CN110115648B - 一种3d打印可降解血管支架的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种3D打印可降解血管支架的制备方法，包括以下步骤，(a)建立模芯和血管支架的三维模型；(b)制备模芯；再通过静电纺丝制备明胶层，并将明胶层打磨光滑；向干净的3D打印设备中加入聚乳酸和聚己内酯的混合物，进行第二次3D打印，在模芯的明胶层上打印出支架本体；在支架本体完全固化前，在支架本体的两端打印出显影环；(c)将载药混合液超声喷涂在支架本体的外表面；去除模芯，得到中空管状的血管支架。3D打印技术与超声喷涂相结合，既能个性化的制备支架，又能将药物均匀的负载在支架上，并且，支架本体为可降解的高分子材料，在体内可降解，减少后遗症。

Description

一种3D打印可降解血管支架的制备方法
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种3D打印可降解血管支架的方法。
背景技术
血管支架是用于支撑人体内狭窄闭塞段血管，减少血管弹性回缩及再塑形，保持管腔血流通畅管状器件。现有的聚合物支架多是采用挤压成管材，在激光雕刻管材得到支架，该工艺的较为复杂，对于较复杂的血管，难以个性化的制备相应的血管支架。3D打印是一种快速成型技术，现有技术中，多是通过3D打印制备血管支架的模型，在利用该模型来制备相应的模具，再利用模具来制备血管支架，该工艺过程也较为繁琐，并在利用模型制备模具时，模型不可避免的会产生形变，导致成型的血管支架的尺寸偏大或偏小，大大的降低了血管支架的精度。
发明内容
本发明的目的在于：解决上述现有技术中的不足，提供一种3D打印可降解血管支架的方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种3D打印可降解血管支架的制备方法，所述血管支架包括管状的支架本体、套设于所述支架本体外的显影环，所述支架本体的外壁涂覆有载药层，包括以下步骤，
(a)获取病变血管的形态数据，通过三维重建，确定模芯和血管支架的结构，并在计算机中分别建立模芯和血管支架的三维模型，并将三维模型分解为10-30um的二维薄片模型；其中，所述血管支架包括支架本体和位于支架本体两端的显影环，所述模芯具有轴向的加热孔；
(b)将上述步骤(a)中的模型数据导入到3D打印设备中，向3D打印设备中加明胶和海藻酸钠的混合物，启动3D打印设备，进行第一次3D打印，制备模芯；再通过静电纺丝，在冷却后的模芯的外表面制备一层明胶层，并将明胶层打磨光滑；向干净的3D打印设备中加入聚乳酸和聚己内酯的混合物，进行第二次3D打印，在模芯的明胶层上打印出支架本体；在支架本体完全固化前，在支架本体的两端打印出显影环；
(c)将经过上述步骤(b)处理后的模芯的一端固定在转动机构上，再将负载有药物的混合液通过超声喷涂在支架本体的外表面；去除模芯，得到中空管状的血管支架。
进一步的，在所述步骤(c)中，除去模芯的方法为，将金属加热丝插入模芯中，接通电源，加热模芯，使模芯熔化。
进一步的，所述支架本体的壁厚为100-200um，所述载药层的厚度为5-20um。
进一步的，所述明胶与海藻酸钠的重量份数比为，明胶：海藻酸钠＝1:1-3。
进一步的，制备所述显影环的原料为聚乳酸和显影剂的混合物，所述聚乳酸与所述显影剂的重量份数比为3:0.5-1。
进一步的，所述聚乳酸与所述聚己内酯的重量份数比为1:1-1.5。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明的制备方法中，通过获取病变血管的形态结构，个性化的设计血管支架的形状，并更加血管支架的形状，建立制备血管支架的三维模型，通过3D打印设备制备血管支架。通过本发方制备的血管支架，能较好的适应患者的血管。3D打印技术与超声喷涂相结合，既能个性化的制备支架，又能将药物均匀的负载在支架上，并且，支架本体为可降解的高分子材料，在体内可降解，减少后遗症。
