CN107029302A - 可控安全的pla/pcl复合材料人体管道支架及其制备 - Google Patents

可控安全的pla/pcl复合材料人体管道支架及其制备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可控安全的PLA/PCL(聚乳酸/聚己内酯)复合材料人体管道支架及其制备方法，该支架为聚乳酸/聚己内酯共混单丝编织而成的网管结构，其制备方法包括以下步骤：（1）将聚乳酸原料与聚己内酯原料进行共混造粒，得到共混切片，烘干；（2）对共混切片进行熔融纺丝得到初生单丝，拉伸便得共混单丝；（3）用共混单丝在模具上以每根单丝都与临近单丝交错穿压的方式编织网管结构的人体管道支架；热定型：冷却后取下网管支架，即得临床用的人体管道支架。本发明的管道支架具有良好的机械性能以及生物相容性，其性能克服了金属材料在体内形成“永久异物”的缺点，且制备方法简单，适合于工业化生产。

Description

可控安全的PLA/PCL复合材料人体管道支架及其制备
技术领域
本发明属人体管道支架技术领域，特别是涉及一种可控安全的PLA/PCL复合材料人体管道支架及其制备。
背景技术
随着人类生活水平的提高，饮食结构的改变，心血管疾病发病率越来越高，因心血管狭窄引起的冠心病已成为危及人们健康的主要疾病。自20世纪初开始，人们就为治疗冠心病进行不懈的努力。从最初的缓解症状减轻痛苦，逐渐发展到手术根治和球囊支架介入治疗等手段。近年来，外科替换或旁路移植手术是治疗冠状动脉或外周动脉粥样硬化疾病的主要手段，冠状动脉内支架植入术在国内外已被广泛应用治疗冠心病。据统计，仅美国每年就要实施1，400，000例动脉旁路移植手术。我国的冠状动脉支架置入从1998年的5000余例上升到2005年的10万例，而且近年来一直以大于50%的比例增长。内支架是用来支撑体内管道狭窄的一种管状结构，是在发现球囊成形术的缺陷后发展起来的，能够改善并确保血管中血液流动，用来解决动脉硬化症或其他血管疾病引起的血管变窄问题。它具有良好的可塑性和几何稳定性。先将支架绑在气球导管上，然后将支架移入血管中。当气球充气后，支架就膨胀进入血管中。支架在血管中形成类似脚手架一样的物体将血管撑开，起到支撑血管，保障血液畅通流动的作用。利用血管支架进行冠心病、动脉粥硬化等心脑血管疾病的治疗已经被越来越多的患者接受。
日前临床上大量使用的金属支架作为异物永久存留于人体会削弱冠状动脉的MRI或是CT影像，此外，金属支架还会干扰外科血运重建，阻碍侧支循环的形成，抑制血管性晕塑，需要给与长期抗血小板治疗。聚合物支架与血管壁的相容性好于金属支架，可避免后期的内膜增殖。特别是的聚合物支架，其生物物质在生物体内通过水解反映逐渐降解，在完成机械性支撑作用后降解成无毒产物，通过呼吸***和泌尿***排出体外。此外，高分子支架能够携带药物或者与药物结合在E1标部位达到控制释放的目的，从而预防血栓的形成和新生内膜以及平滑肌细胞的增殖。据报道，通过高分子支架所携带药物的局部药物浓度是口服的10倍。因此，寻找新型生物材料制备临时性、的心血管支架成为了研究热点。
常用的材料若单独使用往往不能满足管道支架的力学性能或降解时间要求。如天然高分子材料胶原蛋白等质量难以保证稳定且力学性能欠佳；聚己内酯（PCL）熔点太低且强度不高；聚羟基丁酸（PHB）以及聚羟基丁酸-羟基戊酸共聚物（PHBV）因其纺丝困难、单丝强度很低而难以单独使用；聚乙醇酸（PGA）和聚乙交酯丙交酯（PLGA）都是优异的可吸收医用缝合线原材料，单如单独使用则降解周期过短，一般都在几周或十几周左右；聚对二氧环己酮（PDO）是一种新型降解材料，同样存在着降解周期过短的问题，因而也不适合用于管道支架制备。因此，人们往往采用将两种或两种以上材料进行共混后使用，这种共混材料如选用合适的话可以起到取长补短的作用，改善支架的某一方面力学性能或降解周期。但材料共混存在的最大问题就是相互之间的相容性问题，通常材料共混都无法做到分子级互溶，因而难以得到超分子结构完美的结构材料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可控安全的PLA/PCL复合材料人体管道支架及其制备，该管道支架具有良好的机械性能以及生物相容性；其性能克服了金属材料在体内形成“永久异物”的缺点，且制备方法简单，适合于工业化生产。
本发明一种可控安全的聚乳酸/聚己内酯复合材料人体管道支架，其特征在于：该支架为聚乳酸/聚己内酯共混单丝编织而成的网管结构，其质量比为聚乳酸：聚己内酯=99：1~50：50。
所述的管道支架的网管外径为2.0mm~40.0mm；网管长度为10.0mm~120.0mm；共混单丝直径为0.1mm~1.5mm；PLA/PCL共混单丝中PCL的含量为0.1~50%
本发明的一种可控安全的聚乳酸（PLA）/聚己内酯（PCL）复合材料人体管道支架的制备，包括：
（1）将聚乳酸原料与聚己内酯原料按质量比99：1~50：50在双螺杆挤出机中以190℃~250℃的温度进行共混造粒，得到聚乳酸/聚己内酯共混切片，烘干；
（2）对上述共混切片在200℃~250℃温度下进行熔融纺丝得到聚乳酸（PLA）/聚己内酯（PCL）初生单丝，然后在50℃~80℃温度下经过3~7倍拉伸之后便得到聚乳酸（PLA）/聚己内酯（PCL）共混单丝；
（3）用上述共混单丝在模具上以每根单丝都与临近单丝交错穿压的方式编织网管结构的人体管道支架；在50~140℃温度下对模具连同管道支架进行10~30min的热定型；冷却后去下管道支架，即得。
