CN101829364B - 生物可降解镁合金血管内支架的制备方法 - Google Patents

生物可降解镁合金血管内支架的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种生物材料技术领域的生物可降解镁合金血管内支架的制备方法,包括步骤如下:将

Description

生物可降解镁合金血管内支架的制备方法
技术领域
本发明涉及的是一种生物材料技术领域的制备方法,具体是一种生物可降解镁合金血管内支架的制备方法。
背景技术
在心血管疾病治疗领域中,介入性支架治疗成为最重要的手段。但目前临床应用的心血管支架仍以非降解的金属材料为主,如不锈钢、镍-钛合金或钴-铬合金。这些支架的永久存在对血管管壁的永久性物理刺激、与非植入部位血管力学性能的不相匹配、长期植入后的内膜增生、不能引导术后的血管再生以及由于重金属离子释放引起的局部炎症反应等不足。为解决传统金属支架的局限性,采用生物可降解材料作为血管内支架,在一定时间内支撑管腔,保持血管通畅,以后逐渐降解乃至消失,可以很好地解决非降解支架的上述问题。
镁合金作为血管内支架材料,具有以下突出的优点:(1)镁是人体中必须的微量元素,它催化或激活机体300多种酶系,参与体内所有能量代谢。在体内三大代谢中通过调节核糖体DNA及RNA的结构而对蛋白质的合成起关键作用。对肌肉收缩、神经运动机能、生理机能及预防循环系统疾病和缺血性心脏病有重要作用。镁的排泄主要通过泌尿系统,镁在人体内吸收不会导致血清镁含量的明显升高。因此,用镁合金作为植入支架材料不但不用考虑微量金属离子对细胞的毒性,而且植入材料中的镁离子对人体的微量释放还是有益的。(2)良好的组织相容性、低致栓性和低炎性反应。并具有抑制内膜增生的功能,可减少支架植入后的再狭窄发生率。(3)镁合金生物材料具有价格优势。镁是包括海洋在内地球表层最为丰富的金属元素,价格低廉。(4)镁的标准平衡电位低,具有可降解性,作为可降解材料具有天然优势。(5)镁合金支架完全降解后被原支架部位的血管所吸收,在相应部位形成钙磷复合物,当支架完全降解后依然可以被IVUS和CT等影像手段所识别发现,有利于临床随访检查。
血管内支架的制备过程非常精密复杂,涉及到材料、机械、激光、电化学、医学等学科领域。血管内支架外径一般为2~3mm,壁厚一般为0.1~0.2mm,且镁合金的脆性大,塑性变形能力相对较差,其加工工艺难度很大。在两项中国专利(一种医用镁合金细径薄壁管材的温态拉拔加工方法,公开号:CN 101322985A;一种用于可降解血管支架的镁合金超细薄壁管成形工艺,CN 101085377A)中均介绍了镁合金细管的加工方法。然而,其方法均是需要多道次拉拔,工艺比较复杂。此外,镁合金血管内支架对酸洗和电化学抛光工艺要求较高,酸洗不足,则无法除去切割残渣及表面氧化物,从而影响电化学抛光的效果;酸洗过度,则会影响支架的尺寸。支架的电化学抛光不足,则得不到平整、光滑的表面;抛光过度,则会影响支架的光亮度。因此,有必要开发生物可降解镁合金血管内支架的整套制备技术。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足,提供一种生物可降解镁合金血管内支架的制备方法。本发明解决了目前临床金属血管内支架在体内不可降解所引起的问题,以及现有镁合金血管内支架复杂的加工方法,本发明工艺简单、易行的生物可降解镁合金血管内支架的制备工艺。
本发明是通过以下技术方案实现的:
本发明包括步骤如下:
①.将
Figure GDA0000022533400000021
的镁合金挤压棒进行去应力退火处理;
步骤①中所述的应力退火处理为退火温度为250~350℃,保温30~60min,空冷。
②.将退火后的棒材机加工成管坯,进行挤压;
步骤②中所述的管坯,在管材一端加工出45°的锥面;
步骤②中所述的挤压是指:将机加工的管材在250~400℃温度范围内进行挤压,得到外径为
Figure GDA0000022533400000022
壁厚为0.1~0.2mm的毛细管,挤压前在模具和管坯内、外壁上喷涂氮化硼喷雾剂作为润滑剂。
③.将挤压后的毛细管进行去应力退火处理;
步骤③中所述的应力退火处理为:温度为200~300℃,保温20~60min。
④.将退火后的毛细管激光切割成支架坯料。
⑤.为除去切割残渣,将切割成形的支架在超声清洗机中酸洗和超声清洗;
步骤⑤中所述的酸洗是指:5~30min,酸洗液配方为磷酸80~100ml/L,氟化氢铵40~60g/L,溶剂为去离子水;
步骤⑤中所述的超声清洗是指:酸洗后的支架分别经去离子水、无水乙醇超声清洗5~10min。
⑥.电化学抛光、超声清洗和钝化处理;
步骤⑥所述的电化学抛光,其抛光液成分及配比为磷酸∶无水乙醇=1∶1或乙二醇乙醚∶盐酸=9∶1,抛光电压为2~8V,时间为20~240s,室温下进行;
步骤⑥所述的超声清洗是指:电化学抛光后的支架先后经去离子水、无水乙醇超声清洗5~10min;
步骤⑥所述的钝化处理是指:超声清洗吹干后进行钝化处理12~24h,钝化液为40%的氢氟酸。
本发明的镁合金支架的制备工艺为:
Figure GDA0000022533400000031
的镁合金(Mg-3.0Nd-0.2Zn-0.1Ag-0.5Zr)挤压棒经退火、机加工管坯、挤压成支架用毛细管(外径壁厚0.1~0.2mm),然后经退火、激光切割、酸洗、清洗、电化学抛光、清洗、钝化处理等工艺,制备出镁合金血管内支架。
