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并入过饱和镁合金的可生物消蚀、植入式医疗设备制作方法

  • 专利名称
    并入过饱和镁合金的可生物消蚀、植入式医疗设备制作方法
  • 发明者
    J·韦伯
  • 公开日
    2012年5月2日
  • 申请日期
    2010年4月8日
  • 优先权日
    2009年4月10日
  • 申请人
    波士顿科学医学有限公司
  • 文档编号
    A61L27/04GK102438669SQ201080022582
  • 关键字
  • 权利要求
    1.一种可生物消蚀、植入式医疗设备,所述设备包括含镁和至少一种以一定浓度存在的合金元素的过饱和镁合金,所述浓度超过所述合金元素25°c时在六角密排镁中的平衡固溶度浓度2.如权利要求1所述的可生物消蚀、植入式医疗设备,其特征在于,所述过饱和镁合金具有的微观结构特征为平均晶粒尺寸小于10 μ m3.如权利要求1所述的可生物消蚀、植入式医疗设备,其特征在于,所述过饱和镁合金包含不高于0.0015重量%铁、不高于0. 001重量%镍、和不高于0. 001重量%铜4.如权利要求1所述的可生物消蚀、植入式医疗设备,其特征在于,所述合金元素是来自镧系的稀土元素5.如权利要求4所述的可生物消蚀、植入式医疗设备,其特征在于,所述稀有元素选自下组镧、铈、镝、钆及其组合6.如权利要求1所述的可生物消蚀、植入式医疗设备,其特征在于,所述合金元素为难熔金属,所述难熔金属选自下组钨、钼、铌、钽、铼及其组合7.如权利要求1所述的可生物消蚀、植入式医疗设备,其特征在于,所述合金元素为过渡金属,所述过渡金属选自下组锆、铬、铪及其组合8.如权利要求1所述的可生物消蚀、植入式医疗设备,其特征在于,所述合金元素是钙9.如权利要求1所述的可生物消蚀、植入式医疗设备,其特征在于,所述过饱和镁合金包括多于一种的合金元素10.如权利要求1所述的可生物消蚀、植入式医疗设备,其特征在于,所述设备包括结构组件,且所述过饱和镁合金形成至少一部分所述结构组件11.如权利要求1所述的可生物消蚀、植入式医疗设备,其特征在于,所述设备包括结构组件,且所述过饱和镁合金是所述结构组件表面涂层的形式12.如权利要求1所述的可生物消蚀、植入式医疗设备,其特征在于,所述结构组件包括高纯度AZL合金,且其中所述涂层的平均厚度为约IOOnm到约1 μ m13.如权利要求1所述的可生物消蚀、植入式医疗设备,其特征在于,所述合金元素以基于所述合金总重量的不高于约5重量%的含量存在14.如权利要求1所述的可生物消蚀、植入式医疗设备,其特征在于,所述设备包括内置假体15.如权利要求14所述的可生物消蚀、植入式医疗设备,其特征在于,所述内置假体包括支架16.如权利要求1所述的可生物消蚀、植入式医疗设备,其特征在于,所述设备包括矫形植入物17.如权利要求1所述的可生物消蚀、植入式医疗设备,其特征在于,所述设备包括外科钉18.—种可生物消蚀的支架,所述支架包括含镁和至少一种以一定浓度存在的合金元素的过饱和镁合金,所述浓度超过所述合金元素25°C时在六角密排镁中的平衡固溶度浓度,其中所述过饱和镁合金具有的微观结构特征为平均晶粒尺寸小于10 μ m,且包含不高于 0. 0015重量%铁、不高于0. 001重量%镍、和不高于0. 001重量%铜
  • 技术领域
    本发明涉及可生物消蚀、植入式医疗设备
  • 背景技术
  • 专利详情
  • 全文pdf
  • 权力要求
  • 说明书
  • 法律状态
