CN103568326A - 一种血管支架的制备方法及其制备的血管支架 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种血管支架的制备方法及其制备的血管支架，制备方法包括采用3D成型技术进行成型，所述3D成型技术为选择性激光烧结成型技术，所述选择性激光烧结成型技术包括采用激光对原料材料层进行有选择性的烧结形成血管支架的零件层片，所述激光的扫描轨迹包括间隔扫描，能制备无残留、更安全的血管支架，且3D成型技术可由配套的3D软件控制，血管支架的形状不受工艺限制，可根据实际需要，实现多种形状，能快速实现不同尺寸、不同厚度的血管支架，特别能实现小尺寸、厚度不均、具有一定角度的血管支架的成型，且制备的血管支架尺寸精度更高、表面表面质量更高。

Description

一种血管支架的制备方法及其制备的血管支架

技术领域

本发明涉及一种血管支架的制备方法及其制备的血管支架。

背景技术

血管支架是一种微型管网，用于心脏病等心脑血管堵塞症状的治疗。血管支架经历了裸金属支架、药物涂覆支架两代发展。又可分为金属支架，生物可降解支架等几种。由于金属血管支架滞留人体，长时间对于血管会造成伤害，再狭窄发生率也很高，因此生物可降解支架具有较好的适用前景。

生物可降解支架即可暂时支撑管壁，保持血管畅通，又可以抑制早期血管形成及晚期新生内膜增生。最后可降解生物材料可逐渐降解，通过人体代谢排出体外。现有普遍用于制备可生物降解聚合物支架的材料包括聚丙交脂即聚乳酸（PLA）、聚乙交脂（PGA）及其共聚物PLGA。

现有可生物降解聚合物支架的成型方式主要采用溶液烧注法，成型的形状比较固定，大部分为管状和螺旋型，形状受限，很难实现壁厚不均的支架，且制备的支架表面含有微量有机溶剂（<3%）,如二氯甲烷、氯仿等，对人体不利。

发明内容

本发明为了解决现有的血管支架制备方法制备的血管支架形状受限，特别是含有对人体不利的溶剂残留的技术问题，提供一种能制备多样化的血管支架，且无残留、尺寸精度更高、表面质量高、可定制的血管支架的快速制备方法及其制备的血管支架。

本发明的第一个目的是提供一种血管支架的制备方法，该制备方法包括采用选择性激光烧结3D成型技术，所述选择性激光烧结成型技术包括采用激光对原料材料层进行有选择性的烧结形成血管支架的零件层片，其中，激光的扫描轨迹包括间隔扫描。

本发明的第二个目的是提供上述制备方法制备的血管支架。

本发明通过选择性激光烧结成型技术制备血管支架，不仅不会引入其他物质，不产生其他有害物质，不残留，完全无害于人体，制备的血管支架更安全；而且选择性激光烧结成型技术在血管支架中的应用能克服形状受限、很难实现壁厚不均的支架问题，能快速实现不同尺寸、不同厚度的血管支架，能实现血管支架的定制，特别能实现小尺寸、厚度不均、具有一定角度的血管支架的成型，且制备的血管支架尺寸精度更高、表面极其光滑。同时本发明通过激光的扫描轨迹采用间隔扫描的方案，意外发现其能显著提高制备的血管支架的精度和表面质量，可能是间隔扫描能降低距离较近的烧结区的相互热影响，保证血管支架的质量。

附图说明

图1为血管支架一个零件层片的截面轮廓结构示意图。

图2为本发明的选择性烧结过程中激光扫描烧结结构示意图。

图3为本发明的选择性烧结过程后零件层片冷却结构示意图。

图4为本发明的选择性烧结系统原理结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种血管支架的制备方法，该制备方法包括采用3D成型技术进行成型，所述3D成型技术为选择性激光烧结成型技术，所述选择性激光烧结成型技术包括采用激光对原料材料层进行有选择性的烧结形成血管支架的零件层片，其中，激光的扫描轨迹包括间隔扫描，能制备无残留、更安全的血管支架，且3D成型技术可由配套的3D软件控制，血管支架的形状不受工艺限制，可根据实际需要，实现多种形状，能快速实现不同尺寸、不同厚度的血管支架，特别能实现小尺寸、厚度不均、具有一定角度的血管支架的成型，且制备的血管支架尺寸精度更高、表面表面质量更高。

间隔扫描指相邻的两次扫描烧结间还相隔有需扫描烧结的区域，可以是线间隔扫描也可以是区域间隔扫描，只需不按排列顺序进行扫描即可，可以间隔一个或多个扫描线也可以间隔一个或多个扫描区域进行扫描，例如假如有选择性的烧结为多条平行线，可以先激光扫描烧结奇数线再激光扫描烧结偶数线。当烧结为点烧结时，激光的扫描轨迹可以包括点间隔打点，即相邻的两次激光的扫描打点间还相隔一个或多个需烧结的点，优选，点间隔打点的相邻打点间距为0.02-4.00mm，进一步优化热影响和扫描速度。点间隔打点的方式本发明没有限制，例如可以按先激光扫描打点奇数点烧结，后激光扫描打点偶数点烧结来实现。

