本發(fā)明涉及可吸收支架，特別是一種血管內(nèi)生物可吸收純鎂支架的制備方法。

背景技術(shù)：

1、可生物降解純鎂及其合金植入物的性能與其組織相容性、腐蝕類型和腐蝕速率、物理性能及其使用的可靠性有關(guān)。高壓扭轉(zhuǎn)(hpt)和等通道角壓制(ecap)等重塑性變形(spd)技術(shù)，特別是基于等通道角壓制(ecap)的扭曲通道角壓制(tcap)方法，通過(guò)對(duì)純鎂結(jié)構(gòu)的晶粒細(xì)化和均質(zhì)化的影響，能夠改善純鎂及其合金基植入物的性能。目前世界上尚無(wú)純鎂材料的血管內(nèi)可吸收支架，原因在于純鎂材料的物理性能不足。但我們經(jīng)過(guò)反復(fù)研究，開發(fā)出了純鎂金屬的血管內(nèi)生物可吸收支架?，F(xiàn)將有關(guān)研發(fā)背景技術(shù)予以簡(jiǎn)述。

2、通過(guò)spd加工引入的晶粒細(xì)化也可能軟化鎂。純鎂在室溫下表現(xiàn)出相反的霍爾-佩奇行為，因此低于一定水平的晶粒細(xì)化會(huì)降低其強(qiáng)度，超細(xì)晶粒純鎂的強(qiáng)度降低與延展性的顯著增加有關(guān)。我們通過(guò)hpt處理并在室溫下測(cè)試純鎂拉伸樣品發(fā)現(xiàn)，這種spd技術(shù)產(chǎn)生的平均晶粒尺寸僅為0.32μm，但伸長(zhǎng)率甚至高達(dá)360％。這種特殊的伸長(zhǎng)率歸因于純鎂中細(xì)粒晶界滑動(dòng)的發(fā)生。我們發(fā)現(xiàn)，對(duì)于大于4μm的晶粒尺寸，變形是孿生控制的，數(shù)據(jù)遵循h(huán)all-petch關(guān)系。然而，對(duì)于小于4μm的晶粒尺寸，流動(dòng)應(yīng)力關(guān)系(σ，與晶粒尺寸d)存在斷裂，數(shù)據(jù)遵循晶界滑動(dòng)機(jī)理預(yù)測(cè)的關(guān)系，稱作滑移控制。由于hpt加工通常在室溫下進(jìn)行，因此可以防止晶粒生長(zhǎng)，并且最終晶粒尺寸小于ecap中的晶粒尺寸。例如，在高溫下通過(guò)ecap加工的純鎂中，最終晶粒尺寸大于10μm，而在室溫下通過(guò)hpt加工的純鎂中，晶粒尺寸小于1μm。

3、在孿晶控制狀態(tài)(粗晶粒)中，延展性隨著晶粒尺寸的增加而降低，而在滑移控制狀態(tài)(細(xì)晶粒和超細(xì)晶粒)中觀察到相反的趨勢(shì)，即延展性隨著晶粒尺寸的減小而降低。在晶粒尺寸范圍內(nèi)觀察到延展性峰值。

4、純鎂是對(duì)這一趨勢(shì)的例外，因?yàn)樵诨瓶刂茽顟B(tài)下，這些材料表現(xiàn)出更高的延展性，同時(shí)晶粒尺寸減小。通過(guò)hpt處理的樣品數(shù)據(jù)顯示整體性能有所提高?？梢垣@得更高的強(qiáng)度和更低的腐蝕速率。通過(guò)hpt加工的純鎂及其合金的這種性能的提高，歸因于hpt能夠促進(jìn)顯著的晶粒細(xì)化和結(jié)構(gòu)均一化。

5、通過(guò)hpt進(jìn)行加工比其他加工技術(shù)能更有效地進(jìn)行晶粒細(xì)化和結(jié)構(gòu)均一化。我們發(fā)現(xiàn)：通過(guò)晶粒細(xì)化，鎂及其合金的機(jī)械性能得到了顯著改善。在通過(guò)spd加工的細(xì)晶粒和超細(xì)晶粒鎂中觀察到高強(qiáng)度和出色的延展性。隨著鎂及其合金中晶粒尺寸的減小，spd處理后耐腐蝕性有所提高。生物相容性測(cè)試和體內(nèi)研究顯示，spd加工對(duì)鎂的生物反應(yīng)沒有不利影響。高壓扭轉(zhuǎn)還可用于生產(chǎn)具有更高強(qiáng)度和摻入生物活性顆粒的鎂基復(fù)合材料?？傊?，spd加工，以獲得鎂中具有超細(xì)晶粒的均勻結(jié)構(gòu)。

