具有提高的润滑性和耐久性的医疗装置混合聚合物结构和涂层的制作方法

具有提高的润滑性和耐久性的医疗装置混合聚合物结构和涂层的制作方法
【专利摘要】一种用于制造具有混合聚合物结构的管状医疗装置的方法包括形成包含由第一聚合物材料制成的非织造纤维基质的第一层和在第一层周围形成包括第二聚合物材料的第二层，使得第二层的第二聚合物材料的至少一部分嵌入到第一层的第一聚合物材料的至少一部分中。
【专利说明】
具有提高的润滑性和耐久性的医疗装置混合聚合物结构和 涂层
技术领域
[0001] 本发明涉及医疗装置和用于制造医疗装置的方法。更具体地说，本发明涉及用于 医疗装置的聚合物结构和涂层以及用于制造医疗装置的聚合物结构和涂层的方法。
【背景技术】
[0002] 在医疗装置的设计和制造中使用的聚合物结构可包括两种或更多种聚合物材料。 聚合物结构中的两种或更多种聚合物材料可以具有不同的物理和/或化学性质，以帮助改 善医疗组件和装置的机械性能。这种聚合物结构具有通常不同于原始的聚合物材料的物理 和/或化学性质。
[0003] 创建聚合物结构的一个公认的挑战是能够将具有不同的物理和/或化学性质的两 种或更多种聚合物材料组合成具有足够的结构完整性的结构。此外，组合具有不同的物理 和/或化学性质的两种或更多种聚合物材料时，得到合适的物理性质也可能是挑战。仍然存 在为医疗装置改进聚合物结构和用于制造聚合物结构的方法的需求。

【发明内容】

[0004] 本发明的实施方案包括由混合聚合物结构制成的医疗装置和用于制造具有混合 聚合物结构的管状医疗装置的方法。
[0005] 在一些实施方案中，用于制造包括混合聚合物结构的管状医疗装置的方法包括： 形成包括由第一聚合物材料制成的非织造纤维基质的第一层和在第一层周围形成包括第 二聚合物材料的第二层。第二层的第二聚合物材料的至少一部分嵌入到第一层的第一聚合 物材料的至少一部分中。
[0006] 在一些实施方案中，混合聚合物结构制成的医疗装置具有包括第一层和第二层的 管状体。第一层包括纤维基质，所述纤维基质包括至少部分地由第一聚合物材料制成的多 个随机取向的纳米纤维和在纳米纤维的至少一部分之间形成的孔。第二层至少部分地由第 二聚合物材料制成。由第二聚合物材料制成的第二层的至少一部分设置在多个纳米纤维的 周围和之间，使得所述第二聚合物材料的至少一部分嵌入到纤维基质的孔的至少一部分 中。
[0007] 尽管公开了多个实施方案，基于示出和描述了本发明的示例性实施方案的下面的 详细描述，对于本领域技术人员来说，本发明的其它实施方案将变得显而易见。因此，附图 和详细描述应被视为本质上是说明性的而不是限制性的。
【附图说明】
[0008] 图1是根据本发明的实施方案的医疗电引线的示意图。
[0009] 图2是根据本发明的实施方案的具有混合聚合物结构的管状医疗装置的示意图。 [0010]图3是根据本发明的实施方案的图2的可植入医疗装置的替代实施方案的示意性 纵向截面。
[0011] 图4是根据本发明的实施方案的图2的可植入医疗装置的替代实施方案的示意性 纵向截面。
[0012] 图5是根据本发明的实施方案的图2的可植入医疗装置的替代实施方案的示意性 纵向截面。
[0013] 图6是根据本发明的实施方案的混合聚合物结构的示意图。
[0014] 图7是根据本发明的实施方案的混合聚合物结构的替代实施方案的示意图。
[0015] 图8是聚(偏二氟乙烯-共-六氟丙烯）(PVDF-HFP)纤维基质的光学显微镜图像。
[0016] 图9是包括聚乙二醇(PEG)水凝胶和PVDF-HFP纤维基质的交联亲水性聚合物涂层 的共聚焦显微镜图像。
[0017] 图10和11分别是以1000倍和2500倍放大倍数显示的包括PEG7K凝胶和PVDF-HFP纤 维基质的交联的亲水性聚合物涂层的替代实施方案的共聚焦显微镜图像。
[0018] 图12-14是根据本发明的实施方案的用于制造图2的管状医疗装置的方法的各种 实施方案。
[0019] 虽然本发明可修改为各种修改和替代形式，但具体实施方案已通过附图中的实施 例示出并在下面详细描述。然而，并不打算将本发明限制于所描述的特定实施方案。相反， 本发明意在覆盖落入由所附权利要求限定的本发明的范围之内的所有修改，等价物和替 代。 具体实施方案
[0020] 图1是根据本发明的各种实施方案的医疗电引线10的局部剖视图。根据一些实施 方案，可植入电引线被配置成用于植入患者的心脏内。根据一些实施方案，医疗电引线被配 置用于植入患者的神经血管区域内。在又一个实施方案中，引线可以是用于耳蜗植入的引 线。因此，电引线可以用于递送电击或脉冲的范围广泛的医疗应用。
[0021] 医疗电引线10包括从近端16延伸到远端20的绝缘的管状体12。近端16被配置为经 由连接器24可操作地连接到脉冲发生器(未示出）。至少一个导体32从引线10的近端16处的 连接器24延伸到引线10的远端20处的一个或多个电极28。导体32可以是线圈或电缆导体。 根据其中采用多个导体32的一些实施方案，引线10可包括线圈和电缆导体32的组合。当采 用线圈导体32时，根据一些实施方案，导体32可以具有同径向或同轴配置。
[0022] 管状体12是柔性的，但沿其长度基本上是不可压缩的，并具有合适的横截面形状。 例如，管状体12可以具有大致圆形的横截面形状。管状体12可以是用于植入的合适的尺寸。 例如，管状体12的外径可为约2至约15French。管状体12可以包括合适的生物相容的电绝缘 材料。例如，在一些实施方案中，管状体12可以包括有机硅或聚氨酯。在一些实施方案中，管 状体12可以具有沿着其长度基本上均匀的组成。在其它实施方案中，管状体12的组成可以 在任何方向上变化，包括沿其长度和/或厚度。
[0023] 取决于待递送的治疗的类型，医疗电引线10可以是单极，双极或多极的。在使用多 个电极28和多个导体32的本发明的一些实施方案中，每个导体32适于以一对一的方式连接 到单独的电极28上从而使每个电极28可被单独地寻址。此外，管状体12可以包括适于接收 导向元件如导丝或探针的一个或多个内腔以便用于递送引线10到患者的心脏内的目标位 置。
[0024]电极28可具有本领域中已知的任何电极28配置。根据本发明的一个实施方案，至 少一个电极28可以是环或部分环电极28。根据另一个实施方案，至少一个电极28是电击线 圈（a shocking coil)。根据本发明的又一实施方案，至少一个电极28包括暴露电极28部分 和绝缘电极28部分。在一些实施方案中，可以使用电极28配置的组合。电极28可以涂有或形 成自铂、不锈钢、钛、钽、钯、MP35N、其他类似的导电材料，任何前述的合金，包括铂-铱合金， 和前述的其他组合，包括复合金属层或多种金属材料。
[0025]根据各种实施方案，管状体12可以包括用于将包括一个或多个电极28的管状体12 在患者体内的目标部位处固定和稳定化的一个或多个固定构件(未示出）。（多个)固定构件 可以是主动或被动的。示例性主动固定构件包括旋入固定构件。被动固定构件的实例可以 包括适合于靠在容器壁上的管状体12的预形成的远端部分和/或在管状体12的末端20处提 供的可膨胀尖齿。
[0026]引线10包括用于构造绝缘的管状体12的各个部分的混合聚合物结构40(也描述为 混合聚合物涂层）。混合聚合物结构40由包括具有不同的物理和/或化学性质的至少两个聚 合物组分的各种聚合物的组合组成。
[0027] 本发明的实施方案包括用于创建混合聚合物结构40的新颖设计和方法，所述混合 聚合物结构40组合两种或更多种聚合物材料，同时保持等同于或基本上等同于至少其中一 种原始前体聚合物材料的合适的化学和/或物理特性。在一些实施方案中，混合聚合物结构 40组合了两种或更多种聚合物材料，以产生不能从包括相同的聚合物材料的目前已知的聚 合物结构预期的化学和/或物理特性。例如，根据本发明的实施方案，由两种聚合物制成的 混合聚合物结构40可具有其中一种前体聚合物(例如，第一聚合物材料）的刚度特性，和另 一种前体聚合物(例如，第二聚合物材料）的润滑特性。混合聚合物结构40的非限制性实例 包括具有比第二聚合物材料更高的刚度的第一聚合物材料的聚合物结构。混合聚合物结构 40的另一种非限制性实例包括具有表现出疏水性质的第一聚合物材料和表现出亲水性质 的第二聚合物材料的聚合物结构。亲水性(也称为润湿性)表征表面吸收水分的能力。相比 之下，疏水性表征表面吸水的无能，或者描述为表面拒水的能力。
