KR101791337B1 - 선택적 플라즈마 에칭법으로 형성된 방사선불투과성 중금속 코팅층을 포함하는 니티놀 기반 스텐트의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선택적 플라즈마 에칭법으로 형성된 방사선불투과성 중금속 코팅층을 포함하는 니티놀 기반 스텐트의 제조방법 및 방사선불투과성 니티놀 기반 합금 기재 예컨대, 스텐트에 관한 것이다.

Description

선택적 플라즈마 에칭법으로 형성된 방사선불투과성 중금속 코팅층을 포함하는 니티놀 기반 스텐트의 제조방법{A method for preparing nitinol-based radiopaque stent by deposition of heavy metal via selective plasma etching}
본 발명은 선택적 플라즈마 에칭법으로 형성된 방사선불투과성 중금속 코팅층을 포함하는 니티놀 기반 스텐트의 제조방법 및 방사선불투과성 니티놀 기반 합금 기재 예컨대, 스텐트에 관한 것이다.
스텐트(stent)는 고지혈증, 비만, 흡연, 스트레스, 당뇨병 등의 다양한 원인으로 인하여 혈관의 지름이 정상보다 좁아져 혈액순환장애가 발생하였을 경우, 좁아져 있는 혈관에 삽입하여 혈관을 확장 및 유지시킬 수 있도록 하는 그물망 형태의 의료기기이다. 스텐트는 심혈관, 말초혈관, 뇌혈관 등 다양한 동맥, 정맥 등의 혈관뿐만 아니라 담관, 요로, 소화관, 기관지 또는 비뇨생식기계와 같은 모든 생리적 공간의 내강 내부에 사용될 수 있다.
스텐트는 팽창 방식에 따라 코발트-크롬 합금 등을 소재로 하는 풍선팽창형 (balloon-expandable) 스텐트와 니티놀(nitinol) 등의 형상기억합금을 기반으로 하는 자가팽창형(self-expandable) 스텐트로 분류할 수 있다. 풍선팽창형 스텐트는 내부에 풍선 카테터(balloon catheter)를 포함하므로, 이를 원하는 위치에 삽입한 후, 풍선을 부풀려 스텐트를 혈관에 고정하는 것으로, 스텐트의 팽창 탄력이 부족한 경우 시간이 지남에 따라 스텐트의 내경이 좁아질 가능성이 있고, 주위 조직이나 기관의 가동 범위에 따라 형상이 변형될 가능성이 높은 문제점을 가지고 있다. 반면, 자가팽창형 스텐트는 재료의 초탄성(superelasticity)을 이용하여 혈관 속에서 외피(outer sheath)를 제거하면서 스스로 스텐트가 펴지는 성질을 활용하는 방식으로, 스프링과 같은 탄성으로 인한 자유로운 형상 변형성 및 복원력을 가지므로 움직임이 많이 발생하는 말초혈관 (peripheral blood vessel)에 발생한 질환을 치료하는데 매우 효과적이다.
한편, 스텐트 삽입술 시술시 X-선 투시 하에 카테터(catheter)를 통해 조영제를 주입하여 실시간으로 혈관의 모습을 모니터링하면서 병변의 상태와 위치를 확인한 후, 가이드와이어를 따라 스텐트를 혈관 내부로 삽입하게 되며, 질병부위에 올바르게 위치했다는 시술자의 판단 하에 스텐트를 팽창시켜 병변에 스텐트를 압착시켜 좁아진 혈관 내경을 확장시킨다. 이때, X-선 모니터를 통해 스텐트를 육안으로 확인하면서 위치를 조정해야 하며, 팽창 후 혈류의 이동성을 조영제를 통해 재차 확인하게 된다.
스텐트 수술의 성공여부 및 추후 효과성은 스텐트를 원하는 위치에 적절하게 위치시키는 것과 매우 밀접한 연관성을 갖는다. 스텐트가 부적절한 곳에 시술되게 되면, 스텐트가 확장되는 과정에서 혈관의 정상적인 내막이 손상 받거나 스텐트의 압착으로 인한 과도한 스트레스가 발생하고, 이를 치료하는 과정 중에 혈소판의 부착 및 활성화(activation)가 유도되면서 혈소판으로부터 방출되는 다양한 생체활성인자들이 혈관 주위의 혈관평활근세포(vascular smooth muscle cell)를 내막 위로 과도하게 증식시키게 된다. 이러한 과정을 통하여 스텐트 시술 후 넓혀졌던 혈관 내경이 다시 좁아지는 현상을 스텐트 내 재협착(in-stent restenosis)이라 하며, 이는 금속 혈관 스텐트의 가장 큰 문제점으로 지적되고 있다. 또한 스텐트는 시술 중 팽창이 한번 시작되면 다시 위치를 조절할 수 없으므로, 스텐트 시술에서 병변을 정확하게 판단하고, 스텐트의 위치를 병변에 맞추어 삽입하고 적절한 정도로 스텐트를 확장하는 정확성 및 정밀도가 매우 중요하다. 이를 위하여 스텐트 시술에서 사용하는 X-선 투시모니터에서 명확한 스텐트 가시성을 확보하는 것이 필수적이며, 이는 스텐트 수술의 성공여부와 밀접한 연관성을 갖는다.
그러나, 현재 자가팽창형 스텐트의 소재로 사용되는 니티놀(nitinol; NiTi) 합금은 낮은 X-선 가시성으로 인하여 체내에 배치 시 위치 파악뿐만 아니라 스텐트의 팽창 정도에 대한 시각적 관찰이 매우 어렵다. 이를 해결하기 위한 방법으로 미국등록특허 제6,334,871호(Dor et al.) 및 제7,810,223호(Hemerick et al.)에서 탄탈륨(tantalum), 플레티늄(platinum), 또는 금(gold)과 같은 방사선불투과성 마커를 스텐트의 특정한 위치에 결합시켜 스텐트의 위치를 간접적으로 확인하는 방법을 개시하고 있다. 하지만 이러한 마커들은 혈류를 방해하거나 교란을 일으킬 가능성과 더불어 혈액의 응고 및 혈전형성을 유발할 가능성이 있어 최소화된 크기를 가질 수밖에 없으며, 따라서 이를 이용하여 스텐트의 전체적인 형상 및 형상변형 정도, 팽창 정도 등을 확인하는 것은 여전히 어렵다.
