CN104451269B - 一种钴基合金及其热加工、热处理方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钴基合金，该钴基合金包括Cu元素，其中Cu元素含量为4.5‑5.5(重量)％。本发明还提供了该钴基合金的热加工方法及热处理方法；以及该钴基合金作为冠状动脉支架的应用。该钴基合金在心血管系统中持续产生微量铜，不仅能够抑制冠状动脉支架植入后导致的动脉平滑肌的增生、迁移以及变性，还能有效降低血栓的形成，从而达到降低或抑制冠状动脉支架植入后引发的支架内再狭窄的功能。

Description

一种钴基合金及其热加工、热处理方法及应用

技术领域

本发明涉及医用材料，特别涉及一种钴基合金及其热加工、热处理方法及应用。

背景技术

心脏病是威胁人类健康的首要病因之一，现在全世界每年约有1500万名冠心病患者需要接受先进的PTCA(percutaneous transluminal coronary angioplasty，经皮穿刺冠状动脉成形术)。PTCA具有微创伤、高效性和易重复进行等优点，因而成为目前治疗心血管狭窄引起的冠心病的一种发展迅速的新方法。PTCA中要用到造型精细的冠脉支架，其目前主要由L605钴基合金、316L不锈钢等医用金属材料加工而成。

然而，大量的临床观察结果表明，PTCA术后有一定程度的ISR(in-stentrestenosis，支架内再狭窄)发生，尤其是术后3-6个月的再狭窄率最初曾高达30-50％。支架内再狭窄已经成为PTCA术推广应用中的一个关键问题，是制约PTCA发展的一个重要因素。随着人们对支架内再狭窄发生机理研究的不断深入，发现微创介入治疗造成血管壁损伤引发的VSMC(Vascular smooth muscle cell，动脉平滑肌细胞)与迁移以及血栓形成是造成支架内再狭窄的两个主要原因。

为了有效降低冠状动脉支架植入后的再狭窄率，人们通常采用对支架进行表面改性处理。目前，尝试过的改性处理方法包括：药物包被、基因涂层、放射化处理、内皮化处理等。但是，每种方法均有一定的弊端。例如，药物包被支架上含有抗血栓剂和抗增殖剂的药物涂层，很容易在支架输送过程中，从支架表面脱落，而且支架上发生的化学反应有时会影响药效。目前，大量的研究都集中以高分子材料为载体，将药物以物理吸附形式包被于冠状动脉金属支架的表面。虽然这种方法可以有效降低药物涂层脱落问题，但还不能提供长期药物源。随着涂层中药物的不断释放，没有持续的药源，支架内再狭窄问题还会延迟发生。基因涂层、内皮化处理等表面改性处理支架还只停留在研究阶段，放射化处理支架还存在剂量是否可控、半衰期是否适宜等问题。

因此，现有技术的不足在于：目前还没有安全可靠、稳定持久，并自身能有效抑制支架内再狭窄的冠状动脉支架使用的的医用合金材料。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种钴基合金及其热加工、热处理方法及应用，以解决现有冠状动脉支架植入后不能有效抑制支架内再狭窄的问题。

本发明提供了一种钴基合金，该钴基合金中包括Cu元素。

本发明还提供了一种钴基合金的热加工方法，包括步骤：

将钴基合金在均匀化处理的温度范围内保温至钴基合金中的各元素充分均匀化；

将钴基合金开坯锻造，分多火锻造成棒材和/或初轧坯料。

本发明再提供了热加工后获得的钴基合金的热处理方法，包括步骤：

将钴基合金在固溶处理的温度范围内保温至钴基合金中铜元素充分固溶于基体；

将钴基合金在时效处理的温度范围内保温至过饱和的铜析出，形成一定量的富铜相；

空冷至室温。

本发明又提供了一种钴基合金或热加工后获得的钴基合金或热处理后获得的钴基合金作为冠状动脉支架的应用。

本发明的有益效果是：

本发明实施例中提供的钴基合金通过在现有钴基合金中添加适量Cu元素，当作为医用冠状动脉支架时，在心血管系统中持续产生微量铜，不仅能够抑制冠状动脉支架植入后导致的动脉平滑肌的增生、迁移以及变性，还能有效降低血栓的形成，从而达到降低或抑制冠状动脉支架植入后引发的支架内再狭窄的功能，解决了现有冠状动脉支架植入后不能有效抑制支架内再狭窄的问题。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的具体实施例，其中：

