CN103142335A - 一种热塑性可降解纤维编织支架及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热塑性可降解纤维编织支架及其制备方法，所述的热塑性可降解纤维编织支架是由热塑性可降解纤维交叉编织成的中空管状物，纤维和纤维在交叉点粘结在一起。制备步骤包括：（1）将可降解纤维编织成具有网状结构的管状物；（2）通过热处理或热压合的方法使管状物中的纤维在交叉点方式粘合，防止纤维的松散，可以赋予支架较高的径向支撑力；（3）对上述管状物采用甲壳胺-醋酸-水溶液涂复后，置入无水乙醇中，形成甲壳胺涂层；（4）在真空烘箱中除去乙醇，得到热塑性可降解纤维编织具有甲壳胺涂层的支架。本发明的支架具有较高的径向支撑力，在人体内可完全降解。

Description

一种热塑性可降解纤维编织支架及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种热塑性可降解纤维编织支架及其制备方法，特别是涉及一种用于人体内部管道支撑、防止人体内部管道狭窄或堵塞的热塑性可降解纤维编织的支架及其的制备方法。

背景技术

支架是一类被用来固定体内移植物，为施行吻合术的管形组织提供支撑的医疗器械。当今医学介入手术中，需要植入的支架部位不光有血管，还有胆道、尿路、气管、食管、胰腺管等，其中用量最大的还是心脑血管。追溯支架的使用历史，Dotter在创用了经皮血管腔内定型术后的1969年，将不锈钢丝绕制成的弹簧状管状物，植入犬的周围动脉内，结果表明金属弹簧圈可嵌入血管壁，维持血管的通畅。不锈钢等金属制备的支架也就成了新一代支架的设计原型，而近代医学高分子技术的发展为支架的开发与改进提供巨大的空间。在支架研发中，传统常用的支架材料是NiTi记忆合金和316L不锈钢材料。这两种金属材料有着较好的力学性质，被广泛应用于临床中。但是，支架植入后面临了众多挑战。一是管道壁受损后产生的再狭窄，二是支架与腔内液体相互作用而产生的凝血、结石等问题，三是金属支架的永久存在，足以引起管道壁炎症，甚至损伤。这使金属支架在某些场合，如胆道、食管等，一般只作为恶性肿瘤的姑息治疗，对于良性狭窄时需要进行二次手术取出，增加病人的痛苦。目前，对于支架材料改进主要有两种方法：改进支架表面性能，或者在支架表面涂敷药物涂层。另一个策略是使用可降解塑料材料来制作支架。控制材料的降解速率，使之在完成治疗功能后消失，避免永久滞留体内的不利影响。与金属材料与机体的亲和性、生物相容性均较差，以及随着时间的推移金属材料逐渐老化、在体液中被腐蚀释放出金属离子等，对机体产生不良影响诸多不良反应相比，可降解高分子具有独特的性质：生物可降解支架的暂时存留性特点与血管内再狭窄的时间相吻合，生物可降解支架在血管内皮化完成后开始降解保持了血管结构的完整、稳定了血管的内环境，支架如期降解则可克服支架自身的血栓源性及异物性。

在血管中，全降解聚合物支架相比于裸金属和药物涂层金属支架，提供了多种潜在优势。体现在：它可减少不利事件的发生，比如支架血栓，因为支架只在血管愈合初期提供药物与支撑力，所以不会引发血栓。生理学上来讲，不使用坚硬的金属管套能够恢复血管正常的舒缩运动，适应剪切压迫；另一个长期好处就是，可改善未来治疗的可选性，有PCI(经皮冠状动脉介入治疗)和外科血管再生。目前试用的可降解支架一般是金属合金覆膜支架与全降解支架。虽然有多种聚合物可供选择，但是使用频率最高的还是PLLA，由PLLA开发出的可降解支架以用于各种临床项目，比如可吸收的缝合线，软组织移植，外壳整容和透析媒介等。PLLA会在生物体内通过克雷布斯循环进行新城代谢大约持续12~18个月，最终变成微小的惰性颗粒（二氧化碳和水），最终被巨噬细胞所吞噬。

