CN108354698A - 一种镁合金胆道支架及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镁合金胆道支架及其制备方法,该镁合金胆道支架包括可伸缩的镁合金支架,所述镁合金支架的内壁和外壁上均设置有小肠粘膜下层基质层。所述的制备方法包括以下步骤:制备小肠粘膜下层基质层;对镁合金支架进行预处理,去除支架表面的氧化物;配制电解液:将所述的镁合金支架放入微弧氧化电解液中,以镁合金支架作为阳极,不锈钢电解池作为阴极进行微弧氧化处理;试样后处理;将制备得到的小肠粘膜下层基质分别缝合或者粘贴在镁合金支架的内层和外层,制备得到镁合金胆道支架。本发明的镁合金胆道支架具有良好的生物相容性,通过生物降解成无毒的产物且无免疫源性。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域,具体地说,涉及一种镁合金胆道支架及其制备方法。
背景技术
自20世纪80年代后期成功研制出金属内支架,因其放置操作简便,创伤小,效果满意,临床上运用相当广泛,尤其是肝胆方面,结合经皮经肝胆道引流术(PTCD)和十二指肠镜等技术治疗胆道狭窄、胆道一期缝合、胆漏,甚至在肝移植手术,已经为广大临床医师所接受。但是目前胆道内金属支架的主要材料是不锈钢、镍钛合金、铂铱合金、钴铬合金、钽、钛等,都是不可吸收的材料,都对全身和局部均产生一定的毒副反应。对于不能根治性切除的肝门部胆管恶性梗阻,若采用经皮肝穿刺胆管引流(PTBD),导管滑脱、堵塞及易发生胆管炎及不能进行磁共振胆道水成像检查、接引流袋给病人生活带来诸多不便,胆汁的丢失对电解质平衡和消化功能都有影响。采用形状记忆合金支架可克服上述缺点。且肿瘤病人预期生存期较短,金属内支架的置入可在短期内较好地解除胆道梗阻,达到姑息性治疗的目的。但对于金属胆道支架治疗胆道的良性狭窄、胆道一期缝合、胆漏等良性疾病而言,目前的合金胆道内支架长期放置会带来严重的不良后果。文献(IshizakiY,BandaiY,ShimomuraK,etal.Healingprocessofsuturelesscholedochoje junostomyinanexperimentalmodel[J].BrjSurg,1995,82(8):1118-1121.)报道证明长期留置可造成胆管壁明显增厚纤维化,管壁扩张不明显,道一期缝合、胆漏等良性疾病而言,目前的合金胆道内支架长期放置会带来严重的不良后果。长期留置可造成胆管壁明显增厚纤维化,管壁扩张不明显,严重的慢性炎症反应和广泛的黏膜破坏是内支架长期放置后胆管主要的形态学改变。此外胆道支架长期放置还可引起胆泥淤积,结石形成,胆道感染等并发症的可能。
张文智等(张文智,黄晓强,周宁新,等.胆道良性狭窄金属支架置入术后并发症及处理[J].中华肝胆外科杂志,2005,11(9):599-600)报道5例胆管良性狭窄的病人胆管内放置金属支架,支架置入后7个月内均再次出现胆道梗阻,再次手术后证实胆管壁已破坏,大量胆石样物质充填胆管内,支架取出困难,给病人造成了极大的痛苦。长期存放金属内支架能够导致胆管癌发生。Yoo等(YooHK,SungKB,SongHY,etal.Benignbiliarystricturesassoc iatedwithrecurrentpyogeniccholangitis:treatmentwithex-pandablemetallicstents[J].AmJRoentgenol,1997,169(6):1523-1527)报道26例次可扩张金属内支架治疗良性胆道狭窄治疗后6、12、24、36个月的通畅率分别为92%、75%、67%、46%,内支架管阻塞原因多为结石复发或胆泥形成及上皮增生,并且时间过长支架可直接嵌入胆管壁内,导致支架取出困难,强行取出甚至有可能导致胆漏。目前有医院开展了胆道探查后放置胆道内金属支架并胆总管的一期缝合取代了常规的T管留置,避免了T管留置到来的弊端,适应证比单纯一期胆管缝合宽,但因其材料不可吸收,术后仍需要经十二指肠镜取出,取出过程中可能损伤胆道,或取出时间过早胆道壁未愈合,均可导致胆漏的发生,Tang等(TangCN,TaiCK,HaJP,etal.AntegradebiliarystentingversusT-tubedraina geafterlaparoscopiccholedochotomy-acompara-tivecohortstudy[J].Hepatogastroe nterology,2006,53:330-334)报道腹腔镜下放置支架管内引流,术后4周取管,胆漏的发生率较T管组高(14.20vs3.5%)。
