纤维及其制备方法、覆膜、覆膜支架及其制备方法

文档序号:1811527 发布日期:2021-11-09 浏览:40次 >En<

阅读说明:本技术 纤维及其制备方法、覆膜、覆膜支架及其制备方法 (Fiber and preparation method thereof, film, covered stent and preparation method thereof ) 是由 徐海燕 周奇 李俊菲 罗七一 于 2020-05-08 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种纤维及其制备方法、覆膜、覆膜支架及其制备方法,所制备的纤维具有显影性,且显影剂包裹于纤维的内部,不仅减少了显影剂析出对人体的毒害,而且显影稳定性好,能长久显影。(The invention relates to a fiber and a preparation method thereof, a film, a covered stent and a preparation method thereof, the prepared fiber has developing property, and a developer is wrapped inside the fiber, so that the harm of the developer to a human body is reduced, the developing stability is good, and the long-term development can be realized.)

纤维及其制备方法、覆膜、覆膜支架及其制备方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域,特别涉及一种可显影的纤维、覆膜以及覆膜支架。

背景技术

冠状动脉穿孔是经皮冠状动脉介入手术(简称PCI)中一个极为严重的并发症,若不及时处理可危及患者生命。冠状动脉穿孔是指在PCI手术中,血管发生撕裂,导致造影剂或血液从动脉撕裂处泄漏至血管外,致使患者短时间内发生心脏压塞、冠状动脉心室瘘、心肌梗死、急诊CABG(冠状动脉旁路移植术) 等,其常可危及患者生命。近期汇总分析显示,严重冠状动脉穿孔的死亡率可高达20%,急诊手术中发生冠状动脉穿孔的死亡率甚至达40%。尤其是近年来随着PCI手术数量的增加,新的PCI技术的发展和应用(慢性闭塞病变介入技术、药物洗脱支架、可降解支架等),以及人口老龄化趋势,冠状动脉穿孔的发生率有增加趋势。

相比较而言,覆膜支架在临床上治疗穿孔方面的安全性比较高,使用较为广泛。覆膜支架是在金属支架表面覆盖特殊膜性材料的支架,既保留了金属支架的功能,又具有膜性材料的特性,能够处理穿孔、动脉瘤等复杂病变。目前覆膜支架中的覆膜主要是由聚四氟乙烯(简称PTFE)、聚氨酯(简称PU)等高分子材料制备而成,这些材料大多仅含有C、H、O、F(碳、氢、氧、氟)等低比重的元素而不能被X-射线检测,因此,高分子覆膜材料通常不具备显影性。由此,在输送、扩张以及后期使用过程中,覆膜是否发生卷曲、移位等不良事件均不易被检测,给后期的随访与观察带来较大的难度。

发明内容

为了解决上述技术问题,本发明的目的在于提供一种纤维及其制备方法、覆膜、覆膜支架及其制备方法,所制备的纤维可显影,且显影剂分散于纤维的内部而不游离于材料的表面,减少了显影剂析出对人体的毒害,且显影剂的稳定性好,显影性能更为持久。

为实现上述目的,根据本发明的第一方面,提供了一种纤维的制备方法,用于制备多层纤维,包括:

进行静电纺丝,得到内层含有显影剂的纤维,且纤维的外层不含显影剂。

可选地,进行静电纺丝,得到内层含有显影剂的纤维的步骤包括:

获取壳层纺丝原料,所述壳层纺丝原料包括高分子材料;

获取核层纺丝原料,所述核层纺丝原料包括高分子材料和显影剂;

将壳层纺丝原料加入到推注器的外层腔体中,以及将核层纺丝原料加入到推注器的内层腔体中,所述外层腔体包覆所述内层腔体;

分别以一定速度挤出壳层纺丝原料和核层纺丝原料,进行静电纺丝,得到所述多层纤维。

可选地,进行静电纺丝,得到内层含有显影剂的纤维的步骤包括:

获取壳层纺丝原料,所述壳层纺丝原料包括高分子材料;

将壳层纺丝原料加入到推注器的外层腔体中;

以一定速度挤出壳层纺丝原料,同时以一定速度向被所述外层腔体所包覆的内层腔体通入携带显影剂的气体,进行静电纺丝,得到所述多层纤维。

可选地,所述内层腔体的内径为所述外层腔体的内径的1/10~1/2。

可选地所述内层腔体的内径为所述外层腔体的内径的1/4~1/2。

可选地,所述气体为惰性气体。

可选地,所述内层腔体的内径为所述外层腔体的内径的1/10~1/2。

可选地,所述内层腔体的内径为所述外层腔体的内径的1/10~1/3。

可选地,将携带显影剂的气体通入内层腔体之前,还包括:将显影剂处理为粉末状,并经干燥和碾磨处理。

可选地,所述静电纺丝为溶液静电纺丝,执行工艺条件包括:纺丝电压为 18kv~23kv;接收距离为15cm~25cm;核层纺丝原料的挤出速度为 0.4ml/h~1.5ml/h;壳层纺丝原料的挤出速度为0.7ml/h~1.5ml/h;纺丝环境温度为 25℃±3℃,相对湿度45%±5%;或者,所述静电纺丝为熔体静电纺丝,执行工艺条件包括:纺丝电压为20kv~30kv;接收距离为10cm~20cm;核层纺丝原料的挤出速度为0.5cm/min~1.5cm/min;壳层纺丝原料的挤出速度为 1cm/min~2cm/min,纺丝环境温度不低于高分子材料的熔点温度,相对湿度20%±5%。