专利名称:并入过饱和镁合金的可生物消蚀、植入式医疗设备的制作方法机体内包括多种通道,例如动脉、其它血管及其它体腔。这些通道有时会阻塞或弱化。例如,所述通道可被肿瘤阻塞、因斑块而受到限制、或因动脉瘤而弱化。此时,所述通道可用植入式医疗设备如内置假体重新打通或强化、或甚至替换。典型的内置假体是置于体腔内的管状物。内置假体的例子包括支架、覆膜支架和支架移植物。可利用导管将内置假体递送入机体内,该导管支持经过压缩或尺寸减小的内置假体,以将内置假体输送到所需部位。到达上述部位后,所述内置假体膨胀(例如)以与内腔壁接触。所述膨胀机制可包括迫使所述内置假体径向膨胀。例如,所述膨胀机制可包括带有球囊的导管,该导管携带球囊膨胀内置假体。所述球囊可膨胀变形,从而将膨胀了的内置假体固定在与所述内腔壁接触的预定位置。然后所述球囊可缩小,从而退出所述导管。另一种递送方法中,所述内置假体由弹性材料形成,该弹性材料能可逆地压缩和膨胀,例如弹性地或者通过材料相变而发生。在引入所述机体内的过程中,所述内置假体被约束在压缩状态。到达所需的植入部位后除去约束,例如通过撤去诸如外鞘的约束装置,使所述内置假体通过其自身的内部弹性回复力而自膨胀。有时需要植入医疗设备如内置假体在所述通道内随着时间逐渐消蚀。例如,完全可消蚀的内置假体不会在所述机体内永久存在,这有助于所述通道恢复到其自然状态。生物消蚀医疗设备可由例如聚合材料如聚乳酸或由金属材料如镁、铁、或其合金形成。理想地,植入的医疗设备如支架起初消蚀相当缓慢,然后一段时间后加速。但是当用于植入式医疗设备时,镁合金普遍消蚀太快。发明概述描述一种包括过饱和镁合金的可生物消蚀、植入式医疗设备。所述过饱和镁合金包括镁和至少一种以一定浓度存在的合金元素,该浓度超过所述合金元素25°c时在六角密排镁中的平衡固溶度浓度。在一些实施方式中,所述过饱和镁合金的平均晶粒尺寸可小于 10 μ m,和/或包括不高于0. 0015重量%的铁、不高于0. 001重量%的镍、和不高于0. 001 重量%的铜。在一些实施方式中,所述过饱和镁合金包括多于一种合金元素。一类合适的合金元素包括来自镧系的稀土元素。具体例子包括镧、铈、镝、钆及其组合。第二类合适的合金元素包括难熔金属,其选自下组钨、钼、铌、钽、铼及其组合。第三类合适的合金元素包括过渡金属,其选自下组锆、铬、铪及其组合。第四类合适的合金元素包括钙。在一些实施方式中,所述植入式医疗设备包括结构组件,且所述过饱和镁合金形成至少部分所述结构组件。在其他实施方式中,所述过饱和镁合金以所述结构组件表面涂层的形式提供。所述过饱和镁合金也可形成至少部分所述结构组件并以所述结构组件表面涂层的形式提供。所述可生物消蚀、植入式医疗设备可以是诸如支架、矫形植入物、或外科钉的内置假体形式。在附图和以下描述中详细说明了一种或多种实施方式。通过说明书、附图和权利要求书,其它的特征、目的和优点显而易见。附图简要说明图1显示示例性支架。发明详述图1显示了具有支架20形式的植入式、可生物消蚀的医疗设备。如果医疗设备或其部分在植入患者后表现出显著质量或密度降低或化学转化,则该医疗设备为可生物消蚀。可通过例如形成所述医疗设备的材料的分解和/或分割所述医疗设备来实现质量降低。化学转化可包括氧化/还原、水解、取代、和/或加成反应,或用于制作所述医疗设备或其部分的所述材料的其他化学反应。所述消蚀可以是所述医疗设备与其所植入的所述机体环境如所述机体本身或体液的化学和/或生物相互作用的结果。也可通过对所述医疗设备应用触发效应如化学反应物或能量以(例如)提高反应率而引发所述消蚀。支架20包括由多个条带22和在相邻条带22之间延伸并连接其的多个连接器M 所定义的管状组件。使用时,条带22可从初始的较小直径、压缩状态膨胀成较大直径,以使支架20与血管壁接触,从而维持血管的开放。连接器M可赋予支架20弹性和顺应性,以使所述支架适应血管的轮廓。为了使移植后支架20可生物消蚀,所有或部分条带22和/或连接器M可由过饱和镁合金制成。