上述血管支架通常通过激光刻蚀成型，可以满足小直径的血管支撑力需求，而在食道与气管这一类大直径的腔体使用中，无法提供有效的径向支撑力与足够的韧性。应运而生的是可降解纤维编制支架。除了纤维具有优异的力学性能外，支架崩溃方式也不一样。因为编制支架以单根纤维为降解单元，与整体降解的刻蚀式支架瞬间崩溃的降解方式相比，可以提供更长的支撑力有效期。

食管支架经过多年的演变，最初它们并没有得到太多的重视，直到在20世纪70年代才开始使用。在接下来的20年中，Celestin管得到广泛的运用。这些支架较高的并发症发病率，导致了这种类型支架退出市场，代替它的是目前常用的的扩张支架。扩张支架由金属（不锈钢或者镍钛合金），现在也包括塑料和生物降解材料制造。但是，一些技术问题以及限制因素，限制了这一类支架的发展。聚合物最早在食道支架中得到运用的是聚四氟乙烯(PTFE)，它的性能非常稳定，不能被降解，常被用作抗反流支架的瓣膜。目前在欧洲和亚洲临床可使用的食道支架为Ella-BD支架。它是由镁合金跟PLGA和PDO编织而成。植入后，支架的完整性跟径向支撑力可维持6-8周，支架在11-12周后发生分解。在支架的末端用射线不可穿透的材料进行标记，可以进行荧光定位。支架在植入之前，会先放进一个传递器中，到达植入位置时再打开。

近年来研究人员研制了可生物吸收的胆管支架，并进行了临床观察。该支架用聚乳酸(PLLA)编织成管状，在体内植入后6~18个月缓慢降解。有报告指出，有效率为96%。HaberGB等人研制了可降解的胆管支架，该支架也使用聚乳酸(PLA)作为材料，在传递装置上有所改进，在内窥镜下能有效地放置和自行扩张，并在X线下可视，支架完整性可保持6个月，放置6个月后组织未观察见胆管上皮增生和炎症。Xiaoyi X等人研制一种胆管支架，该支架使用PLGA（LA/GA=80/20）作为材料。经过体外试验和犬类身上的体内试验，证明PLGA（LA/GA=80/20）的降解时间正好符合胆总管的愈合时间。

Korpela A等人最先使用了聚乳酸(SR-PLLA)制作气管支架。在兔的体内与硅树脂和金属支架作了对比，发现硅树脂有较严重的内部成壳现象，在支架两头长出了息肉，而SR-PLLA和金属支架表现很好。当SR-PLLA降解后，气管仍然通畅。在尿路支架与前列腺支架的研制中，SR-PLLA,SR-PDLA(L/D=96/48),SR-PLGA(L/G=80/20)和SR-PGA被用来制作螺旋形支架和网状支架。它们在体内的降解时间依次为52周、30周、9周和3周。这些材料具有很好的组织相容性。但是由于这些材料的降解行为是自催化降解，因此容易降解为碎片，堵塞尿道。事实上，这些碎片并未造成排尿困难。但是植入前列腺部位的SR-PLLA支架降解的碎片堵塞了管腔，这证实与排尿肌无力有关。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有良好径向支撑力的热塑性可降解纤维编织的支架。

本发明的另一目的是提供一种具有良好径向支撑力的热塑性可降解纤维编织的支架的制备方法。

本发明的又一目的是将具有良好径向支撑力的热塑性可降解纤维编织的支架用于人体内部管道支撑、防治人体内部管道狭窄或堵塞。

本发明的再一目的是提供一种给上述支架施加具有多孔和粗糙表面的甲壳胺涂层的方法。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种热塑性可降解纤维编织支架，是由热塑性可降解纤维交叉编织成的中空管状物，纤维和纤维在交叉点粘结在一起，不发生松散，赋予支架较大的径向支撑力。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种热塑性可降解纤维编织支架，所述的热塑性可降解纤维的单丝直径为0.1~0.6mm，所述的热塑性可降解纤维为聚丙交酯纤维、聚乙交酯纤维、丙交酯乙交酯共聚酯纤维、聚己内酯纤维或聚对二氧杂环已酮纤维；所述中空管状物的内径为3~36mm。

