阅读说明：本技术 用于血管假体的支架及其制造方法 (Stent for vascular prosthesis and method for manufacturing the same ) 是由 S·文卡特拉曼 吉恩-马克·本尼迪克特·贝尔 斯科特·亚历山大·欧文 于 2019-01-30 设计创作，主要内容包括：一种用于血管的血管假体的支架,可以包括由弹性体材料制成的内管以及包围所述内管的外部网状物,所述外部网状物由比所述内管的所述弹性体材料具有更高刚度的材料制成。所述外部网状物可以包括缠绕在所述内管上的多个线圈。所述线圈中的每一个彼此平行。所述外部网状物还可以包括将两个或多个所述线圈彼此连接的至少一根连接丝。所述线圈中的每一个可以包括一个或多个轴向定向扭结。(A stent for a vascular prosthesis of a blood vessel may include an inner tube made of an elastomeric material and an outer mesh surrounding the inner tube, the outer mesh being made of a material having a higher stiffness than the elastomeric material of the inner tube. The outer mesh may include a plurality of coils wound on the inner tube. Each of the coils is parallel to each other. The outer mesh may further include at least one connecting wire connecting two or more of the coils to each other. Each of the coils may include one or more axially oriented kinks.)

用于血管假体的支架及其制造方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年1月30日提交的序列号为No.10201800813Q的新加坡专利申请的优先权，出于所有目的，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

各个实施例总体上涉及一种用于血管假体的支架和一种制造用于血管假体的支架的方法。特别地，各实施例总体上涉及一种适于在小直径血管中使用的用于血管假体的支架，以及一种制造适于在小直径血管中使用的用于血管假体的支架的方法。

背景技术

小直径血管移植物在植入后不久由于移植物中形成阻塞而失效。主要原因是天然动脉的力学性能与其替代物的力学性能之间的不匹配。这通常被称为“顺应性不匹配”。在当今的现有技术水平下，隐静脉移植仍然是黄金标准。然而，许多患者缺乏可以用作适当替代物的健康组织。由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和聚四氟乙烯(PTFE)制成的大直径血管移植物已经使用了几十年。不幸的是，对于较小的直径(<6mm)，仍然没有合适的血管假体可以正常工作。体内植入后最常见的失败原因包括：

·吻合部位的顺应性不匹配，随后会引起新内膜增生，最终导致移植物堵塞；和/或

·由于移植材料与宿主血液不相容而导致血栓形成。

迄今为止，无论是组织工程制成物，还是由合成材料制成的血管假体，都没有被批准用于小直径血管移植。根据研究，使得小直径血管假体在体内成功工作的要求包括：

·移植材料的生物相容性，即不会引起炎症，也不会产生免疫或血栓形成作用；和/或

·假体需要具有与天然动脉相匹配的弹性特性，包括顺应性、粘弹性和非线性弹性应力-应变响应(J曲线行为)，这对于小直径动脉移植非常重要。

一些其他的非关键但可能会产生有益效果的要求包括：

·易于操作，例如，缝合；

·具有高抗扭结性；

·制作工艺简单，耗时不多，用途广泛，适合生产各种直径的移植物；和/或

·易于消毒。

此外，过去和最近关于顺应性匹配问题的研究，主要是针对单个顺应性值(在80-120mmHg的生理范围内)，而不考虑天然动脉的非线性弹性性质，即由于动脉壁的结构，天然血管在较高压力下趋于***。

因此，需要用于血管假体的支架，尤其是用于小血管的血管假体的支架及其制造方法。

根据各实施例，提供了一种用于血管的血管假体的支架。所述支架可以包括由弹性体材料制成的内管以及包围所述内管的外部网状物，所述外部网状物由比所述内管的所述弹性体材料具有更高刚度的材料制成。所述外部网状物可以包括缠绕在所述内管上的多个线圈。所述线圈中的每一个彼此平行。所述外部网状物还可以包括将两个或多个所述线圈彼此连接的至少一根连接丝。所述线圈中的每一个可以包括一个或多个轴向定向扭结。

根据各实施例，提供了一种制造用于血管的血管假体的支架的方法。所述可以方法包括：提供由弹性体材料制成的内管；形成二维形式的外部网状物，其中所述外部网状物由比所述内管的所述弹性体材料具有更高刚度的材料制成；以及将所述外部网状物布置在所述内管周围以便围绕所述内管。所述外部网状物可以包括缠绕在所述内管上的多个线圈，所述线圈中的每一个彼此平行。所述外部网状物还可以包括将至少两个所述线圈彼此连接的至少一根连接丝。所述线圈中的每一个可以包括一个或多个轴向定向扭结。

附图简要说明

在附图中，不同视图中的相似的附图标记通常指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是通常侧重于说明本发明的原理。在以下描述中，将参考以下附图来描述各实施例，其中：

图1A(摘自Groenink,M.等人的“衰老和主动脉硬化对胸降主动脉的永久性扩张和断裂应力的影响”；心血管研究，1999.43(2):471-480页)示出了血管的非线性弹性应力-应变曲线；

图1B(摘自Tai,N.等人的“血管重建中使用的导管的顺应性”；英国外科杂志，2000.87(110):1516-1524页)示出了与仅具有单一弹性模量的常用材料相比，动脉的非线性弹性性质如何影响顺应性；

