CN113181437B - 一种可定制化聚合物血管支架及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可定制化聚合物血管支架及其制备方法。聚合物血管支架由邻苯二酚修饰的聚酯和邻苯二酚修饰的聚醚中的一种与Fe3O4纳米颗粒和铁盐中的一种以邻苯二酚‑三价铁离子配位交联的方式制备得到。本发明的可定制化聚合物血管支架制备方法简单,可定制化聚合物血管支架具有固态可塑性,可以针对不同的特殊需求,通过热处理的方式对支架的尺寸以及形状进行可定制化的设计和制备;可定制化聚合物血管支架具有良好的近红外光响应形状记忆特性,能够确保支架顺利地植入,并可通过光照的方式实现展开,具有低损伤或无损伤植入的优点,可定制化支架能够很好的解决目前临床上所使用的支架尺寸和形状不够多样化的难题。

Description

一种可定制化聚合物血管支架及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域的一种血管支架,具体涉及一种可定制化聚合物血管支架及其制备方法。
背景技术
血管支架是治疗由动脉粥样硬化导致的血管栓塞的重要手段。由于患者个人体质以及病情的不同,对血管支架的大小甚至是形状均有不同的要求,然而传统上临床所用的血管支架均为批量生产,其类型已经固定,尺寸可选择性不多。这势必会造成多数患者的血管支架无法精密植入,产生诸如支架迁移、血栓产生风险增大等问题,这对患者精神和经济上带来巨大的痛苦。因此,如何针对特定患者实现血管支架在形状、尺寸、大小等参数上进行差异化定制是一个亟待解决的问题。除此之外,传统支架多为永久性支架,无法降解,而由于患者年龄、生长状况不同,永久性支架无法适应患者身体的生长。综上所述,制备可降解以及可定制化的血管支架是目前的一个重要研究领域。
形状记忆聚合物具有高弹性、高性价比的优势,是替代形状记忆合金材料在生物医疗领域应用较为理想的选择。形状记忆材料的设计和制备方便,原料来源广泛。目前,形状记忆聚合物已经在生物医疗领域中的食道支架、血管栓塞材料、心脏房间隔缺损封堵器以及血管支架等方面被广泛研究和报道。
发明内容
为解决现有技术的不足,本发明提供一种可定制化聚合物血管支架及其制备方法。
本发明所采用的技术方案是:
一、一种可定制化聚合物血管支架
所述的可定制化聚合物血管支架主要由邻苯二酚修饰的聚酯和邻苯二酚修饰的聚醚中的一种与Fe3O4纳米颗粒和铁盐中的一种以邻苯二酚-三价铁离子配位交联的方式制备得到,可定制化聚合物血管支架具有良好的可降解性、近红外光响应形状记忆特性和固态可塑性,可定制化聚合物血管支架的形状可以通过变形以及热处理的方式进行更改和塑造。
所述聚酯是聚己内酯、聚戊内酯、聚戊二酸丙二醇酯、聚十五内酯中的一种或多种。
所述聚醚是聚乙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚氧化丙烯二醇中的一种或多种。
所述聚合物支架的固态可塑性源于可定制化聚合物血管支架中邻苯二酚基团与Fe3O4纳米颗粒之间的动态配位作用,或邻苯二酚基团与三价铁离子之间的动态配位作用。
二、一种可定制化聚合物血管支架制备方法,包括以下具体步骤:
1)以质量份数计,将60~99份邻苯二酚修饰的聚酯或邻苯二酚修饰的聚醚溶于溶剂中,得到邻苯二酚修饰的聚酯或邻苯二酚修饰的聚醚溶液;
2)以质量份数计,将1~40份Fe3O4颗粒或铁盐溶于溶剂中后加入至步骤1)中邻苯二酚修饰的聚酯或邻苯二酚修饰的聚醚溶液中得到混合溶液;
3)将混合溶液超声处理后得到聚合物前驱体溶液;
