CN101627934A

CN101627934A - 一种无边缘效应放射性TiNi合金支架的制备方法

Info

Publication number: CN101627934A
Application number: CN200910072674A
Authority: CN
Inventors: 高智勇; 赵兴科; 蔡伟; 隋解和; 吴冶
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2009-08-13
Filing date: 2009-08-13
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2029-08-13
Also published as: CN101627934B

Abstract

一种无边缘效应放射性TiNi合金支架的制备方法，它涉及一种放射性支架的制备方法。它解决了纯³²P射线穿透力弱和支架周围剂量不均匀导致的支架边缘处再狭窄率高的问题。方法：一、制备铸锭；二、制备冷拔丝；三、将冷拔丝编成支架，然后真空热处理，而后进行化学抛光、再超声清洗后吹干；四、将吹干后的支架放入到等离子体基离子注入系统中进行慢中子辐照；五、将辐照后的支架进行先退火后冷却处理，即得放射性TiNi合金支架。本发明得到的放射性TiNi合金支架，既保留了合金优良的超弹性、良好的耐蚀性和生物医学性能，又可以获得以³²P为主的混合射线，改善了支架周围射线剂量分布的均匀性，有助于抑制边缘效应。

Description

一种无边缘效应放射性TiNi合金支架的制备方法

技术领域

本发明涉及一种放射性支架的制备方法。

背景技术

血管支架已广泛应用于经皮血管腔内成形术(PTCA)后所引起的血管壁早期弹性回缩、血管壁夹层及晚期血管再狭窄等临床症状的防治，并获得了良好的效果，但由于在手术过程中不可避免地造成血管损伤，刺激组织过度增殖，尤其是平滑肌细胞(SMCs)及细胞外基质(ECM)增殖，会导致支架处血管发生再狭窄(RS)。临床统计表明，约有20％～30％的支架治疗病历在术后的三个月至一年内发生再狭窄，成为限制支架治疗的主要障碍，一旦出现，尚无有效措施补救。

放射性支架将支架的机械支撑作用同射线治疗有机结合，贯穿血管组织增殖的所有环节，从根本上预防了血管再狭窄的发生。但是放射性支架还存在射线粒子的能量偏低，穿透能力较小，以至射线剂量在支架两端处降低的梯度大，使得支架边缘放射剂量不足，支架边缘处再狭窄率高的问题，即所谓的边缘效应(edge effect)或糖纸效应(candy effect)，如图1所示。边缘效应使放射性支架对再狭窄的疗效大打折扣，将导致单纯³²P射线穿透力弱，支架周围剂量不均匀的问题。

发明内容

本发明目的是为了解决纯³²P射线穿透力弱和支架周围剂量不均匀导致的支架边缘处再狭窄率高的问题，而提供一种无边缘效应放射性TiNi合金支架的制备方法。

制备无边缘效应放射性TiNi合金支架的方法按以下步骤实现：一、按原子百分比取50.6％的Ni、0.032％的C、0.003％的H、0.045％的O、0.040％的Fe和余量的Ti进行混合，然后采用水冷铜坩埚真空感应熔炼炉熔炼，得铸锭；二、清理铸锭表面，然后在温度为750～850℃条件下均匀化处理8～24h，而后在温度为800℃条件下开坯锻造，再放入温度为650～800℃条件下进行热轧处理，然后再在温度为650～800℃条件下镟锻成直径为1.5cm的棒材，而后在温度为700℃、道次变形量为10％的条件下热拉成直径为2mm的热拔丝，再喷砂，而后再以道次变形量为10％的条件冷拔至直径为0.24mm冷拔丝，最后在一道冷拔变形量为50％的条件下冷拉成直径为0.12mm的冷拔丝；三、将冷拔丝编成直径为3.2mm、长度为15mm的支架，然后在温度为450℃的真空条件下处理15～30min，而后进行化学抛光处理，再放入丙酮中超声波清洗，吹干；四、将吹干后的支架放入到等离子体基离子注入系统中并将磷离子以注入电压50～70KV、注入量6×1017P/cm²注入到系统中，而后在慢中子通量为5.88×1017n/m²s、慢中子辐照剂量为3.38×1022n/m²的条件下辐照16h；五、将辐照后的支架放入到真空度1×10^-3Pa的石英管中，在温度为773K条件下退火处理20min，然后在放入冰盐水中冷却，即得放射性TiNi合金支架。