本发明优选点间隔打点包括将原料材料层划分为若干烧结区域，采用在一个烧结区域打一个点后在不同的烧结区打一个点的方式，激光扫描打点需烧结的点形成血管支架的零件层片。进一步优选，点间隔打点包括将原料材料层正交划分为四个烧结区域，分别为第一烧结区域，与第一烧结区域相邻的第二烧结区域，与第二烧结区域相邻的第三烧结区域以及分别于与第一烧结区域和第三烧结区域均相邻的第四烧结区域，即四角区域，按顺时针分别为第一烧结区域、第二烧结区域、第三烧结区、第四烧结区域。采用第一烧结区域、第四烧结区域、第二烧结区域和第三烧结区依次打一个点的方式，激光扫描打点需烧结的点形成血管支架的零件层片。例如对于附图1中的原料材料层需成型圆形轮廓，可以将原料材料层划分为Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅳ区、Ⅲ区四个区域，在每个区域内定义所有需烧结的点的二维坐标，激光扫描打点采用Ⅰ区、Ⅳ区、Ⅱ区、Ⅲ区的顺序依次打一个点，每次打点后，剔除已烧结的点的坐标，后采用重复Ⅰ区、Ⅳ区、Ⅱ区、Ⅲ区的顺序依次打一个点的方式打剩余的需烧结的点，从而形成圆形轮廓，能较大限度的减少相邻两次打点间的热影响，以保证成型的表面精度。

激光本发明没有限制，例如可以采用CO₂激光器和YAG激光器，本发明优选激光为飞秒激光，采用飞秒激光器，具有频率高、瞬间功率极大和热影响范围小等优点。能进一步减少热辐射对血管支架表面质量的影响，优化血管支架表面精度。

优选，飞秒激光的功率为60-100W，控制飞秒激光的扫描速度为6-40mm/s ，进一步优选为6-15mm/s，进一步优化血管支架的尺寸精度和表面质量。

优选，制备方法还包括对形成的零件层片进行冷却，以减少滞留的热量可能对材料流动性及成型精度的影响。

优选，制备方法还包括在进行有选择性的烧结前对原料材料层进行预热，预热的温度为100-120℃。例如可以对整个工作台进行加热使其温度稍微低于粉末融化温度，以减少原来材料层热变形，并利于与前一形成的零件层片的结合。

优选，原料材料层的原料为聚乳酸或聚丙交酯，形状为球形或椭球型，不仅材料生物可降解，可实现暂时支撑血管壁，一般6-18个月后，血管支架可缓慢代谢分解为完全无害于人体的物质；且原料的加工温度为170~230℃，可用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、吹塑等，成型温度相对较低，在进行选择性激光烧结时不需要预热融化粉末，烧结后零件层片表面质量较好，不需要后续处理。原料的平均粒径为1um-10um，进一步优化血管支架的尺寸精度和表面质量。

优选，原料材料层的厚度为0.02-0.10mm进一步优选为0.01-0.10mm，可以进一步提高血管支架的尺寸精度，提高血管支架的质量，且能制备各种形状和尺寸要求的血管支架。

血管支架的制备方法可包括：

S1、铺设第一原料材料层，计算机根据原型的切片模型控制激光的二维扫描轨迹，有选择性的烧结第一原料材料层形成血管支架的第一零件层片；

S2、在形成的第一零件层片上铺设第二原料材料层，计算机根据原型的切片模型控制激光的二维扫描轨迹，有选择性的烧结第二原料材料层形成血管支架的第二零件层片；

重复步骤S2，制备叠加层第n零件层片，其中，n为大于2的整数得血管支架。

后可以去除血管支架上多余的粉末，可以选择性的对所得血管支架进行打磨、烘干。

采用设备后具体可以为：

首先，医生对患者堵塞部分血管造影后，初步进行阻塞位置，阻塞程度的判断，给出需要血管支架的长度、直径、厚度、径向支撑力等信息。或根据实际定义血管支架需要的技术参数。

其次，工程人员根据血管支架相关参数，创建血管支架3D模型（数字模型或CAD模型）。然后将血管支架按照轴向或径向离散成为一系列有序的单元，把血管支架的3D模型变成一系列零件层片。 再根据每个零件层片的轮廓信息，输入加工参数。输入参数后，自动生成数控代码。

再次，将数控代码载入计算机系统7中，在原料池内加入PLA（聚乳酸）原料粉末，打开冷却液开始循环，冷却液可以选用水冷或油冷。

第四，在3D打印机中，粉末缸1中的粉末活塞11上升，由铺粉辊2将PLA粉末均匀的在模型缸3的工作台上铺一层原料材料层，铺粉层厚度为0.01-0.10mm，计算机根据血管支架的切片模型通过扫描镜5控制激光器4的激光束41的二维扫描轨迹，有选择地烧结原料材料层的固体粉末材料以形成血管支架的一个零件层片（图2）。烧结后，冷却棒6在已烧结后的零件层片表面滚过，降低已烧结面温度，以减少热变形（图3）。