每年世界范围内约2000万的病人因疾病或外部创伤而需要医用材料的植入,包括口腔颌面外科、正畸、美容外科、骨科、神经内科、神经外科、心血管内科都需要植入性材料,因此新型医用材料替代材料的研究是非常重要的一个领域。目前在生物材料已经有交叉学科,无论是在金属材料还是在高分子材料都拥有广阔前景,各种科研机构正纷纷加大投入,研究新型生物相容性更好的的材料,就目前医疗市场使用的生物耗材来看,仅从外科当中骨科使用医用材料来看,世界每年接受髋骨手术的人有50万左右,而这一数字还以每年10万人的速度在增加。在肝胆外科肿瘤所致的梗阻性黄疸,也每年需要大量胆道支架,且大多数都为进口品牌,目前临床应用的医用金属材料主要有不锈钢、钴基合金、钛合金等几大类。然而,这些合金的不能代谢吸收,并且造成临床上不吸收金属支架种种弊端和形成伴发疾病的可能,如:金属胆管支架形成胆管炎可能。而且当支架置入后,需要二次手术或者由内镜的方式将这些材料从人体中取出,这样就增加了病人的痛苦和手术费用。目前镁合金应用的最大限制在于其在植入初期降解速度过快。
小肠粘膜下层(SIS,smallintestinalsubmucosa)是一种不含细胞的天然细胞外基质材料。通常通过机械方法除去猪小肠的黏膜、浆膜和平滑肌层而制备。SIS不含细胞,主要由Ⅰ型和Ⅲ型胶原组成,其含量超过90%。除此以外,SIS还含有一定的纤维黏连蛋白、硫酸软骨素、肝素、肝素硫酸蛋白多糖、透明质酸和多种细胞因子。各种基质成分之间的相互关系密切,共同维持组织的精细结构和微环境;不仅起支架作用,而且具有特殊的生理功能。SIS最早用于修复血管。1989年,Badylak等(Badylak S,Arnoczky S,Plouhar P,etal.Naturally occurring extracellular matrix as a scaffold for musculoskeletalrepair[J].Clin Orthop Relat Res.1999(367Suppl):S333-343.)用SIS修复狗的5cm长的肾下动脉缺损并连续观察。术后未出现感染,血管造影显示血流通畅,没有栓塞、内膜过度增生和对血压的不利影响。
然而,胆汁和血液两者成分和性质完全不同,血液是结缔组织的一种,由血浆和血细胞两部分组成,pH值呈中性,且流量大,支架在血液中存在时间较长,一般可以持续2-3个月才能被降解。而胆汁是在胆道中流动的一种特殊的体液,由肝细胞分泌产生(25%由胆管细胞生成),储存在胆囊内。成人每天的生成量约为500~1000m,随着人们的活动、饮食的质和量、以及饮水量的不同而变化,进餐时肝脏产生的胆汁比平时多得多。尤其是肝胆汁,呈弱碱性,其pH7.4,因此,肝胆汁具有腐蚀性。现有的SIS应用到胆汁中还没有成功的案例。
发明内容
有鉴于此,本发明针对的问题,提供了一种镁合金胆道支架及其制备方法。
为了解决上述技术问题,本发明公开了一种镁合金胆道支架,包括可伸缩的镁合金支架,所述镁合金支架的内壁和外壁上均设置有小肠粘膜下层基质层,所述小肠粘膜下层基质层通过聚乳酸粘接到镁合金支架上。
本发明还公开了一种镁合金胆道支架的制备方法,包括以下步骤:
步骤1、制备小肠粘膜下层(SIS,smallintestinalsubmucosa)基质层;
步骤2、对镁合金支架进行预处理,去除支架表面的氧化物;
步骤3、配制电解液;
步骤4、将预处理后的镁合金支架放入微弧氧化电解液中,以镁合金支架作为阳极,不锈钢电解池作为阴极进行微弧氧化处理;
步骤5、试样后处理:
将经过微弧氧化处理后的镁合金试样从电解液中取出,用去离子水清洗干净,以去除试样表面残留的电解液,放入蒸馏水中,进行水热封孔,然后用吹风机把样品吹干,制备得到可伸缩的镁合金支架;
步骤6、将步骤1制备得到的小肠粘膜下层基质分别缝合或者粘贴在镁合金支架的内层和外层,所述小肠粘膜下层基质和镁合金支架通过聚乳酸粘接,制备得到镁合金胆道支架。
可选地,所述步骤1中的制备小肠粘膜下层(SIS,smallintestinalsubmucosa)基质具体为:
步骤1.1、预处理:取4小时内宰杀的新鲜猪空肠,反复用清水冲洗后置于冰袋中,备用,挑选管腔粗细均匀、管壁无破损、无淋巴结附着的部分,切成长10-12cm的小段,首先用手术刀片分离出粘膜层边缘,然后用裹有纱布的血管钳用磨挫的方法将浆膜层和肌层去除,用35-38℃清水清洗干净
步骤1.2、超声联合化学方法处理:
将步骤1.1处理后的小肠粘膜下层置于0.5%的SDS生理盐水溶液中超声1.5-2h,超声温度为35-38℃,然后用1mmol/L NaCl溶液清洗3-5次;
步骤1.3、将步骤1.2超声处理后的小肠粘膜下层先用含有1mmol/L HCl和1mmol/LNaCl溶液中浸泡3~5h,含有1mmol/L HCl和1mmol/L NaCl溶液的pH值为1.5~2;然后用pH7~7.4的PBS溶液中浸泡8h;用大量离子水冲洗,每20min换水1次,室温摇床,换水10次;
步骤1.4、将小肠粘膜下层制备双层样品,用研磨棒敲打30min,拉网后冻干,用10-12kGyγ射线照射消毒,备用。
可选地,所述步骤2中的对镁合金支架进行预处理,去除支架表面的氧化物具体为:将镁合金样品都采用线切割进行加工,将样品加工成尺寸为Ф15mm×7mm的圆柱形块,将镁合金圆柱形块采用蚀刻或者3D打印制成厚度为1mm的中空圆柱形网状支架,得到预处理后的镁合金支架。
可选地,所述步骤3中的电解液组成如下:
步骤3.1、称量以下组分:硅酸钠10~20g,焦磷酸钠5g~8g,磷酸二氢钠18g~20g,醋酸铵5g~8g,氟化钠3g~5g,草酸铵2g~5g,余量为水,以上体积总量为1L;
步骤3.2、将称量好的水倒入溶解瓶中,将称量好的硅酸钠、焦磷酸钠、磷酸二氢钠、醋酸铵、氟化钠和草酸铵依次加入到水中,在添加过程中,要等一种物质溶解以后再添加下一种物质,搅拌溶液直至完全溶解,药品完全溶解后,用pH计测量溶液的pH值,然后添加pH调节剂来调节电解液的pH值至12-13。
可选地,所述步骤4中的微弧氧化处理条件如下:采用微弧氧化设备进行表面处理,预处理后的镁合金支架作为阳极,不锈钢电解池作为阴极;将镁合金试样用夹具悬于电解液中,夹具与镁合金试样连接点保持良好接触,夹具其余部分需进行绝缘处理;将夹具和电解槽分别接电源的两极,将试样浸入电解池中进行微弧氧化,底部不能与阴极不锈钢电解池接触以免导电;接通电源,输入预定的工艺参数,其中,预定的工艺参数为交流电压的范围为220~280V,交流频率为1200~1400Hz,占空比为0.2~0.3,通入时间为75min-90min,当试样表面开始出现微弧放电现象,即发生微弧氧化过程;处理过程中通过循环水冷却使电解液温度保持在25℃;关闭电源,取出试样。
可选地,所述步骤5中的放入蒸馏水中的时间为15-25分钟,温度为95-100℃。
本发明还公开了一种上述的镁合金胆道支架、上述的制备方法制备得到的镁合金胆道支架在肝胆汁中的应用。
与现有技术相比,本发明可以获得包括以下技术效果:
1)本发明的镁合金胆道支架具有良好的生物相容性,通过生物降解成无毒的产物且无免疫源性。
2)本发明的镁合金胆道支架对管腔可提供暂时的支撑作用,而无长期留置的并发症。
3)本发明的镁合金胆道支架取材广泛,价格低廉,为广大病人所能接受。它有着良好的发展前景,将为肝胆外科手术带来一次前所未有的创新,尤其是胆道的良性疾病。例如无结石残留的胆道探查术后放入可吸收镁合金支架并行胆道一期缝合,它不仅替换了T管起到早期胆道支撑的作用,减少了长期留置T管的麻烦和拔T管时引起胆漏的可能性,以及胆汁丢失引起的水电解质紊乱,而且较钛合金等材料内支架而言,它具有更优良的生物相容性和降解后无毒副作用,可减少局部严重的炎症反应及胆管壁的破坏,多余的镁离子随尿液排除,不会产生高镁血症,数月后胆管愈合后支架已经降解几尽,在生物膜内完全吸收,不会产生残渣避免形成胆管炎可能,无需再次手术取出内支架,减少了胆漏的发生几率。
当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本发明的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是本发明镁合金胆道支架的结构示意图;
图2是本发明镁合金支架的结构示意图。
具体实施方式
