CN104546240A

CN104546240A - 表面具有微结构的超疏水血管支架及其制备方法

Info

Publication number: CN104546240A
Application number: CN201410788771.1A
Authority: CN
Inventors: 黄汉雄
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2015-04-29

Abstract

本发明公开一种表面具有微结构的超疏水血管支架及其制备方法，血管支架的外表面和/或内表面分布有双级微柱复合微结构，双级微柱复合微结构由大微柱和小微柱交替排列构成；其制备方法是根据超疏水血管支架的结构及其表面的微结构，先设计并制造相应的模具嵌件和模腔模板，再将模具嵌件和模腔模板安装于注塑机模具中，采用注塑机将高分子材料熔融后注入模具型腔中，对高分子熔体进行保压和冷却，开模后取出血管支架。本超疏水血管支架可减小血小板和平滑肌细胞等的粘附、增殖和迁移，有助于防止血管支架发生再狭窄。

Description

表面具有微结构的超疏水血管支架及其制备方法

技术领域

本发明涉及植入性的医疗器件领域，特别涉及一种表面具有微结构的超疏水血管支架及其制备方法。

背景技术

心脑血管疾病是威胁人类健康的主要疾病。21世纪初，全世界每年约1700万人死于心脑血管疾病，我国高达350万人，居各类疾病之首。随着心血管疾病发病率的增加和机械外伤的频发，临床急需各种直径的血管替代物修复损伤血管。血管支架是经皮冠状动脉腔内成形术中保持病变血管通畅的植入性器件，自20世纪80年代中期应用于临床以来，得到了迅速发展和应用。

永久性金属支架会造成医源性损伤和排斥反应等并发症；已被美国食品药物管理局批准的生物可降解高分子支架具有许多优点，如良好的生物相容性，可阻碍支架的毒性元素释放至人体内，良好的热性能和力学性能，对血管提供暂时性的支撑作用，降低血栓形成发生率，避免远期并发症。

然而，目前的血管支架植入会使病变血管扩张，损伤血管内皮，在受损处引发血液中蛋白质的吸附以及血小板的粘附和聚集，形成血栓；此外，血管支架植入使血管壁发生炎症反应，诱发多种细胞增长因子，使血管平滑肌细胞增殖、迁移到血管内膜，引发内膜增生。这两方面会导致血管支架植入后发生再狭窄，严重时血管支架发生塌陷而伤害患者。因此，若能抑制血小板粘附、血栓形成、内膜增生，减轻平滑肌细胞增殖，则可防止血管支架发生再狭窄。

自然界中，荷叶和稻叶等叶子的表面均具有超疏水特性，导致该特性的两个关键因素是表面几何微纳结构和低表面自由能。不同微结构的超疏水固体表面与水的润湿特性存在差异。如具备超疏水低粘附特性的荷叶表面静态接触角大于150°而滚动角小于5°，其自洁能力显著。该自洁能力在生物医学上表现为防生物淤积能力，若能将其应用于血管支架上，超疏水表面的微结构将可减少其与细胞的接触面积，大幅降低细胞的粘附、增殖和迁移。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种表面具有微结构的超疏水血管支架，该血管支架可减小血小板和平滑肌细胞等的粘附和增殖，有助于防止血管支架发生再狭窄。

本发明的另一目的在于提供一种用于上述表面具有微结构的超疏水血管支架的制备方法。

本发明的技术方案为：一种表面具有微结构的超疏水血管支架，血管支架的外表面和/或内表面分布有双级微柱复合微结构，双级微柱复合微结构由大微柱和小微柱交替排列构成。双级微柱复合微结构具有超疏水性能，可减小血小板和平滑肌细胞等的粘附和增殖，有助于防止血管支架发生再狭窄。