图2示出了根据各实施例的用于血管的血管假体的支架；

图3A示出了根据各实施例的用于支架的具有不同几何形状的各种类型的纤维；

图3B示出了根据各实施例的用于支架的具有不同步长高度比值(LHR)的纤维；

图3C示出了根据各实施例的用于支架的具有不同节段长度的ZZ纤维(Zig-Zag Fiber，锯齿形纤维)的各种示例；

图3D示出了根据各实施例的用于支架的具有不同数量的扭结的HEX纤维(Semi-Hexagon Fiber，半六边形纤维)的各种示例；

图3E、图3F、图3G示出了根据各实施例的用于支架的具有不同几何形状的更多类型的纤维；

图3H示出了根据各实施例的纤维的扭结可以具有圆角或尖角；

图4示出了根据各实施例的用于连接各个纤维的不同类型的桥；

图5A示出了根据各实施例的支架的外部网状物；

图5B示出了根据各实施例的外部网状物，其类似于图5A的外部网状物220a但具有双倍长度以实现围绕内管的两层包裹(2R)；

图5C示出了根据各实施例的支架的内管上的图5B的外部网状物的图案的一部分；

图5D、图5E、图5F示出了根据各实施例的用于支架的外部网状物的各种构造；

图6A示出了根据各实施例的制造支架的方法；

图6B示出了根据各实施例的通过图6A的方法制造的三个实际支架的照片，其中每个支架都被放置在金属杆上；

图7和图8示出了根据各实施例的制造支架200的各种方法；

图9A示出了根据各实施例的ZZ纤维外部网状物的2倍放大倍率的光学显微镜图像；

图9B示出了根据各实施例的HEX纤维的2倍放大倍率的光学显微镜图像；

图10示出了根据各实施例的拉伸测试期间的HEX纤维的J曲线；

图11A和图11B示出了根据各实施例的相同支架，图11A示出施加高应力之前的支架，图11B示出纤维几乎被完全拉伸；

图12示出了根据各实施例的通过对三个样本的曲线求平均值而获得的支架的顺应性；

图13示出了根据各实施例的图12的单个样本图；以及

图14示出了根据各实施例的具有不同LHR的HEX纤维的支架的顺应性。

详细描述

以下在装置的上下文中描述的实施例类似地对相应的方法有效，反之亦然。此外，应当理解的是，以下描述的实施例可以被组合，例如，一个实施例的一部分可以与另一实施例的一部分结合。

应该理解的是，在以下描述中使用时，“在...上”、“在...上方”、“顶部”、“底部”、“向下”、“侧”、“后方”、“左”、“右”、“前”、“横向的”、“侧面”、“上”、“下”等术语是为了方便起见以及用于帮助理解相对位置或方向，而不是旨在限制任何设备、结构或者任何设备或结构的任何部位的方向。此外，除非上下文另外明确指出，否则单数术语“一个”、“一种”和“一”包括复数形式。类似地，除非上下文另外明确指出，否则“或”旨在包括“和”。

各实施例通常涉及用于血管假体的支架和制造用于血管假体的支架的方法。具体地，各实施例针对小直径血管。根据各实施例，支架可以是组织工程制成物，或由合成材料制成的血管假体，或人工血管，或合成血管移植物。

各实施例可以是软的高顺应性内管与波纹形的生物打印外部网状物的组合，使得该构造物提供模仿血管的非线性弹性行为。生物打印的外部网状物(或“J网”)可通过更改弹性支撑杆的尺寸来具有可调的机械性能，以匹配天然小直径动脉的硬化响应。

根据各实施例，提供了一种新的支架或构造物，其构造如下。支架(或管状结构)可以由聚L-丙交酯-co-己内酯(PLC，丙交酯与己内酯的比例为50:50至95:5)，或生物弹性聚己内酯-乙交酯(PCG，35:65–50:50)，或聚己内酯(PCL)，或聚L-丙交酯(PLLA)，或聚氨酯(PU)，或热塑性聚氨酯(TPU)，或其他合适的弹性体材料制成。用于血管假体的支架可包括两个部件：由弹性体材料制成的软内管；以及由硬质材料制成的较硬的波纹状外部血管支架状生物打印网状物。网状物可以由比内管的弹性体材料硬的弹性体材料制成。

根据各实施例，内管(或管状移植物)可以通过浸涂来制造，并且可以构造成模仿血管的富含弹性蛋白的介质层，而生物打印的外部网状物可以代表血管外膜。在血管中，外膜层中的波纹状胶原纤维具有在低应力下伸直的能力，并且只有在完全展开后才能在较高应力下被拉伸。此外，胶原纤维的弹性模量超过了来自介质层的弹性蛋白的模量，其在低压下可能是机械上占主导地位的结构。根据各实施例，支架可以构造成行为表现类似于血管。图1A示出了具有特征J曲线的动脉的应力-应变图，表示非线性弹性行为。图1B示出了动脉的顺应性衰减曲线，显示在低压下弹性急剧下降。如图1A所示的J曲线通过弹性模量的增加而表现出来。由于顺应性与弹性模量(刚度)成反比，因此如图1B所示，顺应性朝着更高的压力减小。

图2示出了根据各实施例的用于血管的血管假体的支架200。支架200可包括由弹性体材料制成的内管210。支架可进一步包括外部网状物220，外部网状物220围绕内管210并且由比内管210的弹性体材料具有更高刚度的材料制成。根据各实施例，内管210的弹性体材料可以包括弹性体共聚物。弹性体共聚物可以包括聚L-丙交酯-co-己内酯(PLC)，或生物弹性聚己内酯-乙交酯(PCG)，或聚己内酯(PCL)，或聚L-丙交酯(PLLA)，或聚丙交酯(PLA)，或聚氨酯(PU)，或热塑性聚氨酯(TPU)，或其他合适的弹性体共聚物。

