CN100409904C - 可生物降解的镁合金血管支架 - Google Patents

Abstract

可生物降解的镁合金血管支架，其重量百分比组成为：镁的含量为60-95%，其余为金属元素和稀土元素。以金属镁作为支架的基体材料，这类材料具有良好的组织相容性和血液相容性。通过加入一定比例的具有良好生物相容性的其它金属元素和稀土元素，用以提高和改善其综合功能，尤其是可以在较大的范围内对其力学强度、塑性、可降解性以及生物相容进行调整；可以起到细化晶粒的作用，从而可以提高金属的力学性能，同时调节其降解性能；使得镁合金的力学性能得到稳定的控制，具体的为拉伸强度的范围为200-300MPa：弹性模量为10-50GPa：断裂伸长率为2-10%，符合血管支架的要求；使得镁合金的降解半衰期可以控制在6-18周，降解生成的金属离子除少部分被人体利用外，大部分通过肾小管的过滤排除体外。

Description

可生物降解的镁合金血管支架

技术领域

本发明涉及血管支架，具体的说，是一种应用于人体心、脑血管的可生物降解的的镁合金血管支架，属于生物医学工程领域。

技术背景

国外在1977年首先开展了PTCA术(经皮冠状动脉腔内成型术)的研究，国内的首例PTCA是在1984年完成，其作用机制是将球囊导管送达冠状动脉病变部位，加压充盈球囊，使狭窄血管段内径增大，从而改善心肌供血。冠状动脉支架术是在PTCA基础上发展起来的，将金属支架压缩在球囊上支撑于病变或狭窄的冠状动脉内壁，使狭窄或塌陷的血管壁扩张到正常状态的技术，是目前冠心病治疗中效果可靠、方法简便、创伤性小、易为患者接受的介入治疗技术。

目前在临床上应用最为广泛的是金属支架，理想的金属支架应该具有如下特点：1)具有持久的径向支撑力，防治血管壁的弹性回缩；2)具有良好的柔韧性，便于顺利通过弯曲的血管，送达病变部位；3)具有良好的血液相容性，放置后不发生凝血反应形成血栓；4)具有良好的组织相容性，放置后不引起免疫排斥反应和炎症反应，不促进内膜的增生，造成血管的再狭窄；5)X射线下具有良好的可视性。

目前国内外用于制作血管支架的主要材料是不锈钢、钛镍合金和钴铬合金，但是这些永久的金属支架在长期的植入过程中，会存在如下一些缺点：当血管重建后，金属支架仍作为永久植入物而存留在血管内壁，与血管不匹配的张力的物理刺激变成单向的副作用异物，长期的刺激引起血管内皮细胞的生长紊乱，同时也会引起局部的慢性炎症反应，因此血管支架在完成其支撑作用后最好能够消失。虽然这些金属支架在现阶段能够暂时满足临床上的需要，但是从长远来看，发展生物可降解的、具有更高生物相容性和组织整合性的血管支架材料已经成为血管支架材料发展的一种趋势。一些生物可降解的高分子聚合物已经引起了很多研究专家的注意，但是由于聚合物本身的塑性形变点不确定，制成的支架的径向支撑力较小，所以需要较大的体积来适用其作为血管支架所需的力学要求，同时很容易引起急性或慢性的炎症反应。因此发展生物可降解的金属支架是成为现阶段血管支架研究的一个重要的方向之一。

发明内容

本发明的目的就是针对金属支架在体内不降解所引起的问题，提供了一种可生物降解的镁合金血管支架，这种支架既保持了金属材料良好的力学性能，同时在体内又具有生物可降解性。

镁合金是一种生物可降解的金属材料，最早在上世纪30年代就开始用于骨组织修复和整形外科，但是由于纯镁的降解速率太快，从而产生大量的氢气，限制了其应用。但是随着合金技术的发展，更多的合金元素被发现和应用，从而使可降解的镁合金又被人们所重新认识。镁合金的降解机理如下：

研究表明，镁合金具有良好的生物相容性和优良的机械性能，一些其它的金属元素和稀土元素的加入，使得其物理化学性能和生物性能得到改善和提高，尤其是解决了镁合金在体内降解过快的缺点。研究表明，镁合金的降解速率主要与其合金成分以及所处的生理环境有关。已经有报道，将以镁铝合金为基础的血管支架用于猪的动物实验，实验结果发现镁合金的生物相容性非常好，具有极大的应用潜力。同时各种不同的镁合金用于骨，软骨以及其它的整型材料，都显示了良好的生物相容性。

本发明的方法是通过以下技术实现的：

可生物降解的镁合金血管支架，其重量百分比组成为：镁的含量为60-95％，其余为金属元素和稀土元素。

利用金属镁的可生物降解性，将其制备成一种应用于人体心、脑血管的可生物降解的管状支架材料，在于以金属镁作为支架的基体材料，这类材料具有良好的组织相容性和血液相容性。