图1为本发明实施例中钴基合金的热加工方法的实施流程示意图。

图2为本发明实施例中热加工后获得的钴基合金的热处理方法实施流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。

发明人在发明过程中注意到：

在众多医用材料中，L605钴基合金(Co-20Cr-15W-10Ni，一种锻造钴铬钨镍合金)，也称为25，耐高温氧化和碳化，耐常温下的湿氯气，浓度高达50％的沸腾磷酸等，是一种性能优异的合金，它的导热率高，热膨胀系数低，具有高的组织稳定性、抗热腐蚀性、抗热疲劳强度及平坦的持久性能，是最适合加工成形的钴基合金，用于持续1800°F的工作环境。正是由于L605钴基合金具有强度高、耐蚀性好、加工性能高等优点，目前已经成为制做冠状动脉支架广泛应用的医用金属材料。

但是L605钴基合金并不能抑制支架内再狭窄的问题，并且对支架进行表面改性处理，例如药物包被、基因涂层、放射化处理、内皮化处理、聚合物包被等也都不能很好的解决该问题。

针对上述现有技术的不足，本发明实施例中提供了一种钴基合金及其热加工、热处理方法及应用，用以解决现有冠状动脉支架植入后不能有效抑制支架内再狭窄的问题，下面进行说明。

本发明实施例中提供了一种钴基合金，该钴基合金包括Cu元素。

具体实施中，铜是存在于生物体内的必需微量元素，参与体内生命活动的所有环节，具有多种极为重要的生理和生化作用。研究表明，当人体内出现铜缺乏时，由于含铜酶合成减少，心血管会无法维持正常的形态和功能；铜缺乏导致的心房血栓形成最显著，也见到导致冠状动脉坏死、冠状动脉血栓形成、心肌坏死和心室钙化等症状的发生；铜缺乏会导致动脉平滑肌的迁移、动脉弹性组织变性和断裂、动脉平滑肌变性以及心室和冠状动脉瘤的形成。

因此，通过添加Cu元素的钴基合金在血管系统中持续产生微量铜元素，不仅能够抑制支架植入后导致的动脉平滑肌的增生、迁移以及变性，还能有效降低血栓的形成。

实施中，Cu元素的含量可以为4.5-5.5(重量)％。

其中，各元素含量的单位为重量百分率(wt％)，具体地，若一种物质中含有元素A和元素B，则B的重量百分比为wt％＝(B的质量/A的质量+B的质量)×100％。

具体实施中，低于4.5(重量)％的Cu添加作用不够突出，即使经过热处理，由于没有达到铜在钴基合金中的过饱和含量，不利于实际应用中的微量铜离子释放，因而不会明显具备降低冠状动脉支架植入后发生支架内再狭窄的生物功能；含量超过5.5(重量)％时，可能会导致钴基合金即使在高温下还会保留一定量的富铜相，从而严重影响到钴基合金自身的加工性能、耐蚀性能以及力学性能。

实施中，本发明实施例提供的钴基合金为L605钴基合金。

实施中，本发明实施例中提供的L605钴基合金的化学成分为Cr：19-21(重量)％；W：14-16(重量)％；Ni：9-11(重量)％；Fe：≤3(重量)％；C：≤0.15(重量)％；Si：≤1(重量)％；Mn：≤2；其余为Co及不可避免的杂质。该不可避免的杂质含量符合植入医用器械L605钴基合金的国家标准中的相应要求。

本发明实施例中所提供的钴基合金中的其它合金元素均是目前临床使用的冠状动脉支架材料L605钴基合金中的常用元素，本发明不再赘述其各自作用。

具体实施中，本发明实施例提供的钴基合金的成分设计中可以是在现有制造医用冠状动脉支架的L605钴基合金中添加适量Cu元素。

本发明实施例中还提供了一种钴基合金的热加工方法，图1为钴基合金的热加工方法实施流程示意图，如图1所示，可以包括步骤：

步骤101：将钴基合金在均匀化处理的温度范围内保温至钴基合金中的各元素充分均匀化；

步骤102：将钴基合金开坯锻造，分多火锻造成棒材和/或初轧坯料。

实施中，均匀化处理的温度范围可以为1200-1250℃。

均匀化处理即均匀化退火，是使合金中的元素发生固态扩散，来减轻化学成分的不均匀性(偏析)，主要是减轻经历尺度内的化学成分不均匀性(晶内偏析或称枝晶偏析)。均匀化退火的温度可以选择高达1200℃，是为了加快合金元素扩散，尽可能缩短保温时间。

