管支架。
[0039]在一个优选的实施例中,所述可降解聚合物材料为L-聚乳酸(LPLA)和DL-聚乳酸(DLPLA)。在该L-聚乳酸(LPLA)和DL-聚乳酸(DLPLA)的共混体系中,所采用的共混高分子材料为质量比例80% -99%的L-聚乳酸(LPLA),特性粘度在0.8-4.3dl/g ;以及质量比例为1-20%的DL-聚乳酸(DLPLA),特性粘度在0.8-4.2dl/g。
[0040]在另一个优选的实施例中,所述可降解聚合物材料为L-聚乳酸(LPLA)和聚丙交酯共己内酯(PLC)。在该L-聚乳酸(LPLA)和聚丙交酯共己内酯(PLC)的共混体系中,所采用的共混高分子材料为质量比例80% -99%的L-聚乳酸(LPLA),特性粘度在0.8-4.3dl/g;以及质量比例为1-20%的70/30的聚丙交酯共己内酯(PLC)聚合物,特性粘度在
0.8-4.2dl/g,或者质量比例为1-20%的90/10的聚丙交酯共己内酯(PLC)聚合物,特性粘度在 0.8-4.2dl/g0
[0041]应该理解,本发明的可降解聚合物材料并不局限于上述共混材料体系,也不局限于上述实施例所给出的共混比。
[0042]在一个优选的实施例中,将可降解聚合物材料具体选择为LPLA和DLPLA颗粒,将两类聚合物颗粒分别进行真空干燥,使其含水率降至300ppm以下,然后采用单螺杆或双螺杆管材挤出机加工管材,即获得本申请的管材支架本体。
[0043]聚合物熔体在熔融状态下,LPLA等聚酯型高聚物对水分特别敏感。聚合物颗粒的含水量过高,会导致聚合物熔融后的熔体发生降解,从而使得管材支架本体的尺寸可控性差,造成多种管材缺陷,如,内部气泡、内部或表面孔洞等。上述缺陷限制了管材支架本体被后续继续加工的能力。即使经过后续继续加工形成了支架制品,该支架制品也会有应力集中的问题,从而在使用过程中可能造成医疗事故。本发明通过真空干燥使得所述可降解聚合物材料颗粒的含水率降至300ppm以下,使得聚合物材料颗粒表面粘附的非结合水和少数端基氢键结合水减少到足够低,从而从根源上消除管材支架本体的上述缺陷,提高尺寸可控性。实际上,含水率降至300ppm以下的聚合物材料颗粒的特性粘度值显著增大,从而使得聚合物熔体在熔融时因水分造成的熔体降解越少,从而保障管材支架本体的质量,使其能够耐受后续的初生拉伸和双轴拉伸加工。
[0044]其中,所述的管材挤出机可以是单螺杆挤出机,也可以是双螺杆挤出机。当所述管材挤出机为单螺杆挤出机时,LPLA和DLPLA在混合均匀后在同一只螺杆中熔融,然后通过计量栗计量后进入静态混合器均匀混合,或者通过前段有混合设计的混合螺杆进行混合,从而通过螺杆的挤压推动获得管材支架本体。当所述管材挤出机为双螺杆挤出机时,LPLA和DLPLA分别在各自的螺杆中熔融,两只螺杆挤出的熔体通过各自计量栗分别计量后在静态混合器中均匀混合,从而通过螺杆的挤压推动获得管材支架本体。
[0045]在一个优选的实施例中,如图1所示,本发明的管材挤出机I具有中空轴11,惰性气体或压缩气体12通入该中空轴11内。本发明的管材挤出机I具有圆锥形的模头13,该模头13围绕着该中空轴11设置。其中,模头13与中空轴11之间的间隙中容纳有聚合物熔体14,在聚合物的挤出口 15,聚合物熔体14从管材挤出机I中脱出。本发明的管材挤出机与现有的管材挤出机的具体结构类似,上述的中空轴11、模头13和挤出口 15均为常规设置,在此不再赘述。与现有技术不同的是,本发明的模头13的半角α优选为5-12°。通过实验发现,该半角如果不在上述范围内,聚合物熔体将在挤出口 14处形成瞬时膨胀,所获得的管材支架本体的壁厚的均匀度将受到影响,另外,聚合物熔体的特性粘度值将降低,降解增加,管材支架本体的质量下降,无法耐受后续的初生拉伸和双轴拉伸加工。