스텐트의 방사선가시성을 향상시키는 다른 방법은 스텐트 스트럿(strut)의 두께나 체적(volume)을 늘려 X-선의 흡수정도를 증가시키는 것이나, 니티놀 소재의 스텐트는 니티놀의 주요 성분인 니켈(Ni)과 티타늄(Ti)의 낮은 원자량 및 니티놀 합금 자체의 낮은 밀도로 인하여 필요한 방사선가시성을 확보하기 위해서는 니티놀 스텐트의 스트럿 체적을 수배 이상 늘려야하며, 이로 인한 스텐트 유연성의 급격한 감소가 불가피하다. 또한, 팽창 후에 이전과 동등한 수준으로 혈관의 내경을 확보하기 위해서는 늘어난 스텐트의 체적만큼 혈관에 더 많은 스트레스를 야기하기 때문에, 혈관의 정상적인 회복속도를 저해하고 부정적인 반응을 증가시켜 스텐트의 효과를 감소시킬 수 있다. 따라서 스텐트의 기계적인 성질 또는 작동상의 유연성을 희생하지 않으면서 스텐트의 전반적인 방사선 불투과성을 증가시켜 높은 가시성을 확보할 수 있는 스텐트의 제조방법이 요구된다.
이와 관련하여, 한국등록특허 제10-0309485호(리춰 제이콥)는 스텐트 표면에 방사선불투과성이 우수한 금속(금, 백금, 은 및 탄탈륨 등)을 코팅하여 스텐트의 전체적인 가시성을 확보하는 방법을 개시하고 있다. 구체적으로, 방사선불투과성 금속 코팅층을 스텐트의 전면에 형성하는데, 이는 스텐트의 팽창, 수축시 요구되는 높은 가요성 및 부위에 따라 다르게 발생하는 응력(압축 및 인장)을 고려하지 않은 것으로 이와 같이 전면에 형성된 금속 코팅층은 단지 수 %의 변형도 견디지 못하고 결함이 생기거나 박리된다.
이에, 본 발명자들은 형상기억합금인 니티놀 소재의 스텐트에 금속 코팅층을 도입하여 방사선불투과성을 갖는 스텐트를 제조하되 변형을 가하더라도 쉽게 결함이 발생하거나 박리되지 않는 제조방법을 발굴하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 중금속을 이용한 선택적 플라즈마 에칭법을 이용하되, 선택된 중금속에 따라 적절한 전압을 인가하여 이온에 의한 에칭과 중성 원자의 증착이 경쟁적으로 유발하여 니티놀 표면에 계면없이 중금속 함유 나노구조물을 형성하고, 이보다 낮은 전압을 인가하여 상기 나노구조물 상에 에칭없이 중금속을 증착시켜 중금속 코팅층을 형성함으로써 방사선불투과성을 현저히 향상시키는 동시에 변형을 가하더라도 박리되지 않음은 물론 결합도 거의 발생하지 않는 코팅층을 갖는 스텐트를 제공할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 하나의 목적은 선택적 플라즈마 에칭법으로 형성된 방사선불투과성 중금속 코팅층을 포함하는 니티놀 기반 스텐트의 제조방법에 있어서, 미리 결정된 제1 반응조건에서 제1중금속 타겟을 사용한 플라즈마 에칭을 수행하여 니티놀 스텐트의 표면에 계면없이 제1중금속 함유 나노구조물을 형성하는 제1단계로서, 불활성 기체 존재 하에 제1중금속 타겟에 음전압을 인가함과 동시에 니티놀 스텐트에 바이어스용 음전압을 인가하여, 제1중금속 이온 및 불활성 기체 이온에 의한 에칭과 중성인 제1중금속 원자의 증착을 경쟁적으로 발생시키는 플라즈마를 형성시키는 단계; 및 제2중금속 타겟을 사용하고, 상기 제1단계에서 형성된 나노구조물 상에 에칭없이 제2중금속 원자의 증착을 유발하도록, 상기 제1단계에서 보다 낮은 전압을 이용하는 제2 반응조건에서 플라즈마를 발생시켜 제2중금속 코팅층을 형성하는 제2단계을 포함하고, 상기 제1중금속은 니티놀의 주성분인 니켈 또는 티타늄 중 어느 하나에 비해 더 높은 원자량을 갖는 금속인 것이 특징인 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 방사선불투과성 니티놀 기반 합금 기재에 있어서, 니티놀 합금 기재; 상기 니티놀 합금 기재 상에 중금속 플라즈마에 의한 선택적 에칭에 의해 형성된 제1중금속 함유 혼성 나노구조층; 및 상기 나노구조층 상에 형성된 제2중금속 함유 층;을 포함하고, 상기 제1중금속 함유 혼성 나노구조층은 제1중금속 플라즈마에 의해 계면없이 형성되면서 돌출부 및 함몰부를 포함하고, 상기 돌출부 및 함몰부는 각각 독립적으로 연속 또는 불연속적인 곡선형, 직선형 또는 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 100 내지 200 nm 깊이 및 50 내지 300 nm 너비를 갖는 형태의 나노기공을 포함하는 나노구조를 가지며, 상기 제2중금속 함유 층은 제1중금속 함유 혼성 나노구조층 상에 제2중금속 원자가 연속적으로 증착되어 나노기공 일부 또는 전부를 채우면서 형성된 것인 방사선불투과성 니티놀 기반 합금 기재를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 하나의 양태로서, 본 발명은 선택적 플라즈마 에칭법으로 형성된 방사선불투과성 중금속 코팅층을 포함하는 니티놀 기반 스텐트의 제조방법에 있어서, 미리 결정된 제1 반응조건에서 제1중금속 타겟을 사용한 플라즈마 에칭을 수행하여 니티놀 스텐트의 표면에 계면없이 제1중금속 함유 나노구조물을 형성하는 제1단계로서, 불활성 기체 존재 하에 제1중금속 타겟에 음전압을 인가함과 동시에 니티놀 스텐트에 바이어스용 음전압을 인가하여, 제1중금속 이온 및 불활성 기체 이온에 의한 에칭과 중성인 제1중금속 원자의 증착을 경쟁적으로 발생시키는 플라즈마를 형성시키는 단계; 및 제2중금속 타겟을 사용하고, 상기 제1단계에서 형성된 나노구조물 상에 에칭없이 제2중금속 원자의 증착을 유발하도록, 상기 제1단계에서 보다 낮은 전압을 이용하는 제2 반응조건에서 플라즈마를 발생시켜 제2중금속 코팅층을 형성하는 제2단계을 포함하고, 상기 제1중금속은 니티놀의 주성분인 니켈 또는 티타늄 중 어느 하나에 비해 더 높은 원자량을 갖는 금속인 것이 특징인 제조방법을 제공한다.
본 발명은 니티놀 스텐트의 표면에 방사선불투과성 중금속을 코팅하여 X-선 가시성이 확보된 니티놀 기반 스텐트를 제조하되, 서로 상이한 조건의 선택적 플라즈마 에칭법을 조합하여, 먼저 이온에 의한 에칭과 중성인 중금속 원자의 증착을 경쟁적으로 발생시키는 플라즈마를 형성하여 니티놀 스텐트 표면에 계면없이 제1중금속 함유 나노구조물을 형성한 후, 에칭없이 중금속 원자의 증착을 유발하는 조건에서 플라즈마를 발생시켜 상기 나노구조물 상에 제2중금속 코팅층을 도입함으로써 X-선 가시성을 확보함은 상기 코팅층은 외부로부터 가해지는 자극에도 박리되거나 결함이 생기기 않는 우수한 물성의 스텐트를 제조할 수 있음을 발견한 것에 기초한다.