以下将配合实施例来详细说明本发明的实施方式,藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
本发明公开了一种镁合金胆道支架,如图1和图2所示,包括可伸缩的中空圆柱形网状镁合金支架1,所述镁合金支架1的内壁和外壁上均设置有小肠粘膜下层基质层2,所述小肠粘膜下层基质层2通过聚乳酸(PLA)粘接到镁合金支架1上。
本发明公开了一种镁合金胆道支架的制备方法,包括以下步骤:
步骤1、制备小肠粘膜下层(SIS,smallintestinalsubmucosa)基质;
步骤1.1、预处理:取4小时内宰杀的新鲜猪空肠,反复用清水冲洗后置于冰袋中,备用,挑选管腔粗细均匀、管壁无破损、无淋巴结附着的部分,切成长10-12cm的小段,首先用手术刀片分离出粘膜层边缘,然后用裹有纱布的血管钳用磨挫的方法将浆膜层和肌层去除,用35-38℃清水清洗干净
步骤1.2、超声联合化学方法处理:
将步骤1.1处理后的小肠粘膜下层置于0.5%的SDS生理盐水溶液中超声1.5-2h,超声温度为35-38℃,然后用1mmol/L NaCl溶液清洗3-5次;
本发明制备的支架是放置在胆道中,胆道中的肝胆汁具有腐蚀性,生理超声时间过长,制备的支架不能支撑到需要支撑的时间,就会发生降解掉,起不到支撑的作用,如果超声时间过短,本发明制备得到的支架降解后会有残渣,长时间会形成新的胆结石;
步骤1.3、将步骤1.2超声处理后的小肠粘膜下层先用含有1mmol/L HCl和1mmol/LNaCl溶液中浸泡3~5h,其中,含有1mmol/L HCl和1mmol/L NaCl溶液的pH值为1.5~2;然后用pH7~7.4的PBS溶液中浸泡8h;用大量离子水冲洗,每20min换水1次,室温摇床,换水10次;
步骤1.4、将小肠粘膜下层制备双层样品,用研磨棒敲打30min,拉网后冻干,用γ射线照射(10-12kGy)消毒,备用;
步骤2、样品预处理:
将镁合金样品都采用线切割进行加工,将样品加工成尺寸为Ф15mm×7mm的圆柱形块,将镁合金圆柱形块采用蚀刻或者3D打印制成厚度为1mm的中空圆柱形网状支架,即为预处理后的镁合金支架;
步骤3、配制电解液:
步骤3.1、称量以下组分:硅酸钠10~20g,焦磷酸钠5g~8g,磷酸二氢钠18g~20g,醋酸铵5g~8g,氟化钠3g~5g,草酸铵2g~5g,余量为水,以上体积总量为1L;
步骤3.2、将称量好的水倒入溶解瓶中,将称量好的硅酸钠、焦磷酸钠、磷酸二氢钠、醋酸铵、氟化钠和草酸铵依次加入到水中,在添加过程中,要等一种物质溶解以后再添加下一种物质,搅拌溶液直至完全溶解,药品完全溶解后,用pH计测量溶液的pH值,然后添加pH调节剂来调节电解液的pH值至12-13;
步骤4、微弧氧化处理:
采用微弧氧化设备进行表面处理,预处理后的镁合金支架作为阳极,不锈钢电解池作为阴极;将镁合金试样用夹具悬于电解液中,夹具与镁合金试样连接点保持良好接触,夹具其余部分需进行绝缘处理;将夹具和电解槽分别接电源的两极,将试样浸入电解池中进行微弧氧化,底部不能与阴极不锈钢电解池接触以免导电;接通电源,输入预定的工艺参数,其中,预定的工艺参数为交流电压的范围为220~280V,交流频率为1200~1400Hz,占空比为0.2~0.3,通入时间为75min-90min,当试样表面开始出现微弧放电现象,即发生微弧氧化过程;处理过程中通过循环水冷却使电解液温度保持在25℃左右;之后关闭电源,取出试样;
步骤5、试样后处理:
将经过微弧氧化处理后的镁合金试样从电解液中取出,用去离子水清洗干净,以去除试样表面残留的电解液,放入95-100℃的蒸馏水中15-25分钟,进行水热封孔,然后用吹风机把样品吹干,制备得到可伸缩的镁合金支架1。
步骤6、将步骤1制备得到的小肠粘膜下层基质2分别缝合或者粘贴在镁合金支架1的内层和外层,制备得到镁合金胆道支架。
实施例1
一种镁合金胆道支架的制备方法,包括以下步骤:
步骤1、制备小肠粘膜下层(SIS,smallintestinalsubmucosa)基质;
步骤1.1、预处理:取4小时内宰杀的新鲜猪空肠,反复用清水冲洗后置于冰袋中,备用,挑选管腔粗细均匀、管壁无破损、无淋巴结附着的部分,切成长11cm的小段,首先用手术刀片分离出粘膜层边缘,然后用裹有纱布的血管钳用磨挫的方法将浆膜层和肌层去除,用37℃清水清洗干净