第五，完成后，模型缸3中的工作活塞31下降一个原料材料层厚度。重复第四步骤，如此循环往复，层层叠加，完成整个血管支架8的各个零件层片的成型。

第六，打印结束后，取出血管支架，将血管支架表面的粉尘吹去，在显微镜下检查，如血管支架符合要求（即尺寸符合公差，表面光滑度高），若符合标准即可投入使用，可进一步打磨、干燥等。

以下结合具体实施例对本发明做进一步详述。

实施例1

（1）设计参数。

（2）创建血管支架3D模型。输入参数：血管支架加工长度：15mm、加工直径：4mm、加工厚度：0.1mm，激光器为飞秒激光器，激光功率：100W（输出95%）、光斑直径0.005mm、激光的扫描速率：15mm/s，定义扫描路径为间隔扫描，相邻最小打点间距为0.05mm，自动生成数控代码（生成代码过程中根据最小扫描间距自定义扫描路径，无需手动编程）。

（3）将数控代码载入计算机系统中，在原料池内加入球形粒径为0.005mm的PLA原料粉末，打开冷却液开始循环，冷却液为油冷。

（4）在3D打印机中，粉末缸1中的粉末活塞11上升，由铺粉辊2将PLA粉末均匀的在模型缸3的工作台上铺一层原料材料层，铺粉层厚度为0.02mm，120℃机器预热后，计算机根据血管支架的切片模型通过扫描镜5控制激光器4的激光束41的二维扫描轨迹，有选择地烧结原料材料层的固体粉末材料以形成血管支架的一个零件层片（图2），开始打印血管支架，打印过程中监视过程是否正常。烧结后，冷却棒6在已烧结后的零件层片表面滚过（图3）。

（5）完成后，模型缸3中的工作活塞31下降一个原料材料层厚度。重复（4）步骤，如此循环往复，层层叠加，完成整个血管支架的各个零件层片的成型。

（6），打印结束后，取出血管支架，将血管支架表面的粉尘吹去，得血管支架样品S1，在显微镜下观察，制得的血管支架S1符合要求，尺寸符合公差，表面光滑度高。

实施例2

采用与实施例1相同的方法制备血管支架S2，不同的是相邻最小打点间距为0.1mm。在显微镜下观察，制得的血管支架S2符合要求，尺寸符合公差，表面光滑度高。

实施例3

采用与实施例1相同的方法制备血管支架S3，不同的是原料材料层即铺粉层厚度为0.1mm。在显微镜下观察，制得的血管支架S3符合要求，尺寸符合公差，表面光滑度高。

 

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种血管支架的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括采用选择性激光烧结3D成型技术，所述选择性激光烧结成型技术包括采用激光对原料材料层进行有选择性的烧结形成血管支架的零件层片，所述激光的扫描轨迹包括间隔扫描。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述烧结为点烧结，所述激光的扫描轨迹包括点间隔打点。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述点间隔打点的相邻打点间距为0.02-4.00mm。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述点间隔打点包括将原料材料层划分为若干烧结区域，采用在一个烧结区域打一个点后在不同的烧结区打一个点的方式，激光扫描打点需烧结的点形成血管支架的零件层片。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述点间隔打点包括将原料材料层正交划分为四个烧结区域，分别为第一烧结区域，与第一烧结区域相邻的第二烧结区域，与第二烧结区域相邻的第三烧结区域以及分别于与第一烧结区域和第三烧结区域均相邻的第四烧结区域，采用第一烧结区域、第四烧结区域、第二烧结区域和第三烧结区依次打一个点的方式，激光扫描打点需烧结的点形成血管支架的零件层片。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述激光为飞秒激光。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述飞秒激光的功率为60-100W，控制飞秒激光的扫描速度为6-40mm/s。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括对形成的零件层片进行冷却。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括在进行有选择性的烧结前对原料材料层进行预热，所述预热的温度为100-120℃。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述原料材料层的原料为聚乳酸或聚丙交酯；所述原料的平均粒径为1um-10um。

11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述原料材料层的厚度为0.02-0.10mm。

12.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

S1、铺设第一原料材料层，计算机根据原型的切片模型控制激光的二维扫描轨迹，有选择性的烧结第一原料材料层形成血管支架的第一零件层片；

S2、在形成的第一零件层片上铺设第二原料材料层，计算机根据原型的切片模型控制激光的二维扫描轨迹，有选择性的烧结第二原料材料层形成血管支架的第二零件层片；

重复步骤S2，制备叠加层第n零件层片，其中，n为大于2的整数，得血管支架。

13.一种血管支架，其特征在于，该血管支架为权利要求1-12任意一项所述的方法制备得到。

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