또한, 전술한 바와 같이, 선택적 플라즈마 에칭법을 이용하여 스텐트를 제조할 경우, 최종적으로 형성되는 스텐트는 그 형태나 성분 함량에 따라 모재인 니티놀층, 제1중금속 함유 나노구조물을 포함하는 깊이에 따라 성분의 함량이 변화하는 중간층 및 제2중금속 코팅층으로 구성되나, 상기 3개 층은 서로 구분되는 것이 아니라 계면없이 연속적으로 형성되어 특정층이 쉽게 손상되거나 박리되지 않을뿐만 아니라, 제1중금속 함유 나노구조물 상에 도입되는 제2중금속 코팅층은 상기 나노구조물에 포함된 기공을 일부 또는 전부 채우면서 나노기공에 이미 도입된 제1중금속으로부터 연속적으로 형성되어 기계적으로 고정되어 안정하며, 상기 나노구조물에 포함된 제1중금속과 결정학적으로 동일한 상으로 코팅층이 형성되므로 편평한 기재 상에 코팅층을 도입한 스텐트에 비해 우수한 연성을 가짐을 확인한 것에 기초한다.
본 발명은 적절한 합금 기재와 중금속 및 이에 적합한 플라즈마 에칭 반응조건을 선택함으로서, 선택적 플라즈마 에칭에 의해 상기 합금 기재의 표면에 원하는 패턴의 나노구조물을 형성할 수 있음을 최초로 발견한 것에 기초한다. 예컨대, 니티놀 합금 상에 중금속 함유 나노구조물을 형성하고자 하는 경우, 니티놀 합금을 구성하는 금속의 원자량(Ni: 58.7, Ti: 47.9)보다 높은 원자량을 갖는 중금속 예컨대, 탄탈륨(Ta: 180.9)을 선택하고, 이에 따라 탄탈륨 타겟에는 이로부터 탄탈륨 원자 및/또는 이온을 발생시킬 수 있는 전압인 170 내지 250V 범위의 음전압을 인가하고, 이와 같이 형성된 탄탈륨 원자 및/또는 이온이 코발트-크롬 기재를 향해 가속될 수 있도록 상기 합금 기재에는 중금속 타겟에 인가된 것보다 큰 음전압 예컨대, 400 내지 2000V 범위에서 선택하고, 이와 조합하여 반응시간을 적절히 조절함으로써 반원형에 가까운 다소 높은 곡률을 갖는 나노구조물이 수십 내지 수백 나노미터 간격으로 중첩된 구조로부터 직선에 가까운 완만한 곡률의 나노구조물이 중첩된 형태까지 형성되는 패턴의 형태 및/또는 규모를 선택적으로 형성할 수 있음을 확인하였다.
상기 "플라즈마"는 고체, 액체 및 기체 이외의 물질의 제4의 상태를 의미하는 것으로, 기체에 에너지를 가하면 분자 또는 원자가 전자를 잃거나 얻어서 이온화하고 전하를 띠는 입자를 포함하는 플라즈마가 된다. 즉, 상기 플라즈마는 하전된 입자 예컨대, 양이온, 및 음이온 또는 전자를 포함할 수 있다. 이러한 플라즈마는 레이저 또는 마이크로파 생성기 등에 의해 형성된 강한 전자기장 등에 의해 발생할 수 있다. 또는 기체에 전기장을 가하여 발생시킬 수 있다. "플라즈마 에칭"은 적절한 기체 플라즈마의 빠른 흐름에 의해 수행되는 것으로, 플라즈마원(plasma source)은 이온 또는 중성의 원자 또는 라디칼일 수 있다.
본 발명의 선택적 플라즈마 에칭법에 의해 나노구조물이 합금 기재 표면에 형성되는 원리를 보다 자세히 설명하면 다음과 같다. 상기 선택적 플라즈마 에칭법은 원자량이 높은 이온입자나 플라즈마를 어떠한 물질에 강하게 충돌시켰을 때, 그 물질의 원자가 튀어나오는 현상을 이용하는 에칭방법으로, 상기 선택적 플라즈마 에칭법에서는 중금속(예컨대, Ta)을 타겟으로 사용하여 플라즈마 형성을 통해 원자량이 높은 이온입자를 생성하게 되며, 또한 합금 기재 표면에서 강한 이온 충돌을 유도할 수 있도록 니티놀 합금 기재(예를 들어, 스텐트)에는 중금속 타겟에 인가되는 것보다 높은 음전압을 인가하게 된다. 상기의 조건에서 중금속 타겟에 적절한 음전압을 인가하면, 챔버에 소정의 압력을 유지하도록 채워진 불활성 기체(예컨대, Ar)는 이온화하여 양이온(예컨대, Ar+)이 되고, 플라즈마를 형성하면서 음전위를 유지하는 중금속 타겟과 충돌하여 상기 충격에 의해 중금속 원자와 양이온들(예컨대, Ta3+, Ta4 +)이 방출되게 된다.
동시에 니티놀 합금 기재에 상기 중금속 예컨대, 탄탈륨 타겟에 인가한 전압보다 큰 음전압 예컨대, 400V 이상의 높은 음전압을 인가하면, 방출된 중금속 이온들과 불활성 기체의 이온들이 금속 기재 표면으로 강하게 가속되면서 강한 충돌을 일으키게 된다. 반면 중성 중금속 원자는 타겟으로부터 방출되면서 자연스럽게 합금 기재 표면에 증착되게 되는데, 이에 따라 중금속 원자에 의한 증착과 이온에 의한 에칭이 경쟁적으로 일어나면서 표면에서 중금속 원자들의 재배열이 생기게 된다. 이러한 재배열의 결과로 국소적인 중금속 원소의 표면 불균일성이 발생하게 되고, 중금속 이온들은 상대적으로 중금속 원소의 함량이 낮은 표면을 선택적으로 에칭하게 되는 것이다.
중금속 소재의 타겟 물질은 플라즈마 발생시 형성되는 이온이 상대적으로 비중이 낮은 합금 기재의 표면을 에칭시켜 표면에서 형상변화를 일으키는 동시에 함께 형성되는 원자는 표면에 증착되어 잔류함으로써 표면의 화학적 조성을 변화시킬 수 있는 물질일 수 있다. 상기 제1중금속 및 제2중금속의 비제한적인 예는 탄탈륨(tantalum; Ta), 텅스텐, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 백금 및 금과 같은 방사선불투과성 금속을 포함한다. 바람직하게, 상기 중금속은 탄탈륨일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 탄탈륨은 매우 항부식성 및 내마모성이 높은 소재이므로 그 자체로 또는 합금의 형태로 전지 및 전자소자 등의 내부식성 재료 및 체내 삽입을 위한 임플란트 등으로 또는 이들의 코팅에 다양하게 사용되는 물질이다.
