CN105559953A - 镁合金心血管支架的制作方法、支架和支架的预制体 - Google Patents

镁合金心血管支架的制作方法、支架和支架的预制体 Download PDF

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Abstract

本发明提供的镁合金心血管支架的制作方法、支架和支架的预制体，解决现有镁合金支架制作中存在的工艺复杂和成本高的技术问题。方法包括：制作镁合金心血管支架的预制体；通过磁控溅射将镁合金靶材溅射到预制体的表面；将溅射了镁合金靶材的预制体浸入醇溶液或水溶液，以使预制体溶解得到镁合金心血管支架；其中，预制体基于3D打印技术打印制备，包括支架本体和内衬；支架本体为具有网状结构的管状体；管状体的网状结构由轴向筋和横梁筋构成；轴向筋的截面呈梯形；横梁筋的侧面向管状体内部倾斜；内衬为管状体，置于管状体的内侧。轴向筋的梯形截面和内衬设计有利于预制体的溶解剥离，避免磁控溅射过程中出现毛刺，简化了工艺，降低了成本。

Description

镁合金心血管支架的制作方法、支架和支架的预制体
技术领域
本发明属于人体植入医疗器械技术领域，具体地说，涉及一种镁合金心血管支架的制作方法、支架和支架的预制体。
背景技术
以不锈钢、镍钛合金或钴铬合金为材料的心血管支架得到广泛的临床应用。
临床结果分析发现，这些金属支架引起局部炎症反应可能导致晚期血栓的危险，继而出现药物涂覆的第二代镀膜支架，这种支架植入体内后，药物便会缓慢释放出来，抑制疤痕组织在支架周围生长，镀膜支架上的药物终会耗尽，药物耗尽后的金属支架同样会引起局部炎症反应。为了解决金属支架引起局部炎症的问题，现有技术中设计出一种完全可降解的支架，主要选用镁合金材料。
制备镁合金可吸收支架采用的制作方法为：先制备出薄壁细管，然后进行激光雕刻。但，镁合金薄壁细管的原材料难以获得，且因为镁的活性强，需要专用激光雕刻设备，而且激光雕刻工艺制品的后处理复杂，例如切割残渣、局部氧化、局部污染等问题的处理。因此，使得现有的镁合金支架的制作方法存在制作工艺复杂且成本高的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种镁合金心血管支架的制作方法、支架和支架的预制体，解决现有镁合金支架制作中存在的工艺复杂和成本高的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
提出一种镁合金心血管支架的制作方法，包括：制作镁合金心血管支架的预制体；通过磁控溅射将镁合金靶材溅射到预制体的表面；将溅射了镁合金靶材的预制体浸入醇溶液或水溶液，以使预制体溶解得到镁合金心血管支架；其中，所述预制体基于3D打印技术打印制备，包括支架本体和内衬；所述支架本体为具有网状结构的管状体；所述管状体的网状结构由轴向筋和横梁筋构成；所述轴向筋的截面呈梯形；所述横梁筋的侧面向管状体内部倾斜；所述内衬为管状体，置于所述管状体的内侧。
进一步的，在将溅射了镁合金靶材的预制体浸入醇溶液或水溶液之后，所述方法还包括，将镁合金心血管支架放入流体抛光液中进行电化学抛光去毛刺。
进一步的，所述预制体采用醇溶性光敏树脂材料或水溶性光敏树脂材料打印。
进一步的，在通过磁控溅射将镁合金靶材溅射到预制体的表面时，所述方法还包括：控制溅射的镁合金靶材的厚度为0.1mm-0.3mm。
进一步的，通过磁控溅射将镁合金靶材溅射到架预制体的表面，具体为：将预制体置于真空室内的阳极旋转架上；打开溅射电源，使得置于真空室内的阴极上的镁合金靶材溅射到预制体上。
进一步的，在打开溅射电源之前，所述方法还包括：控制所述阳极旋转架以120r/min的转速旋转；和向真空室内充入纯氩气，使得真空室的气压为1.2Pa。
进一步的，在溅射完成之后，所述方法还包括：向真空室内充入干燥氮气直到真空室内气压与外界气压平衡。
提出一种镁合金心血管支架，使用镁合金支架的制作方法制作；包括：制作镁合金心血管支架的预制体；通过磁控溅射将镁合金靶材溅射到预制体的表面；将溅射了镁合金靶材的预制体浸入醇溶液或水溶液，以使预制体溶解得到镁合金心血管支架；其中，所述预制体基于3D打印技术打印制备，包括支架本体和内衬；所述支架本体为具有网状结构的管状体；所述管状体的网状结构由轴向筋和横梁筋构成；所述轴向筋的截面呈梯形；所述横梁筋的侧面向管状体内部倾斜；所述内衬为管状体，置于所述管状体的内侧。
