CN111132720B

CN111132720B - 吹塑的复合材料装置和方法

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Publication number: CN111132720B
Application number: CN201580055594.9A
Authority: CN
Inventors: M·R·布罗伊勒斯; E·H·库里; P·海克森; J·B·柯尼格; M·E·莫尔丁; K·马扎瑞斯
Original assignee: WL Gore and Associates Inc
Current assignee: WL Gore and Associates Inc
Priority date: 2014-10-16
Filing date: 2015-10-14
Publication date: 2022-06-17
Anticipated expiration: 2035-10-14
Also published as: AU2020205290A1; CA2958911C; AU2015333636A1; ES2796904T3; US20230277820A1; JP6616409B2; EP3206730A1; EP3363476B1; AU2018256523A1; BR112017005674A2; US20160106961A1; CA2958911A1; US11623072B2; US10668257B2; AU2015333636B2; EP3206730B1; KR20170070195A; JP2017532135A; HK1257891A1; AU2015333636C1

Abstract

本公开涉及包括用于医疗应用的具有多孔微结构的材料层(例如，ePTFE或者膨胀的聚乙烯)和热塑性聚合物层的复合材料气囊。复合材料气囊层将通过拉伸吹塑工艺产生粘合。其中还描述了制备和使用这种复合材料气囊的方法。

Description

吹塑的复合材料装置和方法

发明领域

本发明一般涉及复合材料和制造复合材料或包含复合材料的医疗器件的方法。所述复合材料可以包含粘附在可吹塑聚合物上的多孔层，例如包含膨胀含氟聚合物层的复合材料，所述膨胀含氟聚合物层通过拉伸吹塑工艺粘附在可吹塑聚合物上。具体地说，复合材料的前体可以进行拉伸吹塑工艺以形成气囊形状的复合材料用于医疗气囊导管装置。

背景技术

医疗气囊可用于多种血管内治疗，包括扩张体管、药物递送，以及医疗装置如支架的膨胀和定位。医疗气囊可以由单层材料或者多层材料制成。在多层气囊或复合材料气囊中，复合材料中的多层可以是不同的材料，以便视应用而定，获得以一些特殊方式获得物理或化学性质的掺混物，以优化性能。

感兴趣的是使用膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)用于医疗气囊，因为它的低摩擦系数、耐化学性、多孔显微结构，挠性和强度。然而，由于ePTFE的物理性能，该材料不能用那些加工常规的热塑性弹性体的方式来加工。具体来说，因为ePTFE的低表面能和非常高的熔融粘度，将ePTFE和其它材料粘合是困难的。新的含有ePTFE的复合材料和制造所述复合材料的方法可能是有利的。

发明概述

本公开涉及包含多孔聚合物层(例如与可吹塑聚合物层粘附的ePTFE)的复合材料气囊，并涉及拉伸吹塑工艺以形成所述复合材料气囊。

在本发明的一个方面，描述了复合材料医疗气囊。一些复合材料医疗气囊实施方式可以包括气囊壁，所述气囊壁限定出腔室并且包含层状材料，其中所述层状材料包括至少部分粘合在聚合物层上的聚酰胺层，所述聚合物层包括多孔微结构，其中所述多孔聚合物层是最外层。其它的实施方式可以包括气囊壁，所述气囊壁限定出腔室并且包含层状材料，其中层状材料包括至少部分粘合在聚合物层上的无缝聚合物层，所述聚合物层包括多孔微结构，其中所述多孔聚合物层是最外层，并且所述无缝聚合物层是顺应、半顺应，或者非顺应性材料。仍有其它实施方式可以包括气囊壁，所述气囊壁限定腔室并且包含层状材料，其中层状材料包含第一聚合物层，所述第一聚合物层至少部分与包含多孔微结构的第二各向异性或各向同性聚合物层粘合。其它气囊实施方式可以包括气囊壁，所述气囊壁限定出腔室并且包括层状材料，其中所述层状材料包括机械粘合在无缝聚合物层上的无缝聚合物层，所述聚合物层包含多孔微结构，其中所述多孔聚合物层是最外层。在多个实施方式中，多孔聚合物层是膨胀含氟聚合物，例如膨胀型聚四氟乙烯。第一层或无缝聚合物层是可吹塑热塑性的，例如聚酰胺。根据第一聚合物层或无缝聚合物层的材料选择，气囊可以是顺应性的、半顺应性的，或者非顺应性的。可以设置下覆层以防止膨胀液穿过气囊壁。

在本发明的另一个方面，医疗气囊可以包括气囊壁，所述气囊壁限定出腔室并且包含限定医疗气囊外表面的层状材料，其中层状材料包含具有多孔微结构的聚合物层，所述层状材料包含在外表面上的一个或多个凹陷的区域，或者一个或多个凸起的区域。凹陷的区域包括在多孔聚合物层内的塌缩的孔的区域。在一些实施方式中，凹陷的区域包含多孔聚合物层，其厚度相当于非凹陷区域的多孔聚合物层厚度的90％或者更小。例如，凹陷区域的厚度可以是非凹陷区域厚度的10％,15％,20％,25％,30％,35％,40％,45％,50％,55％,60％,65％,70％,75％,80％,85％,或90％。凹陷和突出部的组合可以形成径向或纵向取向上的条纹图案。当描述一些图案时，应当理解图案可以是任意选择的图案，无论是规则的还是无规的。在一些实施方式中，突出部的最大宽度可以在0.1mm至1mm之间，例如，0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm或者其间任何值。在多个实施方式中，气囊表面在工作长度中限定多个凹陷和突出部，其中，突出部在工作长度内覆盖总气囊表面区域的大约30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％，或其间任何值。

本发明的其它方面涉及将所述复合材料气囊用于医疗方案的方法。这些方法可以包含将气囊导管装置与安装在其上的复合材料气囊一起通过解剖学管道或血管至所需的位置，并且扩张所述气囊至标称直径。所述方法还可以包括对设置在气囊周围的医疗装置进行膨胀，或者可在气囊的膨胀之后将在气囊外表面上的治疗剂输送至周围组织或者血管内装置。

本公开的其他方面还涉及制造所述气囊复合材料的方法。很多实施方式包含在模具中对热塑性气囊预制件和包含多孔微结构的聚合物管状构件径向膨胀，以形成层状气囊体，其中管状构件设置在气囊预制件周围，所述管状构件和气囊预制件在模具中的部分产生机械粘合同时处于纵向膨胀的状态。一些实施方式包括在模具中热塑性气囊预制件和包含多孔微结构的聚合物管状部件径向膨胀，其中管状部件设置在气囊预制件周围并且在温度等于或高于热塑性气囊预制件的玻璃转化温度，但低于热塑性气囊预制件的熔融温度(Tm)的条件下加热径向膨胀的气囊预制件和聚合物管状部件，以形成层状气囊体。最外聚合物层和下覆层在模具中的部分产生机械粘合同时处于径向膨胀的状态。

在另一个实施方式中，气囊体可以完全由气囊预制件形成，不需要先加入包含多孔微结构的聚合物管状部件。一些实施方式包括在模具中对热塑性气囊预制件径向膨胀，在等于或高于热塑性气囊预制件的玻璃转化温度但低于热塑性气囊预制件的熔融温度(Tm)的条件下向径向膨胀的气囊预制件施加热量，以形成层状气囊体。可以在增加包含多孔微结构的聚合物管状部件之前对形成的气囊体进行手动或自动打褶、折叠以及其它后续手动或自动操作。一旦包含多孔微结构的聚合物管状部件被放置在热塑性气囊体周围，就形成了层状气囊体。当管状部件和气囊体在模具中扩张时，模具的温度可以等于或高于热塑性气囊体的玻璃转化温度(Tg)。例如，在多个实施方式中，温度可以在Tg至Tg+1/2(Tm-Tg)之间；在Tg至Tg+1/3(Tm-Tg)之间；或者在Tg至Tg+1/4(Tm-Tg)之间。(Tm是热塑性气囊体的熔融温度。)在一些实施方式中，模具的温度可以等于或高于热塑性材料的玻璃转化温度(Tg)但是低于热塑性材料的熔融温度。在其它实施方式中，模具的温度可以等于或高于热塑性材料的熔融温度。以这种方式，复合材料结构形成复合材料气囊。在形成复合材料气囊过程中，最外聚合物层和下覆层在模具中的部分形成机械粘附，同时处于径向膨胀状态。

