CN107607071A - 可降解药物涂层支架涂层厚度的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可降解药物涂层支架涂层厚度的测量方法，通过在支架聚合物涂层表面喷涂贵金属保护层，阻隔了后续样品冷镶嵌固化处理时聚合物涂层与用于固化的溶液的接触，避免二者直接接触发生互溶，导致聚合物涂层破损，无法进行后续测量。采用本发明的测量方法，可以在冷镶嵌固化处理后仍保持聚合物涂层的完整性，在扫描电镜下准确测量出聚合物涂层和金属涂层的厚度。

Description

可降解药物涂层支架涂层厚度的测量方法

技术领域

本发明涉及可吸收血管支架领域，尤其涉及一种可降解药物涂层支架涂层厚度的测量方法。

背景技术

近年来，经皮植入可降解血管支架已成为治疗冠状动脉粥样硬化的研究热点，可降解血管支架由生物可降解或可吸收材料制成，能支撑血管，并能对特定的疾病进行治疗，最终在体内降解消失，避免了永久性金属支架植入对人体的长期异物影响。

可降解药物涂层支架主要由支架、聚合物载体和药物部分组成，聚合物载体和药物也统称聚合物涂层。支架通常选用的是金属支架、陶瓷支架和高分子材料支架，金属支架因具有优越的力学性能而受到青睐。可降解药物涂层支架选用金属材料作为支架部分的时候，金属表面往往需要镀上一层保护层，以避免支架主体过早发生腐蚀降解。可降解药物涂层支架降解主要由可降解聚合物起到主导作用，可降解聚合物主要包括聚乳酸(polylacticacid,PLA)、聚乙醇酸(polyglycolicacid,PGA)、聚乳酸乙醇酸(poly(lacticacid-co-glycolic acid)，PLGA)、聚己内酯(polycaprolactone，PCL)等，这类聚合物具有优良的生物相容性和可吸收性，通常作为可降解药物涂层支架的涂层载体。无论是聚合物涂层还是金属涂层，其厚度都决定着整个支架能否在预定的时间范围内降解并吸收，因此，涂层厚度是衡量可降解支架寿命的一个关键参数。

目前常用的厚度测量仪器基本上都针对零部件、平面件或者曲面件的金属涂层或者非金属涂层测量，主要采用磁性法或者涡流法。而这两种方法都只能解决一种涂层厚度的测量，比如，采用磁性法只能测量金属上的非金属涂层厚度，采用涡流法只能测量非金属上的金属涂层厚度。厚度测量仪器对样品大小也有一定要求，一般厚度测量仪器要求样品最小面积直径不小于3毫米，而可降解药物涂层支架样品单个支架杆规格远小于厚度测量仪器所要求的最小测量尺寸。另一种常用的测量方法是冷镶嵌切片显微分析法，利用冷镶嵌溶液直接对支架进行固化处理后测量涂层厚度，但由于可降解药物涂层支架体积小、涂层薄和涂层完整性易被破坏，常规的冷镶嵌切片显微分析法很难同时准确地完成金属涂层和聚合物涂层厚度的测量。当两种涂层同时存在时，聚合物涂层因为相似相溶而易溶于冷镶嵌溶液中，所以常规的冷镶嵌切片显微分析法很难确保支架表面聚合物涂层的完整性。