如上所述的一种热塑性可降解纤维编织支架，所述的热塑性可降解纤维编织支架表面有甲壳胺薄膜层；所述的甲壳胺薄层表面呈亚光，具有多孔和较粗糙的特征；热塑性可降解纤维支架是编织的，支架表面存在孔洞；由于甲壳胺薄膜层是由直径约100nm的甲壳胺微球涂覆而成，其尺寸的特殊性使得涂层表面仍然比较平，但反光率较低，与磨砂玻璃表面相似。所述的甲壳胺薄膜层是指将甲壳胺溶解在醋酸和水的质量比为3~5:100的溶剂中形成溶液，其中甲壳胺的质量浓度为2.0~4.0%，将所述溶液涂覆在所述的热塑性可降解纤维编织支架表面，通过乙醇洗脱醋酸，再烘干得到的薄膜层；所述甲壳胺薄膜层的厚度在1~2μm之间。

本发明还提供了一种热塑性可降解纤维编织支架的制备方法，包括以下步骤：

(1)将热塑性可降解纤维交叉编织成中空管状物；

(2)将外径与最终所需要制备的支架内径相同的不锈钢管插入上述中空管状物中；

(3)将中间插有不锈钢管的中空管状物置于热塑性可降解纤维的软化温度以上，熔融温度以下；

(4)纤维和纤维在交叉点形成粘结，不发生松散，支架具有较大的径向支撑力；在纤维的交叉点处形成粘结，减小了支架在径向受力时轴向产生的相对滑移，轴向滑移越大，径向支撑力越小。

(5)冷却，得到形状稳定的热塑性可降解纤维编织支架。

如上所述的一种热塑性可降解纤维编织支架的制备方法，所述的热塑性可降解纤维的单丝纤度直径为0.1~0.6mm，所述的热塑性可降解纤维为聚丙交酯纤维、聚乙交酯纤维、丙交酯和乙交酯共聚酯纤维和聚对二氧杂环已酮纤维；所述中空管状物的内径为3~36mm。

如上所述的一种热塑性可降解纤维编织支架的制备方法，所述的形成粘结时采用模压的方法增加纤维交叉点的压力，使纤维和纤维在交叉点牢固粘合。模压工具包括具有一定外径的不锈钢内管和具有一定内径的不锈钢套管，不锈钢套管可沿着直径方向开合，外有卡口固定。具体操作时，将编制好的支架套在不锈钢内管上，再将整体放入打开的不锈钢套管内，闭合套管。

如上所述的制备方法，所述的热塑性可降解纤维的单丝纤度直径为0.1~0.6mm，所述的热塑性可降解纤维为聚丙交酯纤维、聚乙交酯纤维、丙交酯和乙交酯共聚酯纤维或聚对二氧杂环已酮纤维。

如上所述的制备方法，形成粘结时采用模压的方法增加纤维交叉点的压力，使纤维和纤维在交叉点牢固粘合。

本发明又提供了一种制备热塑性可降解纤维编织支架的方法，在前述制备方法的基础上，更进一步地，包括以下步骤：

(a)将甲壳胺的醋酸-水溶液涂覆于所述的热塑性可降解纤维编织支架表面；涂覆可采用喷涂的方法，工作压力为0.2MPa，控制喷涂量，使涂覆在支架的涂层满足0.020~0.040克/厘米。