구체적으로, 상기 제1중금속 및 제2중금속은 모두 탄탈륨일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 제1단계의 선택적 플라즈마 에칭에 의해 형성된 제1중금속 함유 나노구조물은 돌출부 및 함몰부를 포함하고, 상기 돌출부 및 함몰부는 각각 독립적으로 연속 또는 불연속적인 곡선형, 직선형 또는 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 100 내지 200 nm 깊이 및 50 내지 300 nm 너비를 갖는 형태의 나노기공을 포함할 수 있다. 이때, 상기 깊이는 전술한 함몰부의 최하부와 이웃한 돌출부의 최상부의 높이 차이의 평균일 수 있고, 상기 너비는 하나의 돌출부를 사이에 포함하여 이격된 이웃한 함몰부와 함몰부 사이의 평균 거리 또는 하나의 함몰부를 사이에 포함하여 이격된 이웃한 돌출부와 돌출부 사이의 평균 거리일 수 있다. 전술한 깊이와 너비를 포함하여 돌출부 및 함몰부에 의해 형성되는 나노구조물의 형태는 1) 선택된 합금 기재의 종류 및/또는 이에 인가되는 전압의 크기, 2) 선택된 중금속 타겟의 종류 및/또는 이에 인가되는 전압의 크기와 3) 에칭반응 시간에 따라 결정될 수 있고, 또 이들 인자를 조절 및 적절히 조합하여 원하는 패턴을 도출할 수 있다.
예컨대, 상기 돌출부 및 함몰부는 합금 기재 상에서 중금속의 불균일한 증착에 따른 중금속 원자의 증착과 이온에 의한 에칭 간의 경쟁적인 반응에 의해 형성되는 것으로, 본 발명의 제조방법에 있어서 제2단계에서 중금속이 증착된 부위는 플라즈마 에칭에 저항성을 갖게 되어 에칭되지 않고 돌출부를 구성하며 이에 따라 상대적으로 중금속이 덜 증착된 부분이 중금속 이온에 의해 에칭되면서 함몰부를 형성할 수 있다. 이는 나노구조물의 수직적 원소 조성으로 확인할 수 있다(도 6).
상기 나노기공의 깊이가 100 nm 미만인 경우에는 기공의 형성에 따른 표면적의 증가 및/또는 기공 내로의 중금속의 주입에 의한 효과가 충분히 발휘되기 어려울 수 있으며, 200 nm 초과인 경우에는 이후 제2중금속 코팅층 형성시 기공의 기저부 즉, 상대적으로 무른 순수 니티놀 기재에 가까운 부분까지 채워지지 못하여 불필요한 기공이 생기고 이로 인해 압력 등의 외부자극에 취약해질 수 있다.
예컨대, 상기 제1단계로부터 형성된 제1중금속 함유 나노구조물에서 제1중금속의 함량은 50 내지 70 원자%가 되도록 할 수 있다. 상기 나노구조물 중의 중금속 함량 조절은 제1 반응조건에서 타겟 및/또는 니티놀 스텐트에 인가되는 전압 및/또는 제1단계를 수행하는 시간을 조절함으로써 구현할 수 있다. 예컨대, 상기 나노구조물 내에 함유된 제1중금속 함량이 50 원자% 미만인 경우 이후 제2단계에서 증착되는 제2중금속 코팅층과의 화학적 유사성이 결여되어 동일상 예컨대, 연성이 우수한 알파상으로 형성되도록 유도하기 어려울 수 있고, 70 원자%를 초과하는 경우에는 제2단계에서 나노기공에 제2중금속이 채워지는 것을 고려할 때, 최종 형성되는 스탠트에서 나노구조물의 기공이 과도하게 중금속으로 채워짐으로써 내부의 응력이 지나치게 높아져 나노구조물을 포함하는 중간층이 불안정해지고 이에 따라 그 상부에 형성된 제2금속 코팅층의 탈락을 유발할 수 있다.
본 발명의 구체적인 실시예에서는 탄탈륨을 제1중금속으로 이용하여 선택적 플라즈마 에칭을 수행하여 최상단으로부터 깊이 방향으로 탄탈륨의 함량은 감소하면서 니켈과 티타늄의 함량은 증가하는, 나노스케일의 불규칙한 채널 형태의 기공이 형성된 것을 확인하였다(도 1b, 1c 및 도 2).
상기 제1단계의 플라즈마 에칭은 내부에 서로 이격되어 위치한 제1중금속 타겟 및 표면에 나노구조를 형성하고자 하는 니티놀 스텐트를 포함하는 진공 챔버; 및 상기 제1중금속 타겟 및 니티놀 스텐트에 각각 연결된 직류 전원공급장치;를 구비한 스퍼터를 기반으로 하는 장치에 의해 수행될 수 있다.
상기 제1중금속 타겟에 인가되는 전압은 제1중금속 타겟으로부터 제1중금속 원자 또는 이온을 방출할 수 있는 전압 이상의 음전압일 수 있다. 예컨대, 탄탈륨을 타겟으로 이용하는 경우 170 내지 250V의 전압을 인가하여 수행할 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 선택되는 중금속의 종류를 고려하여 조절하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 탄탈륨 타겟으로부터 발생하는 원자 및/또는 이온이 니티놀 스텐트를 향해 가속될 수 있도록 상기 니티놀 스텐트에는 전술한 제1중금속 예컨대, 탄탈륨 타겟에 인가되는 전압보다 큰 음전압 예컨대, 400 내지 2000V의 전압을 인가할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
제1단계에서와 마찬가지로 상기 제2단계의 반응은 내부에 서로 이격되어 위치한 제2중금속 타겟 및 제1단계에 따라 표면에 계면없이 형성된 중금속 함유 나노구조를 갖는 니티놀 스텐트를 포함하는 진공 챔버; 및 상기 제2중금속 타겟 및 니티놀 스텐트에 각각 연결된 직류 전원공급장치;를 구비한 스퍼터를 기반으로 하는 장치에 의해 수행될 수 있다. 예컨대, 제2단계는 제1단계와 동일한 장치를 사용하되 제1중금속 타겟 대신에 제2중금속 타겟을 니티놀 스텐트 대신에 제1단계로부터 수득한 표면에 계면없이 형성된 중금속 함유 나노구조를 갖는 니티놀 스텐트를 위치시켜 수행할 수 있다. 즉, 동일한 장치에서 제1단계를 수행한 후 타겟만을 교환하여 제2단계를 수행할 수 있으며, 특히 제1중금속과 제2중금속으로 동일한 물질을 사용하는 경우에는 상기 타겟을 교환하는 과정도 생략하고 제1단계를 수행한 후 반응조건만을 변경하여 제2단계를 연속적으로 수행할 수 있다.