提出一种用于制作镁合金心血管支架的预制体，所述预制体基于3D打印技术打印制备，包括支架本体和内衬；所述支架本体为具有网状结构的管状体；所述管状体的网状结构由轴向筋和横梁筋构成；所述轴向筋的截面呈梯形；所述横梁筋的侧面向管状体内部倾斜；所述内衬为管状体，置于所述管状体的内侧。
进一步的，所述支架本体的内径比最终成型的镁合金心血管支架的内径小两个磁控溅射的镁合金层厚度。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明实施例提出的镁合金心血管支架的制作方法、支架和支架的预制体中，采用3D打印技术打印出用于制作镁合金心血管支架的预制体，结合磁控溅射技术，将镁合金靶材溅射到预制体上，最后在溶剂中溶解除去预制体而得到镁合金心血管支架。预制体的网状结构带有内衬，结合轴向筋截面的梯形结构以及横梁筋侧面向内倾斜的结构，使得溅射的镁合金不会溅射到预制体内表面，有利于预制体的溶解和剥离，同时避免在磁控溅射镁合金过程中使得网筋边缘出现过多毛刺。这种制作方法规避了现有技术中制备镁合金薄壁细管与激光雕刻的复杂工艺，简化了工艺，进而降低了制作成本，解决了现有镁合金支架制作中存在的工艺复杂和成本高的技术问题。
结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1为本发明实施例提出的用于镁合金心血管支架的预制体的结构图；
图2为本发明实施例提出的支架制作方法的流程图；
图3为本发明实施例提出的真空室的结构图；
图4为本发明实施例提出的镁合金心血管支架的预制体的结构图；
图5为使用本发明提出的支架制作方法制作的镁合金心血管支架的结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。
如图1所示，为本发明实施例提出的用于制作镁合金心血管支架的预制体的结构图，该预制体包括支架本体和内衬6；支架本体为具有网状结构的管状体；管状体的网状结构由轴向筋3和横梁筋4构成；轴向筋3的截面5呈梯形；横梁筋的侧面7向管状体内部倾斜；内衬6为管状体，置于管状体的内侧。
预制体为基于3D打印技术打印制备的；支架本体的内径比最终成型的镁合金心血管支架的内径要小两个磁控溅射的镁合金层厚度，0.2mm-0.6mm，保证在预制体表面磁控溅射成型的镁合金心血管支架的直径不会比实际要求值大。支架本体的内径为2mm-4mm，壁厚为3mm-5mm。
采用该预制体制作镁合金心血管支架时，如图2所示，包括以下步骤：
步骤S21：制作镁合金心血管支架的预制体。
首先，建立心血管支架预制体的3D打印三维模型，然后基于立体光固化成型技术（SLA）或者基于聚合物喷射技术（PolyJet）的3D打印方法，打印出预制体，其中SLA技术的3D打印精度可以达到0.02mm，PolyJet技术的3D打印可以达到0.0016mm。
打印材料采用溶性光敏树脂材料或水溶性光敏树脂材料；醇溶性光敏树脂材料优选乙氧基化的脂肪醇；水溶性光敏树脂材料优选聚乙二醇双丙烯酸酯。
步骤S22：通过磁控溅射将镁合金靶材溅射到预制体的表面。
如图3所示，磁控溅射在真空室201内进行，具体的，将预制体置于真空室内的阳极旋转架205上，将镁合金靶材202安防在真空室的阴极203上，然后关闭真空室201。
运行机械泵208抽真空到20Pa，然后使用分子泵207使真空室的真空度达到5*10-4Pa。从气体入口206通入纯氩气到真空室201内，使真空室内的气压为1.2Pa，控制阳极旋转架的转速为120r/min。
打开溅射电源，溅射功率20W，使得置于真空室内的阴极上的镁合金靶材溅射到预制体上。控制溅射的镁合金靶材的厚度为0.1mm-0.3mm。
最后，向真空室内充入干燥氮气直到真空室内气压与外界气压平衡，打开真空室取出溅射了镁合金靶材的预制体。
如图4所示，轴向筋的截面5的梯形设计、横梁筋的侧面7向预制体内部倾斜、以及内衬6的设计，能够保证镁合金靶材不会因为镂空结构而溅射到预制体内侧以及轴向筋的截面和横梁筋的侧面。内衬6的设计还有利于预制体的溶解剥离。轴向筋的截面的梯形设计，使得磁控溅射过程中就，横梁筋4上的镁合金膜8与内衬6上的镁合金膜之间出现镀膜断点9，有利于预制体的溶解剥离，同时避免轴向筋和横梁筋上的镁合金膜边缘出现过多毛刺。
步骤S23：将溅射了镁合金靶材的预制体浸入醇溶液或水溶液，以使预制体溶解得到镁合金心血管支架。
醇溶液为异丙醇、乙醇或者二者的混合物；水溶液优选纯净水。光敏树脂材料在醇溶液或水溶液中溶解，留下溅射的镁合金膜即为镁合金心血管支架。