(b)再浸入无水乙醇中，使甲壳胺析出，同时将醋酸洗脱，得到热塑性可降解纤维表面具有多孔和表面较粗糙的甲壳胺涂层的热塑性可降解纤维编织支架；

(c)在真空烘箱中干燥，去除甲壳胺薄层中的乙醇。

如上所述的制备方法，所述的甲壳胺的醋酸-水溶液中甲壳胺的质量浓度为2~4%，醋酸与水的质量比为3~5:100。

如上所述的制备方法，所述的无水乙醇的温度为20~30℃，支架浸入时间为10~20分钟。

如上所述的制备方法，所述的真空烘箱的温度为35~50℃，干燥时间为15~30分钟；真空烘箱的绝对压力小于等于0.01MPa。

具体实现过程：

采用直径0.1~0.6mm的热塑性可降解纤维，例如：聚丙交酯纤维、聚乙交酯纤维、丙交酯乙交酯共聚酯纤维、聚对二氧杂环已酮纤维交叉编织成具有网状结构的管状物。采用纤维形态的可降解高聚物编织热塑性可降解纤维支架，其原因在于纤维形态的可降解高聚物具有较高的弯曲模量，可以赋予支架有较高的径向支撑力。将热塑性可降解纤维编织成的管状物套于金属棒上，在热塑性可降解纤维的软化点温度以上、熔点温度以下进行热处理，热处理的时间为5-15分钟。热塑性可降解纤维在软化点温度以上、熔点温度以下时发生软化和收缩，管状物的纤维与纤维的交叉点可发生粘合。也可以采用模具压合的方法，使纤维与纤维的交叉点更好的粘合。将温度降低到室温，热塑性可降解纤维重新硬化。经过热处理后，纤维与纤维之间粘合，热塑性可降解纤维编织的支架形状稳定，纤维与纤维间不容易发生松脱，支架具有较大的径向支撑力，且能在置入人体内部管道时缩小直径，顺利置入，然后撑开，达到支撑人体内部管道的作用。将甲壳胺-醋酸-水溶液（其中：甲壳胺的质量浓度为2-4%，醋酸与水的质量比为：3~5:100）涂复与经过热处理的支架表面，再将支架置于20~30℃的无水乙醇中10~20分钟，醋酸被洗脱，甲壳胺快速析出，形成表面呈亚光、具有多孔和较粗糙特征的薄层，同时将醋酸洗脱。在35~50℃真空烘箱中干燥15~30分钟，去除甲壳胺薄层中的乙醇。

有益效果

1、本发明的支架具有良好的径向支撑能力，可以有效地支撑起人体内部管道、防止人体内部管道狭窄或堵塞。

2、本发明的支架在完成其功效后，可以完全降解，不再停留在人体内。

3、本发明的支架具有甲壳胺涂层，可以消除或缓解支架降解产物对机体的刺激。

4、本发明的支架具有甲壳胺涂层表面多孔粗糙，有利于附加涂层的粘附。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的一种热塑性可降解纤维编织支架，是由热塑性可降解纤维交叉编织成的中空管状物，纤维和纤维在交叉点粘结在一起，不发生松散，赋予支架较大的径向支撑力。

所述的热塑性可降解纤维的单丝直径为0.1~0.6mm，所述的热塑性可降解纤维为聚丙交酯纤维、聚乙交酯纤维、丙交酯乙交酯共聚酯纤维或聚和二氧杂环已酮纤维。

所述的热塑性可降解纤维编织支架表面有甲壳胺薄膜层，所述的甲壳胺薄层表面呈亚光，具有多孔和较粗糙的特征。

所述的热塑性可降解纤维编织支架表面有甲壳胺薄膜层；所述的甲壳胺薄膜层是指将甲壳胺溶解在醋酸和水的质量比为3~5:100的溶剂中形成溶液，其中甲壳胺的质量浓度为2.0~4.0%，将所述溶液涂覆在所述的热塑性可降解纤维编织支架表面，通过乙醇洗脱醋酸，再烘干得到的薄膜层。

实施例1

将直径为0.1mm的丙交酯-乙交酯共聚酯纤维交叉编织成内径为3mm的具有网状结构的管状物，再将这一管状物套在外径为3mm的金属棒上，置于80℃烘箱中5分钟后，纤维在交叉点相互粘结，再予以冷却、取下，得到纤维不发生松散的管状物。这种支架每cm的径向支撑力为1300厘牛。

