CN113230004A - 一种可吸收血管支架及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可吸收血管支架及其制备方法，采用原子层沉积技术在PPDO单丝上沉积结构均匀的TiO2薄膜得到渗钛PPDO单丝；再以渗钛PPDO单丝为芯纱，以PCL复丝为壳纱，形成壳纱对芯纱完全包覆的包芯纱；然后分别将包芯纱和渗钛PPDO单丝沿相反方向相互交织并包覆在模具表面形成编织血管支架胚管,最后高温放置使互相接触的包芯纱在交织点处粘结，制得可吸收血管支架，本支架在37℃的去离子水的水浴环境下进行降解，70％纱线的断裂发生在第170～195天，通过对单丝表面TiO2沉积厚度的调控，实现血管支架植入后6个月左右管腔保持畅通和尺寸稳定。

Description

一种可吸收血管支架及其制备方法
技术领域
本发明涉及管腔支架技术领域，具体涉及一种可吸收血管支架及其制备方法。
背景技术
小儿先天性血管狭窄性疾病多为主动脉瓣狭窄，其多发于男性，危害性大且发病率高，约占先天性心脏病发病率的第6位，会造成发育障碍、易疲劳、呼吸困难、昏厥心前区疼痛、心力衰竭等症状。在大动脉病变段植入血管支架来支撑狭窄闭塞段血管，保持血流通畅，恢复血压以及减少并发症的发生几率是治疗先天性血管狭窄性疾病的主要目的。
目前临床上用于治疗先天性血管狭窄性疾病的支架均为金属支架，但由于永久性金属支架植入具有生长能力的先天性狭窄血管后会阻碍其继续生长而造成再次狭窄，而可降解金属支架材料如Mg存在体内降解速率过快、Fe存在抗磁性能差、降解时间过长等问题限制了其发展。
可降解聚合物血管支架由于其优异的柔顺性、生物相容性、适度的可降解性和力学支撑性，使其成为治疗小儿先天性血管狭窄性疾病极具前景的治疗方法，此外还能在血管修复愈合的同时缓慢降解为安全无毒的小分子物质，随代谢废物一起排出体外，具有解决永久性金属支架植入后远期再狭窄问题的潜能。目前研究较多的可降解聚合物血管支架的材料多为高分子多聚物，包括聚氨酯、聚乳酸、聚乙交酯、聚丙交酯、聚对二氧环己酮、聚己内酯等等，但这些聚合物可降解血管支架又存在着径向支撑性能不足，降解时间与血管修复愈合时间不匹配等问题，限制了其临床应用和发展，如聚氨酯血管支架疲劳性能较弱及长期氧化不足、聚乳酸降解时间(约2年)与血管修复愈合周期(约6个月)不匹配及降解产物为酸性易导致炎症反应、聚对二氧环己酮降解时间过快等等。
除此之外，目前对于可降解血管支架的研究大多集中在冠状动脉狭窄性疾病治疗上，这类支架的直径小于4mm，而针对直径为6～9mm婴幼儿大动脉的可降解血管支架的相关研究少之又少；因此，需要设计一种面向先天性血管狭窄性疾病患者的可降解聚合物血管支架，具备力学增强性和与血管修复愈合相匹配的降解时间，以改善现有可降解血管支架的问题，并进一步提高其进入临床应用的可能性。
专利CN108066048B中通过借鉴非织造领域中热粘合工艺，制备热粘合PPDO/PCL皮芯结构编织纱来限制编织结构中部分交织点的滑移和转动，以在不显著改变支架壁厚的前提下提高支架的机械性能，并将热粘合PPDO/PCL皮芯结构编织纱与PPDO单丝组成血管支架胚管，然后经过热定型处理，得到结构稳定的PPDO/PCL编织自增强型血管支架。然而，这种方式制备的可降解支架的降解速率仍然较快，仅在4～5个月内就失去了作为血管支架的力学支撑性能，与血管愈合时间不能完全匹配，导致血管支架表面无法完成内皮化，严重时导致血栓形成和内膜增生。因此，开发一种能够调控降解速率，从而使可降解支架的降解时间与血管愈合时间相匹配的可降解聚合物血管支架具有重要意义。
发明内容
为解决现有技术中存在的可吸收血管支架降解时间不可控的问题，本发明提供一种可调控降解速率的可吸收血管支架及其制备方法
为了达到上述目的，本发明一方面提供一种可吸收血管支架，所述血管支架由包芯纱和渗钛PPDO单丝交织而成，所述包芯纱的交织点通过熔接固定，所述包芯纱的芯纱为渗钛PPDO单丝，壳纱为PCL复丝，且壳纱对芯纱完全包覆，所述渗钛PPDO单丝包括覆盖于PPDO单丝基底表面上的二氧化钛薄膜。