实施中，均匀化处理的温度范围内的保温时间可以为2-4小时，当然，实践中并不仅限于该时长，本领域技术人员容易知晓，只要能够使其达到钴基合金中的各元素充分均匀化即可，例如，可以根据试样尺寸大小来确定该均匀化处理时间。

实施中，将钴基合金分多火锻造成棒材和/或初轧坯料的终锻温度可以≥1000℃。

终锻温度即停止锻造的温度，其主要是保证在结束锻造之前仍具有足够的塑形，以及锻件在锻后获得再结晶组织。本发明实施例中，终锻温度可以大于等于1000℃，将钴基合金分多火锻造成棒材和/或初轧坯料。

本发明实施例中还提供了一种热加工处理后获得的钴基合金的热处理方法。图2为热加工后获得的钴基合金的热处理方法实施流程示意图，如图2所示，在热处理方法实施实施过程中，可以包括步骤：

步骤201、将钴基合金在固溶处理的温度范围内保温至钴基合金中铜元素充分固溶于基体；

步骤202、将钴基合金在时效处理的温度范围内保温至过饱和的铜析出，形成一定量的富铜相；

步骤203、空冷至室温。

实施中，固溶处理的温度范围可以为1100-1200℃。

实施中，固溶处理的温度范围内的保温时间可以为1-2小时，当然，实践中并不仅限于该时长，本领域技术人员容易知晓，只要能够使其达到钴基合金中的Cu元素充分固溶于基体即可，例如，可以根据试样尺寸大小来确定该固溶处理时间。

实施中，时效处理的温度范围可以为700℃。

实施中，时效处理的温度范围内的保温时间可以为2-6小时。

在步骤202实施中，将钴基合金在时效处理的温度范围内保温至析出一定量的富铜相时，该“一定量”在实施时可以根据经验和需要结合实践确定，只需根据使用环境的不同来调整其析出量保证抑制效果即可，这是本领域技术人员容易实现的。

具体实施中，通过微电池反应以及表面化学反应等，使得富铜相能够向环境中释放出一定量的铜离子，铜离子能够发挥抑制动脉平滑肌细胞增殖迁移以及血栓的形成的作用，从而赋予这种含铜的钴基合金具有抑制支架内再狭窄的功能。

实施中，在将钴基合金在时效处理的温度范围内保温至过饱和的铜析出、形成一定量的富铜相时，可以采用空冷的方式冷却至室温。

具体实施中，不同的热处理制度需要不同的冷却方式。比如，材料固溶处理后需要快速冷却的方式，即水冷，使得铜充分溶解在基体中而不发生过饱和析出；而当材料时效处理后需要通过空冷的方式使得过饱和的富铜相均匀弥散析出，达到抑制支架内再狭窄的作用。同样，材料经均匀化退火后需要经过炉冷的冷却方式，使其组分在基体中分布均匀。在本发明实施例中，时效过后空冷就可以，炉冷时间长，晶粒容易长得过大。

本发明实施例中还提供了一种钴基合金、热加工后获得的钴基合金、以及热处理后获得的钴基合金作为冠状动脉支架的应用。

从以下说明性实施例将进一步理解本发明。

实施例1

将含量为Cr为20.26(重量)％、W：15.15(重量)％；Ni：10.18(重量)％；Fe：1.63％；C：0.08(重量)％；Si：0.58(重量)％；Mn：1.15(重量)％；Cu：4.61(重量)％；其余为Co及不可避免的杂质的钴基合金经过热加工，具体为：

