一種血管支架的制備方法及其制備的血管支架的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種血管支架的制備方法及其制備的血管支架，制備方法包括采用3D成型技術(shù)進(jìn)行成型，所述3D成型技術(shù)為選擇性激光燒結(jié)成型技術(shù)，所述選擇性激光燒結(jié)成型技術(shù)包括采用激光對(duì)原料材料層進(jìn)行有選擇性的燒結(jié)形成血管支架的零件層片，所述激光的掃描軌跡包括間隔掃描，能制備無(wú)殘留、更安全的血管支架，且3D成型技術(shù)可由配套的3D軟件控制，血管支架的形狀不受工藝限制，可根據(jù)實(shí)際需要，實(shí)現(xiàn)多種形狀，能快速實(shí)現(xiàn)不同尺寸、不同厚度的血管支架，特別能實(shí)現(xiàn)小尺寸、厚度不均、具有一定角度的血管支架的成型，且制備的血管支架尺寸精度更高、表面表面質(zhì)量更高。
【專利說明】一種血管支架的制備方法及其制備的血管支架
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種血管支架的制備方法及其制備的血管支架。
【背景技術(shù)】
[0002]血管支架是一種微型管網(wǎng)，用于心臟病等心腦血管堵塞癥狀的治療。血管支架經(jīng)歷了裸金屬支架、藥物涂覆支架兩代發(fā)展。又可分為金屬支架，生物可降解支架等幾種。由于金屬血管支架滯留人體，長(zhǎng)時(shí)間對(duì)于血管會(huì)造成傷害，再狹窄發(fā)生率也很高，因此生物可降解支架具有較好的適用前景。
[0003]生物可降解支架即可暫時(shí)支撐管壁，保持血管暢通，又可以抑制早期血管形成及晚期新生內(nèi)膜增生。最后可降解生物材料可逐漸降解，通過人體代謝排出體外?，F(xiàn)有普遍用于制備可生物降解聚合物支架的材料包括聚丙交脂即聚乳酸(PLA)、聚乙交脂(PGA)及其共聚物PLGA。
[0004]現(xiàn)有可生物降解聚合物支架的成型方式主要采用溶液燒注法，成型的形狀比較固定，大部分為管狀和螺旋型，形狀受限，很難實(shí)現(xiàn)壁厚不均的支架，且制備的支架表面含有微量有機(jī)溶劑(〈3%)，如二氯甲烷、氯仿等，對(duì)人體不利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的血管支架制備方法制備的血管支架形狀受限，特別是含有對(duì)人體不利的溶劑殘留的技術(shù)問題，提供一種能制備多樣化的血管支架，且無(wú)殘留、尺寸精度更高、表面質(zhì)量高、可定制的血管支架的快速制備方法及其制備的血管支架。
[0006]本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種血管支架的制備方法，該制備方法包括采用選擇性激光燒結(jié)3D成型技術(shù)，所述選擇性激光燒結(jié)成型技術(shù)包括采用激光對(duì)原料材料層進(jìn)行有選擇性的燒結(jié)形成血管支架的零件層片，其中，激光的掃描軌跡包括間隔掃描。
[0007]本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供上述制備方法制備的血管支架。
[0008]本發(fā)明通過選擇性激光燒結(jié)成型技術(shù)制備血管支架，不僅不會(huì)引入其他物質(zhì)，不產(chǎn)生其他有害物質(zhì)，不殘留，完全無(wú)害于人體，制備的血管支架更安全；而且選擇性激光燒結(jié)成型技術(shù)在血管支架中的應(yīng)用能克服形狀受限、很難實(shí)現(xiàn)壁厚不均的支架問題，能快速實(shí)現(xiàn)不同尺寸、不同厚度的血管支架，能實(shí)現(xiàn)血管支架的定制，特別能實(shí)現(xiàn)小尺寸、厚度不均、具有一定角度的血管支架的成型，且制備的血管支架尺寸精度更高、表面極其光滑。