一种具有微结构的自适应动脉支架及其制造方法

1.本发明涉及动脉支架技术领域，尤其是涉及一种具有微结构的自适应动脉支架及其制造方法。


背景技术：

2.心脏支架又称冠状动脉支架，是一种用于治疗冠心病的医疗器械，主要用于扩张狭窄或阻塞的冠状动脉，以恢复血液流通，缓解心绞痛和心肌缺血等症状。使用时，先将导管通过血管伸到动脉狭窄的部位，随后通过可充盈的胶皮气球将狭窄部位撑开，再将动脉支架支撑在已被扩张的动脉狭窄处，防止其回缩。退出导管后，动脉支架即保留在已经被扩张的动脉狭窄处。
3.虽然心脏支架在治疗冠心病方面取得了显著的成效，但仍存在一些不足之处，如再狭窄与血栓等问题。这种情况可能会导致血管再次闭塞，从而影响心脏供血，甚至引发心肌梗死等严重后果。为了避免心脏支架植入后的再狭窄和血栓等问题，需要一种能够使血液在支架表面自适应流动且防止血管平滑肌细胞粘附的心脏支架，以满足市场需求。
4.鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种具有微结构的自适应动脉支架及其制造方法，该自适应动脉支架能够使血液自适应流动并防止血管平滑肌细胞粘附，在植入动脉支架后能够有效避免再狭窄与血栓的产生。
6.本发明提供一种具有微结构的自适应动脉支架的制造方法，包括如下步骤：
7.s1：在镍钛诺线的上下两侧对称加工出u形微通道结构(仿鲨鱼皮表面结构)；
8.s2：将加工有u形微通道结构的镍钛诺线进行缠绕成型和加热定型，得到骨架；
9.s3：对骨架进行超疏血处理，得到具有微结构的自适应动脉支架；
10.其中，u形微通道结构包括两个以上间隔设置的u形微通道，u形微通道设置在镍钛诺线的长度方向。
11.在本发明中，镍钛诺线可以采用常规的镍钛诺线基材，镍钛诺线的尺寸可以为275mm
×
0.4mm
×
0.2mm。
12.u形微通道包括两个以上间隔设置的第一u形微通道，在相邻第一u形微通道之间设有第二u形微通道，第一u形微通道的宽度和深度均大于第二u形微通道。
13.具体地，u形微通道可以包括三个第一u形微通道和两个第二u形微通道，第一u形微通道与第二u形微通道依次相间设置。
14.进一步地，第一u形微通道h1的深度为35-45μm，例如40μm；宽度d1为45-55μm，例如50μm；顶角为55
°‑
65
°
，例如60
°
。第二u形微通道的深度h2为15-25μm，例如20μm；宽度为20-30μm，例如25μm；顶角为55
°‑
65
°
，例如60
°
。第一u形微通道与第二u形微通道的顶角可以相等，例如均为顶角α，顶角α可以为60
°
。
15.此外，第一u形微通道与第二u形微通道之间的间距为20-30μm，例如25μm。
16.本发明在镍钛诺线的上下两侧对称加工出u形微通道结构的主要目的是使血液能在该u形微通道结构的槽道内以低阻且稳定地自适应流动；研究表明：由上述参数的第一u形微通道及第二u形微通道形成的u形微通道结构具有优异的毛细作用，能够良好地避免血液在支架表面受阻停滞；同时，该u形微通道结构能够极大地减少流动阻力以及由于通道摩擦等因素所造成的流体在流动过程中的压降，加强了血液流动速度，使血液能够以层流状态流动，避免了由于流速分布不均匀导致的涡流和涡旋，能够良好地避免血管内皮细胞受损、血小板聚集、血管内皮细胞增生、纤维蛋白沉积、血栓形成及再狭窄等问题。
17.特别是，相对于设置单一的第一u形微通道、单一的第二u形微通道以及其它形状及尺寸的微通道，本发明交替设置上述特定的第一u形微通道和第二u形微通道，具有以下显著优势：1)水动力学减阻：交替设置上述特定的第一u形微通道和第二u形微通道可以减小血液流动时的阻力，使血液在对称u型结构表面的流动更加顺畅；同时，第一u形微通道和第二u形微通道的交替排列可以导致血液产生微小的涡旋效应，减少了摩擦阻力，从而降低了水动力学阻力，提高了血液的流动速度；2)减少血液留滞造成的血栓概率：交替设置上述特定的第一u形微通道和第二u形微通道有助于减少血液留滞，通过将微通道排列成对称u形可以有效地将血液及时从管状动脉支架表面排出，减少了血液和血液内氧气和二氧化碳在皮肤表面停留的可能性，因此冠状动脉支架工作时能够更好减少血液留滞的概率，提高了心脏支架工作性能和耐久性。由于减阻效果和减少血液留滞效果较差，单一u型通道可能导致心脏支架工作性能下降；相比之下，本发明交替设置上述特定的第一u形微通道和第二u形微通道能够提供更好的性能和效率。