[0046]聚合物从管材挤出机I的挤出口 15脱出时,受熔体松弛和牵伸(拉伸)的影响,该管材支架本体自然带有轴向取向,这是因为聚合物材料在脱出时仍处于高弹态。此时对管材支架本体的拉伸被称为初生拉伸,所形成的管材支架本体被称为初生支架本体。在初生拉伸过程中,壁厚逐渐较小,而轴向长度逐渐增加,这种变化通常通过截面轴向拉伸(ADDR)和线性轴向拉伸(LDDR)进行表征。其中,ADDR指的是所述初生支架本体的横截面积与所述管材支架本体的横截面积之比,LDDR指的是所述初生支架本体的输送速度与所述管材支架本体的输送速度之比。ADDR和LDDR的拉伸倍数越高,初生支架本体的轴向取向度越大,而轴向取向度越高,初生支架本体的轴向强度越大,也就越不容易被折弯。本发明通过将模头13的半角α优选为小于12°,从而实现高倍初生拉伸:ADDR高达8_20倍,而LDDR高达3-5倍,使得初生支架本体具有高度的轴向取向及良好的延展性。
[0047]所述初生拉伸在4_100°C的水浴中进行,从而使得初生支架本体被冷却固化成型。该温度如果过低,将限制聚合物大分子的运动伸展,从而限制聚合物大分子在外力作用下的取向度;该温度如果过高,初生支架本体的轴向取向将无法被固化,即初生支架本体的性能在经过后续的双轴拉伸后将无法保留。
[0048]为了提高本发明的可完全生物降解性血管支架的支撑力和回缩率,增强初生支架本体的径向受压能力显得特别重要,因此,有必要对管材进行后续处理以增强聚合物管材的力学和化学耐受性。通常,聚合物管材的增强方式可以分为两类,一类为外增强,通过混合、填充或改性的方式改变聚合物,以提高性能;另一类为内增强,通过剪切和拉伸加工以控制结晶形态或取向,来改善结晶和取向结构来达到提高性能的目的。本发明采取内增强的加工方式来提高聚合物管材的性能。具体地,本发明通过对初生支架本体进行双轴拉伸进行内增强,即,通过对初生支架本体同时进行轴向拉伸和径向拉伸,使初生支架本体中的高分子聚集态结构既具备轴向取向,也具备径向取向,从而形成微晶网格结构支架本体。
[0049]当聚合物逐渐升温至玻璃化温度(Tg)以上,或者聚合物的熔融温度逐渐降温至结晶熔点(Tm)以下时,聚合物高分子链规则地排列起来生成一个足够大的、热力学稳定的有序区,这个过程称为成核,即,在温度Tg-Tm之间,晶核形成。通过实验发现,温度越接近Tm,晶核越不稳定,S卩,在晶核形成的温度区间(Tg?Tm)内,高温区间的晶核存在的数量要低于低温区间。以晶核为基础,在晶核上面继续堆砌高分子链,增长变大,这个过程称为晶粒生长,整个结晶过程就是由独立的晶核形成和后续的晶粒生长所组成。图2给出了聚合物结晶速率与温度的关系图。其中,曲线2为晶核形成速率,曲线3为晶粒生长速率,曲线4为结晶总速率。而Tg、Tm、Tmax分别代表聚合物的玻璃化温度、结晶熔融温度和最快结晶速率对应温度。由图可见,最快结晶速率对应温度Tmax既不是最快晶核成形速率时的温度,也不是最快晶粒生长速率时的温度,而是两个过程组合的总速率曲线最大值对应的温度,在此温度下高聚物结晶速率最快。当聚合物被选定时,或者说聚合物的混合体系被选定时,其对应的Tg和Tm被确定,而Tmax也被确定,其可以通过实验获得,也可以通过经验公式计算得到。本发明通过将双轴拉伸温度选择在Tg-Tmax之间,使得聚合物在低温区间进行结晶,从而获得晶核数量较多,而晶粒较小的结晶体系。
[0050]优选地,本发明的低温区间的下限Ts选择在Tg和Tmax之间,如图3所示。实验表明,Tg和Tmax之间的阴影区为本发明最佳结晶温度区间,该区间涵盖了曲线2下的大部分面积,在该区域内的晶核形成速率达到最大
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