在一些实施方式中，模具具有内表面，所述内表面限定一个或更多凹陷，其中所形成的复合材料气囊体包括在外表面上的一个或多个凹陷区域，所述外表面的一个或多个凹陷区域由管状部件的一部分形成，该管状部件的一部分受力被压在模具内表面的非凹陷部分同时处于径向膨胀的状态。在径向膨胀和热固化过程中，模具的温度或模具内的温度可以等于或高于热塑性聚合物的玻璃转化温度(Tg)。在其它实施方式中，温度在热塑性聚合物的Tg至Tm之间。在径向膨胀和热固化的过程中，对于直径为4-8mm的模具来说，模具中导致径向膨胀(例如通过膨胀液)的压力可达到15巴至40巴。压力取决于所选择的可吹塑热塑性聚合物的顺应性(compliancy)。聚合管状部件是周向或者螺旋卷绕的聚合物膜的管。

本发明的另一个方面涉及制造所述复合材料气囊的方法，所述复合材料气囊在外表面上具有一个或多个凹陷和/或突出。在一些实施方式中，所述方法可以包括提供具有内表面的模具，所述模具限定一个或多个凹陷；在模具中对包含多孔微结构的聚合物管状部件进行径向膨胀，以形成气囊体，其中气囊体包含由管状部件的一部分形成的一个或多个凹陷区域，该管状部件的一部分在膨胀过程中受力被压在模具内表面的非凹陷部分。模具中一个或多个凹陷的最大宽度为0.1mm至1mm，例如0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm，1.0mm或其之间的任意值。一个或多个凹陷中的每一个的深度可以为约1.0x、1.3x、1.5x、1.7x，或者2.0x，其中x是凹陷的宽度。在径向膨胀和热固化过程中，模具的温度或模具内的温度可以等于或高于热塑性聚合物的玻璃化转化温度(Tg)。在其它实施方式中，温度为热塑性聚合物的Tg至Tm之间。在其它实施方式中，模具的温度或模具内的温度可以等于或高于热塑性材料的熔融温度。在径向膨胀和热固化的过程中，对于直径为4-8mm的模具来说，导致径向膨胀(例如通过膨胀液)的模具中的压力可以为1巴至最高达40巴。压力取决于所选择的可吹塑热塑性聚合物的顺应性。聚合管状部件是周向或者螺旋卷绕的聚合物膜的管。

本公开的另一方面是在所述气囊上施用治疗剂的方法。在一些实施方式中，所述方法包括在固定在导管上之前施用一种或多种治疗剂。在另一些实施方式中，所述治疗剂施用于气囊表面的凹陷。在另一些实施方式中，所述治疗剂施用于气囊表面的突出。在另一些实施方式中，所述治疗剂施用于气囊表面的凹陷和突出。

本公开的另一方面可以是用于制造医疗气囊的组件，所述组件包括限定腔室的气囊模具；热塑性气囊预制件或者完全形成的气囊体；以及包含多孔微结构的聚合管状部件，其中所述管状部件设置在气囊预制件或者形成的气囊体周围，并且管状部件和气囊预制件或形成的气囊体中的至少一部分设置在腔室内。

术语“一个”定义为一个或更多个，除非本公开另有明确地说明。

本领域技术人员应当理解，术语“基本上”，“大约”和“约”定义主要但不需要全部的内容(并且包括全部)。在本文的任何实施方式中，术语“基本上”，“大约”或者“约”所指的内容，可以被“在…百分比内”替代，其中所述百分比包括0.1％、1％、5％和10％。术语“主要地”表示至少一半。

术语“包含”(以及任何语态的“包含”)，“具有”(以及任何语态的“具有”)，“包括”(以及任何语态的“包括”)，“含有”(以及任何语态的“含有”)都是开放末端的联动词。因此，本文中“包含”、“具有”、“包括”或者“含有”一个或多个元素的任何装置、系统，和方法具有那些一个或多个元素，但是不限于仅拥有那些一个或多个元素。类似地，“包含”、“具有”，“包括”或者“含有”一个或多个特征的装置、系统或者方法的元素具有那些一个或多个特征，但是不限于仅具有那些一个或多个特征。

本文中的装置、系统和方法可以由或者基本上由任何所描述的元素和/或特征和/或步骤组成，而不是包含/包括/含有/具有任何所描述的元素和/或特征和/或步骤。因此，在任何权利要求中，术语“由……组成”或者“基本由……组成”可以被任何上述开放式连接动词取代，以便于从原本使用开放式连接动词的范围改变给定的权利要求的范围。

此外，能够执行功能或以某种方式配置的结构能够或至少以这种方式配置，但是也可以是能够或以未列出的方式配置。

介词“之间”当用于定义值的范围(例如，在x和y之间)，意味着该范围包括给定范围的端点(例如，x和y)和端点之间的值。

在本文中使用时，“标称直径”是指气囊在标称扩张压力下的近似直径。超过该状态，压力增加(例如，达到额定爆破压力)导致直径增加小于20％，直径增加小于15％，或直径增加小于10％。通常，标称直径是终端使用者例如临床医生的操作规程上标注的直径。

本文使用的术语“浸润”或“浸润的”意在描述主要或基本填充多孔材料例如ePTFE等的孔的区域的任何状态或模式，但不是指用治疗剂或与赋形剂组合的治疗剂填充孔试剂。

如本文所用，“血管成形术压力”是指对于一定尺寸的气囊进行经皮穿刺动脉成形术(PTA)手术所需的最小压力。该值取决于气囊的尺寸，并且可以在标称扩张压力至额定爆破压力之间的工作压力范围内，标称扩张压力是气囊达到标称直径的最小压力，额定爆破压力是由制造商提供的医疗气囊的压力范围的上限。

如本文所用，“平衡比例”是机械方向基质拉伸强度相对于横向方向的基质拉伸强度之比。当机械方向和横向方向的基质拉伸强度大体不相等时，可以认为材料是“各向异性”的。当机械方向和横向方向的基质拉伸强度基本相等时，可以认为材料是“各向同性”的。

如本文所用，“半顺应性”气囊是当从标称扩张压力扩张到额定爆破压力时直径增长小于约20％(例如，相对于标称直径，气囊直径增加小于20％)的气囊。如本文所用，“非顺应性”气囊是指当从标称扩张压力扩张至额定爆破压力时，直径增长小于10％的气囊。如本文所用，顺应性气囊是指气囊直径相对于标称直径增加大于20％的气囊。这种顺应性气囊将适应血管管腔的形状。

如本文所用的，“医疗装置”是指能够被植入和/或配置在体腔或腔内的任何医疗装置。在多个实施方式中，医疗装置可以包括可植入血管内医疗装置，例如支架，支架移植物，移植物，心脏瓣膜、心脏瓣膜框架或预支架，闭塞器，传感器，标记物，闭合装置，过滤器，栓塞保护装置，锚，药物递送装置，心脏或神经刺激导线，胃肠套管等。

即使没有被描述或示出，一个实施方式的一个或多个特征可以应用于其他实施方式，除非被本公开或实施方式的性质明确禁止。

与上述实施方式和其他实施方式相关联的细节在下面呈现。

附图的简要说明

结合附图，通过以下说明书详述，本公开的特征和优势将会更明显，其中：

图1a说明根据本发明的医疗气囊的实施方式。

图1b示出形成图1a中医疗气囊实施方式的复合材料的截面图。

图2是气囊模具的示意图，其中管状前体位于热塑性预制件周围并将设置在模具的腔体中。

图3a示出根据本公开的包含在外表面上的浮雕图案的医疗气囊的实施方式。

图3b示出形成图3a中的医疗气囊实施方式的复合材料的截面图，并显示外表面的凹陷和凸起。

图4是用于形成一系列凸起和凹陷的气囊模具内表面的横向横截面示意图，该一系列凸起和凹陷产生很像图3a中所示的条纹图案。

图5a示出根据本公开的具有治疗剂涂层的医疗气囊的实施方式。

图5b示出根据本公开的其上设置有支架装置的医疗气囊的实施方式。

图6a和6b是实施例1膜的SEM图像；每侧一个图像。

图6c是实施例2膜的SEM图像。

图7a是针对实施例3制备的气囊体的热固化条件的表。

图7b(i)–(ii)是实施例6中描述的剥离测试结果的表。

图8a是图案化的气囊的SEM图像，显示ePTFE微结构中的凹陷区域312和凸起区域314。图8b是高放大倍数下显示凸起区域的微结构的SEM图像，相反地，图8c是高放大倍数下显示凹陷区域微结构的SEM图像。图8d是同样图案化的复合材料的横截面的SEM图像，显示与微结构厚度相关的量，凹陷部分显示在图像的左侧，凸起区域显示在图片的中心。