将钴基合金在1200-1250℃均匀化处理2-4小时，至钴基合金中的各元素充分均匀化；

将钴基合金开坯锻造，分多火锻造成棒材和/或初轧坯料，终锻温度不低于1000℃。

经过热加工后再经过热处理，具体为：

将钴基合金在1100-1200℃固溶处理1-2小时至钴基合金中铜元素充分固溶于基体；

将钴基合金在700℃保温2-6小时至过饱和的铜析出，形成一定量的富铜相；

空冷至室温。

上述实施例1钴基合金的成分含量数据见表1，经过热加工及热处理后的钴基合金见表2。

实施例2

重复实施例1，有以下不同点：将含量为Cr为19.87(重量)％、W：14.94(重量)％；Ni：9.54(重量)％；Fe：2.03(重量)％；C：0.03(重量)％；Si：0.51(重量)％；Mn：0.98(重量)％；Cu：5.01(重量)％；其余为Co及不可避免的杂质的钴基合金经过热加工和热处理。上述实施例2钴基合金的成分含量数据见表1，经过热加工和热处理后的钴基合金见表2。

实施例3

重复实施例1，有以下不同点：将含量为Cr为19.43(重量)％、W：15.59(重量)％；Ni：10.90(重量)％；Fe：1.98(重量)％；C：0.05(重量)％；Si：0.80(重量)％；Mn：1.85(重量)％；Cu：5.45(重量)％；其余为Co及不可避免的杂质的钴基合金经过热加工和热处理。上述实施例3钴基合金的成分含量数据见表1，经过热加工和热处理后的钴基合金见表2。

对比例1

重复实施例1，有以下不同点：将含量为Cr为20.14(重量)％、W：14.24(重量)％；Ni：9.92(重量)％；Fe：1.77(重量)％；C：0.08(重量)％；Si：0.92(重量)％；Mn：1.55(重量)％；Cu：2.02(重量)％；其余为Co及不可避免的杂质的钴基合金经过热加工和热处理。上述对比例1钴基合金的成分含量数据见表1，经过热加工和热处理后的钴基合金见表2。

对比例2

重复实施例1，有以下不同点：将含量为Cr为19.35(重量)％、W：14.78(重量)％；Ni：10.76(重量)％；Fe：0.85(重量)％；C：0.09(重量)％；Si：0.65(重量)％；Mn：1.25(重量)％；Cu：3.49(重量)％；其余为Co及不可避免的杂质的钴基合金经过热加工和热处理。上述对比例2钴基合金的成分含量数据见表1，经过热加工和热处理后的钴基合金见表2。

对比例3

重复实施例1，有以下不同点：将含量为Cr为20.23(重量)％、W：14.92(重量)％；Ni：9.68(重量)％；Fe：2.51(重量)％；C：0.05(重量)％；Si：0.93(重量)％；Mn：1.51(重量)％；Cu：5.91(重量)％；其余为Co及不可避免的杂质的钴基合金经过热加工和热处理。上述对比例3钴基合金的成分含量数据见表1，经过热加工和热处理后的钴基合金见表2。

对比例4

重复实施例1，有以下不同点：将含量为Cr为19.78(重量)％、W：15.35(重量)％；Ni：10.23(重量)％；Fe：2.85(重量)％；C：0.08(重量)％；Si：0.95(重量)％；Mn：1.52(重量)％；Cu：6.45(重量)％；其余为Co及不可避免的杂质的钴基合金经过热加工和热处理。上述对比例4钴基合金的成分含量数据见表1，经过热加工和热处理后的钴基合金见表2。

对比例5

重复实施例1，有以下不同点：将含量为Cr为20.54(重量)％、W：14.51(重量)％；Ni：10.50(重量)％；Fe：2.15(重量)％；C：0.11(重量)％；Si：0.51(重量)％；Mn：1.65(重量)％；其余为Co及不可避免的杂质的钴基合金经过热加工和热处理。上述对比例5钴基合金的成分含量数据见表1，经过热加工和热处理后的钴基合金见表2。

对比例6

重复实施例1，有以下不同点：将含量为Cr为20.95(重量)％、W：15.12(重量)％；Ni：9.51(重量)％；Fe：1.85(重量)％；C：0.09(重量)％；Si：0.84(重量)％；Mn：1.01(重量)％；其余为Co及不可避免的杂质的钴基合金经过热加工和热处理。上述对比例6钴基合金的成分含量数据见表1，经过热加工和热处理后的钴基合金见表2。

表1实施例和对比例钴基合金化学成分((重量)％)