6、另外，許多通過(guò)ecap處理材料的研究未能產(chǎn)生具有超細(xì)(小于1μm)尺寸的晶粒。所以，大多數(shù)研究報(bào)告說(shuō)，spd使耐腐蝕性變差。這證明他們使用了晶粒結(jié)構(gòu)不是超細(xì)的樣品。我們的研究表明，減小晶粒尺寸可以降低腐蝕速率。這一觀察結(jié)果支持了以下理論：在腐蝕過(guò)程中，晶粒內(nèi)部充當(dāng)陰極，晶界充當(dāng)陽(yáng)極，陰極和陽(yáng)極面積分?jǐn)?shù)之間的比率減小可以降低腐蝕速率。同樣明顯的是，通過(guò)hpt生產(chǎn)的樣品顯示出更小的晶粒尺寸和更低的腐蝕速率。這歸因于通常進(jìn)行hpt的較低溫度和施加的較大應(yīng)變量。前者減小了晶粒尺寸，后者增加了結(jié)構(gòu)的。

7、研究表明，通過(guò)ecap處理的樣品的數(shù)據(jù)與未處理的材料沒有明顯差異。數(shù)據(jù)范圍表明強(qiáng)度略有增加，但腐蝕速率也略均勻性有增加。一個(gè)值得注意的趨勢(shì)是，通過(guò)hpt處理的樣品數(shù)據(jù)顯示整體性能有所提高。這些樣品的數(shù)據(jù)范圍擴(kuò)展到更高的強(qiáng)度和更低的腐蝕速率。通過(guò)hpt加工的鎂及其合金的這種性能的提高歸因于hpt能夠促進(jìn)顯著的晶粒細(xì)化和結(jié)構(gòu)均一化。

8、本發(fā)明利用spd，特別是hpt對(duì)純鎂進(jìn)行了進(jìn)一步的加工，獲得了需要的純鎂薄壁管，并經(jīng)激光雕刻制作出了生物可吸收純鎂支架。具有良好的物理性能和生物相容性及耐腐蝕性，可用于心腦血管、空腔臟器等領(lǐng)域，也可用于電子、航空航天等工業(yè)領(lǐng)域。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種血管內(nèi)生物可吸收純鎂支架的制備方法。

2、實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明的技術(shù)方案為，一種血管內(nèi)生物可吸收純鎂支架的制備方法，包括對(duì)純鎂材料的以下加工處理步驟：

3、步驟一：進(jìn)行等通道角壓(ecap)處理；

4、步驟二：進(jìn)行高壓扭轉(zhuǎn)擠壓(hpte)處理；

5、步驟三：拉拔薄壁管；

6、步驟四：支架設(shè)計(jì)；

7、步驟五：激光雕刻；

8、步驟六：拋光、清洗和表面處理；

9、步驟七：等離子體化學(xué)氣相tio2表面沉積。

10、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步描述，所述步驟一中，純鎂材料為99.9％-99.99999％純度，制成10-50mmx100-500mm的棒材，首先對(duì)純鎂進(jìn)行ecap加工處理，在250-300℃下處理1-5次，并在200-250℃下處理1-10次，用于ecap處理的模具具有兩個(gè)通道，分別以102-120°角相交，并以15-25°角呈外曲率弧性扭轉(zhuǎn)，通過(guò)沿垂直通道加熱器對(duì)整個(gè)模具進(jìn)行均勻加熱，并在通道的交叉點(diǎn)監(jiān)測(cè)溫度，在每次新通過(guò)之前，始終將樣品沿縱軸同一方向旋轉(zhuǎn)90°來(lái)執(zhí)行所有多次壓制，樣品以10-30mm/min的速度壓入ecap模具。