所述实施方式的详述

本领域的技术人员应理解，可通过用于发挥所需作用的任何数量的方法和设备来发挥其预期功能。换言之，其它方法和设备可纳入本文以发挥预期的功能。还应注意，本文参考的附图不一定是按比例绘制，而是有可能放大以说明本公开的各个方面，就此而言，附图不应视为限制性的。最后，尽管可以结合各种原理和观点来描述本发明，但是本发明不应受到理论的限制。

令人惊讶的是，发明人发现通过拉伸吹塑热塑性聚合物预制件与其周围的多孔管状部件(例如，ePTFE管)，两个分开的元件将在没有任何粘合剂或者表面处理的条件下粘合形成复合材料气囊部件。类似地，完全形成的气囊体与其周围的多孔管状部件(例如，ePTFE管)可以被加热和加压，在不使用任何粘合剂和表面处理的情况下形成复合材料气囊部件。这样的吹塑复合材料可以形成医疗气囊，所述医疗气囊显示出润滑的外表面，低径向剖面，和/或额定爆破压力，范围为例如5巴至40巴或更高—该数值取决于气囊的尺寸和各层的性质等，以及微结构的取向。额定爆破压力和顺应性可以基于各层的材料性能来调节。

采用这种吹塑复合材料气囊，外层材料与下覆层一起以一体的方式起作用。作为比较，覆盖气囊的离散盖可以独立于下面的气囊移动，从而导致所述盖在特定区域的聚集或变形，这是不可预测和/或不希望出现的。

与具有“漂浮”ePTFE盖的气囊相比另一个明显的优点是涉及空气截留的问题。在这种装置的盖和气囊之间空气被截留是很普遍的，并且为了确保患者安全可能需要加工步骤来除去中间的这些截留空气。本公开的复合材料气囊不会有这些问题，因为这些层是一体的，未使用独立的粘合材料或者额外的表面处理步骤。

因此，本公开涉及包括具有多孔微结构的材料层(例如，ePTFE或者膨胀聚乙烯)和用于医疗应用的热塑性聚合物层的复合材料气囊。如上所述，复合材料气囊层将通过拉伸吹塑工艺粘合。加工条件涉及的温度等于或高于热塑性聚合物的玻璃化转化温度(Tg)。虽然无意受限于任何特定理论，认为本公开中复合材料气囊的多层将通过拉伸吹塑工艺机械地粘合。

在拉伸吹塑工艺中，由于在多孔微结构上的多方向压力，一些类型的多孔微结构可能坍塌(并且丢失一些空间)，这种情况在一些应用中是不希望的。因此，为了减弱这种效果，可以采用图案化的模具来减少一部分气囊表面区域的这种效果。因此，本发明还涉及一种复合材料气囊，所述复合材料气囊包括具有多孔微结构的最外层和热塑性层，其中气囊的外表面包括一个凹陷(或者凸起)或多个凹陷(或凸起)。可以通过使用在其内表面上具有浮雕(或者下沉浮雕)的模具来选择性地形成这些凹陷，以产生多孔微结构中相对于凸起区域压缩更多的区域。

根据本公开，参照图1a-1b，医疗气囊100包含气囊壁110，所述气囊壁限定出腔室并且包含层状材料6，其中层状材料6包含与包含多孔微结构的聚合物层5(本文中称为“多孔层”)至少部分粘附的热塑性聚合物层4。如上所述，粘附是通过拉伸吹塑工艺产生的。在多个实施方式中，热塑性层4用作囊状物以保留膨胀液，并且热塑性层4还可以由不可渗透的材料或者流体密封的材料构成。此外，在多个实施方式中，多孔聚合物层5可以是最里层或者最外层。

结合图2描述通过多种方法中的一种制造这种气囊体复合材料，将包括多孔微结构的聚合物管状部件210置于热塑性气囊预制件(型坯)220周围，并且二者都在气囊模具230中径向膨胀以形成层状气囊体。当管状部件210和气囊预制件(型坯)220在气囊模具230中扩张时，模具的温度可以等于或高于热塑性气囊预制件的玻璃化转化温度(Tg)。例如，在多个实施方式中，温度可以在Tg至Tg+1/2(Tm-Tg)之间；在Tg至Tg+1/3(Tm-Tg)之间；或者在Tg至Tg+1/4(Tm-Tg)之间。(Tm是热塑性预制件的熔融温度。)在一些实施方式中，模具的温度可以等于或高于热塑性材料的玻璃转化温度(Tg)但是低于热塑性材料的熔融温度。在其它实施方式中，模具的温度可以高于热塑性材料的熔融温度。

在另一个实施方式中，气囊体100可以在不事先添加包含多孔微结构的聚合物管状部件的情况下完全形成。在增加包含多孔微结构210的聚合物管状部件之前对形成的气囊体100进行手动或机械打褶、折叠以及其它后续手动或机械操作。将包括多孔微结构210的聚合物管状部件置于热塑性气囊体310周围。当管状部件210和气囊预制件100在模具230中扩张时，模具的温度可以升高至等于或高于热塑性气囊预制件的玻璃化转化温度(Tg)。例如，在多个实施方式中，温度可以在Tg至Tg+1/2(Tm-Tg)之间；在Tg至Tg+1/3(Tm-Tg)之间；或者在Tg至Tg+1/4(Tm-Tg)之间。(Tm是热塑性预制件的熔融温度。)在一些实施方式中，模具的温度可以等于或高于热塑性材料的玻璃化转化温度(Tg)但是低于热塑性材料的熔融温度。在其它实施方式中，模具的温度高于热塑性材料的熔融温度。在此方法中，复合材料结构形成复合材料气囊。

通过该工艺，管状部件210和下层热塑性预制件(型坯)220在气囊模具230中的部分将至少部分粘合。通过该工艺制造的粘合在本文中称为“机械粘合”。机械粘合不是由粘合剂(例如，胶水)或者通过化学键(共价键或离子键)引起的。虽然不希望受到任何理论的限制，假设在本文所述实施方式中观察到机械粘合是由聚合物通过与多孔聚合物的表面不规则性(例如，多孔微结构)的顺应或者互锁而引起的。该工艺导致将层4和5这两层粘合在一起(图1b)。

在多个实施方式中，可以通过在吹塑工艺的形状固定阶段期间增加温度来增大粘合的程度，这个过程在该工艺后期进行。此外，粘合的程度可以通过在吹塑工艺的形状固定阶段中增加压力来增大。形状固定阶段中的压力可以升高至40巴，这取决于使用的材料和工艺的预期结果。在多个实施方式中，在形状固定阶段中的压力可以为5巴、10巴、15巴、20巴、25巴、30巴、40巴、45巴、50巴、60巴，或者其间的任何值。当已指示压力范围时，需要理解的是压力会超过状态范围的高端点，因为模具会提供反作用力以防止形成的气囊变形或者爆裂。还应当理解，压力可能比所述的那些更低，因为导致径向膨胀所需的压力取决于所使用材料(气囊预制件或者气囊体和管状部件)的强度和厚度。由于这种气囊体形成的方式，热塑性聚合物预制件220与最终在复合材料气囊壁内的层是无缝的。

根据本公开的另一方面，如图2所示的气囊模制组件200可以包括具有多孔微结构的聚合物复合材料管状部件210，所述聚合物管状部件210设置在热塑性气囊预制件(型坯)220周围并且位于气囊模具230的腔室中。

预制件(型坯)220可以用多种聚合物工艺中的任一种形成，例如注塑，吹塑或者挤压工艺。在一些实施方式中，在复合材料形成步骤之前，可以通过在升高的温度下在气囊拉伸机器中拉伸对预制件(型坯)220进行预先调节，以提高复合材料形成步骤的可靠性。在多个实施方式中，预制件(型坯)220拉伸其长度的至少1.5x、2x、2.5x，或者3x。