实施例2

将直径为0.6mm的丙交酯-乙交酯共聚酯纤维交叉编织成内径为36mm的具有网状结构的管状物，再将这一管状物套在外径为36mm的金属棒上，置于80℃烘箱中5分钟后，纤维在交叉点相互粘结，再予以冷却、取下，得到纤维不发生松散的管状物。这种支架每cm的径向支撑力为345厘牛。

实施例3

将直径为0.1mm的丙交酯-乙交酯共聚酯纤维交叉编织成内径为36mm的具有网状结构的管状物，再将这一管状物套在内径为36mm的金属棒上，置于80℃烘箱中5分钟后，纤维在交叉点相互粘结，再予以冷却、取下，得到纤维不发生松散的管状物。这种支架每cm的径向支撑力为167厘牛。

实施例4

将直径为0.2mm的丙交酯-乙交酯共聚酯纤维交叉编织成内径为6mm的具有网状结构的管状物，再将这一管状物套在外径为6mm的金属棒上，置于80℃烘箱中5分钟后，纤维在交叉点相互粘结，再予以冷却、取下，得到纤维不发生松散的管状物。这种支架每cm的径向支撑力为厘牛。

在经过热处理的上述管状物表面涂覆甲壳胺-醋酸-水溶液，甲壳胺-醋酸-水溶液中甲壳胺的质量浓度为2%，醋酸与水的质量比为3:100，涂覆量为每厘米管状物0.023克，然后将涂复有甲壳胺-醋酸-水溶液管状物置于20℃无水乙醇中，摇动10分钟后取出；再置于新鲜的20℃无水乙醇中，摇动10分钟后取出，以彻底洗脱醋酸；再在35℃真空烘箱中干燥30分钟，除去乙醇，即得到具有甲壳胺涂层的丙交酯-乙交酯共聚酯纤维支架。这种支架每cm的径向支撑力为589厘牛。

实施例5

将直径为0.3mm的聚对二氧杂环已酮纤维交叉编织成内径为6mm的具有网状结构的管状物，再将这一管状物套在外径为6mm的金属棒上，置于110℃烘箱中10分钟后，用内径为6.5mm的模具压合，纤维在交叉点相互粘结，再予以冷却、取下，得到纤维不发生松散的管状。

在经过热压合的的上述管状物表面涂复甲壳胺醋酸-水溶液，甲壳胺-醋酸-水溶液中甲壳胺的质量浓度为2%，醋酸与水的质量比为3:100，涂复量为每厘米管状物0.035克，然后将涂复有甲壳胺醋酸-水溶液管状物置于20℃无水乙醇中，摇动5分钟后取出；再置于新鲜的20℃无水乙醇中，摇动5分钟后取出，以彻底洗脱醋酸；再在40℃真空烘箱中干燥20分钟，除去乙醇，即得到具有甲壳胺涂层的聚对二氧杂环已酮纤维支架。这种支架每cm的径向支撑力为744厘牛。

实施例6

将直径为0.4mm的聚乙交酯纤维交叉编织成内径为8mm的具有网状结构的管状物，再将这一管状物套在外径为8mm的金属棒上，置于80℃烘箱中15分钟后，纤维在交叉点相互粘结，再予以冷却、取下，得到纤维不发生松散的管状物。

在经过热处理的上述管状物表面涂复甲壳胺-醋酸-水溶液，甲壳胺-醋酸-水溶液中甲壳胺的质量浓度为4%，醋酸与水的质量比为5:100，涂复量为每厘米管状物0.030克，然后将涂复有甲壳胺-醋酸-水溶液管状物置于30℃无水乙醇中，摇动5分钟后取出；再置于新鲜的30℃无水乙醇中，摇动5分钟后取出，以彻底洗脱醋酸；再在50℃真空烘箱中干燥15分钟，除去乙醇，即得到具有甲壳胺涂层的聚乙交酯纤维支架。这种支架每cm的径向支撑力为788厘牛。