4)将聚合物前驱体溶液浇铸于模具中,待聚合物前驱体溶液中的溶剂挥发完全后得到交联的聚合物薄片;
5)将交联的聚合物薄片进行变形,使聚合物薄片呈现为所需尺寸和形状的支架,然后,在100~150℃下热处理0.5~5h后获得可定制化聚合物血管支架。
邻苯二酚修饰的聚醚溶于溶剂中得到邻苯二酚修饰的聚醚溶液,然后,铁盐溶于溶剂中后加入到邻苯二酚修饰的聚醚溶液中得到混合溶液,溶剂均为水时,得到混合溶液后进行调节混合溶液的pH至碱性,其他情况下不需要调节得到的混合溶液的pH。
所述步骤1)中,溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、甲醇、乙醇中、水的一种或多种。
所述步骤2)中,铁盐是氯化铁、硝酸铁、硫酸铁中的一种或多种。
所述步骤2)中,溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、甲醇、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、水中的一种或多种。
三、可定制化聚合物血管支架在血管支撑中的应用。
四、可定制化聚合物血管支架在血管支撑中的应用方法,通过以下步骤进行:
步骤1:将按照所需尺寸和形状制备得到的可定制化聚合物血管支架加热至超过可定制化聚合物血管支架的熔点并进行卷曲压缩,得到压缩好的可定制化聚合物血管支架;使支架的径向尺寸缩小,以便于支架在血管中的传输;
步骤2:将压缩好的可定制化聚合物血管支架降温至聚合物血管支架的结晶温度以下,使压缩好的聚合物支架的临时形状得以固定,得到固定好临时形状的可定制化聚合物血管支架;
步骤3:将固定好临时形状的可定制化聚合物血管支架输送至靶向位置后,用近红外光进行照射;
步骤4:近红外光穿透人体组织并作用于固定好临时形状的可定制化聚合物血管支架,可定制化聚合物血管支架发生光热转换效应,进而发生形状恢复,固定好临时形状的可定制化聚合物血管支架在血管中展开,从而实现对血管的支撑。
本发明的可定制化聚合物血管支架具有良好的可降解性、近红外光响应形状记忆特性以及固态可塑性。良好的近红外光响应形状记忆特性使得聚合物血管支架能够在收缩状态顺利地植入,而在近红外光的照射下展开。固态特性使得可定制化聚合物血管支架能够根据不同的特定需求进行如形状以及尺寸等方面的定制化设计和制备。
本发明所提供的可定制化聚合物血管支架由可降解的聚酯以及聚醚聚合物为基础,通过邻苯二酚与Fe3O4纳米颗粒以及三价铁离子之间的配位方式进行交联得到。配位交联方式可以赋予聚合物网络良好的热响应动态特性,使得聚合物网络能够在热刺激下和外力的作用下发生重排,进而表现出固态可塑性。由于Fe3O4纳米颗粒以及邻苯二酚-三价铁离子配合物在近红外区较好的光吸收能力,所得可定制化聚合物血管支架还具有良好的光热转换能力,进而表现出光响应形状记忆特性。
本发明的有益效果如下:
1.本发明制备的可定制化聚合物血管支架具有固态可塑性,可以针对不同的特殊需求,通过热处理的方式对支架的尺寸以及形状进行可定制化的设计和制备,使其能够按照特定需求对支架的形状和尺寸进行个性化定制。
2.本发明制备的可定制化聚合物血管支架具有良好的热响应和近红外光响应形状记忆特性,能够确保支架顺利地植入,具有低损伤或无损伤植入的优点,并可通过光照的方式实现展开。
3.本发明制备的可定制化聚合物血管支架由生物相容性好以及可降解的聚酯或聚醚经动态交联制备得到,制备方法简单。
4.本发明制备的可定制化支架能够很好的解决目前临床上所使用的支架尺寸和形状不够多样化的难题。