所述热塑性层4或者预制件(型坯)220可以由顺应、半顺应或者非顺应性热塑性聚合物构成。合适的热塑性材料包括医疗级别的聚合物，并且是可吹塑的。在多个实施方式中，热塑性材料的玻璃化转化温度低于360℃、325℃、300℃、275℃、250℃、225℃、200℃，或在其之间的任意值。合适的热塑性材料的例子可以包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA或者Acrylic)，聚苯乙烯(PS)，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)，聚氯乙烯(PVC)，改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate glycol，PETG)，纤维素乙酸酯丁酸酯(CAB)；半结晶日用塑料，包括聚乙烯(PE)，高密度聚乙烯(HDPE)，低密度聚乙烯(LDPE或者LLDPE)，聚丙烯(PP)，聚甲基戊烯(PMP)，聚碳酸酯(PC)，聚苯醚(PPO)，改性的聚苯醚(Mod PPO)，聚苯醚(polyphenylene ether)(PPE)，改性的聚苯醚(Mod PPE)，热塑性聚氨酯(TPU)，聚氧亚甲基(POM或Acetal)，聚对苯二甲酸乙二酯(PET，热塑性聚酯)，聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT，热塑性聚酯)，聚酰亚胺(PI，酰亚胺化塑料)，聚酰胺－酰亚胺(PAI,酰亚胺化塑料),聚苯并咪唑(PBI,酰亚胺化塑料),聚砜(PSU)，聚醚酰亚胺(PEI)，聚醚砜(PES)，聚芳基砜(PAS)，聚苯硫醚(PPS)，聚醚醚酮(PEEK)；含氟聚合物，包括氟化的乙烯丙烯(FEP)，乙烯氯三氟乙烯(ECTFE)，乙烯四氟乙烯(ETFE)，聚氯三氟乙烯(PCTFE)，聚偏二氟乙烯(PVDF)，全氟烷氧基塑料(PFA)，或其组合、共聚物或者衍生物。其他已知的医疗级材料包括弹性有机硅聚合物，聚醚嵌段酰胺(例如

)。具体说，聚酰胺可以包括尼龙12、尼龙11、尼龙9、尼龙6/9和尼龙6/6。在某些实施方式中，可选择PET、尼龙和PE用于冠状血管成形术或者其它高压应用的医疗气囊。具体的材料选择基于气囊应用所需的性质/预期应用。

如上所述，多孔层由具有多孔微结构的聚合物的管状部件210形成。管状部件210可以形成挤出管或者被膜卷绕。管状部件210可以具有圆周、螺旋或者轴向取向的微结构。在多个实施方式中，管状部件210可以通过卷绕膜或者带形成，并且可以通过卷绕的角度控制取向。管状部件210可以是周向卷绕或者螺旋卷绕的。相对于周向或者轴向卷绕，当多孔材料螺旋卷绕时，可以改变给定方向上的顺应度并且影响复合材料整体的顺应性。(如本文所用的，术语“轴向”与“纵向”互换使用。在本文中，“周向(circumferential)”表示基本上垂直于纵轴的角度)。

多孔管状部件210可以是各向同性或者各向异性的。在多个实施方式中，在所述复合材料中，各向异性的多孔聚合物材料层是取向的，使得气囊壁在纵向方向的拉伸强度高于径向方向。在其它实施方式中，各向异性的多孔聚合物层是取向的，使得气囊壁在纵向方向上的拉伸强度低于径向方向。在多个实施方式中，材料层的平衡比例可以在1:1至70:1之间，例如2:1、5：1、7:1、10:1、12:1、14:1、16:1、18:1、20:1、22:1、24:1、26:1、28:1、30:1、35:1、40:1、45:1、50:1、55:1、60:1、65:1、70:1，或者其间的任何值。在热塑性聚合物是顺应性材料的实施方式中，可以调节轴向模量和/或纵向模量，以及平衡比例来控制径向和/或纵向方向上的膨胀。

多孔微结构的构造可以根据目标应用的需要进行选择。在多个实施方式中，多孔微结构可以基本上被原纤化(例如，无纺网具有基本上仅由原纤维组成的微结构，一些在交叉点上熔合或者具有更小的节点尺寸)。在其它实施方式中，多孔材料可以包括大的节点或者大的致密化区域，它们可能对材料在吹塑过程中的压缩性/崩散性程度有影响。在其它实施方式中，多孔微结构可以是介于二者之间的节点和原纤维微结构。在一些实施方式中，多孔材料可以具有“开放”的微结构，这样外层可以具有更多的空间(loft)和/或药物涂层可以具有更大的空隙来占据层表面附近的空间。实施例1中所述的材料是包含开放微结构的示例性材料。其它的多孔结构的示例可以是纤维结构(例如机织或编织织物)，无纺纤维垫、微米纤维，或者纳米纤维、闪蒸膜、静电纺丝膜和其它多孔膜。

在多个实施方式中，多孔材料可以包括膨胀的含氟聚合物或者膨胀的聚乙烯(参见例如Sridharan等人的美国专利6,743,388)。可膨胀型含氟聚合物的非限制性例子包括但不限于ePTFE、膨胀型改性PTFE和膨胀型PTFE共聚物。对PTFE、可膨胀改性PTFE的可膨胀掺混物和PTFE的可膨胀共聚物已经提出专利，例如Branca的美国专利5,708,044；Baillie的美国专利6,541,589；Sabol等人的美国专利7,531,611；Ford的美国专利8,637,144；和Xu等人的美国专利8,937,105。

在多个实施方式中，多孔层中的部分孔可以无聚合物填料，除非是两层之间的界面。这样，多孔材料可以包括没有被第二聚合物材料浸润的微结构。即使本公开的一些实施方式没有被浸润，应当理解通过升高温度和/或压力，可以引起向多孔材料更深的渗透。

层之间的粘合程度用本文中描述的“剥离测试”来测量。在多个实施方式中，复合材料中的两层能够在157°的剥离测试中用1N/m的最小平均动能力分离。在多个实施方式中，剥离测试的平均动能力可以至少为5N/m，10N/m，15N/m，20N/m，25N/m，30N/m，35N/m，40N/m或者从其中衍生的任何范围。这个范围可以进一步扩大至复合材料每一层的拉伸限度，并且这取决于所使用材料的性质。粘附量可以通过升高吹塑工艺的温度和/或压力来提升。

在多个实施方式中，气囊的额定爆破压力可以高于气囊没有多孔层掺入的情况。例如，根据本文所述包括聚氨酯下覆层的复合材料气囊将会比由相同前体形成的聚氨酯气囊具有更高的额定爆破压力。此外，对于本文中一些非顺应性复合材料气囊的实施方式，对于标称直径为4到8毫米的医疗气囊，额定爆破压力可以为10巴、15巴、20巴、25巴、30巴、35巴、40巴、45巴、50巴、55巴、60巴或者甚至更高。

根据本公开的另一个方面，所述复合材料气囊体可以由图案化/浮雕模具形成，来产生具有一个或多个凹陷或凸起的气囊外表面。参考图3a-3b，医疗气囊的实施方式300的一个实施方式可以包括限定出腔室并包括层状材料6的气囊壁310，以及可以限定一个或多个凹陷312或者凸起314的气囊壁外表面310。具体来说，层状材料6包含聚合物层5，所述聚合物层5具有多孔微结构并且限定至少一个凹陷区域312和/或至少一个凸起区域314。“凹陷”区域312可以是在多孔聚合物层中具有较高程度塌缩孔的区域。如果有“凸起”区域314的话，它可以是邻近凹陷312并具有较低程度塌缩孔的区域。