所述血管支架呈管形网状结构。

所述血管支架由轴向筋条和环向筋条交叉分布构成，双级微柱复合微结构分布于轴向筋条的外表面和/或内表面上以及环向筋条的外表面和/或内表面上。

所述双级微柱复合微结构中，每个大微柱的前后两侧和左右两侧均分布有小微柱，每个小微柱的前后两侧或左右两侧分布有大微柱。即在该结构中，无论是纵向还是横向的方向上，均交替地分布为一行大微柱、小微柱交替排列的结构和一行小微柱、空位交替排列的结构。

所述双级微柱复合微结构中，大微柱的当量尺寸为10～20μm、高度为30～60μm，相邻两个大微柱之间的间距为20～40μm。

所述双级微柱复合微结构中，小微柱的当量尺寸为2～5μm、高度为10～25μm。

所述大微柱和小微柱的横截面均为圆形、椭圆形、扇形、多边形、十字形、井字形或多弧形中的一种。当微柱的横截面为圆形时，上述当量尺寸为对应圆形的直径；当微柱的横截面为椭圆形时，上述当量尺寸为对应椭圆形的长径；当微柱的横截面为扇形时，上述当量尺寸为对应扇形的半径；当微柱的横截面为多边形、十字形、井字形或多弧形中的一种时，上述当量尺寸为对应形状的最大宽度。

本发明用于上述表面具有微结构的超疏水血管支架的制备方法，包括以下步骤：

(1)根据超疏水血管支架的结构及其表面的微结构，设计并制造相应的模具嵌件和模腔模板；

(2)将模具嵌件和模腔模板安装于注塑机模具中，采用注塑机将高分子材料熔融后注入模具型腔中，对高分子熔体进行保压和冷却，开模后取出血管支架。

所述步骤(1)中，模腔模板通过微细铣削和微细电火花制造而成。

所述步骤(2)中，所述高分子材料为生物可降解材料。

本超疏水血管支架的原理如下：在生物可降解高分子血管支架的外表面和/或内表面上交替排列有双级微柱复合微结构，当大微柱的纵横比较大时，液滴难以浸润微柱之间的间隙，从而水接触角较大，即双级复合微结构表面呈现较高的超疏水性。表面具有微结构的生物可降解高分子血管支架植入血管后，表面微结构呈现的超疏水特性能大幅降低细胞的粘附，从而明显减小血小板和平滑肌细胞等的粘附、生长、增殖和迁移，有助于防止血管支架发生再狭窄。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

(1)通过表面物理拓扑结构的设计，本超疏水生物可降解高分子血管支架表面的微结构可减小血小板和平滑肌细胞等不希望生物物种的粘附、生长和增殖，有助于防止血管支架发生再狭窄甚至塌陷而伤害患者。

(2)血管支架由生物可降解高分子材料成型，具有良好的生物相容性，且当所支撑的狭窄段血管恢复畅通、内膜修复完成后，在人体内可自行降解为二氧化碳和水等小分子,并随机体的正常代谢排出体外，避免支架引起的远期并发症。

(3)本超疏水生物可降解高分子血管支架的制备方法工序简单易操作，所采用的设备为工业生产中较为普遍的连续型加工设备(注塑机)，微结构复制精度高。因此，可实现连续、批量制备，易于推广应用。

(4)通过注塑可确保成型的生物可降解高分子血管支架应有的整体强度和疲劳强度。

附图说明

图1为本超疏水血管支架的结构示意图。

图2为图1中外表面A处或内表面B处的局部放大图。

图3为图2中C-C截面视图。

图4为微柱形双级复合微结构表面的润湿状态(超疏水)示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

本实施例一种表面具有微结构的生物可降解高分子超疏水血管支架，如图1所示，血管支架1呈管形网状结构，由轴向筋条和环向筋条交叉分布构成，轴向筋条的外表面和内表面上以及环向筋条的外表面和内表面上均分布有双级微柱复合微结构。

如图2或图3所示，双级微柱复合微结构由大微柱2和小微柱3交替排列构成。其中，大微柱和小微柱的横截面均为圆形，大微柱2的直径为10μm、高度为35μm，相邻两个大微柱之间的间距为20μm，小微柱3的直径为2μm、高度为10μm。