同時(shí)本發(fā)明通過激光的掃描軌跡采用間隔掃描的方案，意外發(fā)現(xiàn)其能顯著提高制備的血管支架的精度和表面質(zhì)量，可能是間隔掃描能降低距離較近的燒結(jié)區(qū)的相互熱影響，保證血管支架的質(zhì)量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為血管支架一個(gè)零件層片的截面輪廓結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2為本發(fā)明的選擇性燒結(jié)過程中激光掃描燒結(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。[0011]圖3為本發(fā)明的選擇性燒結(jié)過程后零件層片冷卻結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖4為本發(fā)明的選擇性燒結(jié)系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0014]本發(fā)明提供了一種血管支架的制備方法，該制備方法包括采用3D成型技術(shù)進(jìn)行成型，所述3D成型技術(shù)為選擇性激光燒結(jié)成型技術(shù)，所述選擇性激光燒結(jié)成型技術(shù)包括采用激光對(duì)原料材料層進(jìn)行有選擇性的燒結(jié)形成血管支架的零件層片，其中，激光的掃描軌跡包括間隔掃描，能制備無(wú)殘留、更安全的血管支架，且3D成型技術(shù)可由配套的3D軟件控制，血管支架的形狀不受工藝限制，可根據(jù)實(shí)際需要，實(shí)現(xiàn)多種形狀，能快速實(shí)現(xiàn)不同尺寸、不同厚度的血管支架，特別能實(shí)現(xiàn)小尺寸、厚度不均、具有一定角度的血管支架的成型，且制備的血管支架尺寸精度更高、表面表面質(zhì)量更高。
[0015]間隔掃描指相鄰的兩次掃描燒結(jié)間還相隔有需掃描燒結(jié)的區(qū)域，可以是線間隔掃描也可以是區(qū)域間隔掃描，只需不按排列順序進(jìn)行掃描即可，可以間隔一個(gè)或多個(gè)掃描線也可以間隔一個(gè)或多個(gè)掃描區(qū)域進(jìn)行掃描，例如假如有選擇性的燒結(jié)為多條平行線，可以先激光掃描燒結(jié)奇數(shù)線再激光掃描燒結(jié)偶數(shù)線。當(dāng)燒結(jié)為點(diǎn)燒結(jié)時(shí)，激光的掃描軌跡可以包括點(diǎn)間隔打點(diǎn)，即相鄰的兩次激光的掃描打點(diǎn)間還相隔一個(gè)或多個(gè)需燒結(jié)的點(diǎn)，優(yōu)選，點(diǎn)間隔打點(diǎn)的相鄰打點(diǎn)間距為0.02-4.00_，進(jìn)一步優(yōu)化熱影響和掃描速度。點(diǎn)間隔打點(diǎn)的方式本發(fā)明沒有限制，例如可以按先激光掃描打點(diǎn)奇數(shù)點(diǎn)燒結(jié)，后激光掃描打點(diǎn)偶數(shù)點(diǎn)燒結(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0016]本發(fā)明優(yōu)選點(diǎn)間隔打點(diǎn)包括將原料材料層劃分為若干燒結(jié)區(qū)域，采用在一個(gè)燒結(jié)區(qū)域打一個(gè)點(diǎn)后在不同的燒結(jié)區(qū)打一個(gè)點(diǎn)的方式，激光掃描打點(diǎn)需燒結(jié)的點(diǎn)形成血管支架的零件層片。進(jìn)一步優(yōu)選，點(diǎn)間隔打點(diǎn)包括將原料材料層正交劃分為四個(gè)燒結(jié)區(qū)域，分別為第一燒結(jié)區(qū)域，與第一燒結(jié)區(qū)域相鄰的第二燒結(jié)區(qū)域，與第二燒結(jié)區(qū)域相鄰的第三燒結(jié)區(qū)域以及分別于與第一燒結(jié)區(qū)域和第三燒結(jié)區(qū)域均相鄰的第四燒結(jié)區(qū)域，即四角區(qū)域，按順時(shí)針分別為第一燒結(jié)區(qū)域、第二燒結(jié)區(qū)域、第三燒結(jié)區(qū)、第四燒結(jié)區(qū)域。采用第一燒結(jié)區(qū)域、第四燒結(jié)區(qū)域、第二燒結(jié)區(qū)域和第三燒結(jié)區(qū)依次打一個(gè)點(diǎn)的方式，激光掃描打點(diǎn)需燒結(jié)的點(diǎn)形成血管支架的零件層片。