凹陷312的深度(或者至少是在凹陷区域312和非凹陷(或凸起)区域314之间的压缩相对量)可以通过比较两个相邻区域312、314的厚度来测量。在多个实施方式中，凹陷区域312的多孔聚合物层的厚度是非凹陷区域314的多孔聚合物层厚度的大约90％。轻微的凹陷312可以是80％到90％相对厚度，而深凹陷可以至10％到30％相对厚度。压缩量可以在一定程度上通过一些因素选择性地进行调节，这些因素包括图案化模具凹陷特征的宽度，模具非凹陷特征的宽度，模具凹陷特征的深度，工艺的压力和温度，凸起特征相对于凹陷特征的比例，模具凹陷特征的表面区域密度，多孔材料的z轴压缩率，以及预制材料的顺应性。在多个实施方式中，通过控制工艺和选择适当的材料，凹陷312的相对厚度可以是非凹陷区域或凸起区域的10％、20％、25％、30％、40％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％，或者它们之间的任何值。因为凸起区域314是由于靠近凹陷区域312而突出，所以突起的程度可以通过同样的因素来控制。

除了改变凹陷的程度或者凸起的程度，凹陷312或者凸起314的图案也可以通过选择性地改变模具的图案而改变。图4显示图案化气囊模具400的示意性横向截面部分。所示的是包含凹陷408和凸起410的内表面的浮雕特征。模具上的凹陷图案可以是任何随机的或重复的样式。在多个实施方式中，图案是纵向或周向条纹的/有条痕的图案，螺旋图案，圆点图案，正弦或者锯齿形图案，或者它们的任意组合。图案取决于用途，或者可以给用途带来一些好处。例如，在一些实施方式中，气囊的外表面可以具有多个纵向的条纹或者凹槽，凹槽可以促进气囊打褶和折叠成传送构造和/或在气囊缩小之后再起褶。此外，在多个实施方式中，模具中的凹陷特征可以具有斜削或者圆化的拐角来减少形成过程中这些凹陷/凸起过渡区域上多孔层的应力。

通过合适的宽度尺寸调节，模具凹陷408会促进气囊上凸起特征314的形成，使得多孔聚合物延伸进入凹陷408并且调整下层热塑性聚合物延伸入凹陷的程度。而且，凹陷408的深度可以调节以改变凸起压缩的高度或程度。通过考虑和选择模具凹陷的宽度和深度，吹塑工艺的温度和压力和气囊预制件的顺应性，可以得到该结果并且甚至调节该结果以获得所需的相应厚度和微结构压缩程度。

与其中凸起314的表面积高于凹陷312的区域相比，气囊300中凹陷312的表面积高于凸起314的区域的顺应性较低。这样，分区域调节气囊体的凹陷312和凸起314的比例可以是调节气囊扩张轮廓的一种方式。例如，如果想要气囊300的端部比中心更快达到标称直径，与气囊300的中心部分相比，气囊300的端部可以具有更高凸起314/凹陷312之比。

可以选择性地改变模具的图案来限定整个气囊表面积中凸起区域或相反的凹陷区域的百分比。在一些实施方式中，多个凸起可以覆盖整个气囊表面积的1％至90％。在具体的实施方式中，具有表面凸起的表面积的百分比可以是1％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、99％，或者是其间的任何数值或范围。

如显示在图1和图3中的实施方式所描述的医疗气囊具有用于临床应用的任何适当尺寸和大小。一般地，医疗气囊一般沿工作长度呈圆柱形。如图所示，气囊100和300具有两个相对的腿部区域104、304，该区域一体化地连接到肩部/锥形区域106、306。为了本公开的目的，“工作长度”定义为气囊110、310的直体部分106、306的长度，该直体部分包含在相对的肩部/锥形部分106、306之间的近似长度。腿部104、304，肩部/锥形部分106、306和直体部分108、308限定了气囊总体长度。气囊100、300的工作长度大约为10mm至约150mm，或者更大。相似地，气囊的标称直径约为2mm至约30mm，或者更大。示例性地，气囊可以具有4mm的直径和30mm的工作长度，或者8mm的直径和约60mm的工作长度。当然，本公开的气囊可以构造成适于特定用途的任何尺寸。

多孔聚合物层5可以延伸超过气囊100、300整体或者仅仅位于气囊100、300的一部分。例如，多孔聚合物层5可以仅在气囊100、300的主体108、308上延伸，或者可以仅位于一个或多个肩部/锥形部分106、306上。在制造气囊100、300的过程中，对包括多孔微结构的管状聚合物构件210可以进行适当的尺寸调节和定位在热塑性预制件(型坯)220上的所需位置，以调节多孔聚合物层5位于气囊100、300上的情况。

示例性地，参考图5a，根据本公开所述气囊500可以用治疗剂560涂覆。在其他实施方式中，可回缩的鞘(未示出)可位于气囊500周围，以防止或最小化气囊500到达所需治疗位点之前所述治疗剂560的释放。在多个实施方式中，开放的多孔微结构可以促进治疗剂加载、工艺过程中治疗剂在气囊上的保留和治疗剂的递送。相似地，在“图案化”的气囊实施方式中，凹陷的大小和图案也可以影响加载量、工艺中治疗剂在气囊上的保留以及扩张后治疗剂向周围组织的递送。为了促进治疗剂的涂覆和粘附，多孔层的表面可以进行等离子体处理。

“治疗剂”，如本文所述，是一种可以诱导生物活性响应或者可以通过分析装置检测的试剂。这样的制剂包括，但不限于：不透射线的化合物、西洛他唑、依维莫司、双香豆素、佐他莫司、卡维地洛；抗血栓剂如肝素、肝素类衍生物、尿激酶、右旋苯丙氨酸脯氨酸精氨酸氯甲基酮(dextrophenylalanine proline arginine chloromethylketone)；消炎剂如地赛米松、泼尼松龙、皮质酮、布地奈德、雌激素、柳氮磺吡啶和美沙拉秦、西罗莫司、和依维莫司(及相关的类似物)；抗肿瘤/抗增殖/抗有丝分裂剂如紫杉烷主域－结合药物，例如紫杉醇及其类似物、大环内酯、淅皮海绵内酯、多西他赛、紫杉醇蛋白质结合的颗粒如

(ABRAXANE是阿博利斯生物科学公司(ABRAXIS BIOSCIENCE,LLC)的注册商标)、与合适的环糊精(或像环糊精的分子或其它笼形物)络合的紫杉醇、雷帕霉素及其类似物、与合适的环糊精(或像环糊精的分子或其它笼形物)络合的雷帕霉素(或其类似物),17β-雌二醇、与合适的环糊精或其它笼形物络合的17β-雌二醇、双香豆素、与合适的环糊精或其它笼形物络合的双香豆素、β-拉帕醌及其类似物、5-氟尿嘧啶、顺铂、长春花碱、长春新碱、大环内酯,内皮他丁、血管他丁、血管肽素、能够阻断平滑肌细胞增殖的单克隆抗体和胸腺嘧啶抑制剂；麻醉剂如利多卡因、布比卡因和罗哌卡因；含有RGD的肽化合物、AZX100(模拟HSP20的细胞肽，美国顶点治疗公司(Capstone Therapeutics Corp.,USA))、水蛭素、抗凝血酶化合物、血小板受体拮抗剂、抗凝血酶抗体、抗血小板受体抗体、阿司匹林、前列腺素抑制剂、血小板抑制剂、和蜱抗血小板肽；血管细胞生长促进因子如生长因子、转录激活子和翻译启动子；血管细胞生长抑制剂如生长因子抑制剂、生长因子受体拮抗剂、转录阻抑物、翻译阻抑物、复制抑制剂、抑制性抗体、针对生长因子的抗体、由生长因子和细胞毒素组成的双功能性分子、由抗体和细胞毒素组成的双功能性分子；蛋白质激酶和酪氨酸激酶抑制剂(例如，酪氨酸磷酸化抑制剂、染料木黄酮、喹嗯啉)；前列环素类似物；降胆固醇剂；血管生成素；杀微生物剂如三氯生、头孢菌素、氨基葡糖苷和呋喃妥因；细胞毒剂、细胞生长抑制剂和细胞增殖影响因子；血管舒张剂；干扰内源血管作用机理的制剂；白细胞募集抑制剂如单克隆抗体；细胞因子；激素及其组合。在一个实施方式中，所述治疗剂是亲水性试剂。在另一个实施方式中，所述治疗剂是疏水性试剂。在另一个实施方式中，所述治疗剂是紫杉醇。