[0028] 根据本发明的各种实施方案，包括混合聚合物结构40的医疗电引线10可以在各种 应用中使用。包括混合聚合物结构40的管状医疗主体12可以在各种血管医疗应用中使用， 包括，但不限于，心脏可植入引线、气囊导管、引导导管和支架。
[0029] 图2是具有管状体52的医疗装置50的说明性但非限制性的实施例的示意图，例如， 医疗电引线10的管状体12(图1)。如图所示，根据本发明的实施方案，管状体52由混合聚合 物结构54形成。在一些实施方案中，医疗装置50的管状体52包括第一表面56，例如，内表面， 和第二表面58，例如外表面。医疗装置50任选地具有柔性，但沿其长度不可压缩，并具有合 适的横截面形状的管状体52。例如，医疗装置50的管状体52可具有大致圆形的横截面形状。 如本文中所讨论的，混合聚合物结构54可以对各种医疗装置50提供若干优点。例如，根据本 发明的实施方案，混合聚合物结构54产生的医疗装置50对单个管状体52提供某些不同的但 优选的性质。
[0030] 在一些实施方案中，混合聚合物结构54可以用于形成管状医疗装置50,所述管状 医疗装置50具有对管状医疗装置50的内腔表面提供增加的润滑性的第一聚合物材料以及 对装置50的主体52提供理想的刚度性质的第二聚合物材料。在其他实施方案中，混合聚合 物结构54包括对医疗装置50的外表面提供增加的耐久性的第一聚合物材料以及在装置50 的主体52中提供合适的刚度特性的第二聚合物材料。在一些实施方案中，混合聚合物结构 54可以制作的医疗装置50具有由第一聚合物材料组成的外部和/或管腔表面，以促进患者 体内的增加的抗炎、抗微生物、生物相容效果，以及装置50的主体52的一部分具有第二聚合 物材料以提供适当的机械特性。
[0031] 根据本发明的实施方案，医疗装置(例如，医疗引线）的管状体52,可以具有合适的 尺寸以便植入患者的血管系统内。该医疗装置的管状体52的外直径的范围可以是例如，约 0.04英寸（1.0mm)，或约3French，至约0.39英寸（10mm)，或约30French。在其他实施方案中， 医疗装置的管状体52的外直径的范围可以是例如约0.026英寸(0.667mm)，或约2French，至 约0.197英寸（5.00mm)，或约15French。医疗装置的合适的外直径尺寸的范围还可以是例 如，约0 · 019英寸(0 · 500mm)至约0 · 039英寸（1 · 00mm)，约0 · 059英寸（1 · 50mm)到大约0 · 138英 寸(3· 50ΜΜ)，0· 079英寸（2.00mm)至约0.118 英寸（3 ·00_)，0.10英寸（2.5mm)至大约1.0英 寸(25mm)，0.5英寸（13mm)至约1.0英寸(25mm)，0.7英寸（17mm)至约1.0英寸(25mm)。医疗装 置的管状体52的壁厚的范围可以是例如，约0.002英寸（0.05 1mm)至约0.005英寸 (0.127mm)〇
[0032] 根据本发明的实施方案，包括混合聚合物结构54的管状医疗装置50可以用于各种 医学应用。例如，混合聚合物结构54可并入管状医疗装置50用于诸如插管，喂食管和引流管 的应用。根据一些实施方案，对于插管应用，混合聚合物结构54可以用于针对气管、鼻、口或 喉罩通道的插管，例如，Sengstaken-Blakemore管或经口气管的插管。根据一些实施方案， 对于喂食管应用，混合聚合物结构54可以用于鼻饲、鼻空肠、胃和造口术端口程序，例如，胃 套管、气管内管、内窥镜管或内窥镜导引器。根据一些实施方案，对于引流管应用，混合聚合 物结构54可用于胃管、肺胸管、手术后管或导引器，以及感染后管或导引器。
[0033] 在一些实施方案中，医疗用管的管状体52具有适合用于患者的流体通道内的短期 诊断程序的尺寸。管状体52,例如，气管切开插管，可具有的外直径范围例如为约0.35英寸 (9mm)，或约27French，至约0.51英寸（13mm)，或约29French。管状体52的外径可以是例如， 大约0.78英寸（2cm)，或约60French。在一些实施方案中，管状体52的内直径的范围可以是 例如约0.2英寸（6mm)至约0.4英寸（9mm)。该医疗用管的壁厚可以是大约0. 10英寸 (2.54mm)〇
[0034] 图3是根据本发明的实施方案的具有管状体112的可植入医疗装置110的替代实施 方案的示意纵向截面图。如图所示，管状体112包括第一层120和第二层122。在一些实施方 案中，第一层120是具有形成管状体112的内表面的第一表面116的内层且第二层122是形成 管状体112的外表面的外层。
[0035] 根据本发明的实施方案，医疗装置110的管状体112的至少一部分由混合聚合物结 构114构成。在一些实施方案中，医疗装置110的整个管状体112由混合聚合物结构114构成。 在一些实施方案中，管状体112部分地由具有多个部分的混合聚合物结构114制成，其中，每 个部分具有不同的聚合物材料组成。在一些实施方案中，混合聚合物结构114包括在结构内 非均匀地布置成单独的层的两种或更多种聚合物材料。因此，结构的一个层的组成任选地 不同于同一结构的另一层的组成。
[0036]根据本发明的实施方案，如图3所示，混合聚合物结构114的不同部分表示为管状 体112内的径向层。管状体112可选地包括第一和第二表面116,118之间的一个或多个聚合 物材料层。例如，在一些实施方案中，混合聚合物结构114包括一个，两个，三个，四个或五个 层。
[0037]在一些实施方案中，第一层120由第一聚合物材料组成且第二层122由第二聚合物 材料组成。在一些实施方案中，由于第一层和第二层的聚合物材料在结构和/或化学上不 同，第一层和第二层120,122形成混合聚合物结构114。例如，由于第一层120的第一聚合物 材料在结构和/或化学上不同于第二层122的第二聚合物材料，第一层和第二层120,122任 选地形成具有混合聚合物结构114的管状体112。在一些实施方案中，管状体112由两个或更 多的层组成，其中一个层由一种或多种聚合物，聚合物的特定组成和/或一种或多种聚合物 的特定物理形式组成。
[0038]混合聚合物结构114可选地包括聚合物材料的各种物理形式。在一些实施方案中， 混合聚合物结构114包括纤维基质和聚合物网络(也描述为周围的聚合物基质，浸渍聚合物 材料）。在一些实施方案中，混合聚合物结构114包括纤维基质，聚合物网络和非纤维聚合物 层。
[0039] 根据本发明的实施方案，纤维基质是由多个离散的纤维构成的多孔性聚合物结 构。纤维基质包括根据需要在给定的纤维和一个或多个相邻纤维之间形成的孔，也被描述 为空间或空隙。在一些实施方案中，纤维基质内的孔被另一种聚合物材料嵌入。在一些实施 方案中，纤维基质中的嵌入聚合物形成聚合物网络。在一些实施方案中，聚合物网络是由已 经嵌入在纤维基质的孔中的一种或多种聚合物材料形成的聚合物结构。
[0040] 总之，一种材料的纤维基质和另一种材料的聚合物网络任选地形成嵌入的纤维基 质（也描述为浸渍或集成纤维基质）。在一些实施方案中，嵌入的纤维基质由第一层和第二 层的聚合物材料组成，其中第二层122的聚合物材料嵌入第一层120的聚合物材料中。换句 话说，嵌入的纤维基质任选地包括这样的结构，所述结构具有由第一聚合物材料制成的纤 维基质和由第二聚合物材料制成的聚合物网络。嵌入的纤维基质的非限制性实例包括第一 层120的一部分，例如由第一聚合物材料制成的纤维基质，嵌入有第二层122的一部分，例如 由第二聚合物材料制成的聚合物网络。