可选地,所述静电纺丝为溶液静电纺丝,执行工艺条件包括:纺丝电压为 15kv~25kv;接收距离为15cm~25cm;壳层纺丝原料的挤出速度为 0.4ml/h~1.5ml/h;向内层腔体所通入的显影剂的流量为1mg/h~5mg/h;纺丝环境温度为25℃±3℃,相对湿度45%±5%;或者,所述静电纺丝为熔体静电纺丝,执行工艺条件包括:纺丝电压为25kv~35kv,接收距离为15cm~25cm,壳层纺丝原料的挤出速度为0.5cm/min~1.5cm/min;向内层腔体所通入的显影剂的流量为1mg/min~10mg/min;纺丝环境温度不低于高分子材料的熔融温度,相对湿度为20%±5%。

为实现上述目的,根据本发明的第二方面,提供了一种纤维,采用如上任一项所述的纤维的制备方法制备而成。

为实现上述目的,根据本发明的第三方面,提供了一种覆膜,由纤维或织物制备而成,且所述纤维采用如上任一项所述的纤维的制备方法制备而成,所述织物由所述纤维制成。

为实现上述目的,根据本发明的第四方面,提供了一种覆膜支架的制备方法,包括:

利用如上所述的纤维或由所述纤维制成的织物制备一可显影覆膜,并将所述可显影覆膜覆盖在支架本体的表面。

可选地,将所述可显影覆膜覆盖在支架本体的表面的步骤包括:

将纤维沉积到支架本体的表面进行收集,得到表面覆盖有可显影覆膜的支架。

可选地,将所述可显影覆膜覆盖在支架本体的表面的步骤包括:

将纤维沉积到纤维接收装置的表面进行收集,得到管状或片状的原始覆膜;

将管状或片状的原始覆膜覆盖在支架本体的表面,得到表面覆盖有可显影覆膜的支架。

可选地,在纤维沉积到支架本体上之前,还包括:利用覆盖物覆盖部分所述支架本体;

且纤维收集完毕后,还包括:沿着所述覆盖物的边缘切割得到螺旋状或环节状的可显影覆膜。

可选地,所述支架本体为裸支架或为覆盖有弹性覆膜的覆膜支架;当所述支架本体为覆膜支架时,所述可显影覆膜通过物理作用力与所述弹性覆膜相结合。

可选地,利用热压合工艺使所述可显影覆膜与所述弹性覆膜相结合,或者,通过粘合剂使所述可显影覆膜与所述弹性覆膜相结合。

为实现上述目的,根据本发明的第五方面,提供一种覆膜支架,包括支架本体和可显影覆膜,所述可显影覆膜覆盖在所述支架本体的表面;所述可显影覆膜由纤维制备而成,所述纤维包括外层和至少一内层,所述外层由高分子材料组成,所述内层包含显影剂或者包含显影剂和高分子材料。

可选地,所述支架本体为裸支架,或者所述支架本体为覆盖有弹性覆膜的覆膜支架。

可选地,当所述支架本体为覆膜支架时,所述可显影覆膜至少部分覆盖所述弹性覆膜。

可选地,所述可显影覆膜为螺旋形状或环节状。

本发明提供的纤维及其制备方法、覆膜、覆膜支架及其制备方法具有如下优点中的至少一个:

上述所制备的纤维包含显影剂,故而可利用这种纤维制备可显影覆膜,进而将可显影覆膜应用在覆膜支架上,即可方便覆膜支架在输送、扩张以及后期使用过程中,监控覆膜在体内的状态,从而提高手术的准确性,降低手术难度,改善治疗效果。

上述所制备的纤维中的显影剂分散于纤维的内部而不游离于纤维的表面,这样的方式一方面有利于将一些活性较高,如纳米级的显影剂包覆于纤维内部,从而显影剂的可选择范围大,制备更灵活,另一方面可减少显影剂析出对人体的毒害,提高器械的安全性,再一方面显影剂的稳定性高,显影更为持久和可靠,而且显影剂也能均匀分散于纤维内部,显影效果好,同时对高分子材料的性能也不会产生影响,可保证覆膜支架的原本功能不会受到影响,确保覆膜支架的正常使用。

附图说明

本领域的普通技术人员将会理解,提供的附图用于更好地理解本发明,而不对本发明的范围构成任何限定。附图中:

图1为本发明优选实施例中制备纤维的总流程图;

图2和图3分别为本发明优选实施例中制备纤维的流程图;

图4a为本发明优选实施例中覆膜支架的整体外观示意图,其中以透视的方式显示了内部的裸支架;

图4b为图4a中覆膜支架沿A-A连线的剖面图;

图5为本发明优选实施例中制备可显影覆膜的原理图,其中以透视的方式显示了内部的裸支架;

图6a至图6b分别为图5中推注器的轴向截面示意图;

图7a至图7b分别为采用图6a至图6b中推注器所制备的纤维的轴向剖面示意图;

图8为本发明优选实施例中可显影覆膜在覆膜支架上呈现螺旋形分布的示意图,其中以透视的方式显示了内部的裸支架;

图9为本发明优选实施例中可显影覆膜在覆膜支架上呈现环节形分布的示意图,其中以透视的方式显示了内部的裸支架。

附图标记说明如下:

覆膜支架10;裸支架101;弹性覆膜102;可显影覆膜103;