根据各实施例，内管210可以是空心圆柱形管，类似于血管的一部分。根据各实施例，内管210的直径可小于6mm或小于5mm。因此，内管210可以类似于小直径的血管。

根据各实施例，外部网状物220可以是包括波纹状纤维222(或丝)的支架状网状物，波纹状纤维222可以在低模量展开，随后在完全拉直之后引起刚性响应(类似于J曲线响应)。根据各实施例，可以使用3D打印机器人来制造外部网状物220。

根据各实施例，外部网状物220的纤维222(或丝)可以通过包括可以以弯曲状方式展开的一个或多个扭结224(或弯曲)而构造成具有波纹形特征。图3A中示出了纤维222(或丝)的更多示例。因此，当相应的纤维222(或丝)在张力下被拉伸时，一个或多个扭结224可首先展开。在将相应的纤维222(或丝)拉直之后，进一步施加张力可导致相应的纤维222(或丝)弹性变形和拉伸。随后，当张力被移除时，相应的纤维222(或丝)可以返回到具有折叠扭结的原始形状。根据各实施例，具有波纹形特征的纤维222(或丝)可形成围绕内管210缠绕的多个线圈226。根据各实施例，一个线圈226可围绕内管210的圆周完成一个单环或圆。根据各实施例，多个线圈226中的每个可以彼此平行。根据各实施例，多个线圈226中的每一个可以是闭合线圈或开放线圈。根据各实施例，多个线圈226中的每一个可以是环形线圈或螺旋线圈。

根据各实施例，各线圈226的一个或多个扭结224中的每一个可以是轴向定向扭结224，使得各扭结224可平行于内管210的圆周表面212。因此，各扭结224可沿相应的线圈226的轴向方向定向。以这种方式，在内管210的径向膨胀期间，各线圈226可能受到径向膨胀力的作用，该径向膨胀力可周向地拉伸各线圈226，使得各线圈226的轴向定向扭结224可以在低应力下展开，并且在完全拉直后，可能需要更高的应力以使完全展开的线圈226进一步拉伸和变形。因此，当施加这样的膨胀力时，支架200可以表现出类似于J曲线的非线性弹性行为。

根据各实施例，多个线圈226中的轴向相邻的轴向定向扭结224可以彼此轴向接合。因此，多个线圈226中的轴向相邻的轴向定向扭结224可以被设置成使得后续线圈226的轴向定向扭结224可以以类似于堆叠的方式被容纳在先前线圈的轴向定向扭结224中，从而使得多个线圈226中的轴向相邻的轴向定向扭结224可以一个接一个地依次堆叠。根据各实施例，所有多个线圈226的轴向定向扭结224可以沿相同的轴向方向定向。因此，所有多个线圈226的轴向定向扭结224可具有相同的取向。

根据各实施例，外部网状物220的纤维222(或丝)可包括将两个或多个线圈226彼此连接的至少一根连接丝228(或连接纤维)。根据各实施例，该至少一根连接丝228(或连接纤维)可以相对于内管210沿纵向方向延伸。根据各实施例，连接丝228(或连接纤维)可与多个线圈226相交以形成外部网状物220，使得连接丝228(或连接纤维)和多个线圈226可以以将外部网状物220形成为单个单元或完整结构整体的方式接合。根据各实施例，纵向延伸的连接丝228(或连接纤维)还可包括波纹形特征，即一个或多个扭结224。

根据各实施例，至少一根连接丝228可以被设置在多个线圈226中的一个线圈的两个扭结224之间。因此，至少一根连接丝228可以在多个线圈226中的一个线圈的两个扭结224之间的线圈226的节段处与线圈226相交。

根据各实施例，具有波纹形特征的外部网状物220的纤维222(或丝)(或弯曲状的纤维)能够引起J曲线应力-应变响应。因此，这些纤维222(或丝)可以被命名为“J纤维”。图3A示出了具有不同几何形状的各种类型的纤维222a、222b、222c、222d。如图所示，纤维222a可以是锯齿形纤维(ZZ纤维)，其具有类似于尖峰、三角形或倒V形的呈锯齿形的扭结224a。纤维222b可以是半六边形纤维(HEX纤维)，其具有呈半六边形(或六边形的一半，或六边形的三个边)的扭结224b。纤维222c可以是阶梯纤维(ST纤维)，其具有呈倾斜度的扭结224c，使得扭结224c之前的纤维222c的节段和扭结224c之后的纤维222c的节段处于不同的水平或高度。纤维222d可以是正弦波纤维(S纤维)，其具有类似于正弦波的波峰和波谷的扭结224d。波峰和波谷可以是平滑的曲线，也可以是直线。根据各实施例，扭结224的轮廓可以分类为单弯曲轮廓、双弯曲轮廓或台阶轮廓。根据各实施例，单弯曲轮廓可以包括通过将纤维222(或丝)在其自身上弯曲一次形成波峰状或波谷状构造而形成的扭结224。因此，图3A的纤维224a的锯齿形扭结224a和图3A的纤维224b的半六边形扭结224b可以是单弯曲轮廓的示例。根据各实施例，双弯曲轮廓可包括通过将纤维222(或丝)在其自身上弯曲两次形成波峰状和波谷状构造而形成的扭结224。因此，图3A的纤维224d的正弦波状扭结224d可以是双弯曲轮廓的示例。根据各实施例，台阶轮廓可以包括通过弯曲纤维222(或丝)而不将纤维222(或丝)在其自身上折叠而形成的扭结224。相反，在台阶轮廓中，扭结224之前的纤维222的节段和扭结224之后的纤维222的节段可以处于不同的水平或高度。因此，图3A的纤维224c的阶梯状扭结224c可以是台阶轮廓的示例。