[0041] 非纤维聚合物层可以是不嵌入纤维基质内的聚合物材料。在一些实施方案中，非 纤维聚合物层任选地与包括纤维基质的层相邻设置。在一些实施方案中，第一层（例如内 层)或第二层(例如外层）由非纤维聚合物层组成。在一些实施方案中，混合聚合物结构包括 均由相同的聚合物材料制成的非纤维聚合物层和嵌入的聚合物。
[0042]在一些实施方案中，第一层120由纤维基质形式的第一聚合物材料组成，并且第二 层122由非纤维聚合物层形式的第二聚合物材料组成。可选地，在其它实施方案中，第一层 120由非纤维聚合物材料形式的第一聚合物材料组成且第二层122由纤维基质形式的第二 聚合物材料组成。在这些类型的实施方案的每一个中，因为第一层120的第一聚合物材料在 结构上和/或化学上不同于第二层122的第二聚合物材料，第一层和第二层120,122形成具 有混合聚合物结构114的管状体112。通常，在一些实施方案中，第一和第二层120，122之间 的过渡形成另一个层。
[0043]如图3所示，医疗装置110的管状体112包括第三层128,第一层和第二层120,122之 间的中间层。在一些实施方案中，从第一层120到第二层122的过渡任选地发生在第三层 128。在一些实施方案中，第三层128包括第一层120的至少一部分，例如，内层，和第二层的 至少一部分，例如，外层122。在一些实施方案中，一个层(例如第一层)的至少一部分嵌入或 集成到相邻层(例如第二层）的至少一部分内。或者，在一些实施方案中，一个层(例如第一 层)的至少一部分任选地由相邻的层(例如第二层)的至少一部分嵌入。
[0044] 在一些实施方案中，第三层128是嵌入的纤维基质的形式。例如，在一些实施方案 中，第三层包括嵌入第一层120内的第二层122的至少一部分。在其他实施方案中，第三层包 括嵌入第二层122中的第一层120的一部分。第三层128的非限制性实例包括来源于第一和 第二层120，122的组合的嵌入的纤维基质，其中第一层120包括由第一聚合物材料制成的纤 维基质且第二层122包括由第二聚合物材料制成的聚合物网络。此外，混合聚合物结构114 的非限制性实例包括由第一聚合物材料的纤维基质124组成的第一层120,由第二聚合物材 料的非纤维聚合物层组成的第二层122,以及由聚合物网络组成的第三层128,所述聚合物 网络由第二聚合物材料制成，所述第二聚合物材料嵌入由第一聚合物材料制成的纤维基质 内。
[0045] 根据本发明的实施方案，图4是具有管状体152的可植入医疗装置150的替代实施 方案的示意纵向截面图。如图所示，管状体152包括具有第一表面156的第一层160和具有第 二表面158的第二层162。例如，在一些实施方案中，第一层160是内层，第二层162是外层，所 述第一表面156是管状体152的内表面且第二表面158是管状体152的外表面。在一些实施方 案中，第一层160可以由交联的亲水性聚合物涂层170形式的第一和第二聚合物材料组成。 第一聚合物材料可以是纤维基质的形式且第二聚合物材料可以是嵌入在纤维基质中的聚 合物网络形式的水凝胶。
[0046] 如图4所示，在一些实施方案中，混合聚合物结构154包括第一层160和第二层162， 所述第一层160由交联的亲水性聚合物涂层形式的第一和第二聚合物材料组成，并且所述 第二层162由非纤维聚合物层形式的第三聚合物材料组成。在一些实施方案中，第三层168 (例如，中间层)在第一和第二层160,162之间形成，其包括来源于第一和第二层160,162中 的一些部分的组合的嵌入的纤维基质。在一些实施方案中，第三层168包括含有由第一和第 二聚合物材料制成的交联的亲水性聚合物涂层170的第一层160的一部分和含有由第三聚 合物材料制成的非纤维聚合物层的第二层162的一部分。换言之，第三层168是嵌入的纤维 基质，其任选地由第一聚合物材料组成的纤维基质以及第二和第三聚合物材料组成的嵌入 的聚合物制成。在其他实施方案中，第三层168包括含有由第一聚合物材料制成的（非嵌入 的）纤维基质的第一层160的一部分和含有由第三聚合物材料制成的非纤维聚合物层的第 二层162的一部分。换言之，第三层168是任选地由第一聚合物材料组成的纤维基质和仅第 三聚合物材料组成的嵌入的聚合物制成的嵌入的纤维基质。
[0047] 在一些实施方案中，混合聚合物结构154包括由交联的亲水性聚合物涂层形式的 第一和第二聚合物材料组成的第一层16,以及由嵌入的纤维基质形式的第一聚合物材料和 第三聚合物材料组成的第二层162,其中第一聚合物材料是纤维基质的形式，第二聚合物材 料是嵌入在纤维基质中的第一聚合物网络的形式(例如水凝胶），以及第三聚合物材料是嵌 在纤维基质中的第二聚合物网络的形式。在一些实施方案中，混合聚合物结构154可选地包 括在第一层和第二层160,162之间的第三层168(例如，中间层），其中第三层168包括由第一 聚合物材料制成的不具有嵌入的聚合物的纤维基质。
[0048] 图5是根据本发明的实施方案的由混合聚合物结构214制成的可植入医疗装置210 的另一实施方案的示意纵向截面图。如图所示，医疗装置210的实施方案和先前所讨论的医 疗装置110,10的实施方案任选地基本上相似，因此，结合先前所讨论的医疗装置110,10描 述医疗装置210的实施方案的各种特征。
[0049] 在图5中，医疗装置210具有包括第一表面216,例如内表面，和第二表面218,例如 外表面的管状体212。如图所示，混合聚合物结构214具有层228,从第一表面216延伸到第二 表面218,其包括第一和第二聚合物材料。在一些实施方案中，混合聚合物结构214的层228 包括两种聚合物材料，其中第一聚合物材料具有不同于第二聚合物材料的化学和/或物理 性质。在一些实施方案中，混合聚合物结构214包括这样的纤维基质，其包括具有两种或更 多种聚合物材料的纤维。例如，该纤维基质任选地包括由第一聚合物材料制成的第一多个 纤维和由第二聚合物材料制成的第二多个纤维。
[0050] 根据本发明的实施方案，混合聚合物结构214的层228任选地包括由第一聚合物材 料制成的纤维基质和由第二聚合物材料制成的聚合物网络。在一些实施方案中，该纤维基 质包括相对于第二聚合物材料较小或较大的第一聚合物材料部分。
[0051] 在一些实施方案中，混合聚合物结构214的层228任选地包括纤维基质和多个聚合 物网络。在一些实施方案中，每个聚合物网络由不同的聚合物材料制成。例如，混合聚合物 结构214的层228任选地包括由第一聚合物材料制成的纤维基质，由第二聚合物材料制成的 第一聚合物网络，和由第三聚合物材料制成的第二聚合物网络。在一些实施方案中，混合聚 合物结构214包括相对于第二聚合物网络较大的第一聚合物材料部分。在其他实施方案中， 混合聚合物结构214包括相对于第二聚合物网络较小的第一聚合物材料部分。换言之，纤维 基质包括相对于第三聚合物材料较小或较大的第二聚合物材料部分，其中第一聚合物网络 由第二聚合物材料制成，并且第二聚合物网络由第三聚合物材料制成。
[0052]图6示出由包括纤维基质325和嵌入的聚合物332的混合聚合物结构314制成的聚 合物层的示例性但非限制性的实例。如图所示，纤维基质由多个离散的纤维330组成，所述 多个离散的纤维330由第一聚合物材料和具有第二聚合物材料的嵌入的聚合物制成。