成型设备20;纺丝针头201;纤维202;芯轴203;推注器204;双层毛细管201b,箭头301;外层202a;内层202b。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外,以下说明内容的各个实施例分别具有一或多个技术特征,然此并不意味着使用本发明者必需同时实施任一实施例中的所有技术特征,或仅能分开实施不同实施例中的一部或全部技术特征。换句话说,在实施为可能的前提下,本领域技术人员可依据本发明的公开内容,并视设计规范或实作需求,选择性地实施任一实施例中部分或全部的技术特征,或者选择性地实施多个实施例中部分或全部的技术特征的组合,借此增加本发明实施时的弹性。

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚,以下结合附图对本发明作进一步详细说明。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。如在本说明书中所使用的,单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象,除非内容另外明确指出外。如在本说明书中所使用的,“多个”的含义通常包括二个或二个以上,除非内容另外明确指出外。如在本说明书中所使用的,术语“或”通常是以包括“和/ 或”的含义而进行使用的,除非内容另外明确指出外。术语“轴向”通常是指平行于覆膜支架的轴线方向,“径向”通常是指与轴向垂直并指向轴线的方向。还应理解的是,本发明在各个实施例中重复参考数字和/或字母。该重复是处于简单和清楚的目的,并且其本身不指示所讨论的各种实施例和/或配置之间的关系。还将理解的是,当元件被称为“连接”另一个元件时,其可以直接连接至另一个元件,或者可以存在一个或多个中间元件。

发明人发现,在现有技术中,实现高分子材料显影的方式主要分为物理共混、化学合成和表面涂层。这些方式虽可制备可显影的高分子覆膜材料,但均存在一些问题,例如化学合成法操作难度大,而表面涂层法不具备长效显影性,物理共混法虽能够控制显影剂的上载量,从而最为方便。但是以常规物理共混方式存在的显影剂存在分散不匀,以及对材料的物理性能造成影响的问题。因此,若利用这些方式制备可显影的覆膜会存在操作难度大,无法长效显影,显影效果不好,以及影响覆膜的物理性能的问题。

进一步的,发明人发现,静电纺丝是一项简单方便、廉价而且对环境无污染的纺丝技术,其所制备的纤维直径在微米和纳米之间,表面具有较高的孔隙率,生物相容性好,并且能够起到均匀分散作用,而且不会影响高分子材料的物理性能,可以较好的保持高分子膜材料的柔软性。因而,利用静电纺丝技术,可较为简单方便地制备一种可显影的覆膜,进而将该覆膜应用在覆膜支架上,使覆膜支架的覆膜也具备显影性,而覆膜支架除了具备支撑血管,隔绝血流的作用外,其覆膜还可显影,方便覆膜支架在输送、扩张以及后期使用过程中,通过在X光下的显影检测覆膜的状态,从而提高手术的准确性,改善治疗效果,并降低后期随访和观察的难度。

因此,本发明主要以高分子材料为对象,利用静电纺丝技术制备能够显影的超细纤维,并将纤维或由纤维制成的织物与支架表面结合,即可得到表面覆盖有可显影覆膜的覆膜支架。应理解,纤维是指由连续或不连续的细丝组成的物质;织物是指由纤维通过交叉、绕结或连接等结构构成的平软片块物。

具体的,如图1所示,本发明提供一种纤维的制备方法,包括步骤S1和步骤S2。即执行步骤S1进行静电纺丝,最终得到步骤S2中的内层含显影剂且外层不含显影剂的纤维。因此,所制备的纤维至少为两层,纤维的外层由高分子材料组成,纤维的内层可以由单纯的显影剂组成,纤维的内层也可以由高分子材料和显影剂共同组成,且显影剂以极微小的颗粒形式分散于高分子材料中。

应知晓,上述制备方式所制备的纤维的表面不含显影剂,显影剂被包裹在纤维的内部,从而显影剂不会析出,不会对人体造成毒害,确保了器械使用的安全性,同时显影剂稳定性好,能达到长久显影的效果。还应知晓,纤维不限于一个内层,还可以是在外层的内部设置多个内层,且至少部分内层含有显影剂即可。本文中,外层即是最外面的一层,而内层即是被外层所包围的部分。

为了得到内层含显影剂且外层不含显影剂的纤维,在一种优选的制备方式中,如图2所示,包括以下步骤:

步骤S11,包括:步骤S111的获取壳层纺丝原料,所述壳层纺丝原料包括高分子材料;以及步骤S112的获取核层纺丝原料,所述核层纺丝原料包括高分子材料和显影剂;

步骤S12,包括:步骤S121中的将壳层纺丝原料加入到推注器的外层腔体中;以及步骤S122中的将核层纺丝原料加入到推注器的内层腔体中,所述外层腔体包覆所述内层腔体;

之后,步骤S13,包括:分别以一定速度挤出壳层纺丝原料和核层纺丝原料,进行静电纺丝,最终即可得到步骤S2中的纤维。

更详细地,静电纺丝包括两种工艺,分别是溶液静电纺丝和熔体静电纺丝。如果是溶液静电纺丝,上述壳层纺丝原料包括高分子材料和溶剂,高分子材料溶解于溶剂中形成壳层溶液,同时核层纺丝原料包括高分子材料、显影剂和溶剂,高分子材料和显影剂均溶解于溶剂中形成混合溶液。如果是熔体静电纺丝,上述壳层纺丝原料包括高分子材料,高分子材料被加热而呈熔融状态,而核层纺丝原料中的高分子材料也被加热呈熔融状态,且显影剂可被加热(不熔融) 或选自耐高温的显影材料均可,显影剂分散于高分子材料中。