2.在本发明的制备方法中，先通过3D打印制备出可溶解的模芯，再在模芯的外表面通过3D打印技术制备血管支架本体，再在支架本体的两端通过3D打印技术制备显影环，再结合超声喷涂技术，在支架本体的外表面超声喷涂载药层。通过先打印出模芯的，再打印支架本体，由于在模芯表面有一层明胶层，使模芯的外表面更加光滑，进而使打印在模芯上的支架本体的内表面更加的光滑。在后期处理模芯时，直接将模芯熔化即可，方便快捷。
具体实施方式
本发明所用到的3D打印设备包括打印组件、成型台和静电纺丝组件，成型台设置在打印组件和静电纺丝组件之间，打印组件的喷头设置在机械臂上，该机械臂可以在三维空间内任意转动，与3D打印设备连接的计算机控制机械臂的转动，使机械臂带动喷头在接收组件上打印出相应的形状；打印组件的喷头至少为2个，并且2个喷头对应不同的供料系统；
静电纺丝组件的纺丝喷头也设置在另一机械臂上，该机械臂可以在三维空间内任意转动；
成型台包括转动机构和设置在转动机构上的接收管，接收管可以在转动机构的控制下，使接收管绕自身的轴心线转动。本发明的3D打印方式为旋转逐层成型。
实施例1：(a)通过冠脉造影或是CT影像，获取病变血管的形态数据，再通过三维重建，确定模芯和血管支架的结构，血管支架的结构包括壁厚、直径、弯曲度等三维结构，并在计算机中分别建立模芯和血管支架的三维模型，并将三维模型分解为10um的二维薄片模型；其中，所述血管支架包括支架本体和位于支架本体两端的显影环，所述模芯具有轴向的加热孔，支架本体的壁厚为200um；
(b)将上述步骤(a)中的模型数据导入到3D打印设备的计算机中，向3D打印设备的供料系统中加明胶和海藻酸钠的混合物，其中，明胶与海藻酸钠的重量组份比为1:1，启动3D打印设备，通过旋转逐层成型的方式，在转动的接收管上成型，制备出具有加热孔的模芯；启动静电纺丝组件，通过静电纺丝，在冷却后的模芯的外表面制备一层明胶层，在静电纺丝的过程中，模芯始终处于转动状态，纺丝完成后，用细砂纸将明胶层打磨光滑；向干净的3D打印设备的另一供料系统中加入聚乳酸和聚己内酯的混合物，其中，聚乳酸和聚己内酯的重量份数比为1:1，通过3D打印组件，在模芯外表面的明胶层上打印出支架本体；并且在支架本体完全固化前，将聚乳酸和显影剂的混合物加入到3D打印组件的另一供料系统中，在支架本体的两端打印出显影环，使显影环和支架本体连接在一起；其中，聚乳酸与显影剂的重量组份比为3:1。
(c)将经过上述步骤(b)处理后的模芯的一端固定在转动机构上，再将负载有药物的混合液通过超声喷涂在支架本体的外表面；其中，载药层的厚度为5um。将金属加热丝放置在模芯的加热孔中，接通电源，金属加热丝缓慢的加热模芯，当模芯开始变软时，停止加热，并将模芯与质血管支架本体分离，得到中空管状的血管支架。
在本实施例中，通过超声喷涂在支架本体的外表面的药物可以为依诺肝素钠，那屈肝素钙、达肝素钠中、阿司匹林、氯吡格雷、噻氯匹定、双嘧达莫中、尿激酶、链激酶等抗血栓药物。
实施例2：(a)通过冠脉造影或是CT影像，获取病变血管的形态数据，再通过三维重建，确定模芯和血管支架的结构，血管支架的结构包括壁厚、直径、弯曲度等三维结构，并在计算机中分别建立模芯和血管支架的三维模型，并将三维模型分解为30um的二维薄片模型；其中，所述血管支架包括支架本体和位于支架本体两端的显影环，所述模芯具有轴向的加热孔，支架本体的壁厚为300um；
(b)将上述步骤(a)中的模型数据导入到3D打印设备的计算机中，向3D打印设备的供料系统中加明胶和海藻酸钠的混合物，其中，明胶与海藻酸钠的重量组份比为1:3，启动3D打印设备，通过旋转逐层成型的方式，在转动的接收管上成型，制备出具有加热孔的模芯；启动静电纺丝组件，通过静电纺丝，在冷却后的模芯的外表面制备一层明胶层，在静电纺丝的过程中，模芯始终处于转动状态，纺丝完成后，用细砂纸将明胶层打磨光滑；向干净的3D打印设备的另一供料系统中加入聚乳酸和聚己内酯的混合物，聚乳酸和聚己内酯的重量份数比为1:1.5，通过3D打印组件，在模芯外表面的明胶层上打印出支架本体；并且在支架本体完全固化前，将聚乳酸和显影剂的混合物加入到3D打印组件的另一供料系统中，在支架本体的两端打印出显影环，使显影环和支架本体连接在一起；其中，聚乳酸与显影剂的重量组份比为3:1。