例如對(duì)于附圖1中的原料材料層需成型圓形輪廓，可以將原料材料層劃分為I區(qū)、II區(qū)、IV區(qū)、III區(qū)四個(gè)區(qū)域，在每個(gè)區(qū)域內(nèi)定義所有需燒結(jié)的點(diǎn)的二維坐標(biāo)，激光掃描打點(diǎn)采用I區(qū)、IV區(qū)、II區(qū)、III區(qū)的順序依次打一個(gè)點(diǎn)，每次打點(diǎn)后，剔除已燒結(jié)的點(diǎn)的坐標(biāo)，后采用重復(fù)I區(qū)、IV區(qū)、II區(qū)、III區(qū)的順序依次打一個(gè)點(diǎn)的方式打剩余的需燒結(jié)的點(diǎn)，從而形成圓形輪廓，能較大限度的減少相鄰兩次打點(diǎn)間的熱影響，以保證成型的表面精度。
[0017]激光本發(fā)明沒有限制，例如可以采用CO2激光器和YAG激光器，本發(fā)明優(yōu)選激光為飛秒激光，采用飛秒激光器，具有頻率高、瞬間功率極大和熱影響范圍小等優(yōu)點(diǎn)。能進(jìn)一步減少熱輻射對(duì)血管支架表面質(zhì)量的影響，優(yōu)化血管支架表面精度。
[0018]優(yōu)選，飛秒激光的功率為60-100W，控制飛秒激光的掃描速度為6-40mm/S，進(jìn)一步優(yōu)選為6-15mm/s，進(jìn)一步優(yōu)化血管支架的尺寸精度和表面質(zhì)量。
[0019]優(yōu)選，制備方法還包括對(duì)形成的零件層片進(jìn)行冷卻，以減少滯留的熱量可能對(duì)材料流動(dòng)性及成型精度的影響。
[0020]優(yōu)選，制備方法還包括在進(jìn)行有選擇性的燒結(jié)前對(duì)原料材料層進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱的溫度為100-120°C。例如可以對(duì)整個(gè)工作臺(tái)進(jìn)行加熱使其溫度稍微低于粉末融化溫度，以減少原來(lái)材料層熱變形，并利于與前一形成的零件層片的結(jié)合。
[0021]優(yōu)選，原料材料層的原料為聚乳酸或聚丙交酯，形狀為球形或橢球型，不僅材料生物可降解，可實(shí)現(xiàn)暫時(shí)支撐血管壁，一般6-18個(gè)月后，血管支架可緩慢代謝分解為完全無(wú)害于人體的物質(zhì)；且原料的加工溫度為17(T230°C，可用多種方式進(jìn)行加工，如擠壓、紡絲、吹塑等，成型溫度相對(duì)較低，在進(jìn)行選擇性激光燒結(jié)時(shí)不需要預(yù)熱融化粉末，燒結(jié)后零件層片表面質(zhì)量較好，不需要后續(xù)處理。原料的平均粒徑為lum-lOum，進(jìn)一步優(yōu)化血管支架的尺寸精度和表面質(zhì)量。
[0022]優(yōu)選，原料材料層的厚度為0.02-0.1Omm進(jìn)一步優(yōu)選為0.01-0.10_，可以進(jìn)一步
提高血管支架的尺寸精度，提高血管支架的質(zhì)量，且能制備各種形狀和尺寸要求的血管支架。
[0023]血管支架的制備方法可包括:
51、鋪設(shè)第一原料材料層，計(jì)算機(jī)根據(jù)原型的切片模型控制激光的二維掃描軌跡，有選擇性的燒結(jié)第一原料材料層形成血管支架的第一零件層片；
52、在形成的第一零件層片上鋪設(shè)第二原料材料層，計(jì)算機(jī)根據(jù)原型的切片模型控制激光的二維掃描軌跡，有選擇性的燒結(jié)第二原料材料層形成血管支架的第二零件層片；
重復(fù)步驟S2，制備疊加層第η零件層片，其中，η為大于2的整數(shù)得血管支架。
[0024]后可以去除血管支架上多余的粉末，可以選擇性的對(duì)所得血管支架進(jìn)行打磨、烘干。
[0025]采用設(shè)備后具體可以為:
首先，醫(yī)生對(duì)患者堵塞部分血管造影后，初步進(jìn)行阻塞位置，阻塞程度的判斷，給出需要血管支架的長(zhǎng)度、直徑、厚度、徑向支撐力等信息?；蚋鶕?jù)實(shí)際定義血管支架需要的技術(shù)參數(shù)。
[0026]其次，工程人員根據(jù)血管支架相關(guān)參數(shù)，創(chuàng)建血管支架3D模型(數(shù)字模型或CAD模型)。然后將血管支架按照軸向或徑向離散成為一系列有序的單元，把血管支架的3D模型變成一系列零件層片。再根據(jù)每個(gè)零件層片的輪廓信息，輸入加工參數(shù)。輸入?yún)?shù)后，自動(dòng)生成數(shù)控代碼。