在一些实施方式中，气囊上的涂层可以包含治疗剂，例如紫杉醇和至少一种赋形剂。这种赋形剂可以是非聚合的有机添加剂。例如，所述(至少一种)有机添加剂独立地选自下表：4-氨基苯甲酸、糖精、抗坏血酸、羟苯甲酸甲酯、咖啡因、水杨酸钙、喷替酸、肌酸酐、乙基脲、乙酰氨基酚、阿司匹林、可可碱、色氨酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、茶碱和糖精钠。更具体地，所述(至少一种)有机添加剂独立选自以下列表：4-氨基苯甲酸、羟苯甲酸甲酯、咖啡因、水杨酸钙和琥珀酸。在一个实施方式中，有机添加剂是琥珀酸。在另一个实施方式中，有机添加剂是咖啡因。

通过第二个实施例的方式，参考图5b，根据本公开所述气囊500可以包括设置在气囊500周围的医疗装置570。气囊500可以用于膨胀医疗装置570或者引发(touch up)以前配置或植入的医疗装置。如图所示，医疗装置570是支架，更具体来说是分段式支架，例如，包含多个离散环形支架构件的支架。如前所述，所述支架可以是可气囊膨胀或者自膨胀的。

按照本公开所述，一种制造医疗气囊的方法可以包括周向地或螺旋地在心轴周围卷绕膜，以形成管状预制件。被卷绕的膜可以例如通过热处理结合，之后从所述心轴上以管状预制件形式移除。所述管状预制件然后可以被置于气囊预制件(型坯)周围，并且置于模具内进行拉伸吹塑工艺。在另一个实施方式中，所述管状预制件可以被置于完全形成的气囊体周围，并且置于模具内进行加热和加压。

如图1和图3所示的实施方式所描述的医疗气囊，可以用于很多传统地通过其它顺应性、半顺应性或者非顺应性气囊进行的应用。这种气囊可以用于进行PTA步骤，配置或者容纳医疗装置，递送治疗剂，递送RF能量，和/或用于任何其它可以受益于其性质的步骤。当用于配置、容纳、引发，或者以其它方式定位医疗装置时，所述气囊可以与任何这种装置联用，例如可气囊膨胀或者自膨胀的支架或者支架移植物(stent grafts)或者其它腔内装置。在另一实施方式中，所述复合材料气囊设置成进行经皮穿刺冠状动脉成形术(PTCA)。在另一实施方式中，所述复合材料气囊设置成治疗冠状动脉狭窄或阻塞。在另一实施方式中，所述复合材料气囊设置成治疗外周动脉狭窄或阻塞。

本公开所述气囊可以用于任何体内导管、空腔或者容器，包括动脉和静脉。所述气囊实施方式可以用于很多医疗气囊应用，例如治疗剂对周围组织的递送装置或者扩张血管，膨胀支架，和/或引发预先设置的支架或者植入血管移植物。体管或体腔可以包括泌尿道、肠道、鼻腔或鼻窦腔、神经鞘、椎间区域、骨腔、食道、子宫腔、胰腺和胆道、直肠，和之前已经介入的具有可植入血管移植物、支架、假体或其他类型的医疗植入物的身体空间。

按照本公开使用医疗气囊的方法可以包括在血管中放置如本文所述的复合材料气囊。一旦就位，气囊可以被扩张至至少4巴，至少8巴，至少12巴，至少16巴，至少20巴，至少25巴，至少30巴，至少35巴或者更多，或者其间的任何范围或数值。

上面大体描述了本发明，参照以下具体实施例可以更进一步理解本发明,除非另外说明，否则，以下实施例仅仅是出于说明的目的，而不是包括所有例子或构成限制。

测试方法

应理解，虽然下文描述了某些方法和设备，但也可以采用本领域普通技术人员确定适用的任何方法或设备。

质量，厚度，和质量/单位面积

将薄膜样品冲切形成约2.54厘米×约15.24厘米的矩形部分，测定其重量(使用梅特勒-托伦脱分析天平(Mettler-Toledo analytical balance)，型号AG204)和厚度(使用卡规－三丰模型(gauge-Mutitoyo Model)547-400,0.5”足径)。使用这些数据，按照下式计算质量/面积：m/(w*I)，其中：质量/单位面积(g/cm²)，m＝质量(g)，w＝宽度(cm)，并且l＝长度(cm)。报告三次测量的平均值。

泡点测试：

异丙醇泡点用下述方法测量：该材料用1英寸直径的圆形夹具固定。材料以约0.2psi/秒的加压速率经受加压空气。压力增加直至气泡流出现，然后在类似压力下出现另外的气泡流。报告值表示五个试样的平均测量值。

薄膜的基体抗张强度(MTS)：

使用配有平面夹具(flat-faced grip)和0.445千牛负载单元的INSTRON1505型号拉伸测试仪测量拉伸断裂负荷。所述样品尺寸约1英寸宽2英寸标距长度，在16.5％/秒下测试。对于最高强度测量，样品中较长的维度沿最高强度方向取向。对于正交MTS测试，样品中较大的维度与最高强度方向垂直取向。使用梅特勒-托伦脱AG204型号天平(MettlerToledo Scale Model AG204)对各样品称重，再使用卡规测量厚度，或者可以使用任意适合用来测量厚度的工具。然后将样品在抗张测试仪上分别进行测试。每个样品测量三个不同的部分。报告三次最大负荷(例如，作用力峰值)测量的平均值。采用下式计算纵向和横向的基体抗张强度(MTS)：MTS＝(最大负荷/横截面积)*(PTFE的堆积密度)/(多孔膜的密度)，实施例中PTFE的堆积密度的为约2.2g/cm³。

气囊层粘附测试或者“157.5度剥离测试”：

粘附程度在“剥离测试”中进行定量分析。该测试在IMASS SP-2100滑动/剥离测试仪上进行，其中测量将复合材料157.50°的层剥离所需的力。

为得到测试样品，由复合材料气囊形成层状复合材料片，横向地切割气囊以除去肩部，然后沿着工作长度轴向切割以形成大致矩形的材料片。透明胶带(scotch tape)施用于多孔层侧样品的端部周围，大约5mm由胶带覆盖，剩余部分从边缘延伸。

将6cm的双面胶带粘附在IMASS试样测试面板的中心，通常平行于长边缘。将所述材料片在样品中心用双面胶带粘附于测试面板，多孔层朝上。下层热塑性层的胶带和多孔层置于样品的一端，并且将胶带在边缘折叠以产生增强区域，夹到IMASS中。

在IMASS上使用校准的5磅负载单元，调节换能器夹持器与IMASS的前部成115°角，并且将可变角度剥离夹具安装在压板上。测试参数如表1所示。夹持器被定位，并且将被剥离的端部固定在夹具中。将样品剥离，使得所述样品以直线直接从夹持器中延伸到样品板上，形成157.5°的剥离。

表1：IMASS测试设置：

实施例1－多孔材料预制件：

膨胀PTFE膜是非晶态锁定的，并且通常按照美国专利3,953,566来制造，具有下述性质：厚度大约25μm，质量/面积大约9g/m²，并且泡点大约14kPa。如图6a(1侧)和6b(2侧)所示，这种预制材料具有节点和原纤维微结构。

实施例2－多孔材料预制件：

膨胀PTFE膜是非晶态锁定的，并且通常按照美国专利7,521,010来制造，具有下述性质：厚度约为5μm、质量/面积约为11g/m²、最强方向上基质拉伸强度约为600MPa；与最强方向正交的方向上的基质拉伸强度约为230MPa、在最强方向上最大载荷下的应变约为19％、在横向方向上最大载荷下的应变约为160％。如图6c所示，这种预制材料具有微结构。

为了形成周向卷绕的管状部件，在一些实施方式中，预制材料被切割成宽的片或带，其中最强方向与带的长度横交，最强方向在形成的气囊中是轴向取向。在其它周向卷绕的实施方式中，最强方向沿着片或带的长度，使得最强方向在形成的气囊中周向取向。为了形成螺旋卷绕的管状部件，预制材料被切割成带状，其中最强方向沿着带的长度。

实施例3－根据本公开用光滑表面的模具构建具有5mm的标称直径的医疗气囊。

步骤3A：管状预制件形成如下：实施例1和实施例2中宽度为25cm的预制材料被周向地围绕0.133”心轴卷绕以形成5层(或53mm的缠绕长度)。预制材料在心轴上取向使得最强方向沿着管的长度。这种管状预制件随后在保护性包裹下，在380℃的烤箱中热处理6分钟，之后从烤箱中取出。冷却后，移除保护性包裹，并将管状前体从心轴上移除。