所述过饱和镁合金包括镁和至少一种以一定浓度存在的合金元素,该浓度超过所述合金元素25°C时在六角密排镁中的平衡固溶度浓度。示例性过饱和镁合金和其生产方法如Hehmarm等的美国专利号6,908,516所述,其通过引用全文纳入本文。过饱和镁合金一般在整个合金体中呈现较小平均晶粒尺寸(如小于10 μ m)和所述合金元素的基本均勻分布。这转而使增加消蚀率的微观伽伐尼电池的产生最少。所述过饱和镁合金在植入式医疗设备如支架中提供控制所述设备消蚀行为的优点从而其模拟所需的消蚀分布。例如在用支架情况下,使用所述过饱和镁合金可实现消蚀分布,其中所述支架相当慢地消蚀一段给定的时间(如持续足够的时间以发生内皮化),然后在此阶段结束后加速。所述过饱和镁合金优选具有很低的杂质含量。例如,所述过饱和镁合金可具有不高于0. 0015重量%的铁(!^)、不高于0. 001重量%的镍(Ni)、和不高于0. 001重量%的铜 (Cu)0最小化这些元素含量可使导致消蚀率增加的微观伽伐尼电池的形成最少。例如,含约0. 005重量%铁的市售AZ91镁合金的消蚀率比仅含0. 0015重量%铁的超高纯AZ91镁合金高约10倍。可用快速固化过程获得所述过饱和镁合金。所述快速固化过程在远远超出锭铁冶金溶解限度的原子长度级别构建均勻分布的合金元素,因此在镁基质中使所述合金元素过饱和。合适的快速固化过程的代表性示例包括熔融纺丝、平面流动浇注、和激光束表面熔融。其他示例包括蒸汽相过程,如蒸汽沉积、等离子溅射、和磁控管溅射。进一步的示例包括脉冲激光沉积和钠米簇沉积。具体示例如前述Hehmarm等的美国专利号6,908,516所述。制备所述过饱和镁合金的一类合适的合金元素包括来自镧系的稀土元素。具体例子包括镧、铈、镝、钆及其组合。第二类合适的合金元素包括难熔金属,其选自下组钨、钼、 铌、钽、铼及其组合。第三类合适的合金元素包括过渡金属,其选自下组锆、铬、铪及其组合。第四类合适的合金元素包括钙。具体示例及其含量如前述Hehmarm等的美国专利号 6,908,516 所述。所述过饱和镁合金可形成所有或部分支架20的结构组件。所述过饱和镁合金可加工(如通过挤压、轧制、锻造、拉制、激光切割、或其他机械加工)为各种构型、形状、和/ 或尺寸。但是不考虑具体技术,选择所述加工条件以维持所述材料的过饱和、非平衡态。这包括避免使用可造成材料回复其平衡态的高温。例如,所述过饱和镁合金可在低于140°C的温度加工少于1小时的时间段。所述过饱和镁合金也可用低温、飞秒激光切割法加工形成支架。也可用化学蚀刻法。所述过饱和镁合金也可以涂层的形式覆盖支架20结构组件的所有或部分外表面。例如,快速固化过程如蒸汽溅射可用于将过饱和镁合金表面涂层应用到由生物可消蚀或非生物可消蚀材料制造的完成支架顶部。在一些实施方式中,厚度约IOnm到约IOOOnm的蒸汽沉积的Mg-4. 7% La合金层可在已完成支架上形成。已知过饱和Mg-4. 7wt% La合金的腐蚀率为约1 μ m/年,则200nm表面层可使下面主体的腐蚀延迟约2个月。在一些实施方式中,厚度约IOOnm到约1 μ m的过饱和Mg/La合金层可部分或全部涂在包含AZL合金的已完成支架上。可通过在AZ91D合金中加入不同含量的纯镧制备所述AZL合金。所述AZL 合金可包含约6-9重量% Al、约0. 5-0. 8重量% Si、约0. 5-1. 5重量% La,其余是镁。高纯度AZL合金可包含低于约0. 002重量%铁、低于约0. 002重量%铜、和低于约0. 002重量% 镍。在一些实施方式中,所述AZL合金含约8. 99重量% Al、约0.709重量% Zn、约1.064 重量% La,其余是镁。与所述基础AZ91D合金相比,此AZL合金表现出极限拉伸强度增加约 21. 和断裂伸长增加约101.2%。