进一步的，所述二氧化钛薄膜的厚度为10-8m～3×10-8m。
进一步的，所述二氧化钛薄膜为以单原子膜的形式一层一层地镀在PPDO单丝基底表面。
另一方面，本发明还提供一种可吸收血管支架的制备方法，包括以下步骤：
将PPDO单丝放入ALD反应器中进行TiO2沉积，获得渗钛PPDO单丝；
以渗钛PPDO单丝为芯纱，以PCL复丝为壳纱，形成壳纱对芯纱完全包覆的包芯纱；
分别将包芯纱和渗钛PPDO单丝沿相反方向相互交织并包覆在模具表面形成编织血管支架胚管；
将编织血管支架胚管在高温和一个标准大气压环境下放置，使得相互接触的包芯纱在交织点处粘结固定，非交织点处PCL壳纱对渗钛PPDO单丝芯纱的完全包覆，经冷却，制得渗钛PPDO/PCL编织血管支架。
进一步的，所述ALD反应器的加热温度为70℃-80℃，所述沉积周期为200-600个。
进一步的，所述单个沉淀周期的过程为：
在0.1Torr的压力下保持1h，用高纯氮和普通氮气作为ALD过程的载气和吹扫气体，将异丙醇钛或四氯化钛和H2O作为前驱体源通过载气交替脉冲进入ALD反应器中；其中，载气交替脉冲时，异丙醇钛和H2O的脉冲时间均为1s；脉冲后将各前驱体在腔室中保持40s使PPDO单丝基底充分暴露在前驱体蒸汽中，随后用普通氮气以20sccm的流速吹扫反应腔室60s。
进一步的，沉积前将ALD腔室加热到沉积时的温度。
进一步的，所述模具为与所需血管支架直径相同的模具。
进一步的，所述编织血管支架胚管的放置温度为70～100℃，所述放置时间为30min～1h。
进一步的，所述将包芯纱和渗钛PPDO单丝沿相反方向相互交织时，编织角为50～70°。
本发明的有益之处在于：
(1)本发明的一种可调控降解速率的可吸收血管支架的制备方法，采用原子层沉积技术，将钛渗透到PPDO单丝中，用少量的金属钛离子改善降解性能；
(2)本发明的一种可调控降解速率的可吸收血管支架的制备方法，采用原子层沉积技术，将金属钛以单原子膜的形式一层一层地镀在PPDO单丝基底表面，并改变沉积周期循环次数，可以实现对单丝表面TiO2沉积厚度的调控：沉积周期循环次数越多，单丝表面TiO2沉积厚度越厚；
(3)本发明的一种可调控降解速率的可吸收血管支架，在降解过程中，经过渗钛处理的PPDO单丝比未经处理的PPDO单丝结晶度更大，具有更多的有序微晶，限制了水分子进入非晶区，从而限制了PPDO中酯键和醚键的水解，延缓了降解速率，故可以达到调控血管支架降解速率的目的，最终实现血管支架植入后6个月左右管腔保持畅通和尺寸稳定，与此同时血管愈合修复良好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种可吸收血管支架的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。
实施例一
图1为渗钛PPDO/PCL编织血管支架的示意图。如图1所示，本实施例的一种可吸收血管支架由包芯纱和渗钛PPDO单丝交织而成，包芯纱的交织点通过熔接固定。包芯纱的芯纱为渗钛PPDO单丝，壳纱为PCL复丝，且壳纱对芯纱完全包覆，所述渗钛PPDO单丝包括覆盖于PPDO单丝基底表面上的二氧化钛薄膜。
优选的，二氧化钛薄膜的厚度为10-8m～3×10-8m。
优选的，所述二氧化钛薄膜为以单原子膜的形式一层一层地镀在PPDO单丝基底表面。
实施例二
一种可调控降解速率的可吸收血管支架的方法，具体步骤如下：
(1)先将ALD腔室加热到70℃，再将PPDO单丝放入ALD反应器中进行TiO2沉积，且沉积400个沉积周期，制得渗钛PPDO单丝；
其中单个沉积周期的过程为：在0.1Torr的压力下保持1h，用高纯氮(99.999％)和普通氮气(99.9％)作为ALD过程的载气和吹扫气体，将异丙醇钛和H2O作为前驱体源通过载气交替脉冲进入ALD反应器中；其中，载气交替脉冲时，异丙醇钛和H2O的脉冲时间均为1s；脉冲后将各前驱体在腔室中保持40s使PPDO单丝基底充分暴露在前驱体蒸汽中，随后用普通氮气以20sccm的流速吹扫反应腔室60s；