步骤1.2、超声联合化学方法处理:
将步骤1.1处理后的小肠粘膜下层置于0.5%的SDS生理盐水溶液中超声1.8h,超声温度为37℃,然后用1mmol/L NaCl溶液清洗4次;
步骤1.3、将步骤1.2超声处理后的小肠粘膜下层先用含有1mmol/L HCl和1mmol/LNaCl溶液中(pH0.5)浸泡3~5h;然后用PBS溶液中(pH7.2)浸泡8h;用大量离子水冲洗,每20min换水1次,室温摇床,换水10次左右。
步骤1.4、将小肠粘膜下层制备双层样品,用研磨棒敲打30min,拉网后冻干,用γ射线照射(11kGy)消毒,备用;
步骤2、样品预处理:
将镁合金样品都采用线切割进行加工,将样品加工成尺寸为Ф15mm×7mm的圆柱形块,将镁合金圆柱形块采用蚀刻或者3D打印制成厚度为1mm的中空圆柱形网状支架;
步骤3、配制电解液:
步骤3.1、称量以下组分:硅酸钠15g,焦磷酸钠6g,磷酸二氢钠19g,醋酸铵6g,氟化钠4g,草酸铵4g,余量为水,以上体积总量为1L;
步骤3.2、将称量好的水倒入溶解瓶中,将称量好的硅酸钠、焦磷酸钠、磷酸二氢钠、醋酸铵、氟化钠和草酸铵依次加入到水中,在添加过程中,要等一种物质溶解以后再添加下一种物质,搅拌溶液直至完全溶解,药品完全溶解后,用pH计测量溶液的pH值,然后添加pH调节剂来调节电解液的pH值至12.5;
步骤4、微弧氧化处理:
采用微弧氧化设备进行表面处理,镁合金试样作为阳极,不锈钢电解池作为阴极;将镁合金试样用夹具悬于电解液中,夹具与镁合金试样连接点保持良好接触,夹具其余部分需进行绝缘处理;将夹具和电解槽分别接电源的两极,将试样浸入电解池中进行微弧氧化,底部不能与阴极不锈钢电解池接触以免导电;接通电源,输入预定的工艺参数,其中,预定的工艺参数为交流电压的范围为250V,交流频率为1300Hz,占空比为0.25,通入时间为80min,当试样表面开始出现微弧放电现象,即发生微弧氧化过程;处理过程中通过循环水冷却使电解液温度保持在25℃;之后关闭电源,取出试样;
步骤5、试样后处理:
将经过微弧氧化处理后的镁合金试样从电解液中取出,用去离子水清洗干净,以去除试样表面残留的电解液,放入98℃的蒸馏水中20分钟,进行水热封孔,然后用吹风机把样品吹干,制备得到可伸缩的镁合金支架1。
步骤6、将步骤1制备得到的小肠粘膜下层基质2分别缝合或者粘贴在镁合金支架1的内层和外层,制备得到镁合金胆道支架。
实施例2
一种镁合金胆道支架的制备方法,包括以下步骤:
步骤1、制备小肠粘膜下层(SIS,smallintestinalsubmucosa)基质;
步骤1.1、预处理:取4小时内宰杀的新鲜猪空肠,反复用清水冲洗后置于冰袋中,备用,挑选管腔粗细均匀、管壁无破损、无淋巴结附着的部分,切成长10cm的小段,首先用手术刀片分离出粘膜层边缘,然后用裹有纱布的血管钳用磨挫的方法将浆膜层和肌层去除,用38℃清水清洗干净
步骤1.2、超声联合化学方法处理:
将步骤1.1处理后的小肠粘膜下层置于0.5%的SDS生理盐水溶液中超声1.5h,超声温度为38℃,然后用1mmol/L NaCl溶液清洗3次;
步骤1.3、将步骤1.2超声处理后的小肠粘膜下层先用含有1mmol/L HCl和1mmol/LNaCl溶液中(pH0)浸泡3h;然后用PBS溶液中(pH7.4)浸泡8h;用大量离子水冲洗,每20min换水1次,室温摇床,换水10次左右。
步骤1.4、将小肠粘膜下层制备双层样品,用研磨棒敲打30min,拉网后冻干,用γ射线照射(10kGy)消毒,备用;
步骤2、样品预处理:
将镁合金样品都采用线切割进行加工,将样品加工成尺寸为Ф15mm×7mm的圆柱形块,将镁合金圆柱形块采用蚀刻或者3D打印制成厚度为1mm的中空圆柱形网状支架;
步骤3、配制电解液:
步骤3.1、称量以下组分:硅酸钠10g,焦磷酸钠8g,磷酸二氢钠18g,醋酸铵8g,氟化钠3g,草酸铵5g,余量为水,以上体积总量为1L;
步骤3.2、将称量好的水倒入溶解瓶中,将称量好的硅酸钠、焦磷酸钠、磷酸二氢钠、醋酸铵、氟化钠和草酸铵依次加入到水中,在添加过程中,要等一种物质溶解以后再添加下一种物质,搅拌溶液直至完全溶解,药品完全溶解后,用pH计测量溶液的pH值,然后添加pH调节剂来调节电解液的pH值至12;
步骤4、微弧氧化处理:
采用微弧氧化设备进行表面处理,镁合金试样作为阳极,不锈钢电解池作为阴极;将镁合金试样用夹具悬于电解液中,夹具与镁合金试样连接点保持良好接触,夹具其余部分需进行绝缘处理;将夹具和电解槽分别接电源的两极,将试样浸入电解池中进行微弧氧化,底部不能与阴极不锈钢电解池接触以免导电;接通电源,输入预定的工艺参数,其中,预定的工艺参数为交流电压的范围为280V,交流频率为1200Hz,占空比为0.3,通入时间为75min,当试样表面开始出现微弧放电现象,即发生微弧氧化过程;处理过程中通过循环水冷却使电解液温度保持在25℃左右;之后关闭电源,取出试样;
步骤5、试样后处理:
将经过微弧氧化处理后的镁合金试样从电解液中取出,用去离子水清洗干净,以去除试样表面残留的电解液,放入95℃的蒸馏水中25分钟,进行水热封孔,然后用吹风机把样品吹干,制备得到可伸缩的镁合金支架1。
步骤6、将步骤1制备得到的小肠粘膜下层基质2分别缝合或者粘贴在镁合金支架1的内层和外层,制备得到镁合金胆道支架。
实施例3
一种镁合金胆道支架的制备方法,包括以下步骤:
步骤1、制备小肠粘膜下层(SIS,smallintestinalsubmucosa)基质;
步骤1.1、预处理:取4小时内宰杀的新鲜猪空肠,反复用清水冲洗后置于冰袋中,备用,挑选管腔粗细均匀、管壁无破损、无淋巴结附着的部分,切成长12cm的小段,首先用手术刀片分离出粘膜层边缘,然后用裹有纱布的血管钳用磨挫的方法将浆膜层和肌层去除,用35℃清水清洗干净
步骤1.2、超声联合化学方法处理:
将步骤1.1处理后的小肠粘膜下层置于0.5%的SDS生理盐水溶液中超声2h,超声温度为35℃,然后用1mmol/L NaCl溶液清洗5次;
步骤1.3、将步骤1.2超声处理后的小肠粘膜下层先用含有1mmol/L HCl和1mmol/LNaCl溶液中(pH1)浸泡5h;然后用PBS溶液中(pH7)浸泡8h;用大量离子水冲洗,每20min换水1次,室温摇床,换水10次。
步骤1.4、将小肠粘膜下层制备双层样品,用研磨棒敲打30min,拉网后冻干,用γ射线照射(12kGy)消毒,备用;
步骤2、样品预处理:
将镁合金样品都采用线切割进行加工,将样品加工成尺寸为Ф15mm×7mm的圆柱形块,将镁合金圆柱形块采用蚀刻或者3D打印制成厚度为1mm的中空圆柱形网状支架;
步骤3、配制电解液:
步骤3.1、称量以下组分:硅酸钠20g,焦磷酸钠5g,磷酸二氢钠20g,醋酸铵5g,氟化钠5g,草酸铵2g,余量为水,以上体积总量为1L;
步骤3.2、将称量好的水倒入溶解瓶中,将称量好的硅酸钠、焦磷酸钠、磷酸二氢钠、醋酸铵、氟化钠和草酸铵依次加入到水中,在添加过程中,要等一种物质溶解以后再添加下一种物质,搅拌溶液直至完全溶解,药品完全溶解后,用pH计测量溶液的pH值,然后添加pH调节剂来调节电解液的pH值至13;
步骤4、微弧氧化处理:
采用微弧氧化设备进行表面处理,镁合金试样作为阳极,不锈钢电解池作为阴极;将镁合金试样用夹具悬于电解液中,夹具与镁合金试样连接点保持良好接触,夹具其余部分需进行绝缘处理;将夹具和电解槽分别接电源的两极,将试样浸入电解池中进行微弧氧化,底部不能与阴极不锈钢电解池接触以免导电;接通电源,输入预定的工艺参数,其中,预定的工艺参数为交流电压的范围为220V,交流频率为1400Hz,占空比为0.2,通入时间为90min,当试样表面开始出现微弧放电现象,即发生微弧氧化过程;处理过程中通过循环水冷却使电解液温度保持在25℃左右;之后关闭电源,取出试样;
步骤5、试样后处理:
将经过微弧氧化处理后的镁合金试样从电解液中取出,用去离子水清洗干净,以去除试样表面残留的电解液,放入100℃的蒸馏水中15分钟,进行水热封孔,然后用吹风机把样品吹干,制备得到可伸缩的镁合金支架1。
步骤6、将步骤1制备得到的小肠粘膜下层基质2分别缝合或者粘贴在镁合金支架1的内层和外层,制备得到镁合金胆道支架。
下面结合具体的实验数据来说明本发明的技术效果:
一、覆膜体外浸泡实验
为了评价(SIS)覆膜镁合金的降解性能及耐蚀性能,进行了体外浸泡实验,对浸泡溶液的pH值进行了分析和研究。