상기 제2단계는 제2중금속 타겟에는 제2중금속 타겟으로부터 제2중금속 원자를 발생시킬 수 있는 전압 예컨대, 제2중금속으로 탄탈륨을 사용하는 경우 170 내지 250V의 전압을 인가하여 수행할 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 발생된 제2중금속 원자가 니티놀 스텐트 방향으로 가속될 수 있도록 니티놀 스텐트에는 30 내지 100V, 바람직하게는 50 내지 100V의 상대적으로 낮은 전압을 인가하여 수행할 수 있다. 제2단계는 에칭없이 제2중금속 원자가 증착되어 제1단계로부터 형성된 나노구조물을 손상시키지 않으면서 그 기공의 일부 또는 전부에 제2중금속이 메워지면서 그 위로 코팅층을 형성하도록 하는 것을 목적으로 하는 바, 제2중금속 플라즈마를 발생시키되 가능한 낮은 전압을 인가하여 발생할 수 있는 에칭을 최소화하는 것이 바람직할 수 있다.
예컨대, 상기 제2중금속 원자를 발생시키기 위하여 제2중금속 타겟에 인가되는 전압은 제1중금속과 동일한 금속을 사용하는 경우 유사한 범위의 전압일 수 있는 데, 이때 제2중금속 원자 이외에 제1단계에서와 마찬가지로 이온이 함께 방출될 수 있으나, 상기 제2중금속이 증착되는 나노구조물은 이미 제1중금속을 함유하고 있어 모재인 니티놀에 비해 상대적으로 제2중금속 원자 또는 이온에 의한 에칭에 대한 증가된 저항성을 가지므로, 제1단계에서와 동일한 전압을 인가하더라도 에칭과 증착이 경쟁적으로 발생하는 제1단계에서와는 달리 에칭없이 증착이 주로 일어나면서 코팅층을 형성하는 것이 가능할 수 있다.
상기 진공 챔버에는 상기 제1단계 및 제2단계의 플라즈마 공정에 요구되는 소정의 압력을 제공하기 위하여 불활성 기체를 주입하여 소정의 압력을 유지하도록 할 수 있다. 상기 불활성 기체로는 아르곤 기체를 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 압력은 0.5×10-2 내지 5×10-2 torr일 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 당업자에 의해 적절히 선택될 수 있다.
또 하나의 양태로서, 본 발명은 방사선불투과성 니티놀 기반 합금 기재에 있어서, 니티놀 합금 기재; 상기 니티놀 합금 기재 상에 중금속 플라즈마에 의한 선택적 에칭에 의해 형성된 제1중금속 함유 혼성 나노구조층; 및 상기 나노구조층 상에 형성된 제2중금속 함유 층;을 포함하고, 상기 제1중금속 함유 혼성 나노구조층은 제1중금속 플라즈마에 의해 계면없이 형성되면서 돌출부 및 함몰부를 포함하고, 상기 돌출부 및 함몰부는 각각 독립적으로 연속 또는 불연속적인 곡선형, 직선형 또는 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 100 내지 200 nm 깊이 및 50 내지 300 nm 너비를 갖는 형태의 나노기공을 포함하는 나노구조를 가지며, 상기 제2중금속 함유 층은 제1중금속 함유 혼성 나노구조층 상에 제2중금속 원자가 연속적으로 증착되어 나노기공 일부 또는 전부를 채우면서 형성된 것인 방사선불투과성 니티놀 기반 합금 기재를 제공한다.
예컨대, 상기 니티놀 기반 합금 기재는 스텐트일 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 상기 스텐트는 전술한 본 발명에 따른 스텐트 제조방법에 의해 제조될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 제1중금속 및 제2중금속은 각각 독립적으로 탄탈륨, 텅스텐, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 백금, 금 및 은으로 구성된 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. 예컨대, 상기 제1중금속 및 제2중금속은 모두 탄탈륨일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 구체적인 실시예에서는 제1중금속 및 제2중금속으로 탄탈륨을 선택하여 니티놀 소재의 스텐트에 탄탈륨 함유 나노구조물을 형성한 후 연속적으로 탄탈륨 함유 금속층을 형성함으로써, 나노구조물을 형성하지 않은 편평한 니티놀 스텐트에 탄탈륨 코팅층을 도입하는 경우 취성을 갖는 베타상 결정으로 이루어진 코팅층이 형성되는 것과는 달리, 나노구조물을 일부 또는 전부 메우면서 연속적으로 탄탈륨 코팅층이 증착되므로 나노구조물에 함유된 탄탈륨과 같이 알파상으로 구성된 코팅층을 형성할 수 있으므로 연성이 우수하여 응력을 인가하여도 박리되지 않을뿐만 아니라 결함도 거의 발생하지 않음을 확인하였다.
본 발명의 선택적 플라즈마 에칭법으로 형성된 방사선불투과성 중금속 코팅층을 포함하는 니티놀 기반 스텐트의 제조방법은 형상기억합금인 니티놀 소재의 스텐트에 중금속 코팅층을 도입하여 방사선불투과성을 갖는 스텐트를 제조하되 모재인 니티놀과 중금속 코팅층 사이에 중금속을 포함하는 나노구조물을 포함하여 계면없이 연속적으로 중금속 코팅층이 견고한 물리적 고정을 형성함으로써 변형을 가하더라도 쉽게 결함이 발생하거나 박리되지 않는 방사선불투과성 니티놀 기반 스텐트를 제공할 수 있다.
도 1은 (a) 본 발명에 따른 선택적 플라즈마 에칭을 수행하기 전(미처리)의 니티놀 표면, (b), (c) 본 발명에 따른 선택적 플라즈마 에칭에 의해 표면에 나노구조가 형성된 표면 및 단면, 및 (d) 상기 선택적 플라즈마 에칭에 의해 형성된 나노구조 상에 추가적으로 도입된 탄탈륨 코팅층을 포함하는 니티놀 기재의 단면을 나타낸 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM) 이미지를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 선택적 플라즈마 에칭을 수행하여 표면에 나노구조가 형성된 니티놀의 깊이에 따른 화학조성 변화를 AES(auger electron spectroscopy) 분석을 통해 나타낸 도이다.
도 3은 (a) 미처리 니티놀 기재, (b) 본 발명에 따른 선택적 플라즈마 에칭에 의해 표면에 나노구조가 형성된 니티놀 기재, (c) 미처리 니티놀 기재 상에 형성된 탄탈륨 코팅층, 및 (d) 상기 선택적 플라즈마 에칭에 의해 형성된 나노구조 상에 추가적으로 도입된 탄탈륨 코팅층을 포함하는 니티놀 기재에 대한 결정상을 나타낸 도이다.