最后，可以将支架放入流体抛光液中进行电化学抛光去毛刺，得到最终的镁合金心血管支架，如图5所示，该管状的支架由轴向杆1和横梁杆2构成的网状结构。
上述本发明提出的镁合金心血管支架的制作方法中，使用基于立体光固化成型技术或基于聚合物喷射技术的高精度3D打印设备，首先打印支架预制体，再通过磁控溅射技术在预制体表面沉积镁合金镀膜，最后在溶剂中溶解除去预制体而得到镁合金心血管支架。预制体的网状结构带有内衬，网状结构的网筋截面呈梯形，这种梯形截面加内衬的设计方法有利于预制体的溶解剥离，同时避免在磁控溅射过程中使得网筋边缘出现过多毛刺。与现有技术相比，规避了现有技术中制备镁合金薄壁细管与激光雕刻的复杂工艺，简化了工艺，进而降低了制作成本，尤其满足目前个性定制用于生物学实验的可降解镁合金支架需求。
基于上述的镁合金心血管支架的制作方法，本发明实施例提出一种镁合金心血管支架，采用上述制作方法制作。
下面以一个具体的实施例说明使用本发明提出的制作方法制作的镁合金心血管支架。
制作材料：镁合金材料为Mg4Zn1.2Mn，组分质量百分比为锌4%、锰1.2%，其余为镁。
支架外形：轴向筋和横梁筋结合的网状结构，支架长度为20mm，直径为3mm，壁厚0.25mm，筋宽0.3mm。
预制体：采用SLA类型3D打印机打印制作血管支架预制体，3D打印材料为醇溶性光敏树脂，预制体溶剂为纯度为99.9%的异丙醇。
磁控溅射设备：磁控溅射沉积系统B13-054,整机功率15KW，溅射功率20W。
电化学抛光：采用如下表一的抛光液配方以及操作条件。
表一：
本实施例制作的镁合金心血管支架的测试结果如下表二所示。
表二
径向支撑力 支架缩短率 支架回缩率 血管壁覆盖率 支撑效率
0.5N 5% 11% 29% 71%
应该指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种镁合金心血管支架的制作方法，其特征在于，包括：
制作镁合金心血管支架的预制体；
通过磁控溅射将镁合金靶材溅射到预制体的表面；
将溅射了镁合金靶材的预制体浸入醇溶液或水溶液，以使预制体溶解得到镁合金心血管支架；
其中，所述预制体基于3D打印技术打印制备，包括支架本体和内衬；所述支架本体为具有网状结构的管状体；所述管状体的网状结构由轴向筋和横梁筋构成；所述轴向筋的截面呈梯形；所述横梁筋的侧面向管状体内部倾斜；所述内衬为管状体，置于所述管状体的内侧。
2.根据权利要求1所述的镁合金心血管支架的制作方法，其特征在于，在将溅射了镁合金靶材的预制体浸入醇溶液或水溶液之后，所述方法还包括，
将镁合金心血管支架放入流体抛光液中进行电化学抛光去毛刺。
3.根据权利要求1所述的镁合金心血管支架的制作方法，其特征在于，所述预制体采用醇溶性光敏树脂材料或水溶性光敏树脂材料打印。
4.根据权利要求1所述的镁合金心血管支架的制作方法，其特征在于，在通过磁控溅射将镁合金靶材溅射到预制体的表面时，所述方法还包括：
控制溅射的镁合金靶材的厚度为0.1mm-0.3mm。
5.根据权利要求1所述的镁合金心血管支架的制作方法，其特征在于，通过磁控溅射将镁合金靶材溅射到架预制体的表面，具体为：
将预制体置于真空室内的阳极旋转架上；
打开溅射电源，使得置于真空室内的阴极上的镁合金靶材溅射到预制体上。
6.根据权利要求5所述的镁合金心血管支架的制作方法，其特征在于，在打开溅射电源之前，所述方法还包括：
控制所述阳极旋转架以120r/min的转速旋转；和
向真空室内充入纯氩气，使得真空室的气压为1.2Pa。
7.根据权利要求5所述的镁合金心血管支架的制作方法，其特征在于，在溅射完成之后，所述方法还包括：
向真空室内充入干燥氮气直到真空室内气压与外界气压平衡。
8.一种镁合金心血管支架，其特征在于，使用如权利要求1-7所述的镁合金支架的制作方法制作。
9.一种用于制作镁合金心血管支架的预制体，其特征在于，所述预制体基于3D打印技术打印制备，包括支架本体和内衬；
所述支架本体为具有网状结构的管状体；所述管状体的网状结构由轴向筋和横梁筋构成；所述轴向筋的截面呈梯形；所述横梁筋的侧面向管状体内部倾斜；
所述内衬为管状体，置于所述管状体的内侧。
10.根据权利要求9所述的用于制作镁合金心血管支架的预制体，其特征在于，所述支架本体的内径比最终成型的镁合金心血管支架的内径小两个磁控溅射的镁合金层厚度。
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