[0027]再次，將數(shù)控代碼載入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)7中，在原料池內(nèi)加入PLA (聚乳酸)原料粉末，打開冷卻液開始循環(huán)，冷卻液可以選用水冷或油冷。
[0028]第四，在3D打印機(jī)中，粉末缸I中的粉末活塞11上升，由鋪粉輥2將PLA粉末均勻的在模型缸3的工作臺(tái)上鋪一層原料材料層，鋪粉層厚度為0.01-0.10mm，計(jì)算機(jī)根據(jù)血管支架的切片模型通過掃描鏡5控制激光器4的激光束41的二維掃描軌跡，有選擇地?zé)Y(jié)原料材料層的固體粉末材料以形成血管支架的一個(gè)零件層片(圖2)。燒結(jié)后，冷卻棒6在已燒結(jié)后的零件層片表面滾過，降低已燒結(jié)面溫度，以減少熱變形(圖3)。
[0029]第五，完成后，模型缸3中的工作活塞31下降一個(gè)原料材料層厚度。重復(fù)第四步驟，如此循環(huán)往復(fù)，層層疊加，完成整個(gè)血管支架8的各個(gè)零件層片的成型。
[0030]第六，打印結(jié)束后，取出血管支架，將血管支架表面的粉塵吹去，在顯微鏡下檢查，如血管支架符合要求(即尺寸符合公差，表面光滑度高)，若符合標(biāo)準(zhǔn)即可投入使用，可進(jìn)一步打磨、干燥等。
[0031]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳述。
[0032]實(shí)施例1
(I)設(shè)計(jì)參數(shù)。
[0033](2)創(chuàng)建血管支架3D模型。輸入?yún)?shù):血管支架加工長(zhǎng)度:15mm、加工直徑:4mm、加工厚度:0.1mm，激光器為飛秒激光器，激光功率:100W (輸出95%)、光斑直徑0.005mm、激光的掃描速率:15mm/s，定義掃描路徑為間隔掃描，相鄰最小打點(diǎn)間距為0.05mm,自動(dòng)生成數(shù)控代碼(生成代碼過程中根據(jù)最小掃描間距自定義掃描路徑，無(wú)需手動(dòng)編程)。
[0034](3)將數(shù)控代碼載入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，在原料池內(nèi)加入球形粒徑為0.005mm的PLA原料粉末，打開冷卻液開始循環(huán)，冷卻液為油冷。
[0035](4)在3D打印機(jī)中，粉末缸I中的粉末活塞11上升，由鋪粉輥2將PLA粉末均勻的在模型缸3的工作臺(tái)上鋪一層原料材料層，鋪粉層厚度為0.02mm, 120°C機(jī)器預(yù)熱后，計(jì)算機(jī)根據(jù)血管支架的切片模型通過掃描鏡5控制激光器4的激光束41的二維掃描軌跡，有選擇地?zé)Y(jié)原料材料層的固體粉末材料以形成血管支架的一個(gè)零件層片(圖2)，開始打印血管支架，打印過程中監(jiān)視過程是否正常。燒結(jié)后，冷卻棒6在已燒結(jié)后的零件層片表面滾過(圖3)。
[0036](5)完成后，模型缸3中的工作活塞31下降一個(gè)原料材料層厚度。重復(fù)(4)步驟，如此循環(huán)往復(fù)，層層疊加，完成整個(gè)血管支架的各個(gè)零件層片的成型。
[0037](6)，打印結(jié)束后，取出血管支架，將血管支架表面的粉塵吹去，得血管支架樣品SI，在顯微鏡下觀察，制得的血管支架SI符合要求，尺寸符合公差，表面光滑度高。
[0038]實(shí)施例2
采用與實(shí)施例1相同的方法制備血管支架S2，不同的是相鄰最小打點(diǎn)間距為0.1mm。在顯微鏡下觀察，制得的血管支架S2符合要求，尺寸符合公差，表面光滑度高。
[0039]實(shí)施例3
采用與實(shí)施例1相同的方法制備血管支架S3，不同的是原料材料層即鋪粉層厚度為
0.1_。在顯微鏡下觀察，制得的血管支架S3符合要求，尺寸符合公差，表面光滑度高。
[0040]