在图2示出的制备方式中,纤维为双层结构,内层由高分子材料和显影剂共同组成,显影剂分散于内层的高分子材料中,且外层仅由高分子材料组成而不含任何显影剂。这种方式能将显影剂包覆于纤维内部,减少显影剂析出对人体造成的毒害,且显影性能更为持久。

在另一种优选的制备方式中,如图3所示,包括以下步骤:

步骤S11’,包括:步骤S111’的获取壳层纺丝原料,这里的壳层纺丝原料包括高分子材料;以及步骤S112’的提供携带显影剂的气体,气体优选为惰性气体;

步骤S12’,包括:步骤121’中将壳层纺丝原料加入到推注器的外层腔体中;以及步骤S122’中将携带显影剂的气体通入到推注器的内层腔体中;

之后,步骤S13’,包括:以一定速度挤出壳层纺丝原料,同时以一定速度向所述内层腔体通入携带显影剂的气体,进行静电纺丝,最终得到步骤S2中的纤维。

在图3示出的制备方式中,纤维亦为双层结构,纤维的内层仅由显影剂组成,而外层仅由高分子材料组成而不含任何显影剂。这种方式能够将一些活性较高,如纳米级的显影剂包覆于纤维内部,提高显影剂的稳定性,减少显影剂的析出。

无论是哪种制备方式,均操作简便,而且显影剂能均匀分散在纤维的内部,显影效果好,同时也不会影响高分子材料的物理性能,可较好的保持高分子膜材料的柔软性。

此外,本发明还提供一种采用上述纤维或织物制备而成的覆膜,使覆膜具备显影性,覆膜的显影效果好,而且显影稳定且持久。另外,本发明还提供一种覆膜支架,包括支架本体和可显影覆膜,所述可显影覆膜覆盖在所述支架本体的表面,且所述可显影覆膜也采用上述纤维或由纤维制成的织物制备而成,从而使覆膜支架上的覆膜也具备显影性。

进一步的,覆膜支架的制备过程具体包括:

利用前述所制备的纤维或织物制备一可显影覆膜,并将所述可显影覆膜覆盖在支架本体的表面,从而得到表面覆膜可显影的覆膜支架。

进一步的,将可显影覆膜覆盖在支架本体的表面的方式可以是:将纤维直接沉积到支架本体的表面进行收集,或者,将纤维沉积到纤维接收装置的表面进行收集,得到管状或片状的原始覆膜,再将管状或片状的原始覆膜覆盖在支架本体的表面即可。

此外,所制备的覆膜支架可以是单层覆膜或双层覆膜。当所述覆膜支架为单层覆膜时,纤维直接沉积到裸支架上,以在裸支架的表面直接覆盖可显影覆膜,即得到覆膜支架。当所述覆膜支架为双层覆膜时,在原本的裸支架表面已存在有弹性覆膜,从而纤维直接沉积到弹性覆膜的表面,最终得到具有双层覆膜的覆膜支架。

裸支架为常规的结构,本发明对此不作详细描述。例如所述裸支架为中空网状结构,其可以是编织支架,也可以是激光切割支架,作用是通过裸支架的扩张起到支撑血管的作用。所述裸支架可通过金属管材或非金属管材激光切割而成。或者,所述裸支架可通过金属或非金属编织丝编织而成。所述裸支架的材料为已知的可降解材料或不可降解材料皆可。而且不限于激光切割或编织等方式,还可以是3D打印成型,或模具浇筑成型扥。

所述弹性覆膜覆盖于裸支架的外表面,其也是常规的结构,本发明对此也不作详细描述。应知晓,弹性覆膜的材料主要为弹性高分子材料,弹性高分子材料可选自聚氨酯、聚对苯二甲酸-1,3丙二醇酯、聚烯烃弹性体、多糖、天然橡胶、胶原、聚己内酯、聚乳酸、聚乙醇酸、聚乙二醇、聚乙交酯、聚对二氧环己酮等中的一种,或者这些材料的共聚物或共混物。还应知晓,所述弹性覆膜不能被X-射线检测,因此,不具备显影性。本发明中,可通过常规的技术制备弹性覆膜,如注塑挤出,喷涂等,具体方式不作限定。通常的,所述弹性覆膜的表面具有孔隙,能够促进细胞在其表面迁移,同时起到隔绝血流的作用。所述弹性覆膜具有弹性,能够随裸支架的扩张而一同扩张。所述弹性覆膜的位置根据实际使用的位置进行设置,其长度不超过裸支架的长度。所述弹性覆膜可以根据需要在覆膜中部设置间隔或窗口,以防止分支血管被堵塞。此处,弹性覆膜在覆膜中部设置间隔是指,弹性覆膜被分隔成两部分,该两部分间隔设置而使两部分之间的裸支架未被弹性覆膜所覆盖。所述窗口是指孔洞,允许血流通过窗口进入分支血管。

