DE102006039840A1

DE102006039840A1 - Thrombosefilter mit Abdeckschicht

Info

Publication number: DE102006039840A1
Application number: DE102006039840A
Authority: DE
Inventors: Eckhard Dr. Quandt; Clemens Schmutz; Christiane Dr. Zamponi
Original assignee: Acandis GmbH and Co KG
Current assignee: Acandis GmbH and Co KG
Priority date: 2006-08-25
Filing date: 2006-08-25
Publication date: 2008-03-20
Also published as: EP2056894A2; US8308928B2; WO2008022799A3; WO2008022799A2; US20100145380A1

Abstract

Verfahren zur Aufbringung einer Abdeckschicht (9) auf eine für medizinische Zwecke einzusetzende Netzstruktur (4), insbesondere einen Thrombosefilter, wobei die Netzstruktur (4) auf ein flächiges Substrat (1) aufgebracht wird, das Öffnungen (5) der Netzstruktur einseitig bedeckt, wobei die Öffnungen (5) über die unbedeckte Seite mit einem Opfermaterial (7), insbesondere Kupfer, befüllt werden, wobei die Netzstruktur (4) von dem Substrat (1) angehoben wird, wobei eine Abdeckschicht (9) auf der vorher vom Substrat bedeckten Oberfläche abgeschieden wird und wobei das Opfermaterial (7) entfernt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbringung einer Abdeckschicht auf eine für medizinische Zwecke einzusetzende Netzstruktur, insbesondere einen Thrombosefilter. Die Erfindung betrifft ebenso einen nach diesem Verfahren mit einer Abdeckschicht versehenen Thrombosefilter.
Derartige Netzstrukturen können verschiedene Einsatzzwecke in medizinischen Behandlungen haben. Sie können beispielsweise als Gefäßstütze, insbesondere als Stent, dienen. Neben dem Einsatz als dauerhaft eingesetztes Implantat können die erfindungsgemäßen Netzstrukturen als Thrombosefilter beispielsweise im Rahmen einer Gefäßdehnung (Angioplastie) über einen Herzkatheder eingesetzt werden. Schließlich ist die Gefahr der Thrombenbildung bei Eingriffen in die Blutgefäße trotz Anwendung modernster Medizintechnik nicht auszuschließen. Die bekannten Thrombosefilter werden im zusammengefalteten Zustand an der gewünschten Stelle des Gefäßes platziert, insbesondere in Flussrichtung des Blutkreislaufs hinter der Engstelle (Stenose). Geöffnet liegen sie dann an der Gefäßinnenwand an, bevor eine Ballondilatation vorgenommen wird
Bei einer solchen Ballondilatation wird ein Ballonkatheter von der Leiste aus über einen Führungsdraht in die Stenose eingelegt und aufgeblasen. Der damit erweiterte Querschnitt wird meist über einen implantierten Stent aufrechterhalten. Gerade bei diesem Eingriff besteht das Problem, dass thrombotisches Material von den Gefäßwänden abfällt und über den Blutstrom in engere Gefäße mitgeführt wird. Dort kann das Material eine Thrombose oder gar eine Embolie verursachen, wobei eine Lungenembolie oder ein Schlaganfall ein lebensgefährdender Notfall sein kann. Mit Hilfe der Netzstruktur des Thrombosefilter ist es dann möglich, die eventuell entstehenden Gerinnsel herauszufiltern und gemeinsam mit dem wieder zusammengefalteten Thrombosefilter zu entfernen. Solche Thrombosefilter sind beispielsweise aus der EP 1 207 810 B1 und der EP 619 720 B1 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es nunmehr, eine solche für medizinische Zwecke einsetzbare Netzstruktur mit einfach darzustellenden Mitteln dahingehend zu verbessern, dass beim therapeutischem Einsatz das umliegende Gewebe besser geschützt wird und dass eine auf den jeweiligen Einsatz optimierbare Filterfunktion ermöglicht wird. Insbesondere ist es die Aufgabe der Erfindung, ein einfach umsetzbares Verfahren zur Anfertigung einer Abdeckschicht auf einer solchen Netzstruktur zu schaffen. Zudem ist es Aufgabe der Erfindung, eine solcherart abgedeckte Netzstruktur zu entwickeln, die bei kostengünstiger Herstellung und einfacher Handhabung ein Gerinnsel besser herausfiltern kann.
Diese Aufgaben werden durch das Verfahren nach Anspruch 1 und durch den Thrombosefilter nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen genannt.