参考图3A，ZZ纤维(或纤维224a)、HEX纤维(或纤维224b)和S纤维(或纤维224d)可以在展开期间伸直。然而，ST纤维(或纤维224c)可先展开成对角线，然后再沿水平/周向方向对齐。

在纤维222的扭结224采用或坚持特定几何形状之后，扭结224(或箍，术语“箍”在说明书中也被用于指代纤维中的弯曲或扭曲)的角度(例如，如图3B所示)或扭结224(或箍)的数量(例如，如图3D所示)可以改变，以便调整J曲线起始点。减小扭结224的角度(或箍角)或增加扭结224(或箍)的数量可导致纤维222仅在较高应变下展开。此外，为了在纤维222展开期间获得更大的柔韧性，节段的长度可以增加，例如参见图3C。图3B示出了纤维222a'、222b'、222a”、222b”，它们具有不同的步长与高度之比LHR(或长度与振幅之比，L/A比)，换句话说，扭结224的角度(或箍角)不同。LHR的增加表示更大的角度，使得扭结224(或箍)更平坦，这可以允许纤维222更早地展开。图3C示出了具有不同节段长度的ZZ纤维(图3A的纤维224a)的各种示例。图3D示出了具有不同数量的扭结(或箍(H))的HEX纤维(图3A的纤维224b)的各种示例。当完全伸长的纤维222的长度增加时，每一个包含的扭结(或箍)都可能延迟展开。因此，扭结的数量(或箍数(#H))可能是设计展开特性的另一种工具。

图3E、图3F和图3G示出了具有不同几何形状的更多类型的纤维222e、222f、222g、222h、222i、222j、222k、222l、222m、222n、222o、222p。如图所示，纤维222e可以是砖纤维(brick fiber，BR纤维)。纤维222f和纤维222g可以是母猪齿纤维(sow-tooth fiber，SW纤维)。纤维222h可以是截齿纤维(bit fiber，BT纤维)。纤维222i和纤维222j可以是奇特的Z纤维(Z1纤维，Z2纤维)。纤维222k可以是半星形纤维(Star-A纤维)。纤维222l可以是半起始钝纤维(semi-start blunt fiber，Star-B纤维)。纤维222m可以是砖楼梯纤维(brick-stair fiber，BR-ST纤维)。纤维222n可以是圆楼梯纤维(round-stairs fiber，R-ST纤维)。纤维222o可以是截齿阶梯纤维(bit-stairs fiber，BT-ST纤维)。纤维222p可以是正弦阶梯纤维(S-ST纤维)。纤维222e(BR纤维)、纤维222k(Star-A纤维)和纤维222l(Star-B纤维)的各个扭结224可被分类为具有单个弯曲轮廓的扭结224。纤维222f(SW1纤维)、纤维222g(SW2纤维)、纤维222h(BT纤维)、纤维222i(Z1纤维)和纤维222j(Z2纤维)的各个扭结224可被分类为具有双弯曲轮廓的扭结224。纤维222n(R-ST纤维)和纤维222m(BR-ST纤维)的各个扭结224可被分类为具有台阶轮廓的扭结224。纤维222o(BT-ST纤维)和纤维222p(S-ST纤维)的扭结224可被分类为具有双弯曲轮廓和台阶轮廓的组合的扭结224。图3H示出了纤维222的扭结224可以具有圆角223或尖角221。根据各实施例，纤维222的扭结224也可以具有圆角和尖角的组合(未示出)。

根据各实施例，为了纤维222(或丝)的更好的完整性，纤维222可以可选地与不同类型的桥(或桥接件)连接。图4示出了链接各个纤维222的不同类型的桥(或桥接件230)。根据各实施例，外部网状物220的至少一根连接丝228可以是多个线圈226的两个相邻线圈之间的桥接件230。因此，桥接件230可以将多个线圈226的两个相邻线圈连接在一起。根据各实施例，桥接件230可在多个线圈226的两个相邻线圈之间轴向延伸，以将两个相邻线圈接合。

如图4所示，桥(或桥接件230)可以是T桥230a、V桥230b、mini-HEX桥230c、mini-S桥230d、S桥230e、mini-Z桥230f或Z桥230g。根据各实施例，每个桥接件230可具有包括直线轮廓、台阶轮廓或弯曲轮廓中任意一个的轮廓。例如，T桥230a可以是直线轮廓。V桥230b和mini-HEX桥230c中的每一个可以是弯曲轮廓。mini-S桥230d、S桥230e、mini-Z桥230f和Z桥230g中的每一个可以是台阶轮廓。

根据各实施例，T桥230a可能是唯一不具有任何弯曲特性(或弯曲状的效果)的桥。所有其他类型的桥(或桥接件230)的工作或功能类似于纤维，即在拉直之前在低应力下表现出一定的顺应性。根据各实施例，除了T桥230a之外，这些桥(或桥接件230)可以构造为当在线圈226之间使用时提供纵向顺应性。根据各实施例，S桥230e和Z桥230g连接的不是相对的尖端而是相邻的尖端，而mini-S桥230d和mini-Z桥230f将尖端连接到相邻纤维222的相邻波谷。

根据各实施例，外部网状物220可以包括多个桥接件230，在多个线圈226的每个连续对之间具有至少一个桥接件230。因此，多个线圈226中的每个可以经由至少一个桥接件230连接到下一个线圈。因此，外部网状物220可以由多个线圈226和多个线圈226中的每对之间的至少一个桥接件230形成。根据各实施例，多个桥接件230可以交错布置。因此，例如如图4所示，多个线圈226的第一线圈和多个线圈226的第二线圈之间的第一桥接件230可以与多个线圈226的第二线圈和多个线圈226的第三线圈之间的第二桥接件230周向偏移。