基于此，有必要提供一种能准确测量可降解药物涂层支架涂层厚度的测量方法。

发明内容

本发明提供了一种可降解药物涂层支架涂层厚度的测量方法，包括以下步骤：

S1、采用喷涂技术对所述支架进行表面保护处理，使支架表面均匀涂覆上一层贵金属层；

S2、将经表面保护处理后的支架置于冷镶嵌模具内，向模具内注入固化溶液进行固化，将支架制成固态样品；

S3、对固态样品进行打磨，使打磨平面能完全显露出支架杆，并保证每个支架杆都能处在同一个水平面上；

S4、对打磨后的固态样品进行抛光，保证在光学显微镜下看到样品表面无划痕，涂层边界轮廓清晰可见；

S5、在磨抛好的固态样品表面喷涂一层导电层，放入扫描电子显微镜内进行观察；

S6、利用扫描电镜的尺寸测量功能测量样品涂层厚度，根据需求进行多次测量求平均值，得出测量厚度。

在其中一实施例中，步骤S1中所述的喷涂技术为使用喷金仪喷涂，对支架四周进行喷涂，支架单侧喷涂时间为25～40秒，所述贵金属层厚度不超过3纳米。

在其中一实施例中，所述冷镶嵌模具直径和高度尺寸保证足以容纳所述支架，且放置支架后不会发生贴壁。

在其中一实施例中，步骤S2中所述固化液体为环氧树脂和对应的固化剂按5：1体积比例混合的混合溶液。

在其中一实施例中，步骤S3所述对固态样品进行打磨包括依次采用规格为800#、1000#、2400#和3000#的砂纸进行打磨。

在其中一实施例中，步骤S3所述对固态样品进行打磨更换不同规格砂纸后将样品旋转90°再继续进行打磨。

在其中一实施例中，步骤S4所述对打磨后的固态样品进行抛光时依次使用粒径为0.3微米、0.1微米和0.05微米的抛光液分别抛光2分钟、3分钟和5分钟。

本发明的可降解药物涂层支架涂层厚度的测量方法，通过在支架聚合物涂层表面喷涂贵金属保护层，阻隔了后续样品冷镶嵌固化处理时聚合物涂层与用于固化的溶液的接触，避免二者直接接触发生互溶，导致聚合物涂层破损，无法进行后续测量。采用本发明的测量方法，可以在冷镶嵌固化处理后仍保持聚合物涂层的完整性，在扫描电镜下准确测量出聚合物涂层和金属涂层的厚度。

附图说明

图1为本发明一实施例中的可降解药物涂层支架结构示意图；

图2为本发明一实施例中的可降解药物涂层支架横截面扫描电镜图；

图3为本发明一实施例中的可降解药物涂层支架单个支架杆的截面示意图；

图4为本发明一实施例的测量可降解药物涂层支架涂层厚度的方法流程图；

图5为本发明一实施例的可降解药物涂层支架单个支架杆的横截面扫描电镜图；

图6为本发明一实施例的可降解药物涂层支架单个支架杆的横截面放大边界扫描电镜图；

图7为未采用本发明的测量方法测量可降解药物涂层支架单个支架杆的横截面扫描电镜图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明的技术方案和有益效果，以下结合具体实施例对本发明做详细介绍。应当注意，任何实施本发明的技术人员应当是本领域的技术人员，应当熟知本领域的公知常识和常规实验操作。本发明所称固化溶液为冷镶嵌方法中常用的用于镶嵌样品的混合溶液。

如图1及图2所示，本发明所要测量的可降解药物涂层支架1由中空管体经激光切割制成，管壁镂空，管壁内外表面均覆有涂层，如图2所示，在支架1垂直于轴线的横截面上可以看到多个周向上的支架杆截面。图3为支架1横截面单个支架杆的截面示意图，支架杆由内至外包括支架主体11、覆于支架主体11表面的金属涂层12以及覆于金属涂层12表面的聚合物涂层13。支架主体11为材质为可体内降解的金属或合金，金属涂层12为镀于支架主体11上起保护作用的涂层，聚合物涂层13为添加有治疗药物如可降解聚酯、雷帕霉素或紫杉醇等以可降解聚合物为载体的涂层。

见图4，本发明的测量支架1涂层厚度的方法包括以下步骤：

步骤21：采用喷涂技术使支架表面均匀涂覆上一层贵金属层；

步骤22：将所述表面均匀涂覆上一层贵金属层的支架置于冷镶嵌模具内，向模具内注入固化溶液进行固化，将支架制成固态样品；

步骤23：对固态样品进行打磨；

步骤24：对打磨后的固态样品进行抛光；

步骤25：在磨抛好的固态样品表面喷涂一层导电层，放入扫描电子显微镜内进行观察；

步骤26：利用扫描电镜的尺寸测量功能测量样品涂层的厚度。

本测量可降解药物涂层支架涂层厚度的方法主要为制样和测量两步，即将样品加工成可在扫描电镜下清晰分辨各层的状态后再利用扫描电镜的尺寸测量功能对涂层厚度进行测量。

其中制样过程包括上述步骤21至步骤25，利用喷涂技术将聚合物涂层保护之后再进行固化、磨抛、喷涂导电层，保证进行测量前样品各层边界清晰。

如背景技术部分介绍的，在冷镶嵌固化处理样品时，支架1表面的聚合物涂层13中的聚合物容易与固化溶液发生互溶，因此固化处理前需要对支架进行表面保护处理，以保证聚合物涂层的完整性。具体地，按步骤21，首先截取待测支架的一小段，再利用喷金仪在支架1表面进行一次喷涂，该喷涂的物质保证不与聚合物涂层13发生反应，也不会令涂层13发生溶解或其它结构变化，即该物质喷涂之后能保证涂层13的稳定且自身也不会与后续与之接触的其它物质发生反应。该喷涂的物质可以为黄金(Au)、铂金(Pt)、银(Ag)或钯金(Pd)等贵金属，能起到较好的隔离作用即可。使用喷金仪时，开启设备，当真空度达到设备规定范围内后(例如设备内气压低于9.0Pa)，启动喷金操作，设备在高电压下将物质以电离子的形式喷射到支架上。为了使喷涂的物质在支架表面均匀，支架内外表面及镂空部位都需要喷涂等量的物质，设置喷金仪的电离速度恒定不变，控制喷涂时间，大致为支架每一个侧面喷涂的时间为25～40秒。本实施例喷涂时间为30秒，得到厚度为2纳米的涂层，喷涂物质的具体厚度可用200KX的扫描电镜观测。经步骤21喷涂的支架1除了能起到阻断互溶的作用，还能增强聚合物涂层13表面轮廓的清晰度，利于后续观测。由于步骤21喷涂的物质厚度在纳米级别，后续观测时可忽略。