Der wesentliche Grundgedanke der Erfindung liegt darin, eine vorhandene Netzstruktur, beispielsweise einen erhältlichen Thrombosefilter, zu nehmen und Öffnungen in deren Oberfläche, mit einer Abdeckschicht abzudecken. Das geschieht erfindungsgemäß so, dass die abzudeckenden Öffnungen zunächst mit einem Opfermaterial aufgefüllt werden, so dass eine durchgängige Oberfläche entsteht. Auf dieser wird dann nachfolgend Abdeckmaterial abgeschieden, bevor das Opfermaterial anschließend wieder entfernt wird. Zurück bleibt das Abdeckmaterial, das auf der von der Netzstruktur ausgebildeten Oberfläche ausreichend Halt hat. Zusammengefasst weist dieser Prozess folgende Schritte auf:
Zunächst wird die Netzstruktur auf ein flächiges Substrat aufgebracht wird, das Öffnungen der Netzstruktur einseitig bedeckt. Das Substrat ist entsprechend der Oberfläche der Netzstruktur angepasst, wobei im einfachsten Falle ein ebenes und möglichst glattes Substrat gewählt wird. Substrat und Netzstruktur müssen derart aneinander liegen, dass die Öffnungen der Netzstruktur einigermaßen dicht verschlossen sind. Dann können die Öffnungen über die unbedeckte Seite mit einem entfernbaren Opfermaterial, insbesondere mit Kupfer, befüllt werden. Die „befüllte" Netzstruktur wird dann von dem Substrat getrennt und hat auf der dem Substrat zugewandten Seite eine relativ glatte geschlossene Oberfläche, auf der die Abdeckschicht abgeschieden wird. Wird nun zum Schluss das Opfermaterial entfernt, verbleibt die mit Abdeckschicht bedeckte Netzstruktur. Die Abdeckschicht kann dann in nachfolgenden Schritten modifiziert, beispielsweise mit mehr oder weniger großen Poren versehen, werden.
Auf diese Weise lassen sich mit einer Abdeckschicht bedeckte Netzstrukturen einfach und kostengünstig herstellen. Die Abdeckschicht wird dabei mit der Netzstruktur fest verbundenen, wodurch ihre Oberfläche der weiteren Bearbeitung zugänglich ist, ohne ein Lösen der Verbindung zur Netzstruktur befürchten zu müssen. Diese Bearbeitung kann das Einbringen von Poren sein, wobei durch deren Größe die Feinheit des Thrombosefilters beliebig einstellt werden kann. Natürlich ist das erfindungsgemäße Verfahren auch dafür geeignet, nicht die gesamte Netzstruktur, sondern nur bestimmte Teilbereiche abzudecken. Diese Flexibilität gibt Raum für eine Vielzahl von Anpassungsmöglichkeiten an verschiedenen Einsatzbedingungen, insbesondere ermöglicht sie die Öffnungsgröße und -form und die Oberflächenstruktur eines Thrombosefilters beliebig zu gestalten.
Um eine gute Verbindung zwischen Netzstruktur und Abdeckschicht zu erreichen, kann es vorteilhaft sein, wenn für das Abscheiden die Abdeckschicht das Material der Netzstruktur verwendet wird. Wegen der besonderen Bioverträglichkeit und auch wegen ihres Formgedächtnisses werden Netzstrukturen oft aus NiTi-Legierungen gefertigt, so dass sich für die Anfertigung der Abdeckschicht Nitinol anbietet
Da es sich bei den hier relevanten Netzstrukturen um verhältnismäßig kleine Bauteile im cm-Bereich mit nur geringen Stärken von wenigen zig Mikrometer handelt und die Schichten entsprechend dünn sind, werden für die Aufbringung der Schichten vorteilhafterweise Verfahren wie Aufdampfen oder Sputtern, sowie galvanische Verfahren eingesetzt. Idealerweise wird die Opferschicht galvanisch abgeschieden. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung liegt deshalb darin, ein leitendes Substrat zu nehmen oder ein nicht leitendes Substrat mit einer Elektrodenschicht, insbesondere einer Goldschicht, zu versehenen, auf das die Netzstruktur aufgebracht wird. Die Goldschicht dient als sogenannte „Startschicht" für die Galvanik. Als Substrat eignet sich ein Silizium (Si)-Wafer. Das mit der Elektrodenschicht versehene Substrat unterliegt keinem Materialverbrauch und kann nach Trennung von der Netzstruktur wiederbenutzt oder recycelt werden, was die Kosten zusätzlich reduziert.