与其他AZL合金相比,具有1重量% La的此AZL合金有最高的“点蚀”电位和腐蚀电位以及最低的腐蚀电流,且因此具有最小的局部腐蚀倾向。支架20可包含非生物可消蚀材料。合适的非生物可消蚀材料的代表性示例包括不锈钢、钼增强不锈钢、钴一铬合金、镍一钛合金和其组合。在一些实施方式中,支架20可包括生物可消蚀和非生物可消蚀部分。例如,支架20可包括具有非生物可消蚀金属体和覆盖在该金属体表面的生物可消蚀过饱和镁合金涂层的结构组件。支架20可包括提供所需功能的涂层。例如支架20可包括连接层、生物相容性外涂层、辐射透不过的金属或合金、药物洗脱层、或其组合。支架20可包括至少一个可释治疗剂、药物、或药学上活性化合物以抑制再狭窄, 如紫杉醇和依维莫司,或治疗和/或抑制疼痛、所述支架的结壳或治疗内腔的硬化或坏死。 所述治疗剂、药物、或药学上活性化合物可以是遗传治疗剂、非遗传治疗剂、或细胞。所述治疗剂、药物、或药学上活性化合物本质上也可以是非离子型、或阴离子型和/或阳离子型。 合适的治疗剂、药物、或药学上活性化合物的代表示例包括抗血栓形成剂、抗氧化剂、抗炎症剂、麻醉剂、抗凝剂、和抗生素。在一些实施方式中,所述治疗剂、药物、或药学上活性化合物可在所述支架载有的聚合物涂层中分散。在其他实施方式中,所述治疗剂、药物、或药学上活性化合物可直接并入所述支架表面的孔中。支架20可具有任何所需的形状和尺寸(例如表面股动脉支架、冠状动脉支架、主动脉支架、外周血管支架、胃肠道支架、泌尿学支架、和神经学支架)。根据所述应用,支架 20可具有约Imm到约46mm的膨胀直径。例如,冠状动脉支架可具有约2mm到约6mm的膨胀直径。外周支架可具有约5mm到约24mm的膨胀直径。胃肠道和/或泌尿学支架可具有约 6mm到约30mm的膨胀直径。神经学支架可具有约Imm到约12mm的膨胀直径。腹主动脉瘤支架和胸主动脉瘤支架可具有约20mm到约46mm的膨胀直径。支架20可以是自膨胀、球囊膨胀、或自膨胀和球囊膨胀的组合(如美国专利号 5,366,504 所述)。支架20可具有任何合适的横剖视图,包括圆形和非圆形(例如,多边形如正方形、 六边形或八边形)。支架20可用导管递送系统注入患者。代表性导管递送系统在例如Wang的美国专利号5,195,969 ;Hamlin的美国专利号5,270,086 ;和Raeder-Devens的美国专利号 6,726,712中描述,这些文件各自通过引用全文纳入本文。支架和支架递送系统的商品示例包括Radius 、Symbiot或kntinol 系统,获自明尼苏达州马普勒格罗韦(Maple Grove, MN)的波士顿科学医学科技(Boston Scientific Scimed)公司。支架20可以是覆膜支架和支架移植物的一部分。例如,支架20可包括和/或连接于生物相容性、无孔或半多孔的聚合物基质,该聚合物基质由聚四氟乙烯(PTFE)、膨胀型 PTFE、聚乙烯、氨基甲酸酯或聚丙烯制成。支架20可设计以用于血管腔。支架20也可设计以用于非血管管腔。例如,其可设计以用在食道或前列腺内。其他内腔包括胆腔、肝腔、胰腺腔、尿道腔和输尿管腔。在一些实施方式中,通过制作覆盖有过饱和Mg/La涂层的线然后将所述线编织和 /或编制为管状部件来形成支架20。描述了本发明的许多实施方式。然而,应理解,可进行各种改进而不背离本发明的精神和范围。例如,除了支架,所述过饱和镁合金可用于植入式医疗设备如耳蜗植入物、结合螺钉、矫形植入物、外科钉、动脉瘤线圈、和血管闭合设备。因此,其他实施方式包括在所附权利要求书的范围内。一种包括过饱和镁合金的可生物消蚀、植入式医疗设备。所述镁合金包括镁和至少一种以一定浓度存在的合金元素,该浓度超过所述合金元素在六角密排镁中的平衡固溶度浓度[25℃]。


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