[0053]根据本发明的实施方案，纤维基质325包括彼此重叠以创建孔344的纤维330,孔 344也被描述为空间或空隙，在给定纤维330与一个或多个相邻的纤维330之间。孔344可以 任何方向在相邻的纤维330之间形成，包括沿纤维基质325的长度，宽度和厚度。纤维基质 325的孔344的形状和大小可以变化。孔344可与基质325内的其它孔344互连。在一些实施方 案中，孔344在基质325内创建连续多孔网络。在一些实施方案中，孔344创建从纤维基质325 的第一表面116，156，例如内表面，到纤维基质325的相对层表面，例如，中间层128，168的表 面或第二表面118,158,例如外表面，的连续多孔网络(参照图3-5)。在某些实施方案中，由 纤维330创建的多个孔344可在所有三个空间方向（即，x，y，z方向）上延伸穿过基质325。 [0054]在一些实施方案中，如图6所示，纤维基质325可以是非织造基质。例如，纤维基质 325可以包括多个随机排列的纤维330。在其他实施方案中，纤维基质325可以是织造基质， 其中纤维330以重复的模式或配置定向。如本文进一步描述的，纤维基质325可通过各种工 艺形成，包括但不限于，例如，熔喷，静电纺丝和力纺丝。
[0055]纤维基质325可以是为具有混合聚合物结构的管状医疗装置产生合适的物理和/ 或化学性质的任何合适的厚度。例如，纤维基质325可具有的厚度范围例如为大约0.0001英 寸(2.54微米)至约0.001英寸(25.4微米）。合适的纤维基质厚度还包括约0.001英寸(25.4 微米)至0.01英寸(254微米），或约0.001英寸(25.4微米)至0.005英寸（1.27mm)，约0.01英 寸(254微米)至0.015英寸(381微米），或者约0.002英寸(508微米)至0.004英寸（1.0mm)，或 者约0.003英寸(0.8mm)至0.005英寸（1.27mm)。在另一实例中，纤维基质325可具有约500纳 米(nm)至约300微米的厚度范围。合适的纤维基质325厚度范围也包括例如约15微米至250 微米的范围。在其它实例中，纤维基质325的平均厚度可为约0.0035英寸(90微米）。
[0056] 纤维基质325的纤维330可具有例如约100纳米(nm)至lOOOOnm的直径范围。纤维直 径尺寸例如可为约l〇〇nm至3，000nm。合适的纤维直径尺寸还包括例如约40nm至2000nm，约 100nm至1500nm或大约100nm至lOOOnrn。在又进一步的实施例中，纤维直径可以是100nm至 800nm，或100至400nm。在其它实例中，平均纤维直径可以是400nm至10微米或800nm至10微 米。
[0057]如先前所提及的，纤维基质325中的纤维330可以在基质325内创建具有不同的尺 寸的孔344。纤维结构和直径可以影响基质325内的孔344的平均孔径孔径范围。例如，具有 直径范围为0.2-1.0微米的纤维330的非织造纤维基质325可产生孔径范围介于lnm和0.5微 米之间的基质325。
[0058]根据本发明的实施方案，纤维基质325的纤维的330的合适的材料包括导电和不导 电的聚合物材料。在一些实施方案中，纤维基质325的纤维330包括热塑性和热固性材料两 种。在一些实施方案中，纤维基质325的纤维330包括亲水性和疏水性材料。在一些实施方案 中，纤维基质325的纤维330由含氟聚合物材料形成。纤维330的合适的含氟聚合物材料可包 括聚四氟乙烯(PTFE)，聚偏二氟乙烯(PVDF)(例如Kynar?和Sole?)和聚（偏二氟乙烯_共_ 六氟丙烯）（PVDF-HFP)。纤维330的合适的聚合物由基于氨基甲酸酯的聚合物形成，包括但 不限于，例如，聚氨酯，聚醚型聚氨酯（例如Tecothane)，聚碳酸酯聚氨酯（例如Bionate和/ 或Chronoflex)和/或它们的组合。纤维330的合适的聚合物材料的其它实例包括，并且不限 于，聚碳酸酯，聚醚，聚酯，聚酰胺，尼龙6,尼龙12,聚醚酰亚胺和/或它们的组合。纤维330的 合适的聚合物由基于烯烃的聚合物形成，例如，聚乙二醇(PEG)。在一些实施方案中，纤维基 质325的纤维330由嵌段聚合物形成，例如，聚（苯乙烯-异丁烯-苯乙烯）（SIBS)三嵌段聚合 物和聚异丁烯聚氨酯(PIB-PUR)和/或它们的组合。
[0059] 根据本发明的实施方案，如图6所示，混合聚合物结构314还包括嵌入的聚合物 332。嵌入的聚合物332是由位于纤维基质325的纤维330之间的第二聚合物材料形成的聚合 物网络。在一些实施方案中，嵌入的聚合物332形成聚合物网络，其中，第二聚合物材料位于 纤维330之间，即在纤维基质325的孔344内。在一些实施方案中，由于第一聚合物材料在结 构上和/或化学上不同于第二聚合物材料，具有第一聚合物材料的纤维基质325和具有第二 聚合物材料的聚合物网络一起形成混合聚合物结构314。
[0060] 在一些实施方案中，嵌入的聚合物332设置在纤维基质325的孔344内，使得基质 325内的单个纤维330的表面的至少一部分由第二聚合物材料覆盖。在某些实施方案中，嵌 入的聚合物设置在孔344内以覆盖基质325内的纤维330的相当大的部分或大多数部分。在 一些实施方案中，嵌入的聚合物设置在基质325的孔344的至少一部分内。嵌入的聚合物任 选地设置在孔344内以仅在特定的位置处覆盖基质325内的纤维330的一部分，例如，在其中 纤维基质与另一聚合物材料连接的中间层处(图3和4)。
[0061] 根据本发明的实施方案，用于嵌入的聚合物和/或非纤维聚合物材料的合适的材 料包括导电和不导电聚合物材料。在一些实施方案中，嵌入的聚合物和/或非纤维聚合物材 料包括亲水性和疏水性材料两者。在一些实施方案中，用于嵌入的聚合物和/或非纤维聚合 物材料的合适的材料包括各种热塑性聚合物和热固性聚合物。在一些实施方案中，嵌入的 聚合物和/或非纤维聚合物材料可以包括多种热塑性聚合物，热固性聚合物和/或它们的组 合。在一些实施方案中，用于嵌入的聚合物和/或非纤维聚合物材料的合适的材料包括适合 于各种应用工艺的聚合物，所述应用工艺包括但不限于，例如，浸涂，喷涂，电喷涂，静电纺 丝，注射成型，挤出和/或它们的组合。
[0062] 示例性的热固性聚合物包括，但不限于，聚氨酯，有机硅聚合物，酚醛聚合物，氨基 聚合物，环氧聚合物，和/或它们的组合。
[0063] 示例性的热塑性聚合物包括，但不限于，聚氨酯，聚醚嵌段酰胺(例如Pebax?)，聚 氯乙烯(PVC)，聚酰胺，聚酯，聚丙烯酸酯，聚苯乙烯(PS)，有机硅，乳胶橡胶，聚（苯乙烯-乙 烯-丁烯苯乙烯）（SEBS)，聚(苯乙烯-b-异戊二烯-b-苯乙烯）（SIS)，聚(苯乙烯-b-乙烯_共_ 丙烯-b-苯乙烯）（SEPS)，聚（苯乙烯-b-异戊二烯/丁二烯-b-苯乙烯）（SEEPS)，乙烯和丙烯 的共聚物，LDPE，LLDPE，VLDPE，VLDPE，聚丙烯(PP)，聚乙烯(PE)，以及乙烯和丙烯的共聚物， 金属茂络合物聚合的聚烯烃，乙烯甲基丙烯酸酯(EMA)，乙烯丙烯酸乙酯(EEA)，乙烯正丁基 丙烯酸酯共聚物(ΕηΒΑ)，乙烯-丁烯，乙烯-辛烯，乙烯醋酸乙烯酯(EVA)，乙烯乙烯醇(EV0H) 和马来酸酐接枝的乙烯-乙酸乙烯酯(EVA g-MAH);氟化聚烯烃(如聚四氟乙烯，四氟乙烯和 六氟丙烯的共聚物(FEP)，全氟烷氧基聚合物树脂(PFA)，聚三氟氯乙烯(pCTFE)，乙烯和三 氟氯乙烯的共聚物(pECTFE)，以及乙烯和四氟乙烯的共聚物(PETFE)和/或它们的组合。 [0064]图7示出了包括纤维基质425和嵌入的聚合物的混合聚合物结构414的示例性的但 非限制性的实施例。在一些实施方案中，嵌入的聚合物是亲水性水凝胶446,其中纤维基质 425和亲水性水凝胶446-起任选地形成交联的亲水性聚合物涂层442。在一些实施方案中， 亲水性水凝胶446和先前讨论的嵌入的聚合物的实施方案也同样设置在纤维基质的孔隙 内。因此，在一些实施方案中，结合先前讨论的嵌入的聚合物432描述亲水性水凝胶446的各 种特征。如图所示，纤维基质由第一聚合物材料制成的多个离散的纤维430和第二聚合物材 料的亲水性水凝胶446组成。
[0065]根据一些实施方案，水凝胶是位于纤维基质425的纤维430之间的亲水性聚合物链 的网络。于2013年7月22日提交的题为"使用穿插的水凝胶网络的润滑性改进的生物相容性 亲水热固性涂层（Improved Lubricious ,Biocompatible Hydrophilic Thermoset Coating Using Interpenetrating Hydrogel Networks)" 的美国申请号61/856959-般地 描述了交联的亲水性聚合物涂层442,其通过引用以其整体并入本文。