本发明得到的无边缘效应放射性TiNi合金支架，既保留了合金优良的超弹性、良好的耐蚀性和生物医学性能，又可以获得以³²P为主的混合射线，半衰期较长、穿透性较高的混合射线，改善了支架周围射线剂量分布的均匀性，有助于抑制边缘效应。

附图说明

图1为放射性支架边缘效应示意图，图2为具体实施方式十得到的无边缘效应放射性TiNi合金支架的实物照片，图3为纯β射线放射性支架注射显影剂前的血管造影图像，图4为纯β射线放射性支架注射显影剂后的血管造影图像，图5为具体实施方式十得到的无边缘效应放射性TiNi合金支架注射显影剂前的血管造影图像，图6为具体实施方式十得到的无边缘效应放射性TiNi合金支架注射显影剂后的血管造影图像，图7为纯β射线放射性支架植入血管的横断面形貌图，图8为具体实施方式十得到的无边缘效应放射性TiNi合金支架植入血管的横断面形貌图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式制备无边缘效应放射性TiNi合金支架的方法按以下步骤实现：一、按原子百分比取50.6％的Ni、0.032％的C、0.003％的H、0.045％的O、0.040％的Fe和余量的Ti进行混合，然后采用水冷铜坩埚真空感应熔炼炉熔炼，得铸锭；二、清理铸锭表面，然后在温度为750～850℃条件下均匀化处理8～24h，而后在温度为800℃条件下开坯锻造，再放入温度为650～800℃条件下进行热轧处理，然后再在温度为650～800℃条件下镟锻成直径为1.5cm的棒材，而后在温度为700℃、道次变形量为10％的条件下热拉成直径为2mm的热拔丝，再喷砂，而后再以道次变形量为10％的条件冷拔至直径为0.24mm冷拔丝，最后在一道冷拔变形量为50％的条件下冷拉成直径为0.12mm的冷拔丝；三、将冷拔丝编成直径为3.2mm、长度为15mm的支架，然后在温度为450℃的真空条件下处理15～30min，而后进行化学抛光处理，再放入丙酮中超声波清洗，吹干；四、将吹干后的支架放入到等离子体基离子注入系统中并将磷离子以注入电压50～70KV、注入量6×1017P/cm²注入到系统中，而后在慢中子通量为5.88×1017n/m²s、慢中子辐照剂量为3.38×1022n/m²的条件下辐照16h；五、将辐照后的支架放入到真空度1×10^-3Pa的石英管中，在温度为773K条件下退火处理20min，然后在放入冰盐水中冷却，即得放射性TiNi合金支架。

本实施方式步骤三中将冷拔丝编成支架是采用现有方法编织而成。

本实施方式得到的无边缘效应放射性TiNi合金支架是以³²P为主的混合射线(磷离子和慢中子辐照的TiNi合金支架)组成的支架，此支架将克服纯³²P射线穿透力弱的问题。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中在温度为800℃条件下均匀化处理12h。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤二中热轧处理的温度为700℃。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是步骤二中在温度为750℃条件下镟锻成直径为1.5cm的棒材。其它步骤及参数与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一、二或四不同的是步骤三中处理时间为20min。其它步骤及参数与具体实施方式一、二或四相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同的是步骤三中对支架进行化学抛光处理是采用化学抛光液为HF-HNO₃-H₂O系混合溶液、在温度为40～60℃的条件下处理10s完成的。其它步骤及参数与具体实施方式五相同。

本实施方式中HF-HNO₃-H₂O系混合溶液中的各组分间可按任意比例混合。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是温度为50℃。其它步骤及参数与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一、二、四或六不同的是步骤四中所用等离子体基离子注入系统为DLZ-01等离子体基离子注入系统。其它步骤及参数与具体实施方式一、二、四或六相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八不同的是步骤四中注入电压为60KV。其它步骤及参数与具体实施方式八相同。