实施例4

将实施例1-3和对比例1-6的钴基合金采用INSTRON 5582型号拉伸仪进行力学性能检测，获得拉伸强度R_m/MPa、延伸率δ/(％)等常规力学性能数据，上述添加铜元素的含铜钴基合金(实施例1-3、对比例1-4)和未添加铜元素的钴基合金(对比例5-6)的检测结果分别见表2和表3。

其中，拉伸强度是指材料产生最大均匀塑性变形的应力。在拉伸试验中，试样直至断裂为止所受的最大拉伸应力即为拉伸强度，其结果以MPa表示。拉伸强度的计算公式为：

R_m＝p/(b×d)，式中，R_m为拉伸强度(MPa)；p为最大负荷(N)；b为试样宽度(mm)；d为试样厚度(mm)。

延伸率即试样拉伸断裂后标距段的总变形ΔL与原标距长度L之比的百分数，延伸率的计算公式为：

δ＝ΔL/L×100％。

对比表2和表3，可以看出：

(1)抗拉强度

添加铜元素的含铜钴基合金：实施例1的抗拉强度为925MPa，实施例2的抗拉强度为930MPa，实施例3的抗拉强度为940MPa，对比例1的抗拉强度为920MPa，对比例2的抗拉强度为925MPa，对比例3的抗拉强度为910MPa，对比例4的抗拉强度为920MPa。

未添加铜元素的钴基合金：对比例5的抗拉强度为900MPa，对比例6的抗拉强度为895MPa。

(2)延伸率

添加铜元素的含铜钴基合金：实施例1的延伸率为14％；实施例2的延伸率为12％；实施例3的延伸率为11％；对比例1的延伸率为13％；，对比例2的延伸率为12％；对比例3的延伸率为8％；对比例4的延伸率为7％。

未添加铜元素的钴基合金：对比例5的延伸率为12％；对比例6的延伸率为13％。

可见，添加适量铜元素的含铜钴基合金与未添加铜元素的钴基合金的力学性能相当，添加的铜元素并没有对力学性能产生明显的影响，甚至本发明实施例中提供的含铜钴基合金具有更加好的力学强度。

实施例5

将实施例1-3和对比例1-6的钴基合金进行耐蚀性能检测，即根据不锈钢点蚀电位测量方法(国家标准：GB/T 17899-1999)对本发明实施例1-3和对比例1-6的钴基合金进行阳极极化曲线测试，测试结果见表2和表3。

电化学腐蚀性能测试是证明材料耐微生物腐蚀能力的一种手段，特别是根据点蚀电位的变化，能够较有利地说明材料耐微生物腐蚀能力的高低。

对比表2和表3，可以看出，添加铜元素的含铜钴基合金：实施例1的点蚀电位为950mV，实施例2的点蚀电位为920mV，实施例3的点蚀电位为900mV，对比例1的点蚀电位为900mV，对比例2的点蚀电位为1000mV，对比例3的点蚀电位为750mV，对比例4的点蚀电位为750mV。

未添加铜元素的钴基合金：对比例5的点蚀电位为850mV，对比例6的点蚀电位为830mV。

可见，未添加铜元素的钴基合金的点蚀电位分别为850mV及830mV，与未添加铜元素的钴基合金相比，本发明实施例提供的含铜钴基合金(Cu：4.5-5.5(重量)％)的点蚀电位有大幅度提高，点蚀电位满足标准要求，即点蚀电位超过800mV，能够显著增强材料的耐微生物腐蚀能力，提高材料的抗微生物腐蚀风险。

实施例6

将实施例1-3和对比例1-6的钴基合金进行流式细胞检测，即通过流式细胞仪测定添加铜元素的含铜钴基合金(实施例1-3、对比例1-4)及未添加铜钴基合金(对比例5-6)对HUVEC(human umbilical vein endothelial cell，内皮细胞)和VSCMs(vascular smoothmuscle cells，血管平滑肌细胞)的凋亡率，该方法能够客观地评价钴基合金对HUVEC和VSCMs增殖情况的影响。

测试过程如下：首先配制浸提液，按照3cm²/mL的比例加入含10％胎牛血清的培养液，将不锈钢样品浸于培养液中，然后静置于含5％CO₂培养箱中，在37℃、95％湿度条件下保存，96小时后收集析出液。