도 4는 (a) 미처리 니티놀 기재 및 (b) 본 발명에 따른 선택적 플라즈마 에칭을 통해 표면에 나노구조를 형성하고 그 위에 추가적으로 도입된 탄탈륨 코팅층을 포함하는 니티놀 기재에 생성된 스크래치 형태 및 이들 기재 상에서 코팅층의 크랙, 파쇄 및 박리에 대한 임계하중(crirical load)를 나타낸 도이다.
도 5는 각각 5% 및 10% 인장변형률을 인가한 (a), (c) 미처리 니티놀 기재 및 (b), (d) 본 발명에 따른 선택적 플라즈마 에칭을 통해 표면에 나노구조를 형성하고 그 위에 추가적으로 도입된 탄탈륨 코팅층을 포함하는 니티놀 기재의 표면 미세구조 변화를 나타낸 도이다.
도 6은 (a) 미처리 니티놀 스텐트 및 본 발명에 따른 선택적 플라즈마 에칭을 통해 표면에 나노구조를 형성하고 그 위에 추가적으로 각각 5 μm 및 10 μm 두께로 탄탈륨 코팅층을 포함하는 니티놀 스텐트의 형태 및 (b) 상기 각 스텐트의 방사선불투과성(radiopacity)을 나타낸 도이다.
도 7은 본 발명에 따른 선택적 플라즈마 에칭에 의한 나노구조 및 상기 나노구조 상에 형성된 탄탈륨 코팅층의 유·무에 따른 니티놀 기재로부터 방출되는 니켈 이온의 거동을 나타낸 도이다.
도 8은 (a), (b) 본 발명에 따른 선택적 플라즈마 에칭에 의한 나노구조 및 상기 나노구조 상에 형성된 탄탈륨 코팅층의 유·무에 따른, 니티놀 기재 표면에 부착되는 HUVEC 세포(인간제대정맥혈관내피세포)의 형상(a; 미처리, b; 나노구조 및 탄탈륨 코팅층 포함) 및 (c) 부착 세포 수 및 (d) 증식률을 나타낸 도이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 니티놀 기재 표면 상에서 선택적 플라즈마 에칭을 이용한 나노구조의 형성 및 이의 화학적 조성
자가팽창형 혈관스텐트로 사용되는 초탄성(super-elacitic) 소재인 니티놀, 즉 니켈-티타늄 합금 기판을 기재로 사용하였으며, 플라즈마 에칭을 위한 중금속으로는 탄탈륨을 사용하였다. 먼저, 진공 챔버 내에 니티놀 기판을 위치시키고, 상기 챔버 내에서 플라즈마가 형성될 수 있도록 스퍼터링 기체, 예컨대, 아르곤 기체를 이용하여 ~10-2 torr 수준의 진공도를 갖도록 조절하였다. 이후 플라즈마를 형성하기 위하여 준비된 탄탈륨 타겟에 250V의 전압을 인가하는 동시에, 니티놀 기판에 800V 음전압을 인가하여 타겟으로부터 발생된 탄탈륨 원자 및 이온들이 기판 방향으로 가속되어 니티놀 기판의 표면에서 선택적인 플라즈마 에칭이 일어나도록 하였다. 상기 과정에 따라 니티놀 기판 표면에 나노구조 예컨대, 나노미터 스케일의 기공구조를 형성할 때까지 5분 동안 에칭을 지속한 후 공정을 완료하였다.
상기 탄탈륨 플라즈마에 의한 선택적 에칭에 의해 표면에 나노구조가 형성된 니티놀 기판의 형태를 전계주사전자현미경(field emission-scanning electron microscope)으로 관찰하고 이를 도 1에 나타내었다. 나아가, AES(auger electron spectroscopy)를 이용하여 상기 형성된 나노구조의 표면으로부터의 깊이에 따른 화학조성의 변화를 확인하고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.
도 1에 나타난 바와 같이, 플라즈마 에칭하지 않은 니티놀 기판은 매끈한 표면을 갖는 반면(도 1a), 탄탈륨으로 선택적 플라즈마 에칭을 수행한 니티놀 기판의 표면은 돌출부 및 함몰부를 가지며, 연속 또는 불연속적인 곡선형을 이루어 종합적으로 나노미터 스케일의 기공을 가짐을 확인하였다(도 1b 및 1c).
한편, 도 2에 나타난 바와 같이, 탄탈륨에 의한 선택적 플라즈마 에칭에 의해 나노구조가 형성된 니티놀 기판은 최외각 표면은 주로 탄탈륨으로 구성(50 내지 70 원자%)된 반면, 깊이가 증가함에 따라, 즉 기판의 내부로 진행하면서 탄탈륨의 함량은 비례적으로 감소하고, 니티놀 기판 원래의 성분인 니켈과 티타늄 함량이 증가하여 약 150 nm 이후로는 탄탈륨을 거의 포함하지 않는 니켈과 티타늄이 주를 이루는 순수한 니티놀 층이 나타남을 확인하였다.
실시예 2: 나노구조가 형성된 니티놀 기판 상에 탄탈륨 코팅층의 도입
상기 실시예 1로부터 획득한 니티놀 기판 표면에 탄탈륨 플라즈마에 의한 선택적 에칭에 의해 형성된 나노구조 상에 탄탈륨 플라즈마를 이용하여 탄탈륨층을 도입하였다. 구체적으로, 상기 실시예 1에서와 동일한 진공도 및 탄탈륨 타겟 전압 조건으로 수행하되 탄탈륨 이온 및 아르곤 이온에 의한 에칭이 아닌 탄탈륨 원자의 증착이 주로 발생되어 코팅층을 형성할 수 있도록 50V의 상대적으로 낮은 전압을 인가하여 반응을 수행하였다. 상기 반응은 1시간 동안 지속하여 5 μm 두께로 탄탈륨 코팅층이 형성되도록 하였다.
상기 플라즈마를 이용하여 형성한 탄탈륨 코팅층의 성공적인 도입 여부를 확인하기 위하여 전계주사전자현미경 및 X-선 회절분석(X-ray diffraction; XRD)으로 관찰하고, 그 결과를 도 1d 및 3에 나타내었다.