本发明优选实施例中,所述可显影覆膜主要覆盖在弹性覆膜的外表面,以通过弹性覆膜良好的弹性,保证整个覆膜支架的柔顺性,既有利于保证覆膜支架通过复杂病变的能力,也能较好的隔绝血流。所述可显影覆膜中的弹性高分子材料亦可选自聚氨酯、聚对苯二甲酸-1,3丙二醇酯、聚烯烃弹性体、多糖、天然橡胶、胶原、聚己内酯、聚乳酸、聚乙醇酸、聚乙二醇、聚乙交酯、聚对二氧环己酮等中的一种,或者这些材料的共聚物或共混物。因此,可显影覆膜也具有弹性,亦可随同裸支架扩张而扩张,其设置不影响覆膜支架的柔顺性,可保证覆膜支架在隔绝血流的有效性。

所述可显影覆膜优选通过物理作用力与弹性覆膜相结合,可避免对覆膜的物理性能造成影响,保证覆膜支架的有效性。物理作用力例如为范德华力,从而通过范德华力,使弹性覆膜和可显影覆膜牢固地结合在一起。更优选地,实现范德华力的方式可以是热压合或粘合剂粘结。所述弹性覆膜可以被可显影覆膜完全覆盖,也可以一部分被可显影覆膜覆盖,另一部分暴露在外。可显影覆膜覆盖部分弹性覆膜的方式可以是螺旋形分布,或环节状分布,在X光下能清晰地辨别可显影覆膜的边界,这样设计,能提高覆膜支架的弯曲性能,提升覆膜支架通过复杂病变的能力。

所述显影剂可选自含重金属的显影剂、离子显影剂或非离子显影剂。所述含重金属的显影剂可以是硫酸钡或纳米金属颗粒,纳米金属颗粒例如为纳米金。所述离子型显影剂可以是碘克酸、泛影葡胺、泛影酸、碘他拉葡胺以及碘酞酸盐中的一种或多种组合。所述非离子型显影剂可以是碘海醇、碘美普尔、碘异肽醇、碘维索、碘普罗胺、碘帕醇、碘佛醇、碘曲仑以及碘克沙醇中的一种或多种组合。应理解的是,这些常规的显影剂均能以共混形式分散于高分子材料中,或者在高分子材料上通过化学手段接枝显影基团,从而得到含显影剂的高分子纤维,这些共混形式或化学手段对弹性高分子材料的物理性能不会产生任何影响,可确保覆膜的使用效果。

接下去结合附图和优选实施例对本发明提出的覆膜支架及其制备方法作进一步地说明,以更凸显上述实施例的特点和特征。

图4a和图4b分别是本发明优选实施例中覆膜支架10的整体外观示意图和横向剖面图。如图4a和图4b所示,本发明实施例涉及一种覆膜支架10,具体包括由内而外依次设置的裸支架101、弹性覆膜102和可显影覆膜103。即,所述弹性覆膜102覆盖在裸支架101的外表面,所述可显影覆膜103覆盖在弹性覆膜102的外表面。

如前所述,可通过溶液静电纺丝工艺或熔体静电纺丝工艺制备可显影覆膜 103。以下描述中,以溶液静电纺丝工艺和熔体静电纺丝工艺制备可显影覆膜103 作为示意,对覆膜支架的制备过程进行说明。

图5为本发明优选实施例中成型设备的结构示意图。如图5所示,本发明实施例还涉及一种成型设备20,用于制备可显影覆膜103。所述成型设备20包括纤维发生装置,所述纤维发生装置包括纤维发生器(未图示)、纤维收集装置和高电压发生器(未图示)。所述纤维收集装置包括可转动的芯轴203。所述纤维发生器包括推注器204,所述推注器204具有纺丝针头201。所述纺丝针头201 的内部形成有腔体,用于装入纺丝原料。所述芯轴203置于纺丝针头201的下方位置。所述高电压发生器具有高压端和接地端,所述高压端置于纺丝针头201 的内部,所述接地端连接芯轴203。

在一种实施例中,将裸支架101直接套设在芯轴203上,并随芯轴203一起转动。纺丝原料被加入纺丝针头201的腔体,并在助推器(如微量注射泵) 的作用下,将纺丝原料连续、定量且均匀地从纺丝针头201的喷丝口中挤出,在电场作用下产生纳米或微米级的纤维202,生成的纤维202均匀地沉积在覆盖有弹性覆膜102的支架表面进行收集,最终形成周向取向的可显影覆膜103。

在另一种实施例中,直接在芯轴203上纺丝得到可显影覆膜103,再将可显影覆膜103套设在支架上。原理类似,纺丝原料被加入纺丝针头201的腔体,并在助推器的作用下,将纺丝原料连续、定量且均匀地从纺丝针头201的喷丝口中挤出,在电场作用下产生纳米或微米级的纤维202,生成的纤维202均匀地沉积在芯轴203的表面进行收集,最终形成管状的可显影覆膜103,之后,再将管状的可显影覆膜103套设在支架上即可。