Es ist vorteilhaft, für eine feste Verbindung zwischen dem Substrat und der Netzstruktur zu sorgen, was beispielsweise über eine Klebverbindung erfolgen kann. Dabei ist allerdings zu beachten, dass sich der Kleber nicht als isolierende Schicht vor die Öffnungen legt. Von Vorteil ist daher ein Aufkleben der Netzstruktur über einen lichtempfindlichen Lack. Das ermöglicht den als Kleber dienenden lichtempfindlichen Lack von der unbedeckten Seite zu belichten und die belichteten Stellen, in einem Spülschritt zu entfernen. Ein solcher Lack gewährleistet eine präzise Klebung der Netzstruktur und ist gleichzeitig in der Lage, die Netzstruktur in den folgenden Ätzschritten zu schützen. Der Lack lässt sich im Bereich der Öffnungen der Netzstruktur nach Belichtung rückstandsfrei vom Substrat, insbesondere von der Goldschicht entfernen, so dass vor dem Befüllen mit dem Opfermaterial keine Nachbearbeitung erforderlich ist. Mit diesem Lithographieschritt kann bei Bedarf auch mittels einer Maskierung eine lithographische Strukturierung auf den Lack gebracht werden.
Wie gesagt, ist das Abscheiden des metallischen Opfermaterials, insbesondere des Kupfers, in einem galvanischen Verfahren ein wesentlicher Bestandteil des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei wird die mit dem Si-Wafer verbundene Netzstruktur in einem Bad galvanisch mit dem Metall überzogen. Der Prozess wird gestoppt, wenn die Öffnungen der Netzstruktur durch die abgeschiedene Schicht aufgefüllt sind. In einer bevorzugten Ausführungsform wird solange Opfermaterial abgeschieden, bis die Öffnungen über den Rand hin aufgefüllt sind und das Opfermaterial eine zusammenhängende Fläche bildet. Dies vereinfacht die weitere Handhabung, da das zusammenhängende Opfermaterial unabhängig von seiner Haftung an der Netzstruktur nicht aus deren einzelnen Öffnungen herausfallen kann.
Nachdem das Opfermaterial galvanisch aufgewachsen ist, wird das Substrat entfernt. Dies kann im Falle eines SI-Wafers mechanisch oder durch Auflösen des Wafers beispielsweise in Kaliumhydroxid erfolgen. Ansonsten erfolgt die Entfernung durch einen auf das zu lösende Material abgestimmten Ätzschritt. Gleichermaßen kann auch die Elektrodenschicht weggeätzt werden. Der die Netzstruktur schützende Lack kann mit Aceton entfernt werden. Als Opfermaterial kann auch Au, Cr, FeCo oder Ähnliches gewählt werden. Vorteilhaft ist, wenn sich die Elektrodenschicht und die galvanisch abgeschiedene Schicht selektiv untereinander und gegen das Material der Netzstruktur ätzen lassen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird als Abdeckschicht ein Film aus Metall, insbesondere eine Nickel-Titan (NiTi)-Legierung wie beispielsweise Nitinol, aufgebracht, insbesondere aufgedampft oder aufgesputtert. Die Verwendung von NiTi, insbesondere von Nitinol, ist aus der Herstellung von Stents bekannt. Die superelastischen Eigenschaften des NiTi sind gerade bei solchen im medizinischen Bereich einsetzbaren Vorrichtungen, die während ihres Einsatzes im Körper starken Verformungen ausgesetzt werden, von Vorteil. Daneben ist die Biokompatibilität ein weiteres wesentliches Merkmal dieser Legierungen. Deshalb ist zur Abdeckung der Netzstruktur eines Thrombosefilters eine NiTi-Legierung besonders zu bevorzugen, insbesondere da NiTi ein bevorzugter Vertreter der Formgedächtnis-Legierungen ist, da er zu mindestens 8% pseudoelastisch verformbar, korrosionsbeständig und hochfest ist.
Die Herstellung der dünnen Abdeckschicht erfolgt vorteilhafterweise durch eine physikalische Abscheidmethode, vorzugsweise durch Kathodenzerstäuben (Sputtern). Dabei zeigen derart gesputterte NiTi-Filme ein superelastisches Verhalten bei Körpertemperatur mit einer Dehnung von mehr als 6.5% bei einer Plateauspannung von 400 MPa. Nach dem Auftragen der NiTi-Schicht kann das Kupfer von dem Thrombosefilter, durch Ätzen entfernt werden.