制得的渗钛PPDO单丝表面具有沉积结构均匀的TiO2薄膜；TiO2薄膜厚度为2×10-8m，且是以单原子膜的形式一层一层地镀在PPDO单丝基底表面；
(2)再以渗钛PPDO单丝为芯纱，以PCL复丝为壳纱，形成壳纱对芯纱完全包覆的包芯纱；
(3)然后分别将包芯纱和渗钛PPDO单丝沿相反方向相互交织(编织角为68°)并包覆在模具(与所需血管支架的内径相同)表面形成编织血管支架胚管；
(4)最后将编织血管支架胚管在90℃和一个标准大气压环境下放置1h，使得相互接触的包芯纱在交织点处粘结固定，非交织点处PCL壳纱对渗钛PPDO单丝芯纱的完全包覆，经冷却，制得渗钛PPDO/PCL编织血管支架。
制得的可调控降解速率的可吸收血管支架(渗钛PPDO/PCL编织血管支架)如图1所示，可吸收血管支架在37℃的去离子水的水浴环境下进行降解，70％纱线的断裂发生在第182天。
实施例三
一种可调控降解速率的可吸收血管支架的方法，具体步骤如下：
(1)先将ALD腔室加热到80℃，再将PPDO单丝放入ALD反应器中进行TiO2沉积，且沉积200个沉积周期，制得渗钛PPDO单丝；
其中单个沉积周期的过程为：在0.1Torr的压力下保持1h，用高纯氮(99.999％)和普通氮气(99.9％)作为ALD过程的载气和吹扫气体，将异丙醇钛和H2O作为前驱体源通过载气交替脉冲进入ALD反应器中；其中，载气交替脉冲时，异丙醇钛和H2O的脉冲时间均为1s；脉冲后将各前驱体在腔室中保持40s使PPDO单丝基底充分暴露在前驱体蒸汽中，随后用普通氮气以20sccm的流速吹扫反应腔室60s；
制得的渗钛PPDO单丝表面具有沉积结构均匀的TiO2薄膜；TiO2薄膜厚度为10-8m，且是以单原子膜的形式一层一层地镀在PPDO单丝基底表面；
(2)再以渗钛PPDO单丝为芯纱，以PCL复丝为壳纱，形成壳纱对芯纱完全包覆的包芯纱；
(3)然后分别将包芯纱和渗钛PPDO单丝沿相反方向相互交织(编织角为50°)并包覆在模具(与所需血管支架的内径相同)表面形成编织血管支架胚管；
(4)最后将编织血管支架胚管在100℃和一个标准大气压环境下放置50min，使得相互接触的包芯纱在交织点处粘结固定，非交织点处PCL壳纱对渗钛PPDO单丝芯纱的完全包覆，经冷却，制得渗钛PPDO/PCL编织血管支架。
制得的可调控降解速率的可吸收血管支架(渗钛PPDO/PCL编织血管支架)在37℃的去离子水的水浴环境下进行降解，70％纱线的断裂发生在第170天。
实施例四
一种可调控降解速率的可吸收血管支架的方法，具体步骤如下：
(1)先将ALD腔室加热到72℃，再将PPDO单丝放入ALD反应器中进行TiO2沉积，且沉积600个沉积周期，制得渗钛PPDO单丝；
其中单个沉积周期的过程为：在0.1Torr的压力下保持1h，用高纯氮(99.999％)和普通氮气(99.9％)作为ALD过程的载气和吹扫气体，将异丙醇钛和H2O作为前驱体源通过载气交替脉冲进入ALD反应器中；其中，载气交替脉冲时，异丙醇钛和H2O的脉冲时间均为1s；脉冲后将各前驱体在腔室中保持40s使PPDO单丝基底充分暴露在前驱体蒸汽中，随后用普通氮气以20sccm的流速吹扫反应腔室60s；
制得的渗钛PPDO单丝表面具有沉积结构均匀的TiO2薄膜；TiO2薄膜厚度为3×10-8m，且是以单原子膜的形式一层一层地镀在PPDO单丝基底表面；
(2)再以渗钛PPDO单丝为芯纱，以PCL复丝为壳纱，形成壳纱对芯纱完全包覆的包芯纱；
(3)然后分别将包芯纱和渗钛PPDO单丝沿相反方向相互交织(编织角为70°)并包覆在模具(与所需血管支架的内径相同)表面形成编织血管支架胚管；
(4)最后将编织血管支架胚管在70℃和一个标准大气压环境下放置45min，使得相互接触的包芯纱在交织点处粘结固定，非交织点处PCL壳纱对渗钛PPDO单丝芯纱的完全包覆，经冷却，制得渗钛PPDO/PCL编织血管支架。