具体实施方式十：本实施方式制备无边缘效应放射性TiNi合金支架的方法按以下步骤实现：一、按原子百分比取50.6％的Ni、0.032％的C、0.003％的H、0.045％的O、0.040％的Fe和余量的Ti进行混合，然后采用水冷铜坩埚真空感应熔炼炉熔炼，得铸锭；二、清理铸锭表面，然后在温度为800℃条件下均匀化处理16h，而后在温度为800℃条件下开坯锻造，再放入温度为700℃条件下进行热轧处理，然后再在温度为650℃条件下镟锻成直径为1.5cm的棒材，而后在温度为700℃、道次变形量为10％的条件下热拉成直径为2mm的热拔丝，再喷砂，而后再以道次变形量为10％的条件冷拔至直径为0.24mm冷拔丝，最后在一道冷拔变形量为50％的条件下冷拉成直径为0.12mm的冷拔丝；三、将φ0.12mm的冷拔丝编成直径为3.2mm、长度为15mm的支架，然后在温度为450℃的真空条件下处理200min，而后进行化学抛光处理，再放入丙酮中超声波清洗，吹干；四、将吹干后的支架放入到等离子体基离子注入系统中并将磷离子以注入电压60KV、注入量6×10¹⁷P/cm²注入到系统中，而后在慢中子通量为5.88×10¹⁷n/m²s、慢中子辐照剂量为3.38×10²²n/m²的条件下辐照16h；五、将辐照后的支架放入到真空度1×10^-3Pa的石英管中，在温度为773K条件下退火处理20min，然后在放入冰盐水中冷却，即得放射性TiNi合金支架。

本实施方式得到的无边缘效应放射性TiNi合金支架的实物照片如图2所示，从图2中可以看出支架编织均匀，经称重，单枚支架的重量为0.019～0.021g。

将本实施方式得到的无边缘效应放射性TiNi合金支架植入到日本纯系大耳白兔(由哈尔滨医科大学第一临床医院动物室提供)，将44只白兔随机分为放射组(植入磷离子和慢中子辐照的TiNi合金支架，即本实施方式得到的无边缘效应放射性TiNi合金支架)和无放射组(植入纯β射线放射性支架)，支架置入后即刻造影，所有支架均展开良好，无夹层及血栓形成，分别将两种支架置入后2周、1个月和3个月对白兔处死。处死前在GARNTIX 800mAC型悬臂造影设备上造影、摄片。新生内膜形态观察在S-520型扫描电镜进行。新生内膜的厚度分析在JEM-1220透射电镜上进行，新生内膜厚度的测量结果如表1所示。

表1

“*”表示为各时间点的血管新生内膜厚度在放射组与无放射组中具有显著差异(P＜0.05)。

从表1中可以看出，在2周、1个月和3个月等各时间点测量，植入慢中子辐照注磷支架组(放射组)新生内膜的厚度均比注磷后未经慢中子辐照支架组(无放射组)低，表明慢中子辐照注磷支架能够抑制血管内膜增殖，降低支架植入后的血管再狭窄的发生率。

本实施方式得到的无边缘效应放射性TiNi合金支架，既保留了合金优良的超弹性、良好的耐蚀性和生物医学性能，又可以获得以32P为主的混合射线，加之能量较低、半衰期较长、穿透性较高的混合射线，改善了支架周围射线剂量分布的均匀性，有助于抑制边缘效应。与无放射组相比，放射组的支架植入血管的新生内膜厚度明显降低，内膜中的SMCs数量少，表明本实施方式得到的放射性TiNi合金支架所具有的放射性能够有效降低因SMCs过度增殖引起的血管狭窄。同时，本实施方式得到的无边缘效应放射性TiNi合金支架植入三个月内，植入处血管通畅，无一例发生支架边缘效应。