根据各实施例，外部网状物220可以松散地邻接内管210。因此，外部网状物220相对于内管210可以是独立的。因此，外部网状物220可以不被紧固、固定或附接到内管210上。因此，外部网状物220可以松散地环绕内管210，使得外部网状物220可以是环绕内管210的独立保持架。

根据各实施例，至少一根连接丝228可以包括纵向延伸穿过多个线圈226的细长条232(见图5A)，以将所有所述线圈226连接在一起。因此，细长条232可以与所有多个线圈226相交以形成外部网状物220。根据各实施例，细长条232可以是纵向对齐的多个桥接件230。

根据各实施例，当多个线圈226中的每一个包括两个扭结224时，细长条232可以在各个线圈226的相应两个扭结224之间纵向延伸穿过多个线圈226。根据各种实施例，细长条232可以在相应的两个扭结224之间的各个线圈226的相应段处与多个线圈226相交。

根据各实施例，外部网状物220的细长条232可包括波纹形轮廓。因此，细长条232可在相对于内管210的周向方向上包括一个或多个扭结224′(见图5E)，以形成波纹形轮廓。根据各实施例，适用于多个线圈226的轴向定向扭结224的各种构造也可以适用于细长条232的一个或多个扭结224'。

根据各实施例，外部网状物220可以通过粘合剂沿着细长条232固定到内管210。因此，细长条232可用作粘合剂条，在其上可施加粘合剂，使得当细长条232与内管210的外部圆柱表面接触时，外部网状物220的细长条232可被粘附至内管210上。

根据各实施例，粘合剂条(或胶条)形式的细长条232可以用作结合到浸涂管(或内管210)的部位。粘合条(或胶条)可以是从内管210到外部网状物220(或J网)的固定和应力转移中心。根据各实施例，外部网状物220可以包括一个或多个用作粘合条(或胶条)的细长条232。包括更多粘合条(或胶条)的目的可以是为了在纤维222之间建立更均匀的应力分布。根据各实施例，可以减小纤维间距，以便在下层内管210(或浸涂管)内产生更均匀的应力。根据各实施例，纤维222围绕内管210的多次缠绕和/或改变/交替纤维材料可以是可能的变化，以调节外部网状物220(或J网)的刚性响应。

图5A示出了根据各实施例的外部网状物220a(或J网)。如图所示，外部网状物220a可以的HEX-0.5x-2H网状物，具有三个细长条232，用作粘合条(或胶条)。根据各实施例，用于线圈226的纤维222可通过在扭结224(或箍)之间包括细长条232(或粘合条或胶条)而被分成多个段，使得每个单个扭结224(或箍)成为一个单独的弯曲。根据各实施例，外部网状物220a(或J网)可以在细长条232处融合到内管210。根据各实施例，如图5A所示，外部网状物220a右侧的粗条232a可以是锚线，其中，外部网状物220a可以在将外部网状物220a缠绕在内管210上之前被融合到内管210。

图5B示出了与图5A的外部网状物220a相似的外部网状物220b(或J网)，但是具有双倍的长度以实现围绕内管210的两层包裹(2R)。因此，外部网状物220b可围绕内管210缠绕两圈。在第一轮缠绕中，外部网状物220b的前半部分可以围绕内管210缠绕第一整圈。在第二轮缠绕中，外部网状物220b的后半部分可围绕内管210缠绕第二整圈。根据各实施例，第一圈的外部网状物220b的前半部分和第二圈的外部网状物220b的后半部分之间可能存在偏移，以便用来自第二包裹的纤维222覆盖内管210的剩余自由表面。这可以确保支架200(或JM管合成物)的纤维覆盖更紧密。图5C示出了在支架200b(或JM管)的内管210b上的图5B的外部网状物220b的图案的一部分。根据各实施例，外部网状物220(或J网)可以铺设在内管210b上并且仅在细长条232(或粘合剂/胶条)处融合。外部网状物220b的前半部分(或第一圈)可以用黑线表示，而外部网状物220b的后半部分(或第二圈)可以用白线表示。

图5D示出了与图5B的外部网状物220b相似的外部网状物220d(或J网)，外部网状物220d的前半部分(或第一轮)由软材料制成并且具有钝的扭结(或箍)，而外部网状物220d的后半部分(或第二轮)由稍后可以展开的较硬的纤维制成。根据各实施例，图5D的外部网状物220d可以分两步展开。

图5E示出了具有纵向顺应的细长条232(或粘合剂/胶条)的外部网状物220e(或双J网)。根据各实施例，纵向顺应的细长条232可包括一个或多个扭结224'。

图5F示出了具有斜纤维的外部网状物220f(或Hel-J网)，当围绕内管210(或浸涂管)缠绕时，斜纤维呈现为螺旋纤维。因此，形成的多个线圈226f可以是螺旋线圈。根据各实施例，形成线圈226f的纤维222f(或J纤维)首先展开为直的螺旋线，然后沿周向方向对齐。

根据各实施例，内管210可以通过如下表所示的浸涂制造方案来制造。

表1：浸涂制造方案

材料	浓度	浸泡次数
			PLC 50:50	15％	2-3
PLC 70:30	13.5％	1-3

根据各实施例，可以通过诸如2D打印、3D打印或生物打印之类的打印来制造外部网状物220。根据各实施例，可以通过生物打印制造外部网状物220，其中氯仿中聚合物的浓度如以下表2所示。