도 1d에 나타난 바와 같이, 나노구조의 상부 및 기공 내부에 치밀한 구조의 탄탈륨 코팅층이 균일하게 증착되면서 니티놀 표면가 견고한 물리적 고정(anchoring)이 형성됨을 확인하였다. 또한, 도 3에 나타난 바와 같이, 미처리 니티놀 즉, 나노구조가 형성되지 않은 매끈한 니티놀 표면에 도입된 탄탈륨 코팅층(b)은 주로 취성을 갖는 베타상으로 이루어진 반면, 나노구조 상에 도입된 탄탈륨 코팅층은 연성이 우수한 알파상의 결정으로 이루어짐을 확인하였다. 한편, 선택적 플라즈마 에칭에 의한 니티놀 기판에서의 결정학적 변화는 관찰되지 않았다(도 3a; 처리 전, 도 3c; 처리 후).
실시예 3: 나노구조가 형성된 니티놀 기판 상에 도입된 탄탈륨 코팅층의 물리적 특성
상기 실시예 2에 따라, 미처리 또는 표면에 선택적 플라즈마 에칭에 의해 형성된 나노구조를 포함하는 니티놀 기판 상에 도입된 탄탈륨 코팅층의 물리적 특성을 확인하기 위하여 스크래치 시험 및 인장시험을 실시한 후 표면 구조의 변화를 전계주사전자현미경으로 관찰하고, 그 결과를 도 4 및 5에 나타내었다.
도 4a 및 4b에 나타난 바와 같이, 미처리 니티놀 기판에 형성된 탄탈륨 코팅층이 취성의 파괴 거동을 보이는 것과 달리, 나노구조 상에 형성된 탄탈륨 코팅층은 스크래치 시험 후에도 연성의 파괴 거동을 나타냄을 확인하였다. 또한, 도 4c에 나타난 바와 같이, 코팅층 상에 균열(crack)이 발생하기 시작하는 하중(load)(Lc1), 스크래치 트랙 내에 균열이 발생하기 시작하는 하중(Lc2) 및 코팅층이 박리되어 니티놀 기판이 드러나기 시작하는 하중(Lc3) 모두에 대해 미처리 니티놀 상에 형성된 탄탈륨 코팅층에 비해 나노구조 상에 형성된 탄탈륨 코팅층이 더 높은 값을 갖는 것을, 즉 더 높은 하중까지 균열이나 박리의 발생 없이 견딜 수 있음을 확인하였다.
도 5는 상기 2종 시편(미처리 니티놀 기판 및 나노구조가 형성된 니티놀 기판 상에 탄탈륨 코팅층을 도입한 기재; 각각 a, c 및 b, d)에 각각 5%(a, b) 및 10%(c, d) 인장변형률을 인가한 후 표면을 전계주사전자현미경으로 관찰한 결과를 나타낸 것으로, 미처리 니티놀 기판 상에 도입된 탄탈륨 코팅층은 2가지 조건 모두에서 코팅층의 결함 및/또는 박리가 발생하였으나(도 5a 및 5c), 나노구조 상에 형성된 탄탈륨 코팅층에서 박리는 전혀 관찰되지 않았으며, 결함 조차도 거의 발생하지 않았다(도 5b 및 5d).
실시예 4: 탄탈륨 코팅층 유·무에 따른 니티놀 스텐트의 방사선불투과성
상기 실시예 1 및 2에 따라 표면에 나노구조를 형성한 후 각각 5 μm 및 10 μm 두께로 탄탈륨 코팅층을 도입한 니티놀 스텐트의 방사선불투과성을 휴대용 X-선 장비로 평가하고, 그 결과를 도 6에 나타내었다(각각 TS-5와 TS-10으로 표기). 도 6에 나타난 바와 같이, 표면에 나노구조를 형성하고 탄탈륨 코팅층을 각각 5 μm 및 10 μm 두께로 도입한 니티놀 스텐트는 미처리 니티놀 스텐트(BS)에 비해 현저히 향상된 방사선불투과성을 갖는 것을 확인하였다. 구체적으로, 평균 MGV(mean gray value)로 정량하여 비교한 결과, 미처리 니티놀 스텐트에 비해 각각 54% 및 113%의 증가율을 나타내었다.
실시예 5: 탄탈륨 코팅층 도입에 따른 용액 상에서 니티놀 기재로부터 니켈 이온의 방출에 대한 효과
상기 실시예 1 및 2에 따라 표면에 나노구조를 형성한 후 5 μm 두께로 탄탈륨 코팅층을 도입한 니티놀 기재(Ta-coated NiTi)로부터 용액 상에서의 니텔 이온 방출 거동을 측정하여 모재인 미처리 니티놀 기재(Bare NiTi)와 비교하였다. 반응은 니켈 이온의 방출을 가속화하는 조건인 0.9% NaCl 용액에서 수행하였으며, 그 결과를 도 7에 나타내었다. 도 7에 나타난 바와 같이, 상기 가속화 조건에서 미처리 니티놀 기재로부터 용액 내로 방출되는 니켈 이온의 양은 28일 내에 45 μg/L에 달하였으나, 본 발명에 따른 표면에 나노구조를 형성하고 탄탈륨 코팅층을 도입한 기재로부터 동일한 조건에서 동일한 시간 동안 방출된 니켈 이온의 양은 단지 이의 1/4 수준인 10 μg/L였다. 이는 탄탈륨 코팅층이 일종의 장벽과 같이 작용하여 모재인 니티놀 기재로부터 니켈 이온의 방출을 차단할 수 있음을 나타내는 것이다.
실시예 6: 탄탈륨 코팅층 도입에 따른 혈관내피세포의 부착거동 및 증식률에 대한 효과
본 발명에 따른 기재에 대한 세포 부착성 및 증식성을 평가하기 위하여, 상기 실시예 1 및 2에 따라 표면에 나노구조를 형성한 후 5 μm 두께로 탄탈륨 코팅층을 도입한 니티놀 기재(Ta-coated NiTi)를 24웰 플레이트에 넣고 HUVEC 세포(인간제대정맥혈관내피세포)를 각각 5×104 세포와 1×104 세포의 밀도로 분주하고 내피세포기초배지-2(endothelial cell basal medium-2; EBM-2)에 배양하였다. 대조군으로는 미처리 니티놀 기재(Bare NiTi)를 사용하였다. 그 결과는 도 8에 나타내었다.
구체적으로 도 8a 및 8b에는 세포 배양 3시간 후 미처리 대조군 및 본 발명에 따른 기재 상에 부착된 세포를 현미경으로 관찰한 결과를 나타내었다. 이에 나타난 바와 같이, 육안상으로도 본 발명에 따른 표면에 나노구조를 형성하고 탄탈륨 코팅층을 도입한 기재 상에서 배양한 세포의 기재에 대한 부착성이 대조군에 비해 현저히 향상되었으다(도 8a 및 8b). 또한, 도 8c에는 이들 기재 상에 부착된 세포의 수 및 확산 면적을 수치화하여 나타내었으며, 본 발명에 따른 기재에 대한 각각의 결과는 대조군에 비해 2배에 달하는 것을 확인하였다. 나아가, MTS 법을 이용하여 세포의 증식 정도를 확인한 바, 대조군에서는 배양 3일차와 6일차에서 증식의 정도가 미미하였으나, 본 발명에 따른 기재 상에서 배양한 세포는 배양 3일차까지의 세포 증식율은 대조군과 비슷한 수준이었으나, 6일차에는 크게 증가하여 현저히 높은 증식율을 나타내는 것을 확인하였다(도 8d).