本发明的血管支架用的镁合金，通过加入一定比例的具有良好生物相容性的其它金属元素和稀土元素，用以提高和改善其综合功能，尤其是可以在较大的范围内对其力学强度、塑性、可降解性以及生物相容进行调整。

本发明的血管支架用的镁合金，通过加入一些其它的金属元素，可以起到细化晶粒的作用，从而可以提高金属的力学性能，同时调节其降解性能。

本发明的血管支架用的镁合金，通过加入一些具有生物相容性的稀土元素，从而使得镁合金得到强化，进而调节合金的弹性模量和塑性，提高合金的高温性能和耐腐蚀性，提高镁合金的可加工性和调节镁合金的降解速率。

本发明通过调节金属元素的含量和稀土元素添加的比例，使得镁合金的力学性能得到稳定的控制，具体的为拉伸强度的范围为200-300Mpa：弹性模量为10-50Gpa：断裂伸长率为2-10％，符合血管支架的要求。

本发明通过调节金属元素的含量和稀土元素添加的比例，使得镁合金的降解半衰期可以控制在6-18周，降解生成的金属离子除少部分被人体利用外，大部分通过肾小管的过滤排除体外。

因此，本发明提出的可降解镁合金体系具有良好的生物相容性和优良的力学性能，能够满足血管支架的制备需要。

具体实施方式

实施例1：

一种可生物降解的镁合金血管支架，其重量百分比组成为：锌5％-8％；钙0.5-5％；锆1％-3％；钕1％-3％；铌0-3％，其余为镁。其物理化学性能，尤其是可降解性能可以通过加入其它的具有良好生物相容性的金属元素而得以调节；尤其是可降解性能可以通过加入其它的具有良好生物相容性的稀土元素而得以调节；其生物相容性可以通过加入其它的具有良好生物相容性的金属元素和稀土元素而得以调节；其可加工性能可以通过加入其它的具有良好生物相容性的金属元素而得以调节。

实施例2：

一种可生物降解的镁合金血管支架，其重量百分比组成为：锌7％；钙0.5％；锆1％；钕1％；其余为镁。经进一步加工成型材，测得本材料的物理性能为：拉伸强度为220Mpa；弹性模量为20Gpa；断裂伸长率为8％；体外降解半衰期为8周。

实施例3：

一种可生物降解的镁合金血管支架，其重量百分比组成为：锌5％；钙2％；锆3％；钕3％；铌3％，其余为镁。经进一步加工成型材，测得本材料的物理性能为：拉伸强度为270Mpa；弹性模量为35Gpa；断裂伸长率为5％；体外降解半衰期为12周。

实施例4：

一种可生物降解的镁合金血管支架，其重量百分比组成为：锌8％；钙5％；锆3％；钕3％；铌3％，其余为镁。经进一步加工成型材。测得本材料的物理性能为：拉伸强度为300Mpa；弹性模量为40Gpa；断裂伸长率为2％；体外降解半衰期为16周。

实施例5：

将由实施例3得到的镁合金血管支架材料进行体外的生物学评价，实验内容包括细胞毒性、致敏性、刺激性、遗传毒性、全身毒性、溶/凝血等项目，实验结果表明，本材料对血管平滑肌细胞没有明显的细胞毒性，没有明显的致敏性、刺激性和遗传毒性，溶/凝血实验结果表明，得到的合金材料具有较明显抗凝血性能。总之，的得到的镁合金支架材料的各项性能功能指标均符合国家产品规范和相关的标准的要求。

实施例6：

将由实施例3得到的血管支架进行犬的体内植入实验，实验结果表明，得到的血管支架在X光下具有良好的可视性能，同时有具有优良的柔顺性，弯道通过能力强；在不同的植入时间点的血液学检查的指标均在正常的范围之内，尤其是未见镁离子浓度有明显的变化。1；3；6个月处死动物后进行病理切片观察，结果表明，植入部位没有明显的炎症反应发生，纤维包囊的形成较小，材料的降解明显，尤其是在6个月后，材料大部分降解，没有明显的对组织产生影响。

Claims (4)

1. 可生物降解的镁合金血管支架，其重量百分比组成为：锌5％-8％，钙0.5-5％，锆1％-3％，钕1％-3％，铌0-3％，其余为镁。

2. 如权利要求1所述的可生物降解的镁合金血管支架，其重量百分比组成为：锌7％，钙0.5％，锆1％，钕1％，其余为镁。

3. 如权利要求1所述的可生物降解的镁合金血管支架，其重量百分比组成为：锌5％，钙2％，锆3％，钕3％，铌3％，其余为镁。

4. 如权利要求1所述的可生物降解的镁合金血管支架，其重量百分比组成为：锌8％，钙5％，锆3％，钕3％，铌3％，其余为镁。