本发明的优点及有益效果是:
1.本发明挤压工艺简单,避免了多道次拉拔成形,加工成本低。挤压出的用于血管内支架的镁合金毛细管管壁厚均匀、表面光滑,具有优良的力学性能(抗拉强度320~370MPa、屈服强度260~300MPa、延伸率24~30%)、耐腐蚀性能(在模拟体液中的腐蚀速率为0.14~0.24mm/year)。
2.本发明提供的酸洗液适合镁合金的酸洗,且酸洗过程对支架的腐蚀不明显,因而不会影响支架的尺寸。
3.镁合金血管内支架经本发明所述的方法电化学抛光后,可获得内、外表面均光滑、光亮、平整的支架。该电化学抛光工艺简单易行,在室温下即可进行。
具体实施方式
以下对本发明的实施例作详细说明:以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1:
将直径为20mm的Mg-3.0Nd-0.2Zn-0.1Ag-0.5Zr镁合金挤压棒进行去应力退火,退火温度为250℃,保温60min。将退火后的棒材机加工成管坯,并在管材一端加工出45°的锥面。挤压前在模具和管坯内、外壁上喷涂氮化硼喷雾剂作为润滑剂。将管坯在400℃的温度下挤压成支架用毛细管(外径2mm,壁厚0.1mm),然后将毛细管在200℃保温60min去应力退火。该毛细管的抗拉强度为320MPa、屈服强度为260MPa、延伸率为30%,在模拟体液中的腐蚀速率为0.24mm/year。将毛细管激光切割成血管内支架,然后在配方为磷酸80ml/L,氟化氢铵40g/L的酸洗液中超声酸洗5min,去除支架表面的切割残渣及氧化膜。酸洗后的支架立即经去离子水和无水乙醇各超声清洗5min。吹干后进行电化学抛光处理,抛光液成分及配比为磷酸∶无水乙醇=1∶1,抛光电压为2V,时间为240s,室温。抛光后立即先后经去离子水和无水乙醇超声清洗5min。然后对支架进行表面钝化处理,钝化液为40%的氢氟酸,处理12h。经上述工艺制备的血管内支架表面质量优良。
实施例2:
将直径为20mm的Mg-3.0Nd-0.2Zn-0.1Ag-0.5Zr镁合金挤压棒进行去应力退火,退火温度为300℃,保温40min。将退火后的棒材机加工成管坯,并在管材一端加工出45°的锥面。挤压前在模具和管坯内、外壁上喷涂氮化硼喷雾剂作为润滑剂。将管坯在350℃的温度下挤压成支架用毛细管(外径3mm,壁厚0.2mm),然后将毛细管在250℃保温30min去应力退火。该毛细管的抗拉强度为370MPa、屈服强度为300MPa、延伸率为24%,在模拟体液中的腐蚀速率为0.14mm/year。将毛细管激光切割成血管内支架,然后在配方为磷酸80ml/L,氟化氢铵40g/L的酸洗液中超声酸洗30min,去除支架表面的切割残渣及氧化膜。酸洗后的支架立即经去离子水和无水乙醇各超声清洗10min。吹干后进行电化学抛光处理,抛光液成分及配比为磷酸∶无水乙醇=1∶1,抛光电压为5V,时间为180s,室温。抛光后立即先后经去离子水和无水乙醇超声清洗10min。然后对支架进行表面钝化处理,钝化液为40%的氢氟酸,处理24h。经上述工艺制备的血管内支架表面质量优良。
实施例3:
将直径为20mm的Mg-3.0Nd-0.2Zn-0.1Ag-0.5Zr镁合金挤压棒进行去应力退火,退火温度为350℃,保温30min。将退火后的棒材机加工成管坯,并在管材一端加工出45°的锥面。挤压前在模具和管坯内、外壁上喷涂氮化硼喷雾剂作为润滑剂。将管坯在250℃的温度下挤压成支架用毛细管(外径3.5mm,壁厚0.2mm),然后将毛细管在300℃保温20min去应力退火。该毛细管的抗拉强度为350MPa、屈服强度为290MPa、延伸率为29%,在模拟体液中的腐蚀速率为0.19mm/year。将毛细管激光切割成血管内支架,然后在配方为磷酸100ml/L,氟化氢铵60g/L的酸洗液中超声酸洗20min,去除支架表面的切割残渣及氧化膜。酸洗后的支架立即经去离子水和无水乙醇各超声清洗10min。吹干后进行电化学抛光处理,抛光液成分及配比为乙二醇乙醚∶盐酸=9∶1,抛光电压为8V,时间为20s,室温。抛光后立即先后经去离子水和无水乙醇超声清洗10min。然后对支架进行表面钝化处理,钝化液为40%的氢氟酸,处理18h。经上述工艺制备的血管内支架表面质量优良。
实施例4:
将直径为20mm的Mg-3.0Nd-0.2Zn-0.1Ag-0.5Zr镁合金挤压棒进行去应力退火,退火温度为300℃,保温30min。将退火后的棒材机加工成管坯,并在管材一端加工出45°的锥面。挤压前在模具和管坯内、外壁上喷涂氮化硼喷雾剂作为润滑剂。将管坯在300℃的温度下挤压成支架用毛细管(外径4mm,壁厚0.2mm),然后将毛细管在250℃保温30min去应力退火。该毛细管的抗拉强度为350MPa、屈服强度为280MPa、延伸率为28%,在模拟体液中的腐蚀速率为0.20mm/year。将毛细管激光切割成血管内支架,然后在配方为磷酸100ml/L,氟化氢铵60g/L的酸洗液中超声酸洗20min,去除支架表面的切割残渣及氧化膜。酸洗后的支架立即经去离子水和无水乙醇各超声清洗10min。吹干后进行电化学抛光处理,抛光液成分及配比为乙二醇乙醚∶盐酸=9∶1,抛光电压为4V,时间为80s,室温。抛光后立即先后经去离子水和无水乙醇超声清洗10min。然后对支架进行表面钝化处理,钝化液为40%的氢氟酸,处理12h。经上述工艺制备的血管内支架表面质量优良。