11、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步描述，所述步驟二中，所述純鎂材料進(jìn)行高壓扭轉(zhuǎn)擠壓(hpte)處理，將鎂材料在300-500℃下退火30min，然后爐內(nèi)冷卻；退火后，樣品在150-200℃下以3：1的擠出比擠出。

12、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步描述，所述步驟二中，擠出后，在180-200℃下以6-12mm/min(v6)的平移速度和0.6-1.2rpm的轉(zhuǎn)速，通過(guò)hpte處理，處理圈數(shù)為1-10圈。

13、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步描述，所述步驟三中，所述純鎂材料在280-300℃下退火30min，然后爐內(nèi)冷卻，再在200℃下以3：1擠壓比進(jìn)行擠壓拉拔，得到直徑0.1-0.15mm，長(zhǎng)度2米的薄壁管材，管壁厚度誤差<5微米。

14、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步描述，所述步驟四中，所述純鎂材料進(jìn)行支架圖案設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)企圖增加支架的柔韌度和順應(yīng)性，使支架易于通過(guò)狹窄及扭曲鈣化病變，便于臨床使用。

15、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步描述，所述步驟五中，對(duì)所述純鎂薄壁管依據(jù)上述設(shè)計(jì)圖案進(jìn)行激光雕刻。

16、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步描述，所述步驟六中，對(duì)所述純鎂支架進(jìn)行拋光、清洗和進(jìn)行表面處理，在自動(dòng)化拋光機(jī)拋光液中進(jìn)行拋光處理10分鐘，沖洗后再在丙酮和乙醇液中超聲清洗各10分鐘，去離子雙蒸水超聲清洗10分鐘，在氬氣中60℃烘干備用。

17、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步描述，所述步驟七中，對(duì)所述純鎂支架表面進(jìn)行射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相鈦沉積，使用射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法，在純鎂合金支架表面沉積鈦涂層，在400v負(fù)自偏壓下，在20pa混合甲烷和異丙醇鈦控制室形成10-17％鈦含量工作氣氛，沉積前，純鎂合金支架在丙酮浴中超聲清洗10分鐘，然后在無(wú)水乙醇浴中清洗10分鐘，三蒸去離子水清洗后烘干10分鐘；然后立即轉(zhuǎn)移到pecvd系統(tǒng)的腔室中，沉積過(guò)程包括上料、等離子清洗、等離子沉積和卸載步驟；系統(tǒng)連接到頻率為600mhz的rfx-13.56射頻發(fā)生器上，沉積室經(jīng)過(guò)抽空，使基礎(chǔ)壓力為10-8torr，使用質(zhì)量流量分別為90sccm和50sccm的氬氣和氧氣進(jìn)行等離子體清潔10分鐘。

18、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步描述，所述步驟七中，在清洗步驟中，峰值電壓為400±10v，rf功率為80±10w，直流偏置為-140±10v；然后使用1.6-3sccm異丙醇鈦和90sccm的甲烷沉積ti涂層；沉積時(shí)間40-60分鐘，電壓300±10v，射頻功率120±10w，和直流偏置-400±10v；在清潔和沉積步驟中，總壓力保持在20pa，由baratron壓力表監(jiān)控測(cè)量。

19、在不同處理功率和時(shí)間下，對(duì)純鎂材料進(jìn)行等離子體處理，在等離子體氧化樣品的表面上分別生成了一層島狀納米結(jié)構(gòu)tio2層和凹坑狀納米結(jié)構(gòu)tio2層。我們發(fā)現(xiàn)具有粗糙氧化層的等離子體沉積氧化樣品形成更高的潤(rùn)濕性，呈現(xiàn)出優(yōu)異的血液相容性，這些發(fā)現(xiàn)表明tio2等離子體改性是促進(jìn)生物醫(yī)學(xué)純鎂表面血液相容性的實(shí)用方法。

20、其有益效果在于，本技術(shù)方案制備方法制備得到的純鎂支架，具有優(yōu)異的物理機(jī)械性能，良好的生物相容性和抗腐蝕性，完全滿足臨床可吸收支架植入的性能指標(biāo)要求，具有良好的順應(yīng)性和操控性能，易于通過(guò)狹窄和扭曲病變，可用于心血管、腦血管、外周血管和空腔臟器等的支架植入需求，將成為臨床醫(yī)生喜歡使用的可吸收純鎂支架，也將為廣大患者帶來(lái)福音。