在其他实施例中,所述纤维收集装置也可包括平板,由平板收集纤维202,得到片状的可显影覆膜103,之后,再将片状的可显影覆膜103包覆在支架上即可。

所述纺丝针头201的结构可以有多种。如图6a所示,所述纺丝针头201被配置为双层毛细管201b,即纺丝针头201提供外层腔体和被外层腔体所包围的内层腔体,此时,内层腔体可加入核层纺丝原料(核层纺丝原料包括高分子材料和显影剂),而外层腔体可加入壳层纺丝原料(壳层纺丝原料包括高分子材料),此时,在助推器的作用下,将核层纺丝原料和壳层纺丝原料分别以一定速度连续、定量且均匀地从纺丝针头201的喷丝口中挤出,被挤出的核层纺丝原料和壳层纺丝原料在喷丝口处混合,并在电场作用下,产生纳米或微米级的双层纤维202。该方式所生成的纤维202的轴向截面如图7a所示,显影剂均匀分散于纤维202的内层202b中,纤维202的外层202a不含任何显影剂。以溶液静电纺丝作为示意,核层纺丝原料包括高分子材料、显影剂和溶剂,显影剂和高分子材料均溶解于溶剂中,得到核层溶液,核层溶液的质量分数可选为 10wt%~15wt%,核层溶液中的显影剂与高分子材料的质量比可选为1:1~1:9;同时壳层纺丝原料包括高分子材料和显影剂,高分子材料溶解于溶剂中,得到壳层溶液,壳层溶液的质量分数可选为8wt%~12wt%。进一步的,执行溶液静电纺丝工艺条件优选为:纺丝电压为18kv~23kv,接收距离为15cm~25cm,核层纺丝原料的挤出速度为0.4ml/h~1.5ml/h,壳层纺丝原料的挤出速度为 0.7ml/h~1.5ml/h,且纺丝环境温度为25℃±3℃,相对湿度45%±5%。在替代性实施例中,在执行熔体静电纺丝时,工艺条件优选为:纺丝电压为20kv~30kv,接收距离为10cm~20cm,核层纺丝原料的挤出速度为0.5cm/min~1.5cm/min,壳层纺丝原料的挤出速度为1cm/min~2cm/min,纺丝环境温度不低于高分子材料的熔点温度,相对湿度20%±5%。

或者,如图6b所示,亦将所述纺丝针头201配置为双层毛细管201b,此时,如箭头301所示,可取消核层溶液,而向纺丝针头201的内层腔体直接通入携带显影剂的气体,而纺丝针头201的外层腔体同样加入前述壳层纺丝原料,在纺丝过程中,外层腔体在助推器的作用下,将壳层纺丝原料连续、定量且均匀地从纺丝针头201的喷丝口中挤出,同时内层腔体被持续地通入携带显影剂的气体并从喷丝口喷出,气体和壳层纺丝原料在喷丝口处混合,最终在电场作用下,即可产生纳米或微米级的双层纤维202。该方式所生成的纤维202的轴向截面如图7b所示,显影剂以粉末形式分布于中空纤维的内层202b,纤维的外层 202a不含显影剂,此时,内层202b完全由显影剂所组成。以溶液静电纺丝作为示意,壳层纺丝原料包括高分子材料和显影剂,高分子材料溶解于溶剂中,得到壳层溶液,壳层溶液的质量分数可选为8wt%~12wt%。进一步的,执行溶液静电纺丝工艺条件优选为:纺丝电压为15kv~25kv,接收距离为15cm~25cm,壳层纺丝原料的挤出速度为0.4ml/h~1.5ml/h,向内层腔体所通入的显影剂的流量为1mg/h~5mg/h,纺丝环境温度为25℃±3℃,相对湿度45%±5%。在替代性实施例中,执行熔体静电纺丝的工艺条件优选为纺丝电压为:25kv~35kv,接收距离为15cm~25cm,壳层纺丝原料的挤出速度为0.5cm/min~1.5cm/min,向内层腔体所通入的显影剂的流量为1mg/min~10mg/min,纺丝环境温度不低于高分子材料的熔点温度,相对湿度20%±5%。此外,更优选的,将携带显影剂的气体通入内层腔体之前,还包括将显影剂处理为粉末状,并经干燥和碾磨处理以防止团聚。

采用上述静电纺丝方法,能够将显影剂固化于纤维的内部,从而制备出内部填塞显影剂的纤维。进一步优选的,当采用图2所示的制备方式时,优选内层腔体的内径为外层腔体的内径的1/10~1/2,更优选内层腔体的内径为所述外层腔体的内径的1/4~1/2,从而限定内层腔体的大小,使显影剂更好的包裹于纤维内部,防止显影剂析出。或者,当采用图3所示的制备方式时,优选所述内层腔体的内径为所述外层腔体的内径的1/10~1/2,更优选所述内层腔体的内径为所述外层腔体的内径的1/10~1/3,同理,通过限定内层腔体的大小,使显影剂更好的包裹于纤维内部,防止显影剂析出。

在其他实施例中,所述纺丝针头201也可被配置为三层或三层以上,其中外层腔体为壳层纺丝原料,内部的一个或多个内层腔体中可加入显影剂,从而以相同的方式制备三层或三层以上的纤维。应知晓,双层毛细管的内层腔体的壁厚很小,基本上可忽略不计。

进一步,所述可显影覆膜103的分布方式可以如图4a所示,即,所述可显影覆膜103全覆盖于弹性覆膜102的外侧。或者如图8所示,所述可显影覆膜 103以螺旋缠绕的方式覆盖在弹性覆膜102上,达到部分覆盖弹性覆膜102的目的,此时,可显影覆膜103为螺旋形状,可以是连续的一条,也可以是间隔分布的多条。具体制备时,可以先制备得到片状或管状的可显影的原始覆膜,然后将片状或管状的原始覆膜裁剪成螺旋状后再缠绕在支架上,或者,也可以先将片状或管状的原始覆膜覆盖在弹性覆膜上,然后再裁剪形成螺旋状。如图9 所示,所述可显影覆膜103还可以环节状缠绕的方式覆盖在弹性覆膜102上,达到部分覆盖弹性覆膜102的目的。进一步的,在支架的两端至少具有可显影覆膜103,以方便确定弹性覆膜102的边界。同理,如果可显影覆膜103以环节状的方式分布在弹性覆膜102上,则同样可先制备得到片状或管状的可显影的原始覆膜,然后将片状或管状的原始覆膜裁剪成环节状后缠绕在支架上,也可以先将片状或管状的原始覆膜覆盖在弹性覆膜上,然后裁剪形成环节状。优选的,弹性覆膜102和可显影覆膜103之间通过热压合的方式结合,或者也可用生物形容性粘合剂将两者粘结,这些方式不会对覆膜本身的物理性能造成影响,可避免覆膜受到损伤。