步骤3B：根据表2中的参数，尼龙气囊挤出(Grilamid L25气囊挤出0.102”x0.068”)在接口导管解决方案(Interface Catheter Solutions)CPS1000型坯拉伸机中预调节以形成尼龙预制件。

表2：预制件参数

步骤3C：两种气囊类型由步骤3A中制备的管状预制件制成。管状预制件在由步骤3B制备的气囊预制件上滑动，并且放置在由接口导管解决方案气囊成形机BFM 3310保持的模具中，确保ePTFE的两个边缘在端塞的边缘可见，并且不连接到夹头或夹具。

拉伸吹塑程序按照下述热固化步骤的时间、温度、压力参数进行。由实施例3所述的材料制成的气囊显示出特别好的粘附性。

时间：

20秒

45秒

70秒

温度：

·285°F

·325°F

·350°F

压力：

15巴

25巴

35巴

步骤3D：在一些示例中，气囊体被放置在导管上，使用标准气囊导管热结合技术将气囊体的端部固定到导管上。

实施例4－根据本公开使用图案化的模具构建具有5mm的标称直径的医疗气囊。

实施例1的具有管状预制件的复合材料气囊根据实施例3制备。模具是具有图2所示的大体形状的5x40mm的模具，具有非常类似于图4所示的纵向取向的齿条形状(spline)。热固化步骤在285°F，25巴下进行45秒。图8a是图案化的气囊的SEM图像，显示ePTFE微结构中的凹陷区域312和多孔区域314。图8b是显示凸起区域312处微结构的更高倍放大的SEM图像，相反地，图8c是显示凹陷区域314处微结构的更高倍放大的SEM图像。通过比较二者，可以观察到微结构中塌缩的相对量。图8d是是同样图案化的复合材料横截面的SEM图像，其也显示了微结构塌缩的相对量，凹陷312的一部分示于图像的左手侧，凸起区域314在图像的中心。

实施例5－使用完全成形的气囊体构造标称直径为5mm的医疗气囊：

在另一实施方式中，气囊以如下方法制备：根据实施例3制备复合材料气囊，使用具有图2所示形状的光滑表面的5×40mm标准模具以及热固化步骤在25巴、285°F进行45秒，其它步骤根据实施例4制备，具有齿条表面。

步骤5A：管状预制件通过以下方式来形成：实施例1和实施例2中宽度为25cm的预制材料被周向地围绕0.133”心轴卷绕，以形成5层(或53mm的卷绕长度)。预制材料在心轴上取向，使得最强方向沿着管的长度。这种管状预制件随后在保护性包裹下，在380℃的烤箱中热处理6分钟，之后从烤箱中取出。冷却后，移除保护性包裹，并将管状预制件从心轴上移除。

步骤5B：根据表2中的参数，尼龙气囊挤出件(Grilamid L25气囊挤出件0.102”x0.068”)在接口导管解决方案(Interface Catheter Solutions)CPS1000型坯拉伸机中进行预调节以形成尼龙预制件。

表2：预制件参数

步骤5C：在通过扩张形成气囊体之后，用快速凝固粘合剂例如紫外线固化粘附剂堵塞气囊的一端。具有适当尺寸的鲁尔配件的标准压缩配件附接到相对的开口端，允许通过压力源对气囊加压。

步骤5D：使用仪器，例如设计用来使医疗气囊起褶或折叠的仪器。对于10x62mm的气囊，将气囊压力设置为大约25psi。起褶和压缩模头温度设定为50℃±5℃。压缩压力设定为等于或高于100psi。

步骤5E：在起褶和折叠气囊体之后，添加包含多孔微结构的聚合物层作为气囊体的外层，其中多孔聚合物层是最外层。放置在气囊体上之后，将多层构造体放回气囊模具中。将该构造体加压并加热至与前述热固化中描述的相同或相似的固化条件。以下是在形成复合材料气囊体中的非限制性实施例：

时间：

70秒

温度：

·285°F

·325°F

压力

35巴

实施例6-剥离测试研究

根据实施例3制备157.5°剥离试验复合材料气囊实施方式，使用具有图2所示形状的10×62mm平滑表面的标准模具。对于该剥离测试研究，对于每种气囊类型，进行具有上述时间、温度和压力参数的3×3×3全因子实验，产生27种可能的条件(总结在图7a的表中)，每种条件另外重复两次(每个条件三个全样品)。

剥离测试的结果即峰值动力(peak kinetic force)和平均动力(averagekinetic force)，示于图7b(i)和7b(ii)的表中。

实施例7－根据本公开构建药物涂覆的复合材料气囊：

根据实施例3制备复合材料气囊，使用具有图2所示形状的光滑表面的5×40mm标准模具，以及热处理步骤在25巴、285°F进行45秒，其它步骤根据实施例4制备，具有齿条表面。对于一些气囊样品，在涂覆药物之前，进一步对气囊外表面进行改性，以具有等离子体处理的表面。气囊的ePTFE表面用在65％的最大电压和15SCFH的氩气流下操作的大气等离子体(领英工业公司(Tristar Industries))进行处理。在灭菌之前将聚乙烯(PE)或PTFE填充护套置于涂覆的气囊区段上。包装护套的主要目的是将气囊区段保持在其第一直径。所有样品进行环氧乙烷灭菌。

用80/20(干w/w)紫杉醇/琥珀酸涂料制剂涂覆各气囊构造体的ePTFE外表面。具体地，将已知体积的涂覆溶液吸移到装置上同时在其扩张直径(5mm)下旋转该装置，来涂覆所述气囊。随着涂料中的溶剂开始蒸发，通过施加慢速抽气使气囊缩小并再折叠成其第一未扩张直径，以使气囊再折叠。涂覆的气囊以其折叠状态在室温下干燥过夜。除了“光滑复合材料”气囊之外，所有装置上的最终药物负载为约3μg紫杉醇(Ptx)/mm²。由于与卷绕的或齿条状设计相比，光滑复合材料气囊具有更光滑更薄的ePTFE层(即，空隙减少)，这些装置涂覆的药物剂量较少(2μg Ptx/mm²)。因此，更多质量的药物负载在具有凹陷和凸起图案的气囊构造体上。

还在体内测试中使用这样制备的涂覆气囊(光滑的、齿条的和卷绕的)来确定从气囊基材释放并在展开时递送至目标组织的药物量。在进行体内程序之前，对各指示的外周动脉进行血管造影，以获得治疗位置的直径和长度。在治疗位置的近端、中点和远端部分的直径测量确定了血管尺寸扩大(over-sizing)所需的气囊扩张压力。完成血管造影扩大之后，追踪各气囊样品至各目标位点并展开。追踪至治疗位点之后，将各装置扩张至所需扩张压力60秒，然后缩小并移除。后-展开阶段，从递送导管上切掉每个已使用的装置的气囊部分，分析剩余Ptx含量。

还分析动脉治疗位点以确定递送至组织的Ptx量。对于各治疗动脉，通过在指示区段中所有组织部分的水平进行平均来计算近端、治疗的和远端区段的平均Ptx水平。

基于气囊上初始量和递送至组织的量之间的分析结果，确定剂量效率(即气囊上被组织吸收的剂量百分数)。令人惊讶地，观察到与卷绕的或齿条状设计相比，光滑的气囊(具有塌陷的微结构)更有效地将药物递送到组织。因此，光滑表面的气囊有利于较低的气囊给药。

在前文中详细描述了多种特征和益处，包括装置和/或方法的功能和结构的各种变化和细节。本公开内容仅旨在作为说明性的且不旨在是穷尽性的。例如，医疗应用内容中描述的本发明的实施方式也可以用于非医疗应用。本领域的技术人员明白，在本公开内容的主题范围内，根据对所附权利要求书所表达的词语的广泛、通用含义的理解，可以做出许多修改，特别是结构、材料、要素、组分、形状、尺寸以及各部分的安排及组合。在这些各种修改不背离所附权利要求的精神和范围的情况下，其旨在包括于本发明中。