[0066] 在一些实施方案中，当水凝胶446设置在孔444内时，水凝胶446可以完全填充或部 分地填充纤维基质425的孔444。例如，水凝胶446可填充纤维基质425内的孔444的总容积的 至少三分之一。在另一个实例中，水凝胶446可以填充纤维基质425内的孔444的总容积的至 少四分之三。在一些实施方案中，亲水性水凝胶446可贯穿纤维基质425的孔444并创建贯穿 纤维基质425的内部的互连的水凝胶网络。在一些实施方案中，水凝胶网络可以通过贯穿， 填充或设置在基质425的孔内从纤维基质425的第一表面延伸到纤维基质425的第二和相对 表面。在一些实施方案中，水凝胶网络部分地贯穿纤维基质425的孔444,使得仅仅纤维基质 的一部分形成纤维基质425。水凝胶446用于增加纤维基质425的亲水性，从而，可以提供具 有增加的感测和起搏性质和/或润滑性的医疗装置。
[0067] 交联的亲水性聚合物涂层可以是对混合聚合物结构构成的医疗装置提供合适的 物理和/或化学性质的任何合适的厚度。例如，交联的亲水性聚合物涂层可以具有约500纳 米(nm)到300微米的厚度范围。合适的涂层厚度范围也包括例如约15微米至250微米的范 围。在其它实例中，交联的亲水性聚合物涂层的平均涂层厚度可以为约90微米(或0.0035英 寸)。
[0068] 水凝胶446的合适的材料包括相比于纤维基质425增加交联的亲水性聚合物涂层 442的亲水性的材料。在一些实施方案中，水凝胶446可以包括一种或多种热固性聚合物。在 其他实施方案中，水凝胶446可以包括一种或多种热塑性聚合物。在其它实施方案中，水凝 胶可以包括热塑性和热固性聚合物的组合。在一些实施方案中，水凝胶446包括聚乙二醇 (PEG)或PEG衍生物，例如PEG-二甲基丙烯酸酯，UV可固化的PEG，PEG二丙烯酸酯，聚乙二醇-新戊二醇二丙烯酸酯甲基丙烯酸酯(PEG-NPDGA)，PEG-Bioslide TM，PEG-Z-Glide?，壳聚糖-PEG，硫醇PEG，马来酰亚胺-PEG，氨基-PEG，叠氮化物-PEG和羧基-PEG。其它亲水材料的实施 例包括，但不限于，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，聚乙酸乙烯酯(PVA)，糖胺聚糖（如肝素），聚[N-(2-羟丙基）甲基丙烯酰胺(PHPMA)，聚（乙烯基吡咯烷酮），聚乙烯/低聚乙烯，聚HEMA，聚四 乙二醇二甲醚，透明质酸，壳聚糖以及它们的任何衍生物。
[0069]水凝胶聚合物组分的数均分子量可能会影响交联的亲水性聚合物涂层442的物理 完整性。例如，相对于使用含有高的数均分子量PEG的水凝胶446的那些，包括低的数均分子 量PEG的水凝胶446可以产生更韧性的交联的亲水性聚合物涂层442。在一些实施方案中，水 凝胶446包括具有低的数均分子量的聚合物。例如，低数均分子量(Mn)PEG可以具有范围为 约400g/mol至1，000g/mol，或约400g/mol至5,000g/mol的数均分子量。在其他实施方案中， 水凝胶446包括具有高数均分子量的聚合物。例如，高数均分子量PEG可具有约5,000g/m 〇l 至1，200,000g/m〇l的数均分子量范围。在一些实例中，高数均分子量的TOG可以具有约 550g/mol至1，000g/mol，约5000g/mol至30，000g/mol，约5000g/mol至300，000g/mol，约5， 000区/111〇1至900,0008/1]1〇1，约600,0008/111〇1至900,0008/1]1〇1，或约5,0008/1]1〇1至1，000， 000g/mol的分子量范围。
[0070] 在一些实施方案中，水凝胶446可通过交联还包括固化引发剂的水凝胶溶液并入 纤维基质425。交联可以使用多种自由基引发剂，例如热引发剂或光引发剂来实现。热引发 剂是经受热时分解并产生自由基的化学化合物。光引发剂是当暴露于UV光时产生自由基的 化学化合物。可以在将水凝胶446施加至纤维基质50之前，将固化引发剂加入到水凝胶溶液 中。固化的示例性方法包括但不限于使用热，紫外线，氩等离子体处理和/或它们的组合。
[0071] 在一些实施方案中，过氧化物可用作自由基引发剂。过氧化物自由基引发剂是可 从醇，酮和酸来制备的热引发剂。这样的过氧化物也可以进一步稳定化，或通过醚，缩醛和 酯的形成衍生。通常市售的过氧化物的实例包括，但不限于，过氧化苯甲酰，过氧化二苯甲 酰，2-过氧化丁酮，叔丁基过醋酸盐，叔丁基过氧化物，2，5-双(叔丁基过氧)-2，5-二甲基-3-己炔，过氧化二异丙苯，2,4_戊二酮过氧化物，1，1_双(叔丁基过氧基)环己烷，过氧化月 桂酰，叔丁基过氧2-乙基己基碳酸酯，1，1'_偶氮双(环己烷腈双(叔丁基过氧)-3,3， 5-三甲基环己烷，1，1-双(叔丁基过氧)环己烷，2,2'_偶氮双(2-甲基丙脒)二盐酸盐，2,2'_ 偶氮双(2-甲基丙腈），2,2'_偶氮双(2-甲基丙腈），2,5_双(叔丁基过氧)-2,5_二甲基己烷， 2,5_双(叔丁基过氧)-2,5_二甲基-3-己炔，2-丁酮过氧化物，4,4'_偶氮双(4-氰基戊酸）， 偶氮二异丁腈，过氧化氢异丙苯，过氧化二异丙苯，月桂基过氧化物，叔丁基过氧化氢，叔丁 基过氧化物，过氧苯甲酸叔丁酯和叔丁基过氧2-乙基己基碳酸酯。
[0072] 在一些实施方案中，氧化还原引发剂可以用于产生自由基。与过氧化物反应时，不 同的金属盐可产生自由基，例如，具有以下阳离子的盐:〇2+，￥2+，1^3+，(：〇2+^62+和(：11+。 在一些实施方案中，可以使用无机过氧化物，例如，诸如过硫酸铵，过硫酸钾或过硫酸钠。
[0073] 在其他实施方案中，偶氮引发剂可以用作自由基引发剂以交联亲水性水凝胶446。 偶氮引发剂是从二氮烯(diasene)衍生的热引发剂并具有官能团R-N+N-R'，其中R和R'是芳 基或烷基。偶氮自由基引发剂的实例包括，但不限于，2,2'_偶氮二异丁腈(ΑΙΒΝ)，1，Γ-偶 氮双(环己腈)和4，4-偶氮双(4-氰基戊酸）。
[0074] 在一些实施方案中，光引发剂可以用作自由基引发剂。在一些实施方案中，自由基 光引发剂可以包括基于苯乙酮的衍生物和基于苄基的衍生物。自由基光引发剂的实例包 括，但不限于，4-(2-羟基乙氧基）苯基-(2-羟基-2-丙基）酮（如Irgacure?2959，购自 BASF)，苯偶酰，苯偶姻，二苯甲酮，2,2_二甲氧基-2-苯基苯乙酮，1-羟基环己基苯基酮，2， 2-二乙氧基苯乙酮，2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮，2-羟基-2-甲基苯丙酮，2-羟基-4 '-(2-羟基乙氧基)-2-甲基苯丙酮，2-甲基_4'_(甲硫基)-2-吗啉代苯丙酮，2-甲基二苯甲酮，2-叔丁基蒽醌，3,4_二甲基二苯甲酮，3'-羟基苯乙酮，3-甲基二苯甲酮，4-(二乙基氨基)二苯 甲酮，4-(二甲氨基）二苯甲酮，4,4'_双(二乙基氨基)二苯甲酮，4,4'_双[2-(1-丙烯基）苯 氧基]二苯甲酮，4,4'_二羟基二苯甲酮，4,4'_二甲氧基苯偶姻，4,4'_二甲基苯偶酰，4'-乙 氧基苯乙酮，4'-羟基苯乙酮，4'-苯氧基苯乙酮，4'-叔丁基-2'，6'_二甲基苯乙酮，4-苯甲 酰基联苯，4-羟基二苯甲酮，4-甲基二苯甲酮，9,10-菲醌，苯偶姻乙醚，苯偶姻甲基醚，二苯 甲酮，二苯甲酮_3,3'，4,4'_四羧酸二酐，樟脑醌，二苯基(2,4,6_三甲基苯甲酰)氧化膦，苯 甲酰甲酸甲酯，米蚩酮(Michler's ketone)，苯基双(2,4,6_三甲基苯甲酰)氧化膦和蒽醌-2_磺酸钠。