实施例7

将直径为0.6mm的聚丙交酯纤维交叉编织成内径为8mm的具有网状结构的管状物，再将这一管状物套在外径为8mm的金属棒上，置于80℃烘箱中15分钟后，纤维在交叉点相互粘结，再予以冷却、取下，得到纤维不发生松散的管状支架。这种支架每cm的径向支撑力为840厘牛。

在经过热处理的上述管状物表面涂复甲壳胺-醋酸-水溶液，甲壳胺-醋酸-水溶液中甲壳胺的质量浓度为4%，醋酸与水的质量比为5:100，涂复量为每厘米管状物0.037克，然后将涂复有甲壳胺-醋酸-水溶液管状物置于30℃无水乙醇中，摇动5分钟后取出；再置于新鲜的30℃无水乙醇中，摇动5分钟后取出，以彻底洗脱醋酸；再在50℃真空烘箱中干燥15分钟，除去乙醇，即得到具有甲壳胺涂层的聚乙交酯纤维支架。这种支架每cm的径向支撑力为798厘牛。

Claims (10)

1.一种热塑性可降解纤维编织支架，其特征是：所述的热塑性可降解纤维编织支架是由热塑性可降解纤维交叉编织成的中空管状物，纤维和纤维在交叉点粘结在一起。

2.根据权利要求1所述的一种热塑性可降解纤维编织支架，其特征在于，所述的热塑性可降解纤维的单丝直径为0.1~0.6mm，所述的热塑性可降解纤维为聚丙交酯纤维、聚乙交酯纤维、丙交酯乙交酯共聚酯纤维、聚己内酯纤维或聚对二氧杂环已酮纤维；所述中空管状物的内径为3~36mm。

3.根据权利要求1所述的一种热塑性可降解纤维编织支架，其特征在于，所述的热塑性可降解纤维编织支架表面有甲壳胺薄膜层；所述的甲壳胺薄膜层是指将甲壳胺溶解在醋酸和水的质量比为3~5:100的溶剂中形成溶液，其中甲壳胺的质量浓度为2.0~4.0%，将所述溶液涂覆在所述的热塑性可降解纤维编织支架表面，通过乙醇洗脱醋酸，再烘干得到的薄膜层；所述甲壳胺薄膜层的厚度在1~2μm之间。

4.一种制备根据权利要求1所述的热塑性可降解纤维编织支架的方法，其特征是包括以下步骤：

(1)将热塑性可降解纤维交叉编织成中空管状物；

(2)将外径与最终所需要制备的支架内径相同的不锈钢管插入上述中空管状物中；

(3)将中间插有不锈钢管的中空管状物置于热塑性可降解纤维的软化温度以上，熔融温度以下；

(4)纤维和纤维在交叉点形成粘结；

(5)冷却，得到形状稳定的热塑性可降解纤维编织支架。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的热塑性可降解纤维的单丝纤度直径为0.1~0.6mm，所述的热塑性可降解纤维为聚丙交酯纤维、聚乙交酯纤维、丙交酯和乙交酯共聚酯纤维和聚对二氧杂环已酮纤维；所述中空管状物的内径为3~36mm。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的形成粘结时采用模压的方法增加纤维交叉点的压力，使纤维和纤维在交叉点牢固粘合。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，更进一步地：

(a)将甲壳胺的醋酸-水溶液涂覆于所述的热塑性可降解纤维编织支架表面；

(b)再浸入无水乙醇中，使甲壳胺析出，同时将醋酸洗脱，得到热塑性可降解纤维表面具有多孔和表面较粗糙的甲壳胺涂层的热塑性可降解纤维编织支架；

(c)在真空烘箱中干燥，去除甲壳胺薄层中的乙醇。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的甲壳胺的醋酸-水溶液中甲壳胺的质量浓度为2~4%，醋酸与水的质量比为3~5:100。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的无水乙醇的温度为20~30℃，支架浸入时间为10~20分钟。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的真空烘箱的温度为35~50℃，干燥时间为15~30分钟；真空烘箱的绝对压力小于等于0.01单位MPa。