然后进行步骤22，将经步骤21表面处理后的支架进行冷镶嵌固化处理。首先将支架放入冷镶嵌专用模具中，模具为塑料中空圆柱体，直径和高度尺寸保证足以容纳支架，且放置支架后不会发生贴壁。放置支架时，保证支架竖直置于模具中。然后将环氧树脂和对应的固化剂按5：1体积比例混合，再将混合溶液缓慢注入模具中，保证支架完全没入混合溶液。将模具置于18℃～22℃的通风环境中，静置约6小时，待模具中的混合溶液完全凝固后从模具中取出完成冷镶嵌的样品。在静置待溶液凝固时，环境温度不宜过高，否则，环氧树脂凝固过快，放热能量较高，会破坏步骤21喷涂的物质，进而破坏聚合物涂层13的完整性。在其它实施例中，还可以采用其它单组份或多组分的固化溶液，能到达冷镶嵌固化样品又不破坏支架涂层的目的即可。

经步骤22冷镶嵌固化后的样品整体呈圆柱状，表面不平整，且外层的固化物质较厚，不能直接进行涂层厚度测量的操作，需先经过步骤23进行打磨。具体地，将固化后的样品垂直置于半自动磨抛机上，用打磨砂纸垂直于样品轴线对样品端面进行打磨，直至打磨平面能完全显露支架杆，大致判断每个支架杆都处于同一个水平面上。为了缩短打磨时间同时保证打磨后的样品表面较精细，在打磨中需要更换砂纸，依次用规格为800#、1000#、2400#、3000#的砂纸进行打磨，在更换砂纸前，应注意观察打磨表面的形貌，待大部分打磨划痕一致，没有出现交叉磨痕即可更换砂纸，进行下一道打磨。更换砂纸后，注意将样品旋转90°，以消除上一道砂纸打磨留下的痕迹。具体每道砂纸的打磨时间依样品表面的打磨程度而定，打磨过程中具体打磨痕迹的形貌需用光学金相显微镜进行观察。

经步骤23打磨后的样品表面仍达不到显微扫描测量的要求，因此需要继续进行步骤24，对样品进行抛光处理。将半自动磨抛机上的砂纸更换为绒布抛光布，在抛光布上均匀涂抹抛光液，启动磨抛机进行抛光。抛光过程中需要使用不同粒径的抛光液，按顺序依次使用0.3微米、0.1微米、0.05微米的抛光液，持续抛光时间分别为2分钟、3分钟和5分钟。抛光结束后，将磨抛好的样品垂直放置于光学金相显微镜中观察，首先在100X放大倍数下观察支架截面的整体结构，看到清晰完整的支架截面后调整显微镜的放大倍数，调整视野，依次观察每个支架杆，看其表面涂层是否完整，是否出现由于磨抛不正确引起的破坏。若观察到支架杆表面涂层存在磨损，需要取出样品重复步骤23和步骤24，直至在显微镜中观察到支架杆表面涂层完整无破损为止。

经前步骤处理得到涂层无损的样品后，从显微镜样品架上取下样品，继续进行步骤25，用喷金仪对样品磨抛面喷涂金面。喷涂时，将磨抛面对准喷金仪的喷金面，采用与步骤21相同的操作方式对样品横截面进行喷涂。应当注意，本步骤的喷涂与步骤21的喷涂目的不同，本次喷涂只是根据扫描电镜的成像原理在样品横截面增加一个导电层，使样品横截面轮廓能在扫描电镜下清晰显示，故此次喷涂的时间和物质用量无特别要求。同样，此次喷涂的物质也可以是黄金(Au)、铂金(Pt)、银(Ag)或钯金(Pd)等贵金属。