18.在本发明中，步骤s1包括：采用激光刻蚀在镍钛诺线的上下两侧对称加工出u形微通道结构；其中，采用365nm的纳秒紫外激光进行激光刻蚀，重复频率可以设为20-100khz,脉冲宽度为50-200ns，扫描速度1-1000mm/s，激光扫描范围设置为275mm
×
0.4mm
×
0.2mm，扫描1-2次。
19.在进行用激光刻蚀时，可以根据需要实现的润湿条件来确定u形微通道结构的宽度、深度等进而确定砂轮加工时的进给参数。具体地，激光刻蚀加工第一u形微通道时的平均加工功率为7-9w，例如8w；激光移动速度为450-550mm/s，例如500mm/s。激光刻蚀加工第二u形微通道时的平均加工功率为4-6w，例如5w；激光移动速度(即扫描速度)为750-850mm/s，例如800mm/s。
20.步骤s2中，加热定型时的温度为500-600℃，时间为40-80min。骨架为柱状结构，柱状结构包括多个沿长度方向设置的环状波浪型单元，相邻环状波浪型单元的波峰与波谷相对设置并通过连接杆相连。
21.步骤s3中，通过1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷溶液对骨架进行超疏血处理，1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷溶液的质量含量为99％，超疏血处理的时间为1.5-2.5h。对骨架表面进行上述超疏血处理，有利于提高血液运输的能力并降低血液在支架表面上的黏附和凝固。
22.本发明还提供一种具有微结构的自适应动脉支架，通过上述所述的制造方法制得。
23.本发明的实施，至少具有以下优势：
24.根据上述制造方法制造的具有微结构的自适应动脉支架，由于对称的u形微通道结构对液体具有毛细作用，能够对血液进行运输，避免了血液在支架表面受阻停滞；血液在对称u形微通道结构表面的定向自流动可减少流动阻力以及由于通道摩擦等因素所造成的流体在流动过程中的压降，从而提升水动力运输并加强血液流动速度，同时u形微通道结构的整流作用使得血液以层流状态流动，避免了由于流速分布不均匀而产生涡流和涡旋使血液中的成分受到剪切力和冲击力的作用以及导致的血管内皮细胞受损、血小板聚集、血栓形成等问题。在工作时，u形微通道结构的毛细力可将液体填充在微流道内部并迅速开启形成通路，液体通道内部血液沿槽道的方向流动阻力小，血液易自流动，流动过程中血液能维持层流状态，避免了血管内皮细胞增生、纤维蛋白沉积导致的血栓和再狭窄。此外，对骨架表面进行超疏血处理，有利于提高血液运输的能力并降低血液在表面上的黏附和凝固。本发明简化了心脏支架防减阻技术的制作工艺，能够有效避免植入心脏支架后再狭窄与血栓的产生，延长了心脏支架的使用寿命并提高了患者的生活质量，有利于在短时间内快速制造冠状动脉支架，以满足市场对冠状动脉支架的实际需求。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为第一u形微通道的激光加工路径示意图；
27.图2为第二u形微通道的激光加工路径示意图；
28.图3为支架加工夹具在工作状态下的结构示意图；
29.图4为支架加工夹具在活动圆柱支承拆除状态下的结构示意图；
30.图5为通过缠绕法加工获得的自适应动脉支架的结构示意图；
31.图6为环状波浪型单元的局部结构示意图；
32.图7为具有微结构的自适应动脉支架的放大结构示意图；
33.图8为u形微通道结构的结构示意图；
34.图9为自适应动脉支架的工作示意图；
35.图10为血液在自适应动脉支架表面自适应流动示意图。
36.附图标记说明：
37.1：镍钛诺线；2：u形微通道结构；3：活动圆柱支承；4：支架加工夹具；5：动脉血管；6：病变区域；7：自适应动脉支架；8：血液；9：环状波浪型单元。
具体实施方式
38.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
39.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式
也包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
40.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.实施例1
