[发明专利]一种全降解心血管支架用铁基复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种全降解心血管支架用铁基复合材料及其制备方法。

背景技术

目前临床上应用的心血管支架材料以金属材料为主，包括316L不锈钢、Ti和Ni-Ti合金、Co-Cr合金、Pt-Ir合金以及金属Ta等。但是，这些支架材料全部是生物惰性材料并且在生物体内不可降解，植入人体后会作为异物长期存在于体内，有血管再狭窄、晚期血栓发生的风险，同时需要进行长期的抗血小板治疗。鉴于以上原因，开发生物可降解的心血管支架材料是心血管支架的发展趋势。

国内外关于可降解心血管支架材料的研究集中在镁合金以及纯铁上。但镁合金存在一些缺点，如同316L不锈钢相比，镁合金的力学性能较差，提供的径向支撑力可能不足；另一方面，镁合金在体液环境中腐蚀速率过快，有可能在血管重塑之前支架就发生腐蚀破碎，造成支架植入失败。

从生物相容性的角度来看，铁元素是人体重要的微量元素，成人体内铁元素含量约为4-5g，其中70%与血红蛋白结合。铁具有重要的生理功能，在许多的生物化学反应中起着重要重要作用，如氧气感应和传输、电子转移、催化等。纯铁在体液环境中能够发生腐蚀，有望成为新一代的可降解心血管支架材料。早期的动物实验研究也证实了纯铁具有良好的生物相容性以及作为心血管支架材料的可行性。但是纯铁作为心血管支架材料还存在着一些问题，主要是纯铁的力学性能较316L稍差，需要进一步提高其力学性能；另外纯铁在体液环境中腐蚀速率较慢，在含有Cl^-的体液环境中易发生点蚀，引起支架局部失去力学强度而破裂，造成植入失败。因此，对于纯铁作为心血管支架材料，需要加快其腐蚀速率同时使纯铁在体液环境中的腐蚀更均匀。

从材料学角度，改善纯铁腐蚀速率和腐蚀方式的方法主要有两种：一是通过添加一些非贵金属的合金化元素使铁基体更容易发生腐蚀，但研究证实此种方法对加快纯铁的腐蚀速率效果并不理想；另一种是通过添加贵金属合金化元素形成细小均匀分散的金属中间相，作为阳极与铁基体形成电偶腐蚀，起到加速腐蚀的作用，但采用传统的铸造技术，金属中间相的形成和均匀分布难以控制。采用复合化的方法，不仅能够得到均匀分散的贵金属相，加速铁基体的腐蚀,同时宏观上看能够使铁基体的腐蚀更加均匀，而且由于二次相的增强作用可以进一步提高铁基材料的力学性能。

钨是除碳之外熔点最高的元素，比纯铁的标准电极电位要高。由于其较好的辐射不透过性和致血栓性，纯钨机械可脱性微弹簧圈被用于介入手术治疗脑动脉瘤以及其他血管瘤。研究结果证实，由于钨弹簧圈的植入，虽然患者体内血清中钨离子浓度增加，但并没有引起局部或系统毒性。血管平滑肌细胞、内皮细胞和纤维原细胞在纯钨弹簧圈表面都表现出较高的细胞活性，溶液中钨离子浓度的增大并没有对细胞活性产生明显的影响。而且只有当溶液中的钨离子浓度高于50μg/ml时才能引起血管平滑肌细胞、内皮细胞和纤维原细胞的毒性反应。这些证实了钨具有良好的生物相容性。

氧化铁是一种磁性材料，在靶向传输、细胞标识等生物医学领域有着广泛的应用，早期的研究证实了氧化铁具有良好的生物相容性。此外，氧化铁是纯铁的降解产物之一。硫化亚铁也是一种铁的化合物，没有细胞毒性。

碳纳米管是一种新型的碳材料，具有特殊的纳米结构和优异的物理化学性能，如低密度、高强度、良好的电导性和温度传导性能，成为生物医学应用领域一个新的研究热点。碳纳米管作为高分子复合材料的增强体，可以提高高分子材料的强度，也能改进基体材料的细胞相容性。经过表面修饰的碳纳米管作为组织工程支架能为细胞生长和组织再生提供诱导和支持。此外，碳纳米管在气体传感器及生物分子的电化学分析方面也有着广泛的应用研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种全降解心血管支架用铁基复合材料及其制备方法，该铁基复合材料具有良好的生物相容性、适宜的腐蚀速率，且能够满足心血管支架材料的力学性能要求。

本发明提供的一种全降解心血管支架用铁基复合材料，包括Fe和W；

以重量百分比计，所述铁基复合材料中，W的含量为0~10%，但不为零，该铁基复合材料的具体组成可为：由质量百分含量为2%~5%的W和余量的Fe组成，具体可为98%的Fe和2%的W以及95%的Fe和5%的W。

本发明提供的另一种全降解心血管支架用铁基复合材料，包括Fe和Fe₂O₃；