Damit besteht eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in dem Aufbringen der überdeckenden Schicht auf eine Netzstruktur in einer Kombination von Photolithographie, Galvanik- und Sputtertechnologie.
Zur Herstellung eines Thrombosefilters, der einerseits eine gewisse Durchlässigkeit und andererseits ein ausreichendes Rückhaltevermögen auch für kleinere Thromben aufweisen muss wird die Abdeckschicht, insbesondere in einem photolithographischen Schritt, durch das Einbringen einer Vielzahl mehr oder weniger großer Poren strukturiert. Die Anzahl und die Größe der Poren, die beliebigen Querschnitt haben können, bestimmt die Funktionalität des Filters.
Ein weiterer wesentlicher Grundgedanke der Erfindung besteht also darin, einen Thrombosefilter mit einer von Draht gebildeten netzartigen Struktur zur Platzierung in einem Blutgefäßlumen mit einer durch ein Abscheidverfahren einseitig auf die netzartige Struktur aufgebrachte flächige Abdeckschicht vorzuschlagen, die die Öffnungen der netzartigen Struktur zumindest teilweise bedeckt. Ein solcherart ausgestalteter Thrombosefilter kann mit seiner netzartigen Struktur einfach und im großen Stil gefertigt werden und erst dann mit einer entsprechend strukturierten Abdeckschicht auf den jeweiligen Anwendungsbereich optimiert werden. Die Kombination von Netzstrukturen, die beispielsweise mit Laserschneiden erzeugt wurden und der anschließenden Aufbringung einer dünnen metallischen Schicht, die wiederum strukturiert werden kann, bietet fertigungstechnische Vorteile. Trotz der einfachen Fertigung der Netzstruktur bleiben aufgrund der strukturierbaren Abdeckschicht die Vorteile feinerer Filter und gewebeschonenderer Oberflächen erhalten.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der 1 und 2 näher erklärt. Dabei zeigen
1: Verfahrensschritte a bis i zur Abdeckung einer netzartigen Struktur und
2: eine netzartigen Struktur ohne und mit Abdeckschicht.
1a zeigt schematisch einen Schnitt durch ein Substrat 1, das hier von einem SI-Wafers gebildet wird. Dieser ist mit einer wenige μm starken Elektrodenschicht 2 aus Gold bedeckt. In einem folgenden Verfahrensschritt nach 1b wird die Goldschicht mit einer Schicht 3 aus Photolack, die als Verbindungsschicht dient, versehen. Nach 1c die Netzstruktur 4 als Gerüst des Thrombosefilters auf die klebende Lackschicht 3 aufgeklebt, wobei die Netzstruktur 4 eine Vielzahl von Öffnungen 5 aufweist. In dem Verfahrensschritt nach 1d wird die Lackschicht 3 im Bereich der Öffnungen 5 mit Licht 6 belichtet, wobei die belichteten Bereich der Lackschicht 3 nach der Entwicklung von der Goldschicht 2 entfernt werden.
Nun wird in einem galvanischem Prozess ein Opfermaterial, hier Kupfer 7, auf die Goldschicht 2 und die Netzstruktur 4 abgeschieden. Das Abscheiden wird solange durchgeführt, bis das Kupfer 7 die Öffnungen 2 auffüllt und im Übergangsbereich 8 eine Verbindung zu dem auf der Netzstruktur 4 abgeschiedenen Kupfer 7 aufweist (1e). In dem nächsten Verfahrensschritt (1f) wird der SI-Wafer 1 mit der Goldschicht 2 und der restlichen Lackschicht 3 von der mit dem Kupfer 7 aufgefüllten Netzstruktur 4 entfernt. Dann wird die Netzstruktur 4 samt Opfermaterial 7 umgedreht (1g) und mit Sputtertechnik eine metallische Schicht, hier eine dünne NiTi-Abdeckschicht 9 auf die strukturierte Oberfläche 10, die von der Netzstruktur 4 und dem Kupfer 7 gebildet wird, abgeschieden (1h). In diesem Fall verbindet sich die NiTi-Abdeckschicht 9 mit der strukturierten Oberfläche 10. Zuletzt wird das sich auf der Netzstruktur 4 und in deren Öffnungen 5 befindliche Opfermaterial 7 mittels eines selektiven Ätzmediums, z.B. 40% HNO₃, Fe₃Cl oder Ammoniumperoxodisulfat-Lösung entfernt, so dass nur noch die mit einer Abdeckschicht 9 versehene Netzstruktur 4 verbleibt (1i). Nun kann die Abdeckschicht 9 mit nicht dargestellten Poren versehen werden. Das kann mit einem gängigen photolithographischen und einem nasschemischen Ätzverfahren, beispielsweise unter Einsatz eines Photolacks und einem selektiven Ätzmittel, geschehen.