Claims (6)

1.一种生物可降解镁合金血管内支架的制备方法,其特征在于,包括步骤如下:
①.将Φ20mm的镁合金挤压棒进行去应力退火处理;
②.将退火后的棒材机加工成管坯,进行挤压;
③.将挤压后的毛细管进行去应力退火处理;
④.将退火后的毛细管激光切割成支架坯料;
⑤.为除去切割残渣,将切割成形的支架在超声清洗机中酸洗和超声清洗;
⑥.电化学抛光、超声清洗和钝化处理;
所述生物可降解镁合金为Mg-Nd-Zn-Zr-Ag合金;
步骤①中所述的应力退火处理为退火温度为250~350℃,保温30~60min,空冷;
步骤②中所述的挤压是指:将机加工的管材在250~400℃温度范围内进行挤压,得到外径为Φ2~4mm,壁厚为0.1~0.2mm的毛细管,挤压前在模具和管坯内、外壁上喷涂氮化硼喷雾剂作为润滑剂;
步骤③中所述的应力退火处理为:温度为200~300℃,保温20~60min;
步骤⑥所述的电化学抛光,其抛光液成分及配比为磷酸:无水乙醇=1:1或乙二醇乙醚:盐酸=9:1,抛光电压为2~8V,时间为20~240s,室温下进行。
2.如权利要求1所述的生物可降解镁合金血管内支架的制备方法,其特征是,步骤②中所述的管坯,在管材一端加工出45°的锥面。
3.如权利要求1所述的生物可降解镁合金血管内支架的制备方法,其特征是,步骤⑤中所述的酸洗是指:5~30min,酸洗液配方为磷酸80~100ml/L,氟化氢铵40~60g/L,溶剂为去离子水。
4.如权利要求1所述的生物可降解镁合金血管内支架的制备方法,其特征是,步骤⑤中所述的超声清洗是指:酸洗后的支架分别经去离子水、无水乙醇超声清洗5~10min。
5.如权利要求1所述的生物可降解镁合金血管内支架的制备方法,其特征是,步骤⑥所述的超声清洗是指:电化学抛光后的支架经去离子水、无水乙醇超声清洗5~10min。
6.如权利要求1所述的生物可降解镁合金血管内支架的制备方法,其特征是,步骤⑥所述的钝化处理是指:超声清洗吹干后进行钝化处理12~24h,钝化液为40%的氢氟酸。
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Assignee: SHANGHAI ZHISHI ALLOY SCIENCE & TECHNOLOGY CO., LTD.

Assignor: Shanghai Jiao Tong University

Contract record no.: 2014310000159

Denomination of invention: Method for preparing biodegradable magnesium alloy intravascular stent

Granted publication date: 20130717

License type: Common License

Record date: 20140930

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