然后收集趋于融合的细胞，用含0.25％胰酶进行消化培养液吹打重悬，将重悬的细胞铺板于9张6孔板中，每组一张板。

24小时后，采用浸提液置换原培养液，对照组用新鲜培养液置换原培养液。48小时后吸出各孔中的浸提液或培养液，胰酶消化，冷PBS(Phosphate Buffered Saline，磷酸盐缓冲液)吹打重悬细胞，将重悬的细胞悬液与各孔吸出的浸提液或培养液一起在4℃、1000转/分钟离心10分钟。将收集到的细胞移入流式管中，用PBS洗2次，再用200uL的Buffer缓冲液重悬细胞。加入10μL的膜联蛋白V-异硫氰酸荧光素(AnnexinV-FITC)和5μL的PI(propidium iodide，碘化丙啶)，轻轻混匀在室温下避光孵育10-15分钟。在500-1000转/分钟下离心5分钟，加入300μL的Buffer缓冲液，在1小时内用流式细胞仪检测。其中，AnnexinV与PI匹配使用，就可以将细胞凋亡早晚期的细胞以及死细胞区分开来。检测结果分别见表2和表3。

对比表2和表3，可以看出，

(1)内皮细胞凋亡率：

添加铜元素的含铜钴基合金：实施例1的内皮细胞凋亡率为2.16％，实施例2的内皮细胞凋亡率为1.79％，实施例3的内皮细胞凋亡率为1.32％，对比例1的内皮细胞凋亡率为4.45％，对比例2的内皮细胞凋亡率为3.99％，对比例3的内皮细胞凋亡率为4.89％，对比例4的内皮细胞凋亡率为5.03％。

未添加铜元素的钴基合金：对比例5的内皮细胞凋亡率为4.5％，对比例6的内皮细胞凋亡率为5％。

(2)平滑肌细胞凋亡率：

添加铜元素的含铜钴基合金：实施例1的平滑肌细胞凋亡率为20.34％；实施例2的平滑肌细胞凋亡率为19.94％；实施例3的平滑肌细胞凋亡率为18.97％；对比例1的平滑肌细胞凋亡率为11.54％；对比例2的平滑肌细胞凋亡率为12.56％；对比例3的平滑肌细胞凋亡率为10.35％；对比例4的平滑肌细胞凋亡率为9.45％。

未添加铜元素的钴基合金：对比例5的平滑肌细胞凋亡率为6.45；对比例6的平滑肌细胞凋亡率为6.1％。

可见，与未添加铜元素的钴基合金相比，本发明实施例中提供的添加铜元素的含铜钴基合金(Cu：4.5-5.5(重量)％)对血管平滑肌细胞具有最明显的抑制作用，并且可最有效地促进内皮细胞的生长，从而会加快受损血管的愈合，最终达到抑制冠脉支架内再狭窄的目的。

实施例7

将实施例1-3和对比例1-6的钴基合金进行动态凝血实验检测，即动态检测本发明实施例1-3的钴基合金及对比例1-6的钴基合金对内源性凝血因子激活的程度，观察钴基合金对凝血时间的影响，从而可判断钴基合金的抗凝血性能的优劣。

测试过程如下：将0.1-0.2mL抗凝兔血滴于实验材料表面，用微量加样器加入浓度为0.2M的CaCl₂溶液10-25μL，用涂硅玻璃棒轻轻搅匀，并立即记录时间。到15、30、50、70、90分钟等预定时间后，分别用50-100mL的蒸馏水漂洗1分钟，未凝固的血细胞将起溶血反映，自由的血红蛋白将均匀分布于蒸馏水中，将流注液收集在烧杯中。利用酶标仪在波长540/545nm处测定溶液的O.D.值(optical density，光密度值)，并做出O.D.-t(时间)动态凝血时间曲线。根据动态凝血时间曲线，可求出材料的初凝时间。测试结果分别见表2和表3。

对比表2和表3，添加铜元素的含铜钴基合金：实施例1的血液初凝时间为96分钟，实施例2的血液初凝时间为98分钟，实施例3的血液初凝时间为99分钟，对比例1的血液初凝时间为40分钟，对比例2的血液初凝时间为45分钟，对比例3的血液初凝时间为39分钟，对比例4的血液初凝时间为40分钟。