依据标准ISO10993-12,测试样品面积与浸泡溶液体积比为1.25cm2/mL,实验温度保持在37.0±0.5℃,在设置的不同时间点(4周、8周和12周)测取浸泡溶液的pH值。浸泡所用胆汁均取自西安交通大学第三附属医院肝胆外科,胆管探查T管引流术后4天新鲜胆汁(术后3天内考虑到细菌污染,胆汁成份异常,每人份胆汁独立封闭包装,所有患者均已提前告知,所取胆汁用途,并且取引流袋胆汁对患者完全无害,并签署知情同意书,送报医院伦理委员会),每天更换一次,每次更换的新鲜胆汁,pH值调整为7.50(考虑到统一弱碱性条件)。
表1实施例1-3及无小肠粘膜下层基质层镁合金支架的pH值
由表1可知,覆膜(SIS)采用放射线法消毒灭菌处理,SIS不会因高温而遭到破坏;放射线源不与物品直接接触,不会残留有害的气体、液体和固体物质;放射线穿透能力强,杀伤力大,可在密封包装的情况下直接消毒,灭菌彻底,有效期长,使用聚乳酸(PLA)使SIS和支架紧密结合,支架内层(SIS)覆膜可以使胆管壁--支架—SIS形成“三明治”样结构,提高支架物理性能,抗压力明显升高,改善支架的内表面性能,SIS本身具有组织吸收和塑形的功能,可减少胆泥形成,加上胆汁的冲刷造成内支架在可控范围内消失而不造成胆管阻塞。具自净性能的可降解材料加上表面化学工艺的改进,胆管支架内胆泥零黏附将成为可能。
二、溶血性能测试
实验方法参照乔春霞等(乔春霞,侯丽,赵增琳.医疗器械溶血性能评价方法-ASTM直接接触法和间接接触法的比较[J].生物医学工程研究,2014,33(4):264-267)的间接接触法,实验结果见表2。
表2实施例1-3及无小肠粘膜下层基质层镁合金支架的溶血率
实施例 | 溶血率(%) |
实施例1 | 6.5±0.9b |
实施例2 | 8.6±0.2b |
实施例3 | 7.2±1.1b |
无小肠粘膜下层基质层镁合金支架 | 15.6±1.9a |
注:采用Duncan’s multiple range test方法分析,a-b表示同一行数据之间显著性差异(p<0.05)。
当生物材料与血液接触时,血液中的血红细胞将会不同程度地遭到破坏,释放出血红蛋白,发生溶血。由表2可知,通过测定材料与血液接触后血液中红细胞释放出的血红蛋白量,可以测得该材料的溶血率,其大小反应了材料对红细胞造成破坏引起的溶血程度,为血液相容性优劣的判断提供了依据。实施例1-3的溶血率均显著低于无小肠粘膜下层基质层镁合金支架,因此,其溶血性明显好于无小肠粘膜下层基质层镁合金支架。
三、后期可行犬类在体覆膜(SIS)镁合金微弧氧化膜层胆管支架研究
本地健康杂种犬10条,体质量14-15kg.25g/L的硫喷妥钠按25mg/kg腹腔注射麻醉,术区用8mg/L的硫化钠溶液脱毛,消毒铺巾,取上腹正中切口入腹结扎胆囊管,于胆总管下端近十二指肠处游离出胆总管,结扎远端,因为犬的胆总管直径为2~3mm,为了验证设计的支架能够一期修复损伤的胆道,我们采用先结扎胆总管使胆总管扩张后再造成胆漏的方法,加重胆管壁炎症水肿,然后向近端插入直径4.5mm的镁合金微弧氧化膜层胆管支架,定期取材进行功能学检查。
本实施方式所得的镁合金微弧氧化膜层胆管支架可在植入体内60天后保存完好,小肠粘膜下层(SIS,smallintestinalsubmucosa)基质层没有严重剥落(小肠粘膜下层(SIS,smallintestinalsubmucosa)基质层腐蚀剥落面积<20%,其中,实施例1为18%,实施例2为15%,实施例3为19%),这可保持高硬度(420HV)及较好的韧性;而无小肠粘膜下层(SIS,smallintestinalsubmucosa)基质层镁合金支架降解70%,90天后完全降解。
上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例,但如前所述,应当理解发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述发明构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围,则都应在发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种镁合金胆道支架,其特征在于,包括可伸缩的镁合金支架(1),所述镁合金支架(1)的内壁和外壁上均设置有小肠粘膜下层基质层(2),所述小肠粘膜下层基质层(2)通过聚乳酸粘接到镁合金支架(1)上。