为了更详细地了解本发明的覆膜支架的制作过程,接下去以实施例一至实施例四的示例再作进一步的说明,且以下描述中假设采用溶液静电纺丝和熔体静电纺丝进行说明,但不应以此作为对本发明的限定。

实施例一

本实施例提供一种覆膜支架的制备方式,包括:

首先,制备裸支架:将Co-Cr合金L605管材切割成管状镂空的结构,即可得到裸支架。

然后,在裸支架的外侧制备一层PU膜(即材料为聚氨酯,不含显影剂),PU膜的厚度可为50~100μm。

其次,在PU膜的外侧制备一层含显影剂的PU膜。

含显影剂的PU膜的制备过程包括:

获取壳层溶液:壳层溶液包括聚氨酯和溶剂,溶剂包括丙酮和N,N-二甲基甲酰胺(简称DMF)。聚氨酯溶解于溶剂中,得到混合溶液,即壳层溶液,壳层溶液的质量分数为8wt%~12wt%。

同时获取核层溶液:核层溶液包括碘海醇、聚氨酯和溶剂,溶剂为丙酮和 N,N-二甲基甲酰胺(简称DMF),核层溶液的质量分数为10wt%~15wt%,核层溶液中的碘海醇与聚氨酯的质量比为1:1~1:9,例如所选用的碘海醇与聚氨酯的质量比为1:3或1:9,丙酮与DMF质量比为1:1~1:19,如丙酮与N,N-二甲基甲酰胺的质量比为1:10。具体的,聚氨酯溶解于溶剂中,得到混合溶液,然后向混合溶液中加入碘海醇,并进行超声分散,使显影剂分散均匀。

获取壳层溶液和核层溶液后,成型纤维:采用图5所示的成型设备20进行溶液静电纺丝,且纺丝溶液通过图6a所示的纺丝针头201b挤出,最终成型得到双层纤维,双层纤维的结构如图7a所示,纤维的平均直径为600nm~1200nm,其中内层含显影剂的平均直径为200nm~400nm。

接着成型含显影剂的PU膜:将上述步骤中成型得到的纤维不断沉积到正在随芯轴203转动的支架上,其中支架上无需显影PU膜的部分可采用覆盖物(如套管)覆盖,且随着纤维在覆膜支架上的不断富集,最终得到周向取向的含显影剂的PU膜,含显影剂的PU膜的平均厚度为25μm;

最后,利用热压法或粘合剂将含显影剂的PU膜和不含显影剂的PU膜贴紧,其中热压合温度至少高于高分子材料的玻璃化转变温度,例如温度控制在60℃~100℃,最终得到图4a和图4b所示的覆膜支架。

应知晓,在静电纺丝过程中,影响纤维性能的主要工艺参数有:聚合物浓度、纺丝电压、接收距离(喷嘴到接收装置距离)、溶剂性质和挤出速度等,通过优化这些工艺参数,可改善纤维的性能。

本实施例中,执行溶液静电纺丝的工艺条件为:纺丝电压为20kv,接收距离为18cm,壳层溶液的挤出速度为0.7ml/h,核层溶液的挤出速度为0.4ml/h,且环境温度为25℃±3℃,相对湿度为45%。这里,接收距离即为纺丝针头201 与芯轴203间的距离,挤出速度即为纺丝溶液的流速。纺丝过程中,保持环境温度25℃±3℃,相对湿度为45%,可以确保纺丝过程中,溶剂均匀挥发,使成型纤维更加均匀稳定。

此外,在实施例一中,可通过覆盖覆膜支架上无需覆膜的部分,并切割覆盖物与可显影覆膜的边缘,即可得到的图8所示的螺旋状覆膜。

实施例二

与实施例一不同的是,含显影剂的PU膜的制备过程包括:

预制棒材:将PU预制成直径在1mm~2mm的棒状材料作为纤维的壳层材料,并在PU中加入10%~30wt%的显影剂,制备成直径在1mm~2mm的棒状材料作为纤维的核层材料。

成型纤维:采用图5所示的成型设备20进行熔体静电纺丝,且熔融聚合物通过图6a所示的纺丝针头201b挤出,最终成型得到双层纤维,双层纤维的结构如图7a所示,纤维的平均直径为800nm~1500nm,其中内层含显影剂的平均直径为300nm~500nm。

应知晓,在熔体静电纺丝过程中,所述成型设备20在溶液静电纺丝的基础上增加了加热装置以及改进了推注装置使其可以推注内层和外层棒材。且影响纤维性能的主要工艺参数有:加热温度、纺丝电压、接收距离(喷嘴到接收装置距离)和挤出速度等,通过优化这些工艺参数,可改善纤维的性能。