植入支架分为两组：第一组为纯β射线放射性支架；第二组为本实施方式得到的无边缘效应放射性TiNi合金支架，植入时放射性支架的活度为2.2μCi，三个月内平均半衰期为62天(放射性支架)。支架置入后即刻造影，所有支架均展开良好，无夹层及血栓形成。纯β射线放射性支架与本实施方式得到的无边缘效应放射性TiNi合金支架植入三个月后的血管造影分别见图3、图4、图5和图6。从图3和图4是纯β射线放射性支架注射显影剂前、后的血管造影图像，从图3与图4中可以看出，植入三个月后，支架呈扩张形态，支架丝压迫部位略突出，图5和图6是本实施方式得到的无边缘效应放射性TiNi合金支架注射显影剂前、后的血管造影图像。可以看出本实施方式得到的支架部位血流通畅，无明显管腔狭窄，亦未见支架边缘处狭窄。

本实施方式得到的无边缘效应放射性TiNi合金支架植入血管的横断面形貌如图8所示，从图8中可以看出将血管靠近支架边缘横断面切片，抽出其中的支架丝，在显微镜下观察血管的断面组织，组织中的孔洞指示支架丝所在位置。纯β射纯β射线放射性支架植入血管的横断面形貌如图7所示，从图7与图8中可以看出，植入3个月后。植入无边缘效应放射性TiNi合金支架血管壁的厚度明显小于纯β射线放射性支架植入血管的厚度。

Claims

1、一种无边缘效应放射性TiNi合金支架的制备方法，其特征在于制备无边缘效应放射性TiNi合金支架按以下步骤实现：一、按原子百分比取50.6％的Ni、0.032％的C、0.003％的H、0.045％的O、0.040％的Fe和余量的Ti进行混合，然后采用水冷铜坩埚真空感应熔炼炉熔炼，得铸锭；二、清理铸锭表面，然后在温度为750～850℃条件下均匀化处理8～24h，而后在温度为800℃条件下开坯锻造，再放入温度为650～800℃条件下进行热轧处理，然后再在温度为650～800℃条件下镟锻成直径为1.5cm的棒材，而后在温度为700℃、道次变形量为10％的条件下热拉成直径为2mm的热拔丝，再喷砂，而后再以道次变形量为10％的条件冷拔至直径为0.24mm冷拔丝，最后在一道冷拔变形量为50％的条件下冷拉成直径为0.12mm的冷拔丝；三、将冷拔丝编成直径为3.2mm、长度为15mm的支架，然后在温度为450℃的真空条件下处理15～30min，而后进行化学抛光处理，再放入丙酮中超声波清洗，吹干；四、将吹干后的支架放入到等离子体基离子注入系统中并将磷离子以注入电压50～70KV、注入量6×1017P/cm²注入到系统中，而后在慢中子通量为5.88×1017n/m²s、慢中子辐照剂量为3.38×1022n/m²的条件下辐照16h；五、将辐照后的支架放入到真空度1×10^-3Pa的石英管中，在温度为773K条件下退火处理20min，然后在放入冰盐水中冷却，即得放射性TiNi合金支架。

2、根据权利要求1所述的一种无边缘效应放射性TiNi合金支架的制备方法，其特征在于步骤二中在温度为800℃条件下均匀化处理12h。

3、根据权利要求1或2所述的一种无边缘效应放射性TiNi合金支架的制备方法，其特征在于步骤二中热轧处理的温度为700℃。

4、根据权利要求3所述的一种无边缘效应放射性TiNi合金支架的制备方法，其特征在于步骤二中在温度为750℃条件下镟锻成直径为1.5cm的棒材。

5、根据权利要求1、2或4所述的一种无边缘效应放射性TiNi合金支架的制备方法，其特征在于步骤三中处理时间为20min。

6、根据权利要求5所述的一种无边缘效应放射性TiNi合金支架的制备方法，其特征在于步骤三中对支架进行化学抛光处理是采用化学抛光液为HF-HNO₃-H₂O系混合溶液、在温度为40～60℃的条件下处理10s完成的。

7、根据权利要求1、2、4或6所述的一种无边缘效应放射性TiNi合金支架的制备方法，其特征在于步骤四中所用等离子体基离子注入系统为DLZ-01等离子体基离子注入系统。

8、根据权利要求7所述的一种无边缘效应放射性TiNi合金支架的制备方法，其特征在于步骤四中注入电压为60KV。