42.结合图1至图10所示，本实施例具有微结构的自适应动脉支架的制造方法，步骤如下：
43.s1：加工u形微通道结构
44.首先，将275mm
×
0.4mm
×
0.2mm未处理的镍钛诺线1安装在纳秒紫外激光器(型号nd:yvo4)上，采用365nm的纳秒紫外激光进行表面微纳结构的加工；其中：重复频率为50khz，脉冲宽度为100ns，激光扫描范围设置为275mm
×
0.4mm
×
0.2mm。
45.按照图1、图2所示的激光加工路径在镍钛诺线1的上下两侧对称加工出第一u形微通道、第二u形微通道，进而在镍钛诺线1上形成对称的u形微通道结构2；其中，加工第一u形微通道(d1、h1沟槽)对应的平均加工功率为8w，扫描速度为500mm/s；加工第二u形微通道(d2、h2沟槽)对应的平均加工功率为5w，扫描速度为800mm/s。
46.加工形成的u形微通道结构2包括三个间隔设置的第一u形微通道和两个设置在相邻第一u形微通道之间的第二u形微通道；第一u形微通道、第二u形微通道均设置在镍钛诺线1的长度方向(即沿长度方向延伸)。
47.结合图8所示，第一u形微通道、第二u形微通道的尺寸参数如下：第一u形微通道的深度h1为40um，宽度d1为50um，顶角α为60
°
；第二u形微通道的h2为20um，宽度d2为25um，顶角α为60
°
。第一u形微通道与第二u形微通道之间的间距l为25μm。
48.s2：缠绕成型、加热定型
49.结合图3-图5所示，将加工有上述u形微通道结构2的镍钛诺线1缠绕在制造骨架的支架加工夹具4上，支架加工夹具4上安装有多个活动圆柱支承3，将具有u形微通道结构2的镍钛诺线1按照支架骨架的具体形状和结构依次缠绕在多个活动圆柱支承3上，编织形成柱状结构的骨架。
50.结合图6所示，柱状结构的骨架包括多个沿长度方向设置的环状波浪型单元9，相邻环状波浪型单元9的波峰与波谷相对设置并通过连接杆相连。
51.将编织完成后的骨架与支架加工夹具4放置在550℃加热炉中加热1h，以提高其形状保持性。加热完成后，将加热炉电源关闭并随炉冷却，随后将活动圆柱支承3从支架加工夹具4上取下，将加热定型后的骨架取出。
52.s3：超疏血处理
53.将1h，1h，2h，2h-全氟癸基三乙氧基硅烷溶于去离子水中，制得氟化物溶液，氟化物溶液中1h，1h，2h，2h-全氟癸基三乙氧基硅烷的质量含量为99％。
54.将上述氟化物溶液放置在适宜的容器中，将加热定型后的骨架放入容器中，确保骨架完全浸没于氟化物溶液中，保证镍钛合金表面的任何部分均能够得到均匀且充分的化学改性，浸渍化学改性处理2h后，将骨架取出用无水乙醇冲洗5min，随后放置于盛有去离子
水的超声波清洗仪中超声清洗10min，再利用惰性气体风枪除去骨架表面残留的水，在60℃的烘干机中烘干0.5h，再将烘干后的骨架取出，并在室温下冷却。处理完成后，即得到超疏水/超疏血的具有微结构的自适应动脉支架7(参见图7)。
55.经过上述激光加工和超疏血改性后的对称u形微通道结构对血液具有良好的毛细作用，有利于血液进行运输，避免了血液由于受到支架的粘滞阻力而停滞。血液在支架的u形微通道结构表面上流动，使得液体定向自流动的流动阻力减少，提升了血液的流动速度，同时u形微通道结构的整流作用使得血液能够以层流的状态稳定流动。
56.结合图9所示，上述具有微结构的自适应动脉支架7可应用于该自适应血液运输系统中，具体实施方式为：通过冠状动脉支架植入术，在患者的手臂或腿部插入一根细长的导管，通过导管将自适应动脉支架7送入冠状动脉中，自适应动脉支架7被送到狭窄或堵塞的冠状动脉病变区域6并张开，使其与动脉血管5的血管壁紧密贴合，起到支撑血管的作用，并使血液8从原先狭窄堵塞的区域得以顺利流过。此时动脉血管5与自适应动脉支架7共同形成一个完整的通道空腔，供血液8流动，至此自适应冠状动脉支架系统得以顺利工作。
57.根据上述制造方法加工出的自适应动脉支架7具有u形微通道结构2，该特定的u形微通道结构2对液体具有毛细作用，能够对血液8进行运输，避免了血液8在自适应动脉支架7表面受阻停滞。血液8在u形微通道结构2表面的定向自流动可减少流动阻力及由于通道摩擦等因素所造成的流体在流动过程中的压降，从而提升水动力运输和加强血液8流动速度，且u形微通道结构2的整流作用使得血液8以层流状态流动，避免由于流速分布不均匀产生涡流和涡旋使血液8中的成分受到剪切力和冲击力的作用并导致的血管内皮细胞受损、血小板聚集、血栓形成等问题。