本实施例中,执行熔体静电纺丝的工艺条件为:纺丝电压为30kv,接收距离为18cm,壳层高分子的挤出速度为1.2cm/min,核层材料的挤出速度为 0.8cm/min,且纺丝环境温度为180℃,相对湿度为20%。这里,接收距离即为纺丝针头201与芯轴203间的距离,挤出速度即为棒材的推进速度。

实施例三

本实施例的覆膜支架的制备方式包括:

首先制备裸支架:将PLLA(左旋聚乳酸)管材切割成管状镂空的结构,即可得到裸支架,并在裸支架上添加显影点以标记支架的位置。

然后在裸支架的外侧制备一层可降解的聚乳酸膜,聚乳酸膜的厚度为 60μm。

其次在聚乳酸膜的外侧制备一层含显影剂的聚乳酸膜。

其中,含显影剂的聚乳酸膜的制备过程包括:

首先获取壳层溶液:壳层溶液包括聚乳酸和溶剂,溶剂包括丙酮和氯仿。具体的,将聚乳酸溶解于溶剂中,得到壳层溶液,丙酮与氯仿的体积比为1:2。同时提供离子型显影剂泛影葡胺。

接着成型纤维:采用图5所示的成型设备20进行溶液静电纺丝,且纺丝溶液通过图6b所示的纺丝针头201b挤出。具体的,以一定速度向内层腔体吹入携带显影剂的惰性气体,同时以一定速度将外层腔体中的壳层溶液挤出,最终惰性气体与喷丝口处的聚乳酸溶液混合,得到双层纤维,双层纤维的结构如图 7b所示,双层纤维的平均直径为450nm。

然后成型含显影剂的聚乳酸膜:将上述步骤中成型得到的纤维不断沉积到正在转动的芯轴203上,随着纤维在芯轴203上的不断富集,最终得到管状含显影剂的聚乳酸膜,含显影剂的聚乳酸膜的平均厚度为18μm。

接着将管状的含显影剂的聚乳酸膜切割成环节状,将环节状聚乳酸膜套在可降解的聚乳酸膜上。

最后为将可降解的聚乳酸膜与含显影剂的聚乳酸膜用生物相容性粘合剂粘结固定即可,得到图9所示的覆膜支架。

在实施例三中,显影剂粉末预先干燥、碾磨预防团聚。此外,执行溶液静电纺丝的工艺条件优选为:向内层腔体通入的显影剂的流量优选为 1mg/h~5mg/h,纺丝电压为15kv,接收距离为15cm,壳层溶液的挤出速度为 1.2ml/h,且纺丝环境温度25℃±3℃,相对湿度为45%。

实施例四

与实施例三不同的是,含显影剂的聚乳酸膜的制备过程包括:

预制棒材:将PU预制成直径在1mm~2mm的棒状材料作为纤维的壳层材料。

成型纤维:采用图5所示的成型设备20进行熔体静电纺丝,且熔融聚合物通过图6b所示的纺丝针头201b挤出,最终成型得到双层纤维,双层纤维的结构如图7b所示,纤维的平均直径为800nm~1500nm。

应知晓,在熔体静电纺丝过程中,所述成型设备20亦在溶液静电纺丝的基础上增加了加热装置以及改进了推注装置使其可以均匀推送棒材。影响纤维性能的主要工艺参数有:加热温度、纺丝电压、接收距离(喷嘴到接收装置距离) 和挤出速度等,通过优化这些工艺参数,可改善纤维的性能。

本实施例中,执行熔体静电纺丝的工艺条件为:纺丝电压为30kv,接收距离为18cm,壳层高分子的挤出速度为1.2cm/min,显影剂的流量为2mg/min,且纺丝环境温度为180℃,相对湿度为20%。这里,接收距离即为纺丝针头201 与芯轴203间的距离,挤出速度即为棒材的推进速度。

进一步的,将上述实施例制备的覆膜支架在体外模拟,证明了显影的持久性和稳定性。具体地,将上述实施例的覆膜支架植入动物体内,在猪的冠脉上制备1mm左右的穿孔,将覆膜支架植入穿孔位置。进而在X光下,破孔处由于覆膜的封堵,血液不再向周围组织外漏,其覆膜也能够被清晰地观察到。术后3、 6、12个月随访,除了实施例3的覆膜由于降解,在术后6个月显影性能有下降外,实施例1和2的覆膜支架的显影性能均未有明显改变,在试验期内,覆膜支架未见动物不良反应。由此可见,本发明实施例制备的覆膜支架具有持久的显影性,显影稳定性好,且由于有效显影成分(即包含活性高的显影剂)分布于纤维的内部,不游离于纤维表面,从而减少了显影剂析出对人体造成的毒害,安全性好,而且能够将一些活性较高,如纳米级的显影剂包覆于纤维内部,确保显影剂的稳定性,因此,可选用的显影剂范围广,可进一步降低制备成本。

应知晓的是,本发明的覆膜支架不仅仅适用于治疗冠状动脉穿孔和动脉瘤,凡是人体管腔,如静脉、主腹动脉等需要隔绝、引流、支撑等作用时,均可采用本发明的覆膜支架。

应理解,上述实施例具体公开了本发明优选实施例的特征,使得本领域技术人员可以更好地理解本发明。本领域技术人员应当理解,在本申请文件公开内容的基础上,容易将本发明做适当修改,以实现与本发明所公开的实施例相同的目的和/或实现相同的优点。本领域技术人员还应该认识到,这样的相似构造不脱离本发明公开的范围,并且在不脱离本发明公开范围的情况下,它们可以进行各种改变、替换和变更。

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