[0075] 在一些实施方案中，戊二醛，甲醛，福尔马林和相关的化合物可用作多官能醇例如 缩醛，和胺例如亚胺或烯胺的交联剂。
[0076]可以将水凝胶446施加到纤维基质425以创建比纤维基质425更亲水的交联的亲水 性聚合物涂层442。因此，可通过设置水凝胶446在纤维基质425的孔444内来增强由纤维基 质425构成的材料的亲水性。在一些实施方案中，水凝胶446设置在具有表现出比水凝胶446 低的亲水性的纤维430的纤维基质425的孔444内。例如，PEG水凝胶446可设置在SIBS纤维基 质425的孔444内以产生比基质425更亲水的交联的亲水性聚合物涂层442,因为PEG水凝胶 446比SIBS材料更亲水。在其他实施方案中，将水凝胶446设置在具有表现出疏水性的纤维 430的纤维基质425的孔444内。
[0077]创建混合聚合物结构和涂层的方法
[0078] 可使用本文讨论的各种方法和工艺来形成混合聚合物结构314,214,114,14。在一 些实施方案中，在下文中提供各种方法和工艺的非限制性实例。
[0079] 混合聚合物结构的纤维基质可以使用各种工艺，例如，静电纺丝，熔喷，力纺丝， 和/或它们的组合来构造。在此所讨论的工艺或其他类似的工艺可用于构造纤维基质。在某 些实施方案中，可以用改进的静电纺丝，熔喷和力纺丝技术由纤维部分或完全地形成纤维 基质。于2012年8月10日提交的题为"采用静电纺丝与熔喷涂覆装置的方法(METHOD FOR COATING DEVICES USING ELECTROSPINNING AND MELT BLOWING)" 的美国专利申请号 13/ 571553大体地描述了用于形成纤维基质的方法，其通过引用以其整体并入本文。在一些实 施方案中，通过使用本文讨论的工艺通过围绕心轴或其它类似形状的工具形成纤维基质可 以将纤维基质构造成管状。
[0080]在静电纺丝中，电场可用于拉动聚合物溶液或来自毛细管源的熔化物。在一些实 施方案中，毛细管源可以是注射器。聚合物溶液或熔化物被拉至接地集电极（grounded collector)。高电压电源可以用于驱动该过程。待涂覆的元件，例如基板，可被放置在集电 极上以进行涂覆。干燥后，静电纺丝材料可形成薄的聚合物网。在一些实施方案中，纤维尺 寸可通过调整聚合物溶液或熔化物中的聚合物的相对浓度来控制。
[0081 ]在熔喷中，装置被配置为容纳聚合物熔化物。聚合物熔化物穿过孔口，并且凭借穿 过该装置的热空气流被运载通过孔口。随着聚合物熔化物离开孔口，其遇到帮助拉长聚合 物熔化物的热空气流。结果，该聚合物熔化物形成撞击到集电极上的纤维。待涂覆的元件， 例如基板，可以简单地放置在集电极上或前面。
[0082]在力纺丝中，也称为离心力纺丝，聚合物材料通过离心力雾化并喷到目标元件上。 力纺丝涉及喷丝头，也被描述为旋转式喷雾器。聚合物溶液或熔化物被放入喷丝头内且由 离心力从喷丝孔拉出。离心力克服溶液或熔化物的表面张力，产生可喷到目标元件上的聚 合物射流。从喷丝头出来的聚合物射流延伸，干燥和凝固以产生目标元件上的纳米纤维。 [0083] 混合聚合物结构任选地包括非纤维聚合物层。在一些实施方案中，利用各种工艺 形成非纤维聚合物层，例如通过浸涂，喷涂，电喷涂，静电纺丝，注射成型，挤出，和/或它们 的组合。在一些实施方案中，通过在形成纤维基质之前形成非纤维性聚合物层来创建混合 聚合物结构。在其他实施方案中，通过在形成纤维基质之后形成非纤维性聚合物层来创建 混合聚合物结构。在一些实施方案中，通过同时形成非纤维性聚合物层和纤维基质来创建 混合聚合物结构。在一些实施方案中，使用本文的工艺，至少部分非纤维聚合物层将嵌入到 纤维基质中。
[0084] 在一些实施方案中，混合聚合物结构包括聚合物网络以及具有相同的聚合物材料 例如第一聚合物材料的非纤维聚合物层。非纤维层和聚合物网络任选地通过在纤维基质的 孔中添加第一聚合物材料超出孔饱和点来形成。当纤维基质的几乎所有可进入的孔已经填 充有聚合物例如第一聚合物材料时，发生孔饱和。一旦已经达到孔饱和点，聚合物材料例如 第一聚合物材料的任何附加量，将任选地形成与纤维基质相邻的非纤维聚合物材料的层。
[0085] 在一些实施方案中，经由一系列的交替步骤由非纤维聚合物材料和纤维基质形成 混合聚合物结构。例如，混合聚合物结构可以通过添加适量的聚合物液体，例如液体有机硅 到心轴或另一种形成基板的表面上，并静电纺丝大量的纤维进入液体聚合物来递增地创 建。根据需要固化聚合物液体和纤维的混合物。将第二适量的聚合物液体任选地添加到部 分或完全固化的混合物上，随后是再次添加纤维到聚合物液体中的另一电纺丝工艺。重复 这些步骤，得到了可用于建立混合聚合物结构的迭代工艺。
[0086] 在一些实施方案中，混合聚合物结构包括给定的聚合物材料例如第一聚合物材料 的聚合物网络。该聚合物网络可任选地通过在由另一种材料例如第二聚合物材料制成的纤 维基质的孔中嵌入第一聚合物材料来形成。在一些实施方案中，利用各种工艺形成聚合物 网络，例如通过浸涂，喷涂，电喷涂聚合物材料到纤维基质上。其他示例性的工艺包括，但不 限于，在纤维基质上电纺丝，注射成型和挤出聚合物材料。在一些实施方案中，本文的各种 工艺的组合可用于构造混合聚合物结构。
[0087] 在一些实施方案中，混合聚合物结构包括交联的亲水性聚合物涂层。为了形成交 联的亲水性聚合物涂层，如本文先前所讨论的，将水凝胶溶液施加到所形成的纤维基质的 至少一部分。例如，在一些实施方案中，水凝胶溶液可以包括范围为约〇. lwt %至5wt %的溶 液中的PEG。在一些实施方案中，水凝胶溶液可以包括范围为约0. lwt%至lwt %的溶液中的 PEG，约1 · Owt %至1 · 5wt %的溶液中的PEG，或约1 · Owt %至5wt %的溶液中的PEG。可以使用 各种施用方法将水凝胶溶液施加于纤维基质。可能的施用方法的实例包括，但不限于，浸 涂，混涂，喷涂，流涂，静电喷涂，等1?子喷涂，旋涂，帘I旲式淋涂和丝网印刷涂。
[0088] 水凝胶可以经受固化工艺从而将各个水凝胶聚合物链交联在一起。固化工艺可取 决于固化引发剂。在一些实施方案中，水凝胶固化工艺可通过热或UV光引发。在其他实施方 案中，真空压力可以用于引发自由基引发剂和/或优化水凝胶交联工艺。在一些实施方案 中，涂覆的纤维基质可以放入烘箱中以引发或加速水凝胶的固化。在其他实施方案中，水凝 胶固化工艺可通过UV光引发。
[0089] 在一些实施方案中，交联的亲水性聚合物涂层的纤维基质在水凝胶涂层施加之 前，期间或之后进行表面处理。在一些实施方案中，表面处理可任选地用于改变纤维基质的 表面性质。表面处理可任选地改变纤维基质的表面性质，以促进水凝胶涂层施加工艺。在某 些实施方案中，表面处理可以清洁表面，活化表面，中和表面静电和/或重新调整纤维基质 中的纤维取向。表面处理的一个实例包括但不限于等离子体处理。
[0090] 等离子体处理是使用电离气体分子来改变聚合物的表面性质的表面改性工艺。等 离子体处理可以从聚合物材料中除去挥发性有机化合物。此外，等离子体处理可用于活化 通常不容易键合或表现出疏水性质的聚合物材料的表面。在一些实施方案中，等离子体处 理可用于在施加水凝胶346之前临时活化纤维基质的表面。
[0091] 本文提供了纤维基质和交联的亲水性聚合物涂层的具体实例。图8提供了由聚(偏 二氟乙烯-共-六氟丙烯）（PVDF-HFP)纤维形成的纤维基质的图像。图9-11显示由聚乙二醇 (PEG)水凝胶和PVDF-HFP纤维基质形成的交联的亲水性聚合物涂层的图像。在一些实施方 案中，水凝胶溶液的浓度可影响在水凝胶施加工艺之后水凝胶是否变为设置在纤维之间的 孔中和/或在纤维的表面上。如图9所示，在对纤维基质施加较高浓度的水凝胶溶液，例如异 丙醇（IPA)溶液中的10wt%PEG之后，水凝胶被设置在纤维之间的空间，即孔中，以及纤维基 质的纤维的表面上。图10和11示出在对纤维基质施加较低浓度的水凝胶溶液，例如IPA溶液 中的1.0wt%PEG之后，PEG水凝胶设置在纤维基质的纤维的表面上，而不设置在纤维基质的 孔内。