(c)将经过上述步骤(b)处理后的模芯的一端固定在转动机构上，再将负载有药物的混合液通过超声喷涂在支架本体的外表面；将金属加热丝放置在模芯的加热孔中，接通电源，金属加热丝缓慢的加热模芯，当模芯开始变软时，停止加热，并将模芯与质血管支架本体分离，得到中空管状的血管支架。
实施例3：(a)通过冠脉造影或是CT影像，获取病变血管的形态数据，再通过三维重建，确定模芯和血管支架的结构，血管支架的结构包括壁厚、直径、弯曲度等三维结构，并在计算机中分别建立模芯和血管支架的三维模型，并将三维模型分解为20um的二维薄片模型；其中，所述血管支架包括支架本体和位于支架本体两端的显影环，所述模芯具有轴向的加热孔；
(b)将上述步骤(a)中的模型数据导入到3D打印设备的计算机中，向3D打印设备的供料系统中加明胶和海藻酸钠的混合物，其中，明胶与海藻酸钠的重量组份比为1:3，启动3D打印设备，通过旋转逐层成型的方式，在转动的接收管上成型，制备出具有加热孔的模芯；启动静电纺丝组件，通过静电纺丝，在冷却后的模芯的外表面制备一层明胶层，在静电纺丝的过程中，模芯始终处于转动状态，纺丝完成后，用细砂纸将明胶层打磨光滑；向干净的3D打印设备的另一供料系统中加入聚乳酸和聚己内酯的混合物，聚乳酸和聚己内酯的重量份数比为1:1.1，通过3D打印组件，在模芯外表面的明胶层上打印出支架本体；并且在支架本体完全固化前，将聚乳酸和显影剂的混合物加入到3D打印组件的另一供料系统中，在支架本体的两端打印出显影环，使显影环和支架本体连接在一起；其中，聚乳酸与显影剂的重量组份比为3:0.8。
(c)将经过上述步骤(b)处理后的模芯的一端固定在转动机构上，再将负载有药物的混合液通过超声喷涂在支架本体的外表面；其中，载药层的厚度为20um。将金属加热丝放置在模芯的加热孔中，接通电源，金属加热丝缓慢的加热模芯，当模芯开始变软时，停止加热，并将模芯与质血管支架本体分离，得到中空管状的血管支架。

Claims (6)

1.一种3D打印可降解血管支架的制备方法：包括以下步骤，
(a)获取病变血管的形态数据，通过三维重建，确定模芯和血管支架的结构，并在计算机中分别建立模芯和血管支架的三维模型，并将三维模型分解为10-30um的二维薄片模型；其中，所述血管支架包括支架本体和位于支架本体两端的显影环，所述模芯具有轴向的加热孔；
(b)将上述步骤(a)中的模型数据导入到3D打印设备中，向3D打印设备中加明胶和海藻酸钠的混合物，启动3D打印设备，进行第一次3D打印，制备模芯；再通过静电纺丝，在冷却后的模芯的外表面制备一层明胶层，并将明胶层打磨光滑；向干净的3D打印设备中加入聚乳酸和聚己内酯的混合物，进行第二次3D打印，在模芯的明胶层上打印出支架本体；在支架本体完全固化前，在支架本体的两端打印出显影环；
(c)将经过上述步骤(b)处理后的模芯的一端固定在转动机构上，再将负载有药物的混合液通过超声喷涂在支架本体的外表面,形成载药层；去除模芯，得到中空管状的血管支架。
2.根据权利要求1所述的3D打印可降解血管支架的制备方法，其特征在于：在所述步骤(c)中，除去模芯的方法为，将金属加热丝插入模芯的加热孔中，接通电源，加热模芯，使模芯熔化。
3.根据权利要求1所述的3D打印可降解血管支架的制备方法，其特征在于：所述支架本体的壁厚为100-200um，所述载药层的厚度为5-20um。
4.根据权利要求1所述的3D打印可降解血管支架的制备方法，其特征在于：所述明胶与海藻酸钠的重量份数比为明胶：海藻酸钠＝1:1-3。
5.根据权利要求1所述的3D打印可降解血管支架的制备方法，其特征在于：制备所述显影环的原料为聚乳酸和显影剂的混合物，在制备所述显影环的原料中所述聚乳酸与所述显影剂的重量份数比为3:0.5-1。
6.根据权利要求1所述的3D打印可降解血管支架的制备方法，其特征在于：在所述步骤(b)中，所述聚乳酸与所述聚己内酯的重量份数比为1:1-1.5。
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