随后进行步骤26利用扫描电镜对样品涂层厚度进行观测。将样品放置于扫描电镜上，如步骤24，首先在100X放大倍数下观察支架截面的整体结构，看到清晰完整的支架截面后，选择一个目标支架杆，调整显微镜的放大倍数，使单个支架杆涂层边界清晰可见，如图5，在700X放大倍数下切换至扫描电镜的尺寸测量功能，该功能下显示器可根据位置选择显示两点间的距离，从而实现厚度测量。手动选取支架杆四个方向上居于中部的聚合物涂层位置，进行聚合物涂层厚度测量，记为a1、a2、a3和a4；调整扫描电镜的放大倍数，在5000X放大倍数下手动选取支架杆金属涂层上连续五个等间隔位置，进行金属涂层厚度测量，各个位置对应的厚度记为d1、d2、d3、d4和d5，如图6。本实施例测得的聚合物涂层厚度及金属涂层厚度见表1。根据实际需求，测量单个支架杆的多组数据后求取平均值，可得到支架聚合物涂层和金属涂层的厚度。同样也可以测量多个支架杆的多组数据后取均值。例如，支架横截面有16个支架杆，则可以按间隔取样选取8个支架杆，分别进行涂层厚度测量，统计均值，即可得到相应涂层的厚度。应当注意，为了使数据可靠，在测量多个支架杆的涂层厚度时，应选取相同的对应位置，例如同为支架外侧，再以多次测量的平均值作为该支架外侧涂层的厚度。当然，对于涂层较均匀的支架，也可不区分支架内外侧涂层厚度。在其他实施例中，也可只选取一个位置进行厚度测量，无需进行多次测量再取均值。

本实施例的各步骤为优选实施方式，在其它实施例中，可对一些重复步骤进行省略，或者对例如抛光和打磨的次数进行简化，能达到本发明的目的即可。

表1.图5及图6中聚合物涂层厚度及金属涂层厚度数据

标记	厚度
		a1	5.042μm
a2	5.178μm
		a3	5.085μm
a4	5.035μm
		d1	0.513μm
d2	0.524μm
		d3	0.535μm
d4	0.525μm
		d5	0.538μm

若采用一般冷镶嵌切片显微分析法，即在冷镶嵌固化样品前未对支架外层的聚合物涂层进行保护，未按照本发明的测量方法测量支架涂层厚度时，如图7所示，即便调至高放大倍数，单个支架杆的表面仍难见聚合物涂层，说明聚合物已在冷镶嵌固化处理时溶解到了用于冷镶嵌的溶液中，无法再进行后续测量。

上述具体实施例仅用以解释本发明，并非对本发明的限制，本发明的技术方案以权利要求保护范围为准。本领域的技术人员可根据实际需求，对不同材质支架涂层厚度测量时采用不同的处理方式，具体操作时也可适当调整参数。这些相对于本发明无实质性改变的方式都应在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可降解药物涂层支架涂层厚度的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采用喷涂技术进行喷涂使所述支架表面均匀涂覆上一层贵金属层；

S2、将经表面保护处理后的支架置于冷镶嵌模具内，向模具内注入固化溶液进行固化，将支架制成固态样品；

S3、对固态样品进行打磨；

S4、对打磨后的固态样品进行抛光；

S5、在磨抛好的固态样品表面喷涂一层导电层，放入扫描电子显微镜内进行观察；

S6、利用扫描电镜的尺寸测量功能测量样品涂层厚度，得出测量厚度。

2.根据权利要求1所述的可降解药物涂层支架涂层厚度的测量方法，其特征在于，步骤S1中所述的喷涂技术为使用喷金仪对支架四周进行喷涂，支架单侧喷涂时间为25～40秒。

3.根据权利要求1所述的可降解药物涂层支架涂层厚度的测量方法，其特征在于，所述冷镶嵌模具直径和高度尺寸保证足以容纳所述支架，且放置支架后不会发生贴壁。

4.根据权利要求1所述的可降解药物涂层支架涂层厚度的测量方法，其特征在于，步骤S2中所述固化液体为环氧树脂和对应的固化剂按5：1体积比例混合均匀的混合溶液。

5.根据权利要求1所述的可降解药物涂层支架涂层厚度的测量方法，其特征在于，步骤S3所述对固态样品进行打磨包括依次采用规格为800#、1000#、2400#和3000#的砂纸进行打磨。

6.根据权利要求5所述的可降解药物涂层支架涂层厚度的测量方法，其特征在于，步骤S3所述对固态样品进行打磨更换不同规格砂纸后将样品旋转90°再继续进行打磨。

7.根据权利要求1所述的可降解药物涂层支架涂层厚度的测量方法，其特征在于，步骤S4所述对打磨后的固态样品进行抛光时依次使用粒径为0.3微米、0.1微米和0.05微米的抛光液分别抛光2分钟、3分钟和5分钟。