未添加铜元素的钴基合金：对比例5的血液初凝时间为37分钟，对比例6的血液初凝时间为35分钟。

可见，本发明实施例中提供的添加铜元素的含铜钴基合金(Cu：4.5-5.5(重量)％)的初凝时间均超过90min，即凝血时间要长。因此，添加铜元素的含铜钴基合金(Cu：4.5-5.5(重量)％)具有更优异的抗凝血性能，能有效地减少血栓在其表面的形成几率。

实施例8

将实施例1-3和对比例1-6的钴基合金进行MTT(3-(4，5)-dimethylthiahiazo(-z-y1)-3，5-di-phenytetrazoliumromide，3-(4，5-二甲基噻唑-2)-2，5-二苯基四氮唑溴盐)生物安全性能检测，即根据国标GBT16886.5-2003医疗器械生物学评价，分别包括对细胞相对增殖率和细胞毒性级别的评价。

采用噻唑蓝MTT比色法测定细胞生存率，进而评价样品的生物安全性。MTT法又称MTT比色法，是一种检测细胞存活和生长的方法。其检测原理为活细胞线粒体中的琥珀酸脱氢酶能使外源性MTT还原为水不溶性的蓝紫色结晶甲瓒(Formazan)并沉积在细胞中，而死细胞无此功能。

具体操作为：将人成骨内瘤细胞MG63的冻存管从液氮中取出，37℃水浴中快速融化，离心弃上清，加入新鲜配制的含10％胎牛血清的DMEM(dulbecco′s modified eaglemedium，高糖培养基)高糖培养基中，反复吹打成细胞悬液后移入培养瓶中，置于37℃、饱和湿度、体积分数为5％的CO₂恒温培养箱中静置培养，隔日换液。3-4天传代培养，在倒置相差显微镜下观察细胞形态。

取生长旺盛的MG63细胞，2.5g/L胰蛋白酶消化后，用含10％胎牛血清的DMEM培养液制备成细胞密度约为6×104/mL的单细胞悬液，接种于9块96孔培养板，每板设A、B、C、D、E、F、G、H、I实验组及调零组，每组10孔，实验组每孔中均加入细胞悬液100μL，37℃、5％CO₂条件下静置培养。

待细胞贴壁生长后弃去原培养液，PBS反复冲洗，按实验分组加样。加样24小时、48小时、72小时、96小时、120小时后，每孔加入新鲜配制的5mg/mL的无菌MTT溶液，继续培养4小时终止培养。小心弃去原培养液，每孔加入150μL DMSO(Dimethyl sulfoxide，二甲基亚砜)，室温下微量振荡器振荡培养板10分钟使结晶物充分溶解。用酶联免疫检测仪在490nm波长处测定各孔O.D.(optical density，光学密度)值。实验重复三次取各组平均值。计算RGR(relative growth rate，细胞相对增殖率)，计算公式：RGR＝(实验组O.D.值/培养基O.D.值)×100％，然后根据5级毒性评价标准分级(0和1级符合生物医用材料的要求)，对各组结果进行评价，结果分别见表2和3。

对比表2和表3，可以看出：

(1)细胞相对增殖率：

添加铜元素的含铜钴基合金：实施例1的细胞相对增殖率为93％，实施例2的细胞相对增殖率为93％，实施例3的细胞相对增殖率为90％，对比例1的细胞相对增殖率为95％，对比例2的细胞相对增殖率为95％，对比例3的细胞相对增殖率为75％，对比例4的细胞相对增殖率级别为70％。

未添加铜元素的钴基合金：对比例5的细胞相对增殖率为95％，对比例6的细胞相对增殖率为90％。

(2)细胞毒性级别：

添加铜元素的含铜钴基合金：实施例1的细胞毒性级别为0级，实施例2的细胞毒性级别为0级，实施例3的细胞毒性级别为0级，对比例1的细胞毒性级别为0级，对比例2的细胞毒性级别为0级，对比例3的细胞毒性级别为1级，对比例4的细胞毒性级别为1级。。

未添加铜元素的钴基合金：对比例5的细胞毒性级别为0级，对比例6的细胞毒性级别为0级。

可见，添加过量的铜元素会降低细胞增值率，但仍满足生物安全性的要求。

并且，不论是添加铜元素的含铜钴基合金还是未添加铜元素的铜钴合金均符合生物医用材料的细胞毒性要求(评级≤1级)，是生物安全的。

由上所述，从表2和表3中可以看出，实施例1-3各元素均在范围内，各项检测项目均符合标准，其力学性能、耐点蚀性能和生物安全性方面表现优异，并能有效抑制血管平滑肌细胞的增值，降低血栓的发生率，是良好的降低支架内再狭窄发生率的新型医学材料。