制得的可调控降解速率的可吸收血管支架(渗钛PPDO/PCL编织血管支架)在37℃的去离子水的水浴环境下进行降解，70％纱线的断裂发生在第195天。
实施例五
一种可调控降解速率的可吸收血管支架的方法，具体步骤如下：
(1)先将ALD腔室加热到78℃，再将PPDO单丝放入ALD反应器中进行TiO2沉积，且沉积500个沉积周期，制得渗钛PPDO单丝；
其中单个沉积周期的过程为：在0.1Torr的压力下保持1h，用高纯氮(99.999％)和普通氮气(99.9％)作为ALD过程的载气和吹扫气体，将四氯化钛和H2O作为前驱体源通过载气交替脉冲进入ALD反应器中；其中，载气交替脉冲时，四氯化钛和H2O的脉冲时间均为1s；脉冲后将各前驱体在腔室中保持40s使PPDO单丝基底充分暴露在前驱体蒸汽中，随后用普通氮气以20sccm的流速吹扫反应腔室60s；
制得的渗钛PPDO单丝表面具有沉积结构均匀的TiO2薄膜；TiO2薄膜厚度为2.5×10-8m，且是以单原子膜的形式一层一层地镀在PPDO单丝基底表面；
(2)再以渗钛PPDO单丝为芯纱，以PCL复丝为壳纱，形成壳纱对芯纱完全包覆的包芯纱；
(3)然后分别将包芯纱和渗钛PPDO单丝沿相反方向相互交织(编织角为60°)并包覆在模具(与所需血管支架的内径相同)表面形成编织血管支架胚管；
(4)最后将编织血管支架胚管在75℃和一个标准大气压环境下放置40min，使得相互接触的包芯纱在交织点处粘结固定，非交织点处PCL壳纱对渗钛PPDO单丝芯纱的完全包覆，经冷却，制得渗钛PPDO/PCL编织血管支架。
制得的可调控降解速率的可吸收血管支架(渗钛PPDO/PCL编织血管支架)在37℃的去离子水的水浴环境下进行降解，70％纱线的断裂发生在第189天。
实施例六
一种可调控降解速率的可吸收血管支架的方法，具体步骤如下：
(1)先将ALD腔室加热到76℃，再将PPDO单丝放入ALD反应器中进行TiO2沉积，且沉积400个沉积周期，制得渗钛PPDO单丝；
其中单个沉积周期的过程为：在0.1Torr的压力下保持1h，用高纯氮(99.999％)和普通氮气(99.9％)作为ALD过程的载气和吹扫气体，将四氯化钛和H2O作为前驱体源通过载气交替脉冲进入ALD反应器中；其中，载气交替脉冲时，四氯化钛和H2O的脉冲时间均为1s；脉冲后将各前驱体在腔室中保持40s使PPDO单丝基底充分暴露在前驱体蒸汽中，随后用普通氮气以20sccm的流速吹扫反应腔室60s；
制得的渗钛PPDO单丝表面具有沉积结构均匀的TiO2薄膜；TiO2薄膜厚度为2×10-8m，且是以单原子膜的形式一层一层地镀在PPDO单丝基底表面；
(2)再以渗钛PPDO单丝为芯纱，以PCL复丝为壳纱，形成壳纱对芯纱完全包覆的包芯纱；
(3)然后分别将包芯纱和渗钛PPDO单丝沿相反方向相互交织(编织角为65°)并包覆在模具(与所需血管支架的内径相同)表面形成编织血管支架胚管；
(4)最后将编织血管支架胚管在80℃和一个标准大气压环境下放置35min，使得相互接触的包芯纱在交织点处粘结固定，非交织点处PCL壳纱对渗钛PPDO单丝芯纱的完全包覆，经冷却，制得渗钛PPDO/PCL编织血管支架。
制得的可调控降解速率的可吸收血管支架(渗钛PPDO/PCL编织血管支架)在37℃的去离子水的水浴环境下进行降解，70％纱线的断裂发生在第183天。
实施例七
一种可调控降解速率的可吸收血管支架的方法，具体步骤如下：
(1)先将ALD腔室加热到74℃，再将PPDO单丝放入ALD反应器中进行TiO2沉积，且沉积550个沉积周期，制得渗钛PPDO单丝；
其中单个沉积周期的过程为：在0.1Torr的压力下保持1h，用高纯氮(99.999％)和普通氮气(99.9％)作为ALD过程的载气和吹扫气体，将四氯化钛和H2O作为前驱体源通过载气交替脉冲进入ALD反应器中；其中，载气交替脉冲时，四氯化钛和H2O的脉冲时间均为1s；脉冲后将各前驱体在腔室中保持40s使PPDO单丝基底充分暴露在前驱体蒸汽中，随后用普通氮气以20sccm的流速吹扫反应腔室60s；