附图说明
图1为实施例1中所用邻苯二酚修饰的聚己内酯的化学结构式以及1H NMR图谱;
图2为实施例1制备的可定制化聚合物血管支架的网络结构图;
图3为实施例1制备的可定制化聚合物血管支架的固态热塑性以及支架制备示意图;
图4为实施例1制备的可定制化聚合物血管支架的近红外光响应形状记忆示意图;
图5为实施例2中所用邻苯二酚修饰的聚乙二醇的化学结构式以及1H NMR图谱;
图6为实施例2制备的可定制化聚合物血管支架的网络结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做更详尽的说明,但本发明的实施方式不限于此。
本发明的实施例如下:
实施例1
取邻苯二酚修饰的聚己内酯550.8mg溶于三氯甲烷中,之后加入6.1ml浓度为10mg/ml Fe3O4纳米颗粒的三氯甲烷分散液;将上述混合溶液定容至50mg/ml,并超声搅拌均匀,得到聚合物前驱体溶液;将聚合物前驱体溶液浇铸至平面矩形的模具中,待三氯甲烷彻底挥发并干燥完全后制备得到基于邻苯二酚-Fe3O4纳米颗粒的配位交联的聚合物薄片,将所得聚合物薄片在外力作用下变形为具有给定支架结构的圆筒形,之后置于140℃下热处理3h即可使聚合物因发生固态可塑性而获得给定的支架形状,从而制备得到可定制化的聚合物血管支架。
如图1所示,为本实施例中所用邻苯二酚修饰的聚己内酯的化学结构式以及1HNMR图谱,其中,聚己内酯部分的分子量为3893。
图2为本实施例制备所得可定制化聚合物血管支架的网络结构示意图,聚合物血管支架是一种宏观形状,聚合物血管支架本质的结构是一种交联的聚合物网络,由图可见,聚己内酯基的聚合物网络由邻苯二酚-Fe3O4纳米颗粒配位键进行交联而构筑得到。
图3为本实施例制备的可定制化聚合物血管支架的固态热塑性以及支架制备示意图。由图可知,平面矩形的聚合物薄片经过变形以及140℃热处理3h后即可获得给定的支架形状,该支架在形状以及尺寸上的设计和制备可以针对不同的需求而进行。
图4为可定制化聚合物血管支架的近红外光响应形状记忆示意图,如图所示,具有支架形状的聚合物材料在固定为卷曲压缩的临时形状后可以通过近红外光照射的方式触发形状恢复,其支架形态发生展开,从而为血管提供机械支撑。
实施例2
取邻苯二酚修饰的聚乙二醇580.0mg溶于水中,将13.5mg氯化铁溶于水中,之后将两种溶液混合。将所得混合溶液的pH调节至11后超声分散得到聚合物前驱体溶液,将聚合物前驱体溶液浇铸于模具中,待溶剂挥发完全并干燥至平衡后得到配位交联的聚合物薄片,将所得聚合物薄片在外力作用下变形为具有给定支架结构的圆筒形,之后置于120℃下热处理2h即可使聚合物因发生固态可塑性而获得给定的支架形状,从而制备得到可定制化的聚合物血管支架。
图5为本实施例中所用邻苯二酚修饰的聚乙二醇的化学结构式以及1HNMR图谱,其中,聚乙二醇部分的分子量为4000。
图6为本实施例制备所得可定制化聚合物血管支架的网络结构示意图,由图可见,聚乙二醇基的聚合物网络由邻苯二酚-三价铁离子配位键进行交联而构筑得到。
实施例3
取邻苯二酚修饰的聚乙二醇580.4mg溶于水中,将39.5mg氯化铁溶于水中,之后将两种溶液混合;将所得混合溶液的pH调节至11后超声分散得到聚合物前驱体溶液,将聚合物前驱体溶液浇铸于模具中,待溶剂挥发完全并干燥至平衡后得到配位交联的聚合物薄片;将所得聚合物薄片在外力作用下变形为具有给定支架结构的圆筒形,之后置于120℃下热处理2h即可使聚合物因发生固态可塑性而获得给定的支架形状,从而制备得到可定制化的聚合物血管支架。