对比例1：Cu含量不足，内皮细胞凋亡率较高，不能很好地促进平滑肌细胞的生长，且血液初凝时间较短；

对比例2：Cu含量不足但接近本发明实施例中的Cu元素范围，内皮细胞凋亡率仍较高，不能很好地促进平滑肌细胞的生长，且血液初凝时间仍较短；

对比例3：Cu过量但接近本发明实施例中的Cu元素范围，导致耐点蚀性能降低，生物安全性能较差；

对比例4：Cu过量，导致点蚀电位低于800mV，，不满足外科植入材料对耐蚀性的要求；

对比例5：不含有Cu元素，内皮细胞凋亡率较高，很难促进平滑肌细胞的生长，且血液初凝时间仍较短；

对比例6：不含有Cu元素，同样地，内皮细胞凋亡率较高，很难促进平滑肌细胞的生长。

对比例1-6的元素不在范围内，会带来一些不良影响，例如，或者耐点蚀性能达标，或者血液初凝时间达标，或者细胞凋亡率达标，但很难同时符合要求。低于4.5(重量)％的Cu添加作用不够突出，即使经过热处理，由于没有达到铜在钴基合金中的过饱和含量，不利于实际应用中的微量铜离子释放，因而不会明显具备降低冠状动脉支架植入后发生支架内再狭窄的生物功能；含量超过5.5(重量)％时，可能会导致钴基合金即使在高温下还会保留一定量的富铜相，从而严重影响到钴基合金自身的加工性能、耐蚀性能以及力学性能。

综上，通过以上分析可知，只有当铜元素的含量满足一定的范围，经过合适的热加工和热处理工艺才能使含铜钴基合金具备优异的力学性能，能够有效地抑制血管平滑肌细胞的增殖，降低血栓的发生率，从而具有降低支架内再狭窄发生率的生物功能及较好的生物安全性能。

表2添加铜元素的含铜钴基合金的性能测试结果

表3未添加铜元素的钴基合金的性能测试结果

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制。因此，在不背离本发明的精神及其实质的情况下，本领域技术人员可作出各种改变、替换和变型。很显然，但这些改变、替换和变型都应涵盖于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于抑制冠状动脉支架内再狭窄的钴基合金，其特征在于，所述钴基合金用于制备冠状动脉支架，该合金的化学成分为：Cu：4.5-5.5(重量)％；Cr：19-21(重量)％；W：14-16(重量)％；Ni：9-11(重量)％；Fe：≤3(重量)％；C：≤0.15(重量)％；Si：≤1(重量)％；Mn：≤2(重量)％；其余为Co及不可避免的杂质。

2.一种如权利要求1所述的钴基合金的热加工方法，其特征在于，包括步骤：

将钴基合金在均匀化处理的温度范围内保温至钴基合金中的各元素充分均匀化；

将钴基合金开坯锻造，分多火锻造成棒材和/或初轧坯料。

3.如权利要求2所述的热加工方法，其特征在于，所述均匀化处理的温度范围为1200-1250℃。

4.如权利要求2所述的热加工方法，其特征在于，所述将钴基合金分多火锻造成棒材和/或初轧坯料的终锻温度≥1000℃。

5.如权利要求2所述的热加工方法，其特征在于，所述在均匀化处理的温度范围内的保温时间为2-4小时。

6.一种如权利要求2所述的热加工后获得的钴基合金的热处理方法，其特征在于，将所述钴基合金在固溶处理的温度范围内保温至钴基合金中铜元素充分固溶于基体中；

将所述钴基合金在时效处理的温度范围内保温至过饱和的铜析出，形成一定量的富铜相；

空冷至室温。

7.如权利要求6所述的热处理方法，其特征在于，所述固溶处理的温度范围为1100-1200℃。

8.如权利要求6所述的热处理方法，其特征在于，所述在固溶处理的温度范围内的保温时间为1-2小时。

9.如权利要求6所述的热处理方法，其特征在于，所述时效处理的温度为700℃。

10.如权利要求6所述的热处理方法，其特征在于，所述在时效处理的温度范围内的保温时间为2-6小时。