制得的渗钛PPDO单丝表面具有沉积结构均匀的TiO2薄膜；TiO2薄膜厚度为2.75×10-8m，且是以单原子膜的形式一层一层地镀在PPDO单丝基底表面；
(2)再以渗钛PPDO单丝为芯纱，以PCL复丝为壳纱，形成壳纱对芯纱完全包覆的包芯纱；
(3)然后分别将包芯纱和渗钛PPDO单丝沿相反方向相互交织(编织角为55°)并包覆在模具(与所需血管支架的内径相同)表面形成编织血管支架胚管；
(4)最后将编织血管支架胚管在85℃和一个标准大气压环境下放置30min，使得相互接触的包芯纱在交织点处粘结固定，非交织点处PCL壳纱对渗钛PPDO单丝芯纱的完全包覆，经冷却，制得渗钛PPDO/PCL编织血管支架。
制得的可调控降解速率的可吸收血管支架(渗钛PPDO/PCL编织血管支架)在37℃的去离子水的水浴环境下进行降解，70％纱线的断裂发生在第192天。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。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 (10)

1.一种可吸收血管支架，其特征在于，所述血管支架由包芯纱和渗钛PPDO单丝交织而成，所述包芯纱的交织点通过熔接固定，所述包芯纱的芯纱为渗钛PPDO单丝，壳纱为PCL复丝，且壳纱对芯纱完全包覆，所述渗钛PPDO单丝包括覆盖于PPDO单丝基底表面上的二氧化钛薄膜。
2.如权利要求1所述的一种可吸收血管支架，其特征在于，所述二氧化钛薄膜的厚度为10-8m～3×10-8m。
3.如权利要求1所述的一种可吸收血管支架，其特征在于，所述二氧化钛薄膜为以单原子膜的形式一层一层地镀在PPDO单丝基底表面。
4.一种可吸收血管支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将PPDO单丝放入ALD反应器中进行TiO2沉积，获得渗钛PPDO单丝；
以渗钛PPDO单丝为芯纱，以PCL复丝为壳纱，形成壳纱对芯纱完全包覆的包芯纱；
分别将包芯纱和渗钛PPDO单丝沿相反方向相互交织并包覆在模具表面形成编织血管支架胚管；
将编织血管支架胚管在高温和一个标准大气压环境下放置，使得相互接触的包芯纱在交织点处粘结固定，非交织点处PCL壳纱对渗钛PPDO单丝芯纱的完全包覆，经冷却，制得渗钛PPDO/PCL编织血管支架。
5.如权利要求4所述的一种可吸收血管支架的制备方法，其特征在于，所述ALD反应器的加热温度为70℃-80℃，所述沉积周期为200-600个。
6.如权利要求5所述的一种可吸收血管支架的制备方法，其特征在于，所述单个沉淀周期的过程为：
在0.1Torr的压力下保持1h，用高纯氮和普通氮气作为ALD过程的载气和吹扫气体，将异丙醇钛或四氯化钛和H2O作为前驱体源通过载气交替脉冲进入ALD反应器中；其中，载气交替脉冲时，异丙醇钛和H2O的脉冲时间均为1s；脉冲后将各前驱体在腔室中保持40s使PPDO单丝基底充分暴露在前驱体蒸汽中，随后用普通氮气以20sccm的流速吹扫反应腔室60s。
7.如权利要求4所述的一种可吸收血管支架的制备方法，其特征在于，还包括：沉积前将ALD腔室加热到沉积时的温度。
8.如权利要求4所述的一种可吸收血管支架的制备方法，其特征在于，所述模具为与所需血管支架直径相同的模具。
9.如权利要求4所述的一种可吸收血管支架的制备方法，其特征在于，所述编织血管支架胚管的放置温度为70～100℃，所述放置时间为30min～1h。
10.如权利要求4所述的一种可吸收血管支架的制备方法，其特征在于，所述将包芯纱和渗钛PPDO单丝沿相反方向相互交织时，编织角为50～70°。
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