所述具有双级微柱复合微结构的表面的水接触角可达到165°，呈现超疏水特性，可明显减小血小板和平滑肌细胞等的粘附、生长和增殖，有助于防止血管支架发生再狭窄甚至塌陷而伤害患者。

用于上述表面具有微结构的生物可降解高分子超疏水血管支架的制备方法，包括如下所述的两个步骤：

所述步骤(2)中，所述高分子材料为生物可降解材料，如聚乳酸基增韧共混材料。

本实施例的原理简述如下：在生物可降解高分子血管支架1的外表面和内表面上交替排列有双级微柱复合微结构，如图4所示，当大微柱2的纵横比较大时，液滴4难以浸润大微柱2之间的间隙，从而水接触角较大，即双级复合微结构表面呈现较高的超疏水性。表面具有微结构的生物可降解高分子血管支架1植入血管后，表面微结构呈现的超疏水特性可明显降低细胞的粘附，从而减小不希望生物物种的生长和增殖，有助于防止血管支架1发生再狭窄。

实施例二

本实施例一种表面具有微结构的生物可降解高分子超疏水血管支架，与实施例一相比较，其不同之处在于：

大微柱2的直径为15μm、高度为50μm、间距为30μm，小微柱3的直径为3μm、高度为16μm。

具有双级微柱复合微结构的表面的水接触角可达到158°。

实施例三

大微柱2的直径为20μm、高度为60μm、间距为40μm，小微柱3的直径为5μm、高度为25μm。

具有双级微柱复合微结构的表面的水接触角可达到155°。

上述3个实施例中，大微柱和小微柱的横截面除了设计为圆形外，还可为椭圆形、扇形、多边形、十字形、井字形或多弧形。血管支架上，可在轴向筋条的外表面和内表面上以及环向筋条的外表面和内表面上同时布置双级微柱复合微结构，也可在轴向筋条的外表面或内表面上以及环向筋条的外表面或内表面上单面布置双级微柱复合微结构。

如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims

1.表面具有微结构的超疏水血管支架，其特征在于，血管支架的外表面和/或内表面分布有双级微柱复合微结构，双级微柱复合微结构由大微柱和小微柱交替排列构成。

2.根据权利要求1所述表面具有微结构的超疏水血管支架，其特征在于，所述血管支架呈管形网状结构。

3.根据权利要求2所述表面具有微结构的超疏水血管支架，其特征在于，所述血管支架由轴向筋条和环向筋条交叉分布构成，双级微柱复合微结构分布于轴向筋条的外表面和/或内表面上以及环向筋条的外表面和/或内表面上。

4.根据权利要求1所述表面具有微结构的超疏水血管支架，其特征在于，所述双级微柱复合微结构中，每个大微柱的前后两侧和左右两侧均分布有小微柱，每个小微柱的前后两侧或左右两侧分布有大微柱。

5.根据权利要求1所述表面具有微结构的超疏水血管支架，其特征在于，所述双级微柱复合微结构中，大微柱的当量尺寸为10～20μm，高度为30～60μm，相邻两个大微柱之间的间距为20～40μm。

6.根据权利要求1所述表面具有微结构的超疏水血管支架，其特征在于，所述双级微柱复合微结构中，小微柱的当量尺寸为2～5μm，高度为10～25μm。

7.根据权利要求1所述表面具有微结构的超疏水血管支架，其特征在于，所述大微柱和小微柱的横截面均为圆形、椭圆形、扇形、多边形、十字形、井字形或多弧形中的一种。

8.用于权利要求1～7任一项所述表面具有微结构的超疏水血管支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述表面具有微结构的超疏水血管支架的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，模腔模板通过微细铣削和微细电火花制造而成。

10.根据权利要求8所述表面具有微结构的超疏水血管支架的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述高分子材料为生物可降解材料。