所述步骤（1）烘干的温度为80-120℃，时间为1-5小时。
所述步骤（3）所得管道支架经消毒包装后便得到临床用的人体管道支架。
本发明选用了一种问世不久的新材料—聚己内酯（PCL）作为与聚乳酸（PLA）共混以改善PLA韧性的高分子材料。实验证明，PLA/PCL共混物有着比PLA更为优异的结构性能。PLA属于聚酯家族，是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生，因此是一种理想的绿色高分子材料。但PLA材料也有一个很大的缺点，即脆性太大韧性不够，因此无法单独使用PLA单丝去制备管道支架。PCL可以用来与PLA共混以改善PLA的韧性，但正如背景技术所说，共混产物因彼此的大分子结构有着较大的差异而无法获得单一高分子材料那样的结构性能，因此PLA/PCL共混产物在改善韧性的同时也不可能避免的损失了强度。而采用PCL可以是PLA在基本保持原有力学性能的基础上有效改善其韧性。用PCL对PLA进行改性的好处是，PCL大分子中的CL连段由于结构相似性可以与PLA大分子中的LA链段很好地相容并形成结晶结构以确保PLA的强度无明显变化；而PCL大分子中的CL链段是一种柔性链，起着调节材料韧性的作用。此外，PCL中的CL链段含量可以有多种选择，因此最终管道支架的降解周期可以通过选用不同的CL含量的PCL产品，以及不同PCL添加量来加以调节。
有益效果
（1）本发明的管道支架为网状结构，具有合适的径向支撑力、较小的支架表面覆盖率及较高的支架扩张率。合适的径向支撑力有利于释放后的支架牢固贴附于人体管道内壁而有不损失管壁组织；较小的支架表面覆盖率降低了血栓形成的几率；较高的支架扩张率可以减小支架输送过程中对沿途组织的损伤程度。
（2）本发明的关键之点是采用了PCL对PLA进行了改性。PLA是一种比较理想的绿色高分子人体可吸收材料，具有良好的机械性能、物理加工性能、生物相容性、光泽性和透明度。但PLA也有其致命弱点，就是脆性大，其单丝纤维的抗折扰性较差，因此有必要对PLA进行改性。PCL大分子中的CL链段是一种柔性链，起着调节材料韧性的作用，因此采用PCL对PLA进行共混改性有利于改善PLA的韧性。
（3）本发明的制备方法流程较短、操作简单，成本低，对环境友好，荆棘效益高，可以用于金属支架的替代产品。
具体实施方式
实施例1
（1）将聚乳酸原料与聚己内酯原料按质量比99：1在双螺杆挤出机中以250℃的温度进行共混造粒，得到聚乳酸/聚己内酯共混切片，烘干密封备用；
（2）在200℃温度下进行熔融纺丝得到聚乳酸（PLA）/聚己内酯（PCL）初生单丝，然后在50℃温度下经过3倍拉伸之后便得到直径为0.22mm的聚乳酸（PLA）/聚己内酯（PCL）共混单丝；
（3）将PLA/PCL共混单丝在模具上编织直径为8mm、长度为40mm的人体管道支架；
（4）在100℃温度下对模具连同管道支架进行热定型；
（5）冷却后取下管道支架，消毒包装后便得到可以临床应用的人体管道支架。
实施例2
（1）将聚乳酸原料与聚己内酯原料按质量比95：5在双螺杆挤出机中以190℃的温度进行共混造粒，得到聚乳酸/聚己内酯共混切片，烘干密封备用；
（2）在220℃温度下进行熔融纺丝得到聚乳酸（PLA）/聚己内酯（PCL）初生单丝，然后在80℃温度下经过7倍拉伸之后便得到直径为1.0mm的聚乳酸（PLA）/聚己内酯（PCL）共混单丝；
（3）将PLA/PCL共混单丝在模具上编织直径为20mm、长度为80mm的人体管道支架；
（4）在100℃温度下对模具连同管道支架进行热定型；
（5）冷却后取下管道支架，消毒包装后便得到可以临床应用的人体管道支架。
实施例3
（1）将聚乳酸原料与聚己内酯原料按质量比90：10在双螺杆挤出机中以200℃的温度进行共混造粒，得到聚乳酸/聚己内酯共混切片，烘干密封备用；
（2）在250℃温度下进行熔融纺丝得到聚乳酸（PLA）/聚己内酯（PCL）初生单丝，然后在60℃温度下经过5倍拉伸之后便得到直径为0.22mm的聚乳酸（PLA）/聚己内酯（PCL）共混单丝；
（3）将PLA/PCL共混单丝在模具上编织直径为8mm、长度为60mm的人体管道支架；
（4）在80℃温度下对模具连同管道支架进行热定型；
（5）冷却后取下管道支架，消毒包装后便得到可以临床应用的人体管道支架。
实施例4
（1）将聚乳酸原料与聚己内酯原料按质量比80：20在双螺杆挤出机中以220℃的温度进行共混造粒，得到聚乳酸/聚己内酯共混切片，烘干密封备用；
（2）在220℃温度下进行熔融纺丝得到聚乳酸（PLA）/聚己内酯（PCL）初生单丝，经过拉伸之后便得到直径为0.14mm的聚乳酸（PLA）/聚己内酯（PCL）共混单丝；
（3）将PLA/PCL共混单丝在模具上编织直径为5mm、长度为40mm的人体管道支架；
（4）在70℃温度下对模具连同管道支架进行热定型；
（5）冷却后取下管道支架，消毒包装后便得到可以临床应用的人体管道支架。
实施例5
（1）将聚乳酸原料与聚己内酯原料按质量比50：50在双螺杆挤出机中以220℃的温度进行共混造粒，得到聚乳酸/聚己内酯共混切片，烘干密封备用；
（2）在250℃温度下进行熔融纺丝得到聚乳酸（PLA）/聚己内酯（PCL）初生单丝，经过拉伸之后便得到直径为0.2mm的聚乳酸（PLA）/聚己内酯（PCL）共混单丝；
（3）将PLA/PCL共混单丝在模具上编织直径为8mm、长度为60mm的人体管道支架；
（4）在70℃温度下对模具连同管道支架进行热定型；
（5）冷却后取下管道支架，消毒包装后便得到可以临床应用的人体管道支架。