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種血管支架的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括采用選擇性激光燒結(jié)3D成型技術(shù)，所述選擇性激光燒結(jié)成型技術(shù)包括采用激光對(duì)原料材料層進(jìn)行有選擇性的燒結(jié)形成血管支架的零件層片，所述激光的掃描軌跡包括間隔掃描。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述燒結(jié)為點(diǎn)燒結(jié)，所述激光的掃描軌跡包括點(diǎn)間隔打點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述點(diǎn)間隔打點(diǎn)的相鄰打點(diǎn)間距為0.02-4.00mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述點(diǎn)間隔打點(diǎn)包括將原料材料層劃分為若干燒結(jié)區(qū)域，采用在一個(gè)燒結(jié)區(qū)域打一個(gè)點(diǎn)后在不同的燒結(jié)區(qū)打一個(gè)點(diǎn)的方式，激光掃描打點(diǎn)需燒結(jié)的點(diǎn)形成血管支架的零件層片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述點(diǎn)間隔打點(diǎn)包括將原料材料層正交劃分為四個(gè)燒結(jié)區(qū)域，分別為第一燒結(jié)區(qū)域，與第一燒結(jié)區(qū)域相鄰的第二燒結(jié)區(qū)域，與第二燒結(jié)區(qū)域相鄰的第三燒結(jié)區(qū)域以及分別于與第一燒結(jié)區(qū)域和第三燒結(jié)區(qū)域均相鄰的第四燒結(jié)區(qū)域，采用第一燒結(jié)區(qū)域、第四燒結(jié)區(qū)域、第二燒結(jié)區(qū)域和第三燒結(jié)區(qū)依次打一個(gè)點(diǎn)的方式，激光掃描打點(diǎn)需燒結(jié)的點(diǎn)形成血管支架的零件層片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述激光為飛秒激光。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述飛秒激光的功率為60-100W，控制飛秒激光的掃描速度為6-40mm/s。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括對(duì)形成的零件層片進(jìn)行冷卻。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括在進(jìn)行有選擇性的燒結(jié)前對(duì)原料材料層進(jìn)行預(yù)熱，所述預(yù)熱的溫度為100-120°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述原料材料層的原料為聚乳酸或聚丙交酯；所述原料的平均粒徑為lum-10um。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述原料材料層的厚度為0.02-0.10mnin
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括: 51、鋪設(shè)第一原料材料層，計(jì)算機(jī)根據(jù)原型的切片模型控制激光的二維掃描軌跡，有選擇性的燒結(jié)第一原料材料層形成血管支架的第一零件層片； 52、在形成的第一零件層片上鋪設(shè)第二原料材料層，計(jì)算機(jī)根據(jù)原型的切片模型控制激光的二維掃描軌跡，有選擇性的燒結(jié)第二原料材料層形成血管支架的第二零件層片； 重復(fù)步驟S2，制備疊加層第η零件層片，其中，η為大于2的整數(shù)，得血管支架。
13.—種血管支架，其特征在于，該血管支架為權(quán)利要求1-12任意一項(xiàng)所述的方法制備得到。
【文檔編號(hào)】B29C67/04GK103568326SQ201210265503
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月30日
【發(fā)明者】楊帆, 陳蘇里 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司