2.一种镁合金胆道支架的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、制备小肠粘膜下层(SIS,smallintestinalsubmucosa)基质层(2);
步骤2、对镁合金支架进行预处理,去除支架表面的氧化物;
步骤3、配制电解液;
步骤4、将预处理后的镁合金支架放入微弧氧化电解液中,以镁合金支架作为阳极,不锈钢电解池作为阴极进行微弧氧化处理;
步骤5、试样后处理:
将经过微弧氧化处理后的镁合金试样从电解液中取出,用去离子水清洗干净,以去除试样表面残留的电解液,放入蒸馏水中,进行水热封孔,然后用吹风机把样品吹干,制备得到可伸缩的镁合金支架(1);
步骤6、将步骤1制备得到的小肠粘膜下层基质(2)分别缝合或者粘贴在镁合金支架(1)的内层和外层,所述小肠粘膜下层基质(2)和镁合金支架(1)通过聚乳酸粘接,制备得到镁合金胆道支架。
3.根据权利要求2所述的镁合金胆道支架的制备方法,其特征在于,所述步骤1中的制备小肠粘膜下层(SIS,smallintestinalsubmucosa)基质具体为:
步骤1.1、预处理:取4小时内宰杀的新鲜猪空肠,反复用清水冲洗后置于冰袋中,备用,挑选管腔粗细均匀、管壁无破损、无淋巴结附着的部分,切成长10-12cm的小段,首先用手术刀片分离出粘膜层边缘,然后用裹有纱布的血管钳用磨挫的方法将浆膜层和肌层去除,用35-38℃清水清洗干净
步骤1.2、超声联合化学方法处理:
将步骤1.1处理后的小肠粘膜下层置于0.5%的SDS生理盐水溶液中超声1.5-2h,超声温度为35-38℃,然后用1mmol/L NaCl溶液清洗3-5次;
步骤1.3、将步骤1.2超声处理后的小肠粘膜下层先用含有1mmol/L HCl 和1mmol/LNaCl溶液中浸泡3~5h,含有1mmol/L HCl和1mmol/L NaCl溶液的pH值为1.5~2;然后用pH7~7.4的PBS溶液中浸泡8h;用大量离子水冲洗,每20min换水1次,室温摇床,换水10次;
步骤1.4、将小肠粘膜下层制备双层样品,用研磨棒敲打30min,拉网后冻干,用10-12kGyγ射线照射消毒,备用。
4.根据权利要求2所述的镁合金胆道支架的制备方法,其特征在于,所述步骤2中的对镁合金支架进行预处理,去除支架表面的氧化物具体为:将镁合金样品都采用线切割进行加工,将样品加工成尺寸为Ф15mm×7mm的圆柱形块,将镁合金圆柱形块采用蚀刻或者3D打印制成厚度为1mm的中空圆柱形网状支架,得到预处理后的镁合金支架。
5.根据权利要求2所述的镁合金胆道支架的制备方法,其特征在于,所述步骤3中的电解液组成如下:
步骤3.1、称量以下组分:硅酸钠10~20g,焦磷酸钠5g~8g,磷酸二氢钠18g~20g,醋酸铵5g~8g,氟化钠3g~5g,草酸铵2g~5g,余量为水,以上体积总量为1L;
步骤3.2、将称量好的水倒入溶解瓶中,将称量好的硅酸钠、焦磷酸钠、磷酸二氢钠、醋酸铵、氟化钠和草酸铵依次加入到水中,在添加过程中,要等一种物质溶解以后再添加下一种物质,搅拌溶液直至完全溶解,药品完全溶解后,用pH计测量溶液的pH值,然后添加pH调节剂来调节电解液的pH值至12-13。
6.根据权利要求2所述的镁合金胆道支架的制备方法,其特征在于,所述步骤4中的微弧氧化处理条件如下:采用微弧氧化设备进行表面处理,预处理后的镁合金支架作为阳极,不锈钢电解池作为阴极;将镁合金试样用夹具悬于电解液中,夹具与镁合金试样连接点保持良好接触,夹具其余部分需进行绝缘处理;将夹具和电解槽分别接电源的两极,将试样浸入电解池中进行微弧氧化,底部不能与阴极不锈钢电解池接触以免导电;接通电源,输入预定的工艺参数,其中,预定的工艺参数为交流电压的范围为220~280V,交流频率为1200~1400Hz,占空比为0.2~0.3,通入时间为75min-90min,当试样表面开始出现微弧放电现象,即发生微弧氧化过程;处理过程中通过循环水冷却使电解液温度保持在25℃;关闭电源,取出试样。
7.根据权利要求2所述的镁合金胆道支架的制备方法,其特征在于,所述步骤5中的放入蒸馏水中的时间为15-25分钟,温度为95-100℃。
8.一种权利要求1所述的镁合金胆道支架、权利要求2-7中任一权利要求所述的制备方法制备得到的镁合金胆道支架在肝胆汁中的应用。
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