Claims (5)

1.一种可控安全的聚乳酸/聚己内酯复合材料人体管道支架，其特征在于：该支架为聚乳酸/聚己内酯共混单丝编织而成的网管结构，其质量比为聚乳酸：聚己内酯=99：1~50：50。
2.根据权利要求1所述的一种可控安全的聚乳酸/聚己内酯复合材料人体管道支架，其特征在于：所述的管道支架的网管外径为2.0mm~40.0mm；网管长度为10.0mm~120.0mm；共混单丝直径为0.1mm~1.5mm。
3.一种可控安全的聚乳酸/聚己内酯复合材料人体管道支架的制备方法，包括：
（1）将聚乳酸原料与聚己内酯原料按质量比99：1~50：50在双螺杆挤出机中以190℃~250℃的温度进行共混造粒，得到聚乳酸/聚己内酯共混切片，烘干；
（2）对上述共混切片在200℃~250℃温度下进行熔融纺丝得到聚乳酸/聚己内酯初生单丝，然后在50℃~80℃温度下经过3~7倍拉伸之后即得到聚乳酸/聚己内酯共混单丝；
（3）用上述共混单丝在模具上以每根单丝都与临近单丝交错穿压的方式编织网管结构的人体管道支架；在50~140℃温度下对模具连同管道支架进行10~30min的热定型；冷却后取下管道支架，即得临床用的人体管道支架。
4.根据权利要求3所述的一种可控安全的聚乳酸/聚己内酯复合材料人体管道支架的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）烘干的温度为80-120℃，时间为1-5小时。
5.根据权利要求3所述的一种可控安全的聚乳酸/聚己内酯复合材料人体管道支架的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）所得管道支架经消毒包装后即得到临床用的人体管道支架。
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