Claims

1.一种医疗气囊，所述医疗气囊包括限定出腔室并包括层状材料的气囊壁，所述层状材料包括与包括多孔微结构的含氟聚合物层粘附的第一聚合物层，所述第一聚合物层通过其与所述含氟聚合物层顺应或互锁而与所述含氟聚合物层粘附，这些层是彼此覆盖的关系，所述含氟聚合物层是最外层。

2.如权利要求1所述的医疗气囊，其特征在于，所述第一聚合物层与含氟聚合物层机械粘附，在吹塑工艺过程中产生所述机械粘附。

3.如权利要求1所述的医疗气囊，其特征在于，所述层状材料包括无缝的第一聚合物层,所述含氟聚合物层是多孔的含氟聚合物层，所述多孔的含氟聚合物层是最外层，所述无缝的第一聚合物层选自下组：顺应性材料、半顺应性材料和非顺应性材料。

4.如权利要求1所述的医疗气囊，其特征在于，所述层状材料限定外表面上的至少一个凹陷区域，所述至少一个凹陷区域包括含氟聚合物层中与非凹陷区域相比具有更多塌陷孔的区域。

5.如权利要求4所述的医疗气囊，其特征在于，通过吹塑工艺形成所述凹陷区域。

6.如权利要求4所述的医疗气囊，其特征在于，所述至少一个凹陷区域的多孔聚合物层的厚度为等于或小于相对于非凹陷区域的多孔聚合物层厚度的90％。

7.如权利要求4所述的医疗气囊，其特征在于，所述层状材料包括具有多孔微结构的含氟聚合物层，所述含氟聚合物层至少部分与第二聚合物层粘附，这样所述含氟聚合物层是最外层。

8.如权利要求1所述的医疗气囊，其特征在于，所述包括多孔微结构的含氟聚合物层是膨胀的含氟聚合物。

9.如权利要求1所述的医疗气囊，其特征在于，所述第一聚合物层是聚酰胺层。

10.如权利要求1所述的医疗气囊，其特征在于，所述第一聚合物层是热塑性聚合物。

11.如权利要求1所述的医疗气囊，其特征在于，所述第一聚合物层是无缝的。

12.如权利要求1所述的医疗气囊，其特征在于，所述医疗气囊是半顺应性或非顺应性的。

13.如权利要求1所述的医疗气囊，其特征在于，所述医疗气囊是顺应性的。

14.如权利要求1所述的医疗气囊，其特征在于，这些层之间的界面由第一聚合物层的材料以及含氟聚合物层的材料组成。

15.如权利要求1所述的医疗气囊，其特征在于，所述第一聚合物层和含氟聚合物层能在157°剥离测试中用1 N/m的平均动力分离。

16.如权利要求1所述的医疗气囊，其特征在于，所述第一聚合物层和含氟聚合物层能在157°剥离测试中用3 N/m的平均动力分离。

17.如权利要求1所述的医疗气囊，其特征在于，所述第一聚合物层和含氟聚合物层能在157°剥离测试中分离，出现材料失败时的作用力小于粘附失败的作用力。

18.如权利要求1所述的医疗气囊，其特征在于，对于直径4-8mm的医疗气囊来说，所述医疗气囊可扩张至大于20巴的压力。

19.如权利要求1所述的医疗气囊，其特征在于，所述医疗气囊还包括置于所述气囊周围的可植入内腔医疗装置。

20.如权利要求1所述的医疗气囊，其特征在于，所述医疗气囊还包括涂覆在所述医疗气囊的外表面的至少一部分上的治疗剂。

21.如权利要求1所述的医疗气囊，其特征在于，所述气囊表面限定多个凹陷和凸起。

22.如权利要求21所述的医疗气囊，其特征在于，所述多个凹陷和凸起是有条纹的凹陷和凸起。

23.如权利要求22所述的医疗气囊，其特征在于，所述条纹是纵向取向的。

24.如权利要求1所述的医疗气囊，其特征在于，所述气囊表面在气囊的工作长度中限定多个凹陷和凸起，所述凸起在工作长度中覆盖总气囊表面积的 30％-70％。

25.如权利要求21所述的医疗气囊，其特征在于，多个凸起的最大宽度为0.1-1mm。

26.如权利要求1所述的医疗气囊，其特征在于，所述包括多孔微结构的含氟聚合物层是各向异性的。

27.如权利要求26所述的医疗气囊，其特征在于，所述包括多孔微结构的含氟聚合物层是各向异性的，使得气囊壁在纵向方向上比在径向方向上具有更低的拉伸强度。

28.如权利要求26所述的医疗气囊，其特征在于，所述包括多孔微结构的多孔聚合物层是各向异性的，使得气囊壁在纵向方向上比在径向方向上具有更高的拉伸强度。

29.如权利要求1所述的医疗气囊，其特征在于，所述包括多孔微结构的含氟聚合物层是各向同性的。

30.一种制备医疗气囊的方法，所述方法包括在模具中对热塑性气囊预制件和包括多孔微结构的含氟聚合物管状部件进行径向膨胀，所述管状部件设置在气囊预制件周围，并在等于或高于热塑性气囊预制件的玻璃化转化温度但低于热塑性气囊预制件的熔融温度的条件下向径向膨胀的气囊预制件和含氟聚合物管状部件施加热量，以形成层状气囊体；

所述含氟聚合物管状部件和热塑性气囊预制件在模具中的部分顺应或互锁而产生机械粘合、同时处于径向膨胀状态。

31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述模具具有限定一个或多个凹陷的内表面，其中层状气囊体包括在外表面上的一个或多个凹陷区域，所述外表面上的一个或多个凹陷区域由管状部件的一部分形成，该管状部件的一部分受力被压在模具内表面的非凹陷部分同时处于径向膨胀的状态。

32.一种制备医疗气囊的方法，所述方法包括在模具中对热塑性气囊预制件进行径向膨胀，在等于或高于热塑性气囊预制件的玻璃化转化温度但低于热塑性气囊预制件的熔融温度的条件下向径向膨胀的气囊预制件施加热量，以形成气囊体；将所述气囊体从模具中移除；对所述气囊体进行机械或手工起褶；将所述气囊体机械或手工折叠至标称直径；将所述气囊体插入包括多孔微结构的含氟聚合物管状部件中，其中所述含氟聚合物管状部件设置在所述气囊体周围，形成复合材料结构；将所述复合材料结构放置在模具中；向所述复合材料结构施加热量和压力，使得所述复合材料结构径向膨胀而形成复合材料气囊；从所述模具中移除所述复合材料气囊；

所述含氟聚合物管状部件和气囊体在模具中的部分顺应或互锁而产生机械粘合、同时处于径向膨胀状态。

33.如权利要求32所述的方法，其特征在于，在将气囊体插入包括多孔微结构的含氟聚合物管状部件之前，将所述气囊体与导管结合，其中所述含氟聚合物管状部件设置在所述气囊体周围，形成复合材料结构。

34.如权利要求32所述的方法，所述方法还包括在安装在导管上之前向所述气囊体施加一种或多种治疗剂。

35.如权利要求32所述的方法，其特征在于，所述医疗气囊是顺应性的、半顺应性的或非顺应性的。

36.如权利要求32所述的方法，其特征在于，对气囊预制件和管状部件进行径向膨胀来形成气囊体包括在等于或高于所述热塑性聚合物的玻璃化转化温度(T_g)的温度下对所述气囊预制件和管状部件进行径向膨胀。

37.如权利要求32所述的方法，其特征在于，对直径为4-6mm的模具来说，对气囊预制件和管状部件进行径向膨胀以形成气囊体包括用膨胀液对层状气囊预制件进行径向膨胀至压力为10-60巴。

38.如权利要求32所述的方法，其特征在于，所述聚合物管状部件是周向或者螺旋卷绕的聚合物膜管。

39.如权利要求32所述的方法，其特征在于，所述含氟聚合管状部件是膨胀的含氟聚合物。

40.一种用于制备医疗气囊的组件，所述组件包括限定出腔室的气囊模具；热塑性气囊预制件；以及包括多孔微结构的聚合物管状部件，其中所述管状部件设置在所述气囊预制件周围，所述管状部件和气囊预制件的至少一部分设置在所述腔室中；

聚合物管状部件和热塑性气囊预制件在模具中的部分顺应或互锁而产生机械粘合、同时处于径向膨胀状态。