生物可降解心血管支架用镁基复合材料.研究

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1、第一章绪论1．1引言20世纪90年代以后，微创介入治疗血管疾病技术开始得到了广泛的应用，已被公认为是治疗心脑血管疾病最有效的手段之一。血管内支架的特点是通过细小的管道进人管腔内预定的部位，释放以后能扩张至设定的口径，对管壁有持续的扩张力，保持管腔畅通。针对不同的血管病变和要求，研究人员与医生共同研制开发出性能优越的新型血管支架，并取得了令人瞩目的成就【lJ。血管金属内支架已广泛地用于治疗各种血管狭窄性病变，支架在金属材料及其类型上取得了很大的改进，支架的制作工艺也逐步趋向完善。同时由于血管球囊扩张及支架置人会引起血

2、管内皮损伤、肌层平滑肌细胞的增生迁移会导致血管再狭窄12】。尽管人们采取了各种方法来防止血管再狭窄的发生，如药物涂层金属支架减少血栓形成及放射性内支架抑制平滑肌细胞和血管内膜增生，但是金属内支架作为一种永久性的异物在血管内长期存留，可引起血管的慢性损伤，后期可造成血管中层的萎缩、动脉瘤形成及反应性的内膜增生，最终导致血管再狭窄的发生131。目前新型生物可降解血管内支架材料的研究开发受到了人们的密切关注。生物可降解血管内支架材料在人体内会被逐渐地溶解、吸收、消耗和排出，所以在手术痊愈后避免了支架长期存于体内造成的伤害

3、。对于发展较为成熟的生物可降解高分子材料，其降解速率受到材料的分子量、成分、结晶度以及材料的形状、大小和表面状态的影响很大。最为致命的是由于植入血管后的张力不足，高分子支架会出现滑动而影响支撑效果L4J。用镁及镁合金作为血管内支架植入材料，可以不考虑由于金属异物永久存在造成的血管再狭窄，因为镁及镁合金具有很低的标准电极电位(．2．37v)，在含有氯离子的人体生理环境中耐蚀性更差【5J，在人体内会被腐蚀，逐步被机体吸收代谢。同时还可以解决目前临床广泛应用的可降解高分子材料强度、刚度和稳定性较低等问题。而且镁离子是人体

4、内含量最多的阳离子之一，几乎参与人体内所有的新陈代谢过程，参与蛋白质的合成，能激活体内多种酶，调节神经肌肉和中枢神经系统的活动，保障心肌正常收缩161，日常生活中，男性每天应摄取2．2"---2．5mmol，女性则需3．3～6．3mmol[rl，可以不考虑微量金属离子对人体的毒性。因此，镁合金具有良好的生物性能是潜在的生物可降解血管内支架材料，具有广阔的应用前景。1。2镁基材料在医学领域的应用镁作为外科植入材料的研究最早可追溯到1907年，早期临床应用证实了镁合金的生物相容性以及应用于生物医用材料的可行性，但均因镁

5、基体腐蚀过快以及皮下产生过量氢气而宣告失败。从20世纪90年代起，随着人们对镁合金的不断深入研究，在控制镁合金耐腐蚀性能和力学性能的技术方面得到很大的提高，研究者开始进一步开展镁及第一章绪论镁合金作为外科植入材料的研究。镁及镁合金作为可降解医用材料的应用研究基本上集中于心血管支架、骨固定材料、骨修复材料三个方面。1．2．1血管支架目前应用的传统心血管支架一般由不锈钢与高分子制成。随着临床上的广泛应用，传统支架的弊端不断显现，如不锈钢支架永久存在血管内，异物存在引发局部炎症反应，长期对周围组织有刺激作用，有血管再狭窄

6、的可能性，高分子支架力学性能较差，且容易在植入处造成酸性环境，延缓病愈。利用镁基材料优良的力学性能和在含氯离子溶液中易降解的性能，可将其制成可降解心血管支架。Heublein等f8】采用AE21镁合金制成支架植入鼠的心脏血管，研究发现在6个月内，支架降解50％，没有炎症反应，初步证实了镁作为可降解血管支架的可行性。镁支架在I临床上的应用也已有报道。Zartner等[91首次成功地在一个6周大的女婴左肺动脉处植入～个直径3mm、长10mm的可降解镁支架。该患者为妊娠26周出生的早产儿，外科手术时不慎损伤左肺动脉，于是

7、在损伤处植入1枚镁合金支架，左肺重新恢复了灌注。4个月后复查支架完全降解，没有对患者的生理造成任何不适影响。Erbel等【lo】在63个病人体内植入71个可降解镁支架，支架在4个月后降解，应用均获得临床成功，结果表明，与传统金属支架和可降解高分子支架相比，可降解镁支架具有一定的优势。图1．1给出了Biotronik公司研制的两种镁合金血管支架的模型及其扩张后的形状，其中图1．1a是Erbel所植入人体的镁合金血管支架，为单元开放型，图1．1b为单元闭合型。Schranz等【ll】报道用可吸收镁合金支架治疗由于复杂外

8、科手术后降主动脉狭窄导致心功能不全的新生儿。他们在患儿降主动脉处植入3．5mm×15mm镁合金支架，用16个大气压扩张，最终支架直径达到4．0mm。2个月后复查时造影发现由于支架降解，局部出现明显的狭窄，于是再次在该处植入4．0mmX15mm镁合金支架。尽管使用了2个金属支架，但并没有发现血清镁浓度异常增高。1．2．2骨固定材料目前，广泛应用的骨固定材料主要