58.结合图10所示，当血液8流动时，u形微通道结构2的毛细力可将液体填充在微流道内部并迅速开启形成通路，液体通道内部的血液8沿u形微通道结构2的槽道的方向流动阻力小，血液8易自流动，流动过程中血液8能维持层流状态，良好地避免了血管内皮细胞增生、纤维蛋白沉积从而导致的血栓和再狭窄等问题。
59.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种具有微结构的自适应动脉支架的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：在镍钛诺线的上下两侧对称加工出u形微通道结构；s2：将加工有u形微通道结构的镍钛诺线进行缠绕成型和加热定型，得到骨架；s3：对骨架进行超疏血处理，得到具有微结构的自适应动脉支架；其中，u形微通道结构包括两个以上间隔设置的u形微通道，u形微通道设置在镍钛诺线的长度方向。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，u形微通道包括两个以上间隔设置的第一u形微通道，在相邻第一u形微通道之间设有第二u形微通道，第一u形微通道的宽度和深度均大于第二u形微通道。3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，第一u形微通道的深度为35-45μm，宽度为45-55μm，顶角为55
°‑
65
°
；第二u形微通道的深度为15-25μm，宽度为20-30μm，顶角为55
°‑
65
°
。4.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，第一u形微通道与第二u形微通道之间的间距为20-30μm。5.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，步骤s1包括：采用激光刻蚀在镍钛诺线的上下两侧对称加工出u形微通道结构；其中，采用365nm的纳秒紫外激光进行激光刻蚀。6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，激光刻蚀加工第一u形微通道时的平均加工功率为7-9w，激光移动速度为450-550mm/s；激光刻蚀加工第二u形微通道时的平均加工功率为4-6w，激光移动速度为750-850mm/s。7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤s2中，加热定型时的温度为500-600℃，时间为40-80min。8.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤s2中，骨架为柱状结构，柱状结构包括多个沿长度方向设置的环状波浪型单元，相邻环状波浪型单元的波峰与波谷相对设置并通过连接杆相连。9.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤s3中，通过1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷溶液对骨架进行超疏血处理，超疏血处理的时间为1.5-2.5h。10.一种具有微结构的自适应动脉支架，其特征在于，通过权利要求1-9任一所述的制造方法制得。

技术总结
本发明提供了一种具有微结构的自适应动脉支架及其制造方法。本发明的具有微结构的自适应动脉支架的制造方法，包括如下步骤：S1：在镍钛诺线的上下两侧对称加工出U形微通道结构；S2：将加工有U形微通道结构的镍钛诺线进行缠绕成型和加热定型，得到骨架；S3：对骨架进行超疏血处理，得到具有微结构的自适应动脉支架；其中，U形微通道结构包括两个以上间隔设置的U形微通道，U形微通道设置在镍钛诺线的长度方向。本发明的具有微结构的自适应动脉支架能够使血液自适应流动并防止血管平滑肌细胞粘附，在植入动脉支架后能够有效避免再狭窄与血栓的产生，有利于延长动脉支架的使用寿命。有利于延长动脉支架的使用寿命。有利于延长动脉支架的使用寿命。


技术研发人员：李萍 朱正明 王锦新 程锹轩 向建化 旷积阳
受保护的技术使用者：广州大学
技术研发日：2023.07.07
技术公布日：2023/10/15