表2：用于制造生物打印网状物的氯仿中聚合物的浓度

材料	浓度
		PLC 85:15	12％
PLC 95:5	12％
		PCL	12％

根据各实施例，外部网状物220(或J网)可以由聚L-丙交酯-co-己内酯(PLC)、聚己内酯(PCL)、聚L-丙交酯(PLA)、聚氨酯、热塑性聚氨酯或其他生物相容性聚合物制成。根据各实施例，外部网状物220可以由弹性体材料制成，该弹性体材料可以比内管210的弹性体材料具有更高的刚度。

图6A示出了根据各实施例的通过将锚定细长条232a(或锚定胶条)处的外部网状物220(或J网)融合到内管210(或浸涂管)上并持续缠绕内管210(或浸涂管)来制造支架200(或JM管)的方法601。在缠绕过程中，其他细长条232(或胶条)也可以融合到内管210上。结果如图右侧所示，示出了支架220的示意图。根据各实施例，可以将金属杆***穿过内管210，以使内管210在外部网状物220上滚动，使得外部网状物220可缠绕在内管210上。图6B示出了通过方法601制造的三个实际支架200的照片，其中各个支架200位于各自的金属杆603上。在图6B中，一些纤维被着色以更好地显示。根据各实施例，诸如图5和图6中所示的外部网状物220可以通过20-32规格尺寸的尖端(通常为27G和30G)被打印到载玻片上，并在真空炉中干燥过夜。第二天，外部网状物220可在细长条232(或粘合剂/胶条)处融合到内管210(或浸涂管)上，例如如图6A所示。根据各实施例，可以使用3D打印机器人将一行20wt％的胶水(例如，氯仿中的PLC或PLA)分配(间距为200μm，使用27G针尖，因为之前打印了外部网状物220)到厚的锚定细长条232a(或锚定粘合剂/胶条)上。根据各实施例，具有内管210(或浸涂管)的金属芯棒可以立即水平地放置在锚定细长条232a(或锚定粘合剂/胶条)上，并保持一分钟，以便允许成功的溶剂粘合。之后，外部网状物220可以被连续地卷起。类似于锚定细长条232a，可将胶水分配到各个其他细长条232上，以便将这些位置处的外部网状物220固定到内管210上。可在密封细长条232b(或密封条)已经融合到锚定细长条232a(或锚定粘合剂/胶条)上之后完成卷起。

图7示出了根据各实施例的制造支架200(或JM管)的方法701。图7的方法701与图6的方法601的不同之处在于，与将外部网状物220(或J网)融合到内管210(或浸涂管)上不同，图7的内管210(或浸涂管)首先用聚乙烯醇(PVA)层702覆盖。外部网状物220可以在其第一细长条232a(或第一粘合剂/胶条)处粘到PVA层702并连续缠绕。可以通过溶剂粘合(聚合物/溶剂胶)来融合外部网状物220的两端的细长条(或粘合剂/胶条)232a、232b。在将PVA层溶解在水中之后，外部网状物220可以铺设在内管210上并且是完全独立的保持架。

图8示出了根据各实施例的制造支架200(或JM-管)的方法801。方法801可以是内管210(或浸涂管)上的直接纤维222(或J纤维)3D生物打印。根据各实施例，在通过方法801制造支架200时，外部网状物220可不包括任何粘合剂/胶条。根据各实施例，可以通过将纤维222(或J纤维)直接打印到内管210(或浸涂管)上来制造支架200。根据各实施例，在缓慢旋转下，可以通过3D打印机将纤维222直接分配到内管210(或浸涂管)上。在完成支架220(或JM管)复合材料制造后，支架220可在真空炉中干燥至少一小时，然后在水中浸泡两天，以使PVA层溶解。之后，可以从其金属芯棒上移除支架220(或JM管)，然后完成制造。

图9A示出了ZZ纤维外部网状物的2倍放大倍率的光学显微镜图像。图9B示出了HEX纤维的2倍放大倍率的光学显微镜图像。

根据各实施例，所有纤维类型的卷曲形式可提供如理论上所假设的J形应力-应变曲线，参见图10。图10示出了在拉伸测试期间HEX纤维的J曲线。对具有不同LHR的HEX纤维进行了测试。如图所示，具有波纹形特征的所有纤维类型均提供J曲线响应，表明使用波纹形纤维适合于产生非线性弹性行为。这证明这些类型的纤维适合于与外膜层的胶原纤维类似地诱导具有增加的模量的弹性应力-应变关系。根据各实施例，可以通过改变扭结(或箍)的LHR(角度)来实现对J曲线的控制，其中低的LHR，即较陡的角度，会导致纤维展开的延迟(在大应变下实现完全展开)。

根据各实施例，将外部网状物(或J网格)融合到内管(或浸涂管)之后，在拉伸测试期间展开的纤维的2D特性可以成功转换为3D。图11A和图11B示出了同一支架(或JM管)，具有彩色纤维以更好地显示。图11A示出了在施加高应力之前的支架(或JM管)。如图所示，纤维仍是卷曲的，并且它们的形态类似于图2。图11B示出了纤维几乎完全伸展开，表明纤维的展开也发生在周向缠绕之后。根据各实施例，在升高的内部压力下，直径的膨胀可引起纤维展开为直线。具有完全展开的纤维的支架(或JM管)的应力释放后，它们的构型恢复为与图11A相同的状态。这表明形状记忆不会丢失，并且可以保证应变恢复。

根据各实施例，可以预先优化外部网状物(或J网)以匹配生理压力范围内的动脉顺应性曲线。此外，实验(使用PLC 70:30内管+PCL外部网状物(或J网))已表明，支架(或JM管)可承受高达500mmHg的高管腔压力。相反，无网状物的管(或无网状物的支架或无外部网状物的支架)的控制在175mmHg时会发生疲劳和失效。这突出了支架(或JM管)复合材料中外部网状物(或J网)的保护特性。