Auf diese Weise lassen sich medizinische NiTi-Thrombosefilter mit einer durchlässigen NiTi-Abdeckung von 0.1 bis 100 μm Stärke beschichten, wobei eine bevorzugte Schichtdicke etwa 3 μm ist.
In 2 ist auf der linken Seite eine unbedeckte Netzstruktur 11 gezeigt, die einen inneren Bereich 12 aufweist, von dem Einzeldrähte 13 sternförmig abstehen. Der Durchmesser des inneren Bereiches 12 ist dem von Blutgefäßen angepasst. Die Einzeldrähte 13 werden für die Einführung in das Blutgefäß angelegt und spreizen sich nach der Platzierung wieder. Sie dienen im gespreizten Zustand zur Verankerung des Thrombosefilters im Blutgefäß. Zum Thrombosefilter wird die offene Netzstruktur 11 durch die Beschichtung mit einer Abdeckschicht 14 (rechte Seite der Figur), die hier von konzentrischen Öffnungen, die durchlässige Poren 15 bilden, durchbrochen ist.

Claims

Verfahren zur Aufbringung einer Abdeckschicht (9) auf eine für medizinische Zwecke einzusetzende Netzstruktur (4), insbesondere einen Thrombosefilter, dadurch gekennzeichnet, – dass die Netzstruktur (4) auf ein flächiges Substrat (1) aufgebracht wird, das Öffnungen (5) der Netzstruktur einseitig bedeckt, – dass die Öffnungen (5) über die unbedeckte Seite mit einem Opfermaterial (7), insbesondere Kupfer, befüllt werden, – dass die Netzstruktur (4) von dem Substrat (1) abgehoben wird, – dass eine Abdeckschicht (9) auf der vorher vom Substrat bedeckten Oberfläche abgeschieden wird und – dass das Opfermaterial (7) entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) von einer Elektrodenschicht (2), insbesondere eine Goldschicht, bedeckt ist, auf der die Netzstruktur (4) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Netzstruktur (4) vermittels einer Verbindungsschicht (3), insbesondere einem lichtempfindlichen Lack, auf die Elektrodenschicht (2) aufgeklebt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der lichtempfindliche Lack von der unbedeckten Seite belichtet wird (6), wobei die belichteten Stellen in einem Spülschritt entfernt werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Opfermaterial (7) in einem galvanischen Verfahren abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass solange Opfermaterial (7) abgeschieden wird, bis die Öffnungen über den Rand hin aufgefüllt sind und das Opfermaterial (7) eine zusammenhängende Fläche bildet.
Verfahren einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Abdeckschicht (9) ein Film aus Metall, insbesondere eine NiTi-Legierung wie beispielsweise Nitinol, aufgebracht, insbesondere aufgedampft oder aufgesputtert wird.
Verfahren einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckschicht (9), insbesondere in einem photolithographischen Schritt, durch das Einbringen von Poren (15) strukturiert wird.
Thrombosefilter mit einer von Draht gebildeten Netzstruktur (4) zur Platzierung in einem Blutgefäßlumen gekennzeichnet durch eine durch ein Abscheidverfahren einseitig auf die Netzstruktur (4) aufgebrachte flächige Abdeckschicht (9), wobei die Abdeckschicht (9) Öffnungen der Netzstruktur (4) zumindest teilweise bedeckt.
Thrombosefilter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Netzstruktur (4) und die Abdeckschicht (9) aus einer NiTi-Legierung bestehen.
Thrombosefilter nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckschicht (9) eine Stärke zwischen 1 μm und 10 μm insbesondere etwa 3 μm aufweist.
Thrombosefilter nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch einen zentralen Filterbereich, der zumindest teilweise von der Abdeckschicht (9) bedeckt ist, und durch vom Filterbereich radial abstehende Streben (13) zur Verankerung im Blutgefäß, wobei die Streben nicht von der Abdeckschicht (9) bedeckt sind.