종합적으로, 본 발명에 따른 니티놀 기재의 표면에 나노구조를 형성하고 탄탈륨 코팅층을 도입한 니티놀 기반 합금 기재는 탄탈륨 코팅층과 모재 사이에 형성된 나노구조로 탄탈륨이 침입하면서 형성된 계면에서의 견고한 기계적 고정으로 인해, 연성이 뛰어난 알파상의 탄탈륨 코팅층이 형성되도록 유도할 수 있으며, 이에 따라 변형이 인가되더라도 결함이 생기거나 모재로부터 박리되지 않는 안정한 방사선불투과성 코팅층을 제공할 수 있다. 또한, 상기 표면에 형성된 탄탈륨 코팅층은 니티놀 기재로부터의 니켈 이온 방출을 효과적으로 억제할 수 있을 뿐만 아니라 혈관내피세포의 부착 및/또는 증식에 유리하므로 자가팽창형 스텐트에 적용하여 생체적합성이 향상되고 자체적으로 검출 가능한 방사선불투과성 스텐트를 제공할 수 있다.

Claims (15)

  1. 선택적 플라즈마 에칭법으로 형성된 방사선불투과성 중금속 코팅층을 포함하는 니티놀 기반 스텐트의 제조방법에 있어서,
    미리 결정된 제1 반응조건에서 제1중금속 타겟을 사용한 플라즈마 에칭을 수행하여 니티놀 스텐트의 표면에 계면없이 제1중금속 함유 나노구조물을 형성하는 제1단계로서, 불활성 기체 존재 하에 제1중금속 타겟에 음전압을 인가함과 동시에 니티놀 스텐트에 바이어스용 음전압을 인가하여, 제1중금속 이온 및 불활성 기체 이온에 의한 에칭과 중성인 제1중금속 원자의 증착을 경쟁적으로 발생시키는 플라즈마를 형성시키는 단계; 및
    제2중금속 타겟을 사용하고, 상기 제1단계에서 형성된 나노구조물 상에 에칭없이 제2중금속 원자의 증착을 유발하도록, 상기 제1단계에서 보다 낮은 전압을 이용하는 제2 반응조건에서 플라즈마를 발생시켜 제2중금속 코팅층을 형성하는 제2단계을 포함하고,
    상기 제1중금속은 니티놀의 주성분인 니켈 또는 티타늄 중 어느 하나에 비해 더 높은 원자량을 갖는 금속인 것이 특징인 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1중금속 및 제2중금속은 각각 독립적으로 탄탈륨, 텅스텐, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 백금, 금 및 은으로 구성된 군으로부터 선택되는 방사선불투과성 금속인 것인 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1중금속 및 제2중금속은 모두 탄탈륨인 것인 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1중금속 함유 나노구조물은 돌출부 및 함몰부를 포함하고, 상기 돌출부 및 함몰부는 각각 독립적으로 연속 또는 불연속적인 곡선형, 직선형 또는 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 100 내지 200 nm 깊이 및 50 내지 300 nm 너비를 갖는 형태의 나노기공을 포함하는 것인 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1단계의 플라즈마 에칭은 내부에 서로 이격되어 위치한 제1중금속 타겟 및 표면에 나노구조를 형성하고자 하는 니티놀 스텐트를 포함하는 진공 챔버; 및 상기 제1중금속 타겟 및 니티놀 스텐트에 각각 연결된 직류 전원공급장치;를 구비한 스퍼터를 기반으로 하는 장치에 의해 수행되는 것인 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1중금속 타겟에 인가되는 전압은 제1중금속 타겟으로부터 제1중금속 원자 또는 이온을 방출할 수 있는 전압 이상의 음전압인 것인 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2단계의 반응은 내부에 서로 이격되어 위치한 제2중금속 타겟 및 제1단계에 따라 표면에 계면없이 형성된 중금속 함유 나노구조를 갖는 니티놀 스텐트를 포함하는 진공 챔버; 및 상기 제2중금속 타겟 및 니티놀 스텐트에 각각 연결된 직류 전원공급장치;를 구비한 스퍼터를 기반으로 하는 장치에 의해 수행되는 것인 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2단계는 제2중금속 타겟에는 제2중금속 타겟으로부터 제2중금속 원자를 발생시킬 수 있는 전압을 인가하고, 상기 발생된 제2중금속 원자가 니티놀 스텐트 방향으로 가속될 수 있도록 니티놀 스텐트에는 30 내지 100V의 전압을 인가하여 수행되는 것인 제조방법.
  9. 제5항 또는 제7항에 있어서,
    상기 진공 챔버에 불활성 기체를 주입하여 소정의 압력을 유지하는 것인 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 불활성 기체는 아르곤 기체인 것인 제조방법.
  11. 방사선불투과성 니티놀 기반 합금 기재에 있어서,
    니티놀 합금 기재;
    상기 니티놀 합금 기재 상에 중금속 플라즈마에 의한 선택적 에칭에 의해 형성된 제1중금속 함유 혼성 나노구조층; 및
    상기 나노구조층 상에 형성된 제2중금속 함유 층;을 포함하고,
    상기 제1중금속 함유 혼성 나노구조층은 제1중금속 플라즈마에 의해 계면없이 형성되면서 돌출부 및 함몰부를 포함하고, 상기 돌출부 및 함몰부는 각각 독립적으로 연속 또는 불연속적인 곡선형, 직선형 또는 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 100 내지 200 nm 깊이 및 50 내지 300 nm 너비를 갖는 형태의 나노기공을 포함하는 나노구조를 가지며,
    상기 제2중금속 함유 층은 제1중금속 함유 혼성 나노구조층 상에 제2중금속 원자가 연속적으로 증착되어 나노기공 일부 또는 전부를 채우면서 형성된 것인 방사선불투과성 니티놀 기반 합금 기재.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 니티놀 기반 합금 기재는 니티놀 기반 스텐트인 것인 방사선불투과성 니티놀 기반 합금 기재.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 니티놀 기반 스텐트는 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 제조된 것이 특징인 방사선불투과성 니티놀 기반 합금 기재.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제1중금속 및 제2중금속은 각각 독립적으로 탄탈륨, 텅스텐, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 백금, 금 및 은으로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 방사선불투과성 니티놀 기반 합금 기재.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1중금속 및 제2중금속은 모두 탄탈륨인 것인 방사선불투과성 니티놀 기반 합금 기재.
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