图12示出了通过对三个样品的曲线求平均而获得的支架(或JM管)的顺应性，显示出其随着管腔压力的增加而持续减少。减少在100mmHg左右开始，表明外部网状物的展开会诱发支架(或JM管)的刚度(n＝3)。此外，支架(或JM管)的功能在顺应性测试中得到了证明，随着内部压力的增加，弹性(径向膨胀，顺应性)降低。图13示出了图12的单个样本图12。图14示出了具有不同LHR的HEX纤维的支架的顺应性。如图所示，具有不同构造的支架可能会影响相应的顺应性，这突显了相应支架(JM管)的功能。

基于实验结果，使用Hex纤维(参见图3A的纤维222b)的围绕内管的圆周具有两个扭结(或箍)(参见图5A至图5F)的各实施例可以提供较佳的J曲线应力-应变响应。因此，根据各实施例，提供了一种用于血管假体的支架，该支架包括由弹性体材料制成的内管以及包围该内管且由比内管的弹性体材料具有更高刚度的材料制成的外部网状物。外部网状物可包括缠绕在内管周围的多个线圈，所述线圈中的每一个彼此平行。外部网状物可进一步包括至少一个将两个或多个所述线圈彼此连接的连接丝。此外，所述线圈中的每一个可包括两个轴向定向扭结。两个轴向定向扭结中的每一个都可以是半六边形(或六边形的一半)。根据各实施例，所述线圈中的每一个可围绕内管的圆周完成单环或圆。根据各实施例，每个线圈的两个轴向定向扭结可被设置在内管的相对侧上，使得它们等距分开。

根据各实施例，提供了一种用于血管的血管假体的支架。支架可包括由弹性体共聚物制成的管状构造(或内管)。支架可进一步包括图案化的外部网状物，以提供模仿血管的非线性弹性行为。有利地，该支架可以用于小直径(例如，＜6mm)血管的血管假体。

根据各实施例，弹性体共聚物可以是聚L-丙交酯-co-己内酯(PLC，丙交酯与己内酯的比率为50:50至95：5)，或生物弹性聚己内酯-乙交酯(PCG 35:65–50:50)，或聚己内酯(PCL)，或聚L-丙交酯(PLLA)，或聚氨酯(PU)，或热塑性聚氨酯(TPU)，或其他合适的弹性体共聚物。

根据各实施例，图案化的外部网状物可以是锯齿形(ZZ)、半六边形(HEX)、阶梯(ST)和正弦波(S)纤维构造，或其任何组合。

有利地，可以调整诸如扭结(或箍)处的角度以及扭结(或箍)的数量之类的因素以调节J曲线起始点。

根据各实施例，提供了一种制造支架的方法。该方法可以包括：通过20-32规格尺寸的尖端在载玻片上以二维方式打印图案化的外部网状物；将外部网状物在真空烤箱中干燥过夜；将外部网状物在细长条(或粘合剂/胶条)处融合到内管(或浸涂管)上；将金属芯棒和内管(或浸涂管)一起水平放置在锚定细长条(或锚定粘合剂/胶条)上并保持一分钟，以使溶剂成功结合；以及围绕内管(或浸涂管)卷起外部网状物。

根据各实施例，提供了上述支架用于血管的血管假体的用途。

根据各实施例，人造血管的构造，即通过在多个细长条处将生物打印的波纹形外部网状物(或J网)周向地锚定到软内管上而制成的各实施例的支架(或JM管)，可以允许人造血管以先低刚度后高刚度的双相方式随着内部压力的增加而受控膨胀。

根据各实施例，外部网状物(或J网)可以在胶条处融合到内管(或浸涂管)上，也可以是独立的保持架(即不融合)。

根据各实施例，人造血管的构造，即通过将纤维的波纹状图案(形成外部网状物)直接打印到软内管上而制成的各实施例的支架(或JM管)，可在低内压下表现出高柔顺性，而在高内压下会出现刚性响应。

根据各实施例，外部网状纤维(或J网纤维或J纤维)的构造可以是锯齿形(ZZ)、半六边形(HEX)、阶梯(ST)和正弦波(S)设计，或这些设计的任何组合，如3A至图3H所示。

根据各实施例，纤维的扭结的拐角(或J纤维弯曲拐角)可以是尖的或圆的。

根据各实施例，外部网状物(或J网)可以作为周向或螺旋缠绕的纤维存在于内管上。

根据各实施例，外部网状物(或J网格)可选地包括纵向顺应的纤维。

根据各实施例，外部网状物(或J网)和内管可以由生物稳定且可生物降解的聚合物制成。

根据各实施例，外部网状物的图案(或J网图案)可以通过将锚定点之间的几何图案展开到所需的膨胀极限来赋予低刚度阶段，在该膨胀极限点处聚合物网的材料刚度可限制内管的进一步膨胀。