[0092] 在一些实施方案中，对混合聚合物结构或混合聚合物结构的前体，例如，纤维基 质，嵌入的纤维基质，交联的亲水性聚合物涂层，非纤维聚合物层和/或它们的组合施加热 处理。在一些实施方案中，热处理任选地用于改变整个纤维基质的材料性质。非限制性实施 例包括使用热处理来帮助创建和/或加强纤维基质中的纤维与纤维之间的键合。另一非限 制性实施例包括使用热处理以帮助创建和/或加强交联的亲水性涂层内的水凝胶分子之间 的键合。在一些实施方案中，混合聚合物结构或混合聚合物结构的前体可以在添加另一种 聚合物材料之前或之后经受热处理。示例性热处理包括，但不限于，烧结。
[0093]烧结是可用于将聚合物材料熔合在一起的热处理工艺。在一些实施方案中，将目 标聚合物材料暴露于接近或达到其玻璃化温度的温度。在一些实施方案中，混合聚合物结 构经受的温度接近或达到其前体材料中的至少一种的玻璃化温度。在一些实施方案中，烧 结混合聚合物结构，以帮助提高纤维基质中的纤维-纤维键的键合强度。在一些实施方案 中，烧结混合聚合物结构以帮助改善交联的亲水性涂层中的水凝胶分子之间的键合强度。 在一个非限制性的实例中，由第一聚合物材料的纤维基质和第二聚合物材料的嵌入的聚合 物组成的混合聚合物结构通过使该结构经受纤维基质的玻璃化温度而烧结。因此，在一些 实施方案中，当经受烧结工艺时，纤维基质的纤维熔合在一起，从而帮助建造更坚固耐用的 混合聚合物结构。
[0094]图12-14是示出制造混合聚合物结构的方法500-700的流程图。本发明将在以下非 限制性实施例中更具体地描述，其目的是仅用于说明，因为本发明的范围内的许多修改和 变化已预先在本文中讨论和/或对于本领域技术人员将是显而易见的。
[0095]方法500-700可以用于形成各种管状医疗装置，包括例如，可植入心脏起搏引线或 气管切开插管的混合聚合物结构。在一些实施方案中，方法500-700为给定的医学应用产生 合适的物理性能。
[0096]方法500包括创建具有由这样的嵌入的纤维基质构成的一个层的混合聚合物结构 的一些实施方案，所述嵌入的纤维基质由两种化学和/或物理上不同的聚合物材料制成。在 一些实施方案中，第一层包括使用电纺丝工艺在心轴上形成的具有合适的厚度的纤维基质 (方框510)。在一些实施方案中，纤维基质由第一聚合物材料构成。
[0097] 在一些实施方案中，改变纤维基质第一层，使得第一层成为嵌入纤维基质。在一些 实施方案中，嵌入纤维基质通过喷涂由第二聚合物材料制成的聚合物网络到纤维基质内而 形成(方框520)。在一些实施方案中，当喷涂工艺递送不超过纤维基质的孔饱和点的给定量 的第二聚合物材料时，第二聚合物材料成为纤维基质中的嵌入聚合物。
[0098] 在一些实施方案，第一聚合物材料的纤维基质和第二聚合物材料的嵌入聚合物一 起创建混合聚合物结构(方框530)。
[0099] 在一些实施方案中，从心轴移除混合聚合物结构，以得到具有管状体的结构(方框 540) 〇
[0100]方法600包括创建具有三个层的混合聚合物结构的一些实施方案:含有纤维基质 的第一层(例如，内层），包括嵌入的纤维基质的第二层(例如，中间层），以及包括非纤维聚 合物层的第三层(例如，外层）。此外，在一些实施方案中，混合聚合物结构包括由至少两种 化学上和/或物理上不同的聚合物材料组成的三个层:第一层由第一聚合物材料构成，第二 层由第一和第二聚合物材料构成以及第三层由第二聚合物材料构成。
[0101] 在一些实施方案中，使用力纺丝工艺在心轴上形成纤维基质(方框610)。纤维基质 由第一聚合物材料构成并创建混合聚合物结构的第一层。
[0102] 在一些实施方案中，第二层由聚合物网络制成且第三层由非纤维聚合物层制成。 根据本发明的实施方案，都由第二聚合物材料制成的非纤维聚合物层和聚合物网络使用注 射成型工艺形成(方框620)。在一些实施方案中，第二层包括嵌有第二聚合物材料的纤维基 质的部分，即，嵌入的聚合物基质。根据需要，当将第二聚合物材料注入到纤维基质的外表 面上并嵌入到纤维基质的孔的至少一部分中时，形成第二层。在一些实施方案中，注射成型 工艺注射超过纤维基质的孔饱和点的给定量的第二聚合物材料。这样，第三层包括任选地 设置在纤维基质的外表面上方的由第二聚合物材料形成的非纤维聚合物层。
[0103] 第一聚合物材料的纤维基质，第二聚合物材料的聚合物网络，以及第二聚合物材 料的非纤维聚合物层共同构建混合聚合物结构(方框630)。
[0104] 在一些实施方案中，烧结混合聚合物结构，以帮助改善纤维基质中的纤维-纤维键 的键合强度(方框640)。
[0105] 根据需要，从心轴移除混合聚合物结构，以得到管状医疗组件或装置(方框650)。 在一些实施方案中，可以在工艺的早期从心轴移除混合聚合物结构，例如，在烧结混合聚合 物结构之前(方框640)。
[0106] 方法700包括创建具有三个层的混合聚合物结构的实施方案：由交联的亲水性涂 层构成的第一层(例如，内层），主要由具有两种不同的聚合物网络的嵌入的纤维基质构成 的第二层(例如，中间层），以及主要由非纤维聚合物层构成的第三层(例如，外层）。此外，在 一些实施方案中，混合聚合物结构包括由至少三种化学和/或物理上不同的聚合物材料组 成的三个层:第一层由第一和第三聚合物材料构成;第二层由第一，第二和第三聚合物材料 构成;并且第三层由第二聚合物材料构成。
[0107] 可以使用电纺丝工艺在心轴上形成纤维基质(方框710)。在一些实施方案中，纤维 基质由第一聚合物材料构成并创建混合聚合物结构的第一层。
[0108] 根据本发明的实施方案，都由第二聚合物材料制成的非纤维聚合物层和第一聚合 物网络可以使用浸涂工艺形成(方框720)。在一些实施方案中，可以将第二聚合物材料施加 到纤维基质的外表面，并嵌入到纤维基质的孔的至少一部分内。在一些实施方案中，第二层 由已嵌有第二聚合物材料的纤维基质的部分，即，嵌入的聚合物基质形成。
[0109] 在一些实施方案中，浸涂工艺施加超过纤维基质的孔饱和点的合适量的第二聚合 物材料。这样，第二聚合物材料可以布置在纤维基质的外表面上以形成非纤维聚合物层，例 如第三层。
[0110]在此示例性方法中，第一聚合物材料的纤维基质，第二聚合物材料的非纤维聚合 物层和第二聚合物材料的第一聚合物网络一起创建前体混合聚合物结构。该前体混合聚合 物结构可以从心轴移除用于进一步处理(方框730)。在一些实施方案中，可以在工艺的早期 或晚期从心轴移除前体混合聚合物结构。
[0111]在一些实施方案中，混合聚合物结构可包括交联的亲水性涂层。交联的亲水性涂 层可以通过修改第一层来形成。在一些实施方案中，使用浸涂工艺将由第三聚合物材料制 成的水凝胶施加到内腔表面处的管状前体装置的纤维基质。在一些实施方案中，水凝胶设 置在内腔表面处的可进入孔的一部分内，从而创建第二聚合物网络。在一些实施方案中，水 凝胶层可以覆盖管状体的内腔表面处的纤维基质的外表面。水凝胶和纤维基质可以随后热 固化，以形成交联的亲水性涂层(方框740)。
[0112]根据一些实施方案，如在方法700中所示，在已经从第一和第二聚合物材料创建前 体混合结构后(框720)，交联的亲水性涂层可在纤维的至少一部分中形成(方框740)。可选 地，在其它实施方案中，在交联的亲水性涂层已经在纤维基质的至少一部分中形成之后(框 740)，可以将第二聚合物材料添加到第一聚合物材料例如纤维基质中以形成混合结构(方 框720)。这是可能的，因为在第一聚合物材料例如纤维基质已与第二聚合物材料组合形成 混合结构之前或之后，可以将水凝胶溶液施加于纤维基质，以形成交联的亲水性涂层。
[0113] 在一些实施方案中，第二聚合物的非纤维聚合物层，第二聚合物材料的第一聚合 物网络，以及包括从第一聚合物材料制成的纤维基质和第三聚合物材料的第二聚合物网络 的交联的亲水性涂层，一起创建混合聚合物结构(方框750)。