本发明所提供的可定制化聚合物血管支架由可降解的聚酯以及聚醚聚合物为基础,通过邻苯二酚与Fe3O4纳米颗粒以及三价铁离子之间的配位方式进行交联得到。配位交联方式可以赋予聚合物网络良好的热响应动态特性,使得聚合物网络能够在热刺激下和外力的作用下发生重排,进而表现出固态可塑性。由于Fe3O4纳米颗粒以及邻苯二酚-三价铁离子配合物在近红外区较好的光吸收能力,所得聚合物支架还具有良好的光热转换能力,进而表现出光响应形状记忆特性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可定制化聚合物血管支架,其特征在于:所述的可定制化聚合物血管支架主要由邻苯二酚修饰的聚醚与铁盐以邻苯二酚-三价铁离子配位交联的方式制备得到;
所述的可定制化聚合物血管支架采用以下方法制备获得:
1)以质量份数计,将60~99份邻苯二酚修饰的聚醚溶于溶剂中,得到邻苯二酚修饰的聚醚溶液;
2)以质量份数计,将1~40份铁盐溶于溶剂中后加入至步骤1)中邻苯二酚修饰的聚醚溶液中得到混合溶液;
3)将混合溶液超声处理后得到聚合物前驱体溶液;
4)将聚合物前驱体溶液浇铸于模具中,待聚合物前驱体溶液中的溶剂挥发完全后得到交联的聚合物薄片;
5)将交联的聚合物薄片进行变形,使聚合物薄片变为所需尺寸和形状的支架,然后,在100~150 oC下热处理0.5~5 h后获得可定制化聚合物血管支架。
2.根据权利要求1所述的一种可定制化聚合物血管支架,其特征在于:所述聚醚是聚乙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚氧化丙烯二醇中的一种或多种。
3.一种权利要求1-2任一所述的可定制化聚合物血管支架的制备方法,其特征在于:方法包括以下具体步骤:
1)以质量份数计,将60~99份邻苯二酚修饰的聚醚溶于溶剂中,得到邻苯二酚修饰的聚醚溶液;
2)以质量份数计,将1~40份铁盐溶于溶剂中后加入至步骤1)中邻苯二酚修饰的聚醚溶液中得到混合溶液;
3)将混合溶液超声处理后得到聚合物前驱体溶液;
4)将聚合物前驱体溶液浇铸于模具中,待聚合物前驱体溶液中的溶剂挥发完全后得到交联的聚合物薄片;
5)将交联的聚合物薄片进行变形,使聚合物薄片变为所需尺寸和形状的支架,然后,在100~150 oC下热处理0.5~5 h后获得可定制化聚合物血管支架。
4.根据权利要求3所述的可定制化聚合物血管支架的制备方法,其特征在于:邻苯二酚修饰的聚醚溶于溶剂中得到邻苯二酚修饰的聚醚溶液,然后,铁盐溶于溶剂中后加入到邻苯二酚修饰的聚醚溶液中得到混合溶液,溶剂均为水时,得到混合溶液后进行调节混合溶液的pH至碱性。
5.根据权利要求3所述的可定制化聚合物血管支架的制备方法,其特征在于:所述步骤1)中,溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、甲醇、乙醇、水中的一种或多种。
6.根据权利要求3所述的可定制化聚合物血管支架及其制备方法,其特征在于:所述步骤2)中,铁盐是氯化铁、硝酸铁、硫酸铁中的一种或多种。
7.根据权利要求3所述的可定制化聚合物血管支架的制备方法,其特征在于:所述步骤2)中,溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、甲醇、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、水中的一种或多种。
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