根据各实施例，波纹形纤维(或J纤维)被完全展开并且外部网状物(或J网)的刚性响应开始的点可以通过改变纤维的几何形状被移动到更低或更高压力处。

根据各实施例，如果增加内部压力，则外部网状物(或J网)可以展开，并且可以在压力释放时返回到它们的初始形状(即可逆转变)。

根据各实施例，可以以允许支架(或合成血管移植物或JM管)匹配生理压力范围内的天然动脉的顺应性的方式构造外部网状物的图案(或J网图案)。

根据各实施例，外部网状物的图案(或J网图案)可以以使支架(或合成血管移植物或JM网)的顺应性随着内部压力的增加而降低的方式构造，类似于天然动脉。

根据各实施例，外部网状物(或J网)可以保护支架(或血管假体或JM管)免受动脉瘤扩张、塑性变形的影响，并减少径向和纵向蠕变。

根据各实施例，外部网状物(或J网格)在展开期间的机械性能可以是可调的。

根据各实施例，外部网状物(或J网)的刚性响应的机械特性可以是可调的。

根据各实施例，外部网状物(或J网)可能不会对支架(或血管假体或JM管)的抗扭结性产生负面影响。

以下示例涉及各实施例。

示例1是用于血管的血管假体的支架，包括：

由弹性体材料制成的内管；和

包围所述内管的外部网状物，其由比所述内管的所述弹性体材料具有更高刚度的材料制成，其中，所述外部网状物包括：

缠绕在所述内管上的多个线圈，其中所述线圈中的每一个彼此平行；和

将两个或多个所述线圈彼此连接的至少一根连接丝；

其中，所述线圈中的每一个包括一个或多个轴向定向扭结。

在示例2中，示例1的主题可以可选地包括：所述内管的所述弹性体材料可以包括弹性体共聚物，并且所述弹性体共聚物可以包括：聚L-丙交酯-co-己内酯(PLC)、生物弹性聚己内酯-乙交酯(PCG)、聚己内酯(PCL)、聚L-丙交酯(PLLA)、聚丙交酯(PLA)、聚氨酯(PU)或热塑性聚氨酯(TPU)。

在示例3中，示例2的主题可以可选地包括：所述PLC的丙交酯与己内酯的比率为50:50至95:50。

在示例4中，示例2的主题可以可选地包括：所述PCG的己内酯与乙交酯的比率为35:65至50:50。

在示例5中，示例1至4中任一项的主题可以可选地包括：所述至少一个轴向定向扭结可以具有包括单弯曲轮廓、双弯曲轮廓或台阶轮廓中任意一个的轮廓。

在示例6中，示例1至5中任一项的主题可以可选地包括：所述至少一根连接丝可以设置在各个所述线圈的两个轴向取向扭结之间。

在示例7中，示例1至6中任一项的主题可以可选地包括：所述至少一根连接丝可以包括在所述线圈的两个相邻线圈之间的桥接件。

在示例8中，示例7的主题可以可选地包括：所述桥接件可以具有包括直线轮廓、台阶轮廓或弯曲轮廓中任意一个的轮廓。

在示例9中，示例7或8的主题可以可选地包括：所述外部网状物可以包括多个桥接件，在所述线圈的每个连续对之间具有至少一个桥接件，并且其中所述多个桥接件可以呈交错布置。

在示例10中，示例1至9中任一项的主题可以可选地包括：所述外部网状物可以与所述内管松散地邻接。

在示例11中，示例1至9中任一项的主题可以可选地包括：所述至少一根连接丝可以包括细长条，所述细长条纵向延伸穿过所述多个线圈，以将所有所述线圈连接在一起。

在示例12中，示例11的主题可以可选地包括：所述细长条可以包括波纹形轮廓。

在示例13中，示例11或12的主题可以可选地包括：当所述线圈中的每一个包括两个轴向定向扭结时，所述细长条可以在各个线圈的相应的两个轴向定向扭结之间纵向延伸穿过所述多个线圈。

在示例14中，示例11至13中任一项的主题可以可选地包括：所述外部网状物沿所述细长条可以通过粘合剂固定至所述内管上。

在示例15中，示例1至14中任何一个的主题可以可选地包括：所述线圈中的每一个可以是圆周线圈或螺旋线圈。

在示例16中，示例1至15中任一项的主题可以可选地包括：所述线圈的轴向相邻线圈的轴向定向扭结可以彼此轴向接合。

在示例17中，示例1至16中任一项的主题可以可选地包括：所有线圈的轴向定向扭结可以沿相同的轴向方向定向。

在示例18中，示例1至17中任一项的主题可以可选地包括：所述线圈中的每一个可以包括两个轴向定向扭结。

在示例19中，示例18的主题可以可选地包括：所述两个轴向定向扭结中的每一个可以是半六角形(或六边形的一半)。

在示例20中，示例18或19的主题可以可选地包括：每个线圈的所述两个轴向定向扭结可以设置在内管的相对侧，使得它们等距间隔开。

示例21是制造根据示例1至20中任一项的用于血管的血管假体的支架的方法。所述方法包括：

提供由弹性体材料制成的内管；

形成二维形式的外部网状物，其中，所述外部网状物由比所述内管的所述弹性体材料具有更高刚度的材料制成；和

将所述外部网状物布置在所述内管周围以便围绕所述内管，其中，所述外部网状物包括：

缠绕在所述内管上的多个线圈，其中所述线圈中的每一个彼此平行；和

将至少两个所述线圈彼此连接的至少一根连接丝；

其中，所述线圈中的每一个包括一个或多个轴向定向扭结。

在示例22中，示例21的主题可以可选地包括：沿着所述至少一根连接丝将所述外部网状物固定到所述内管上，其中所述至少一根连接丝可以包括纵向延伸穿过所述多个线圈的细长条。

各实施例已经提供了一种用于血管的血管假体的支架，所述支架能够产生J曲线应力-应变响应并且对于小直径血管很好地起作用。各实施例还提供了一种用于制造这种支架的方法。

虽然已经参考特定实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离由所附权利要求书所限定的本发明的范围的情况下，可以进行形式和细节上的各种改变、修改、变型。因此，本发明的范围由所附权利要求书指示，并且因此旨在包括落入权利要求书的等同含义和范围内的所有改变。