[0114] 混合聚合物结构可以被烧结，以帮助改善纤维基质中的纤维-纤维键的键合强度 (方框760)。在一些实施方案中，混合聚合物结构被烧结，以帮助改善交联的亲水性涂层中 的水凝胶分子之间的键合强度。
[0115] 可以在不脱离本发明的范围的情况下对所讨论的示例性实施方案进行各种修改 和添加。例如，虽然上述实施方案是指特定的特征，本发明的范围也包括具有不同的特征组 合的实施方案和不包括所有的所描述特征的实施方案。因此，本发明的范围旨在涵盖落入 权利要求书的范围内的所有这些替代、修改以及变型，以及它们的所有等同物。
[0116] 实施例1
[0117] 在下面的实施例中更具体地描述本发明，其目的是示例性的，因为本发明的范围 内的许多修改和变化对于本领域的那些技术人员将是显而易见的。
[0118] 阻力(Drag Force)比较研究
[0119] 对照样品
[0120] 对照样品（"样品A"）是具有约9.5111111的内径（1.0.)和约11.2111 111的外径(0.0.)的市 售气管切开插管（由Bivona制造）。
[0121] 测试样品
[0122] 一个测试样品（"样品B"）由具有约9.5mm的I. D以及约11.2mm的外径(0. D.)的PTFE 管形成。
[0123] 两个测试样品（"样品(Τ'和"样品D"）由这样的混合聚合物结构构成，其包括由有机 硅制成的外层和由交联的亲水性聚合物涂层制成的内层。
[0124] 样品C和D的内管层由这样的混合聚合物结构构造，其包括由有机硅制成的非纤维 聚合物层和包括PVDF-HFP纤维基质和PEG水凝胶聚合物网络的交联的亲水性聚合物涂层。 混合聚合物结构和交联的亲水性聚合物涂层可以使用本文前面讨论的工艺和方法来构造。
[0125] 样品C和D构造有约9.5mm的I. D以及约11.2mm的外径(0. D.)。样品C和D的圆柱形内 层管通过在具有合适的直径的心轴上形成纤维来构造，以产生具有9.5mm的I.D的管。测试 之前从心轴移除样品C和D。
[0126] 阻力测试方法
[0127] 将测试和对照样品分别地进行相应标记，并放入具有曲折路径或曲率的测试夹具 中，模拟示例性解剖学气管气道。
[0128] 将具有6.8mm外径的支气管镜放入每个样品的内腔。支气管镜的近端被附接至材 料试验机，例如Instron Tester。
[0129] 该支气管镜在每个测试样品内沿曲折路径前进和缩回2英寸的距离。当支气管镜 在每个样品内前进和缩回时为每个样品记录最大力测量结果。
[0130] 结果
[0134]测试样品和对照样品的最大力数据示于表1中。最大力值测量当支气管镜在每个 测试样品的腔内移动时支气管镜的外表面和测试样品的内表面之间的摩擦阻力。因此，最 大力值提供了每个样品的内腔的润滑性质的指示。
[0135]表1不出了市售气管切开插管(样品A)具有最尚的最大力，而PTFE管（样品B)具有 最低的最大力。由混合聚合物结构制成的管样品（样品C和D)的平均最大力为0.9751bf ·。混 合聚合物结构管(样品C和D)的平均最大力显著低于市售气管切开插管(样品A)，但比PTFE 管(样品B)略高。
[0136]结果显示由混合聚合物结构制成的测试样品(样品C和D)具有光滑的内腔，其相比 于目前市售的气管切开插管(样品A)对支气管镜的运动产生大幅减少的摩擦阻力。
【主权项】
1. 一种用于制造包括混合聚合物结构的管状医疗装置的方法，所述方法包括： 形成包括由第一聚合物材料制成的非织造纤维基质的第一层;和 在第一层周围形成包括第二聚合物材料的第二层，使得第二层的第二聚合物材料的至 少一部分嵌入到第一层的第一聚合物材料的至少一部分中。2. 根据权利要求1所述的方法，其中形成包括非织造纤维基质的第一层包括使用熔喷， 静电纺丝和力纺丝工艺中的一种。3. 根据权利要求1所述的方法，其中，形成第一层包括形成由含有聚（偏二氟乙烯_共_ 六氟丙烯）(PVDF HFP)的第一聚合物材料制成的非织造纤维基质。4. 根据权利要求1所述的方法，其中，在第一层周围形成第二层包括使用浸涂，喷涂，电 喷涂，静电纺丝，注射成型和挤出工艺中的一种。5. 根据权利要求1所述的方法，其中，在第一层周围形成第二层包括形成含有由有机硅 或聚氨酯制成的第二聚合物材料的第二层。6. 根据权利要求1所述的方法，其中，形成第一层包括形成包括多个离散的纤维和在至 少一部分纤维之间形成的孔的非织造纤维基质。7. 根据权利要求6所述的方法，其中，在第一层周围形成第二层包括将第二聚合物材料 的至少一部分设置在非织造纤维基质的孔中以使第一层和第二层牢固地粘附在一起。8. -种用于制造包括混合聚合物结构的管状医疗装置的方法，所述方法包括： 形成管状体，其包括： 在心轴周围形成非织造纤维基质，所述非织造纤维基质包括至少部分地由第一聚合物 材料制成的多个随机取向的纳米纤维和在至少一部分纳米纤维之间形成的孔； 在至少一部分非织造纤维基质周围设置第二聚合物材料从而使得至少一部分第二聚 合物材料嵌入非织造纤维基质的孔内； 在至少一部分非织造纤维基质周围设置由第三聚合物材料制成的水凝胶从而使得至 少一部分第三聚合物材料嵌入非织造纤维基质的孔内；以及 交联水凝胶以在至少一部分非织造纤维基质中形成交联的亲水性涂层。9. 根据权利要求8所述的方法，其中，在至少一部分非织造纤维基质周围设置第二聚合 物材料导致具有由第二聚合物材料形成的表面的管状体。10. 根据权利要求8所述的方法，其中，在至少一部分非织造纤维基质周围设置第三聚 合物材料以及交联水凝胶以形成交联的亲水性涂层导致具有由交联的亲水性涂层形成的 表面的管状体。11. 根据权利要求8所述的方法，其中，在心轴周围形成非织造纤维基质包括使用静电 纺丝工艺设置至少部分地由第一聚合物材料制成的多个纳米纤维。12. 根据权利要求8所述的方法，其中，在心轴周围形成非织造纤维基质包括设置至少 部分地由第一聚合物材料制成的多个纳米纤维，所述第一聚合物材料由聚（偏二氟乙烯-共-六氟丙烯）（PVDF HFP)制成。13. 根据权利要求8所述的方法，其中，在至少一部分非织造纤维基质周围设置由第三 聚合物材料制成的水凝胶包括设置至少部分地由聚乙二醇(PEG)制成的水凝胶。14. 根据权利要求8所述的方法，还包括通过加热管状体到纳米纤维的玻璃化温度附近 来烧结所述管状体。15. -种由混合聚合物结构制成的医疗装置，其包括： 包括第一层和第二层的管状体； 第一层包括纤维基质，所述纤维基质包括至少部分地由第一聚合物材料制成的多个随 机取向的纳米纤维和在纳米纤维的至少一部分之间形成的孔;以及 第二层至少部分地由第二聚合物材料制成； 其中，由第二聚合物材料制成的第二层的至少一部分设置在多个纳米纤维的周围和之 间，使得所述第二聚合物材料的至少一部分嵌入到纤维基质的孔的至少一部分中。16. 根据权利要求15所述的医疗装置，其中，所述第一层包括至少部分地由含有聚（偏 二氟乙烯-共-六氟丙烯）(PVDF HFP)的第一聚合物材料制成的纤维基质。17. 根据权利要求15所述的医疗装置，其中，所述纤维基质包括多个随机取向的纳米纤 维，其中，所述纳米纤维的一部分相互融合。18. 根据权利要求15所述的医疗装置，其中，所述第二层至少部分地由含有有机硅的第 二聚合物材料制成。19. 根据权利要求15所述的医疗装置，其中，所述第一层还包括至少部分地由设置在多 个纳米纤维周围和之间的第三聚合物材料制成的交联的水凝胶。20. 根据权利要求19所述的医疗装置，其中，所述交联的水凝胶至少部分地由含有聚乙 二醇(PEG)的第三聚合物材料制成。
【文档编号】A61L29/14GK105916529SQ201580004643
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2015年1月20日
【发明人】艾德格博拉·阿德努希, 詹姆斯·P·罗尔, 大卫·R·伍尔夫曼, 约瑟夫·T·小德兰尼, 阿德尼伊·阿雷姆
【申请人】心脏起搏器股份公司