[发明专利]用于可植入医疗器械的铁基生物可降解金属

说明书

公开了铁基可生物降解金属及其制造方法。此铁基生物可降解金属为薄合金金属层隔开的多个铁层的复合结构，具有加速的降解速率和类似于不锈钢的屈服强度。此复合结构使用增材制造技术逐层建造。可以将铁基可生物降解金属制成小直径管材，用于激光切割成可生物降解的可植入裸金属支架或有聚合物涂层药物洗脱支架。可以将铁基生物可降解金属制造和/或加工成骨科植入体。

技术领域

本公开涉及铁基可生物降解金属及其在可植入医疗器械如心血管支架和骨科植入体中的应用。

背景技术

医疗植入体主要由惰性的生物相容金属制成，例如钛，不锈钢和钴铬合金，因其优良的生物相容性，耐腐蚀性和机械性能。这些惰性金属意在一旦植入后将保留于人体中。在许多医疗情况下，仅需要在人体中具有暂时的支撑功能，直到完成组织愈合即可。例如，可能需要在骨折完全愈合后通过二次手术将用于固定骨折的金属板和螺钉移除。另一个例子是由316L不锈钢制成的药物洗脱支架(DES)，其意在永久保留在血管中。支架是小的网状支撑结构，为病变血管提供机械支撑，以防止血管成形术后血管弹性回弹。经过一段预定时间对血管的支撑，通常约在6到12个月，病变的血管已经重塑并修复，可以保持血流畅通，此时支撑不再需要。临床上已证明使用永久性惰性支架来履行暂时的支撑功能会引起多种并发症，包括非常晚期血栓形成，慢性炎症，长期内皮功能障碍，支架内再狭窄，永久性物理刺激，长期抗血小板治疗，无法适应年轻患者的成长，以及诊断成像失真。

对于这种临时医疗需求使用可生物降解的生物材料是一种逻辑性的方式：即在组织愈合完成后医用植入体物完全降解，然后人体内的周围组织将不再受到植入体的不良干扰。

在过去的二十年中，两类可生物降解的生物材料被大量的研究：合成聚合物生物材料，例如聚L-乳酸(PLLA)，聚乙醇酸(PGA)和酪氨酸聚碳酸酯，和金属生物材料，例如镁，铁和锌。对于这种临时医疗需求选择一种生物材料的主要标准是其生物降解速率。最初的研究表明，聚合物生物材料的降解时间为6到48个月，符合此临时医疗需求的范围，因此在过去的二十年中，相当大的努力用于开发聚合物生物材料以用于可生物降解的医用植入体，特别是可生物降解支架或支撑构件用以治疗冠状动脉疾病。可生物降解的聚合物具有比金属低得多的机械性能，聚合物支架或支撑构件的支撑效率不如目前市场上的现有金属支架。根据一年的临床数据，美国食品和药物管理局(FDA)于2016年批准了雅培(AbsorbBVS)的第一个也是唯一的由PLLA制成的可生物降解聚合物冠状动脉支架。但是，FDA在2017年向医疗健康机构发出了一封警告信，两年的中期临床结果显示重大心脏不良事件率有所增加。2017年在此之后，雅培停止了获批的聚合物PLLA支架的全球销售，同时据报另一家美国医疗器械巨头根据竞争对手令人沮丧的临床结果而废止其聚合物可生物降解支架项目。

自第一代支架市场上问世以来，一直是采用生物金属材料制造支架，而且仍然主宰市场，由于其长期证明了的临床安全性，以及出色的生物相容性和机械性能以支撑病变动脉血管。然而，使用生物相容性金属作为暂时医疗需求的支架的主要挑战在于，所有市售的可生物降解金属(铁，镁，锌及其合金)不能同时满足降解速率和机械性能的要求。这些市售的可生物降解金属或者降解太快(例如镁)或降解得太慢(例如铁)或机械性能差(例如锌)。

近十年来，可生物降解金属的最新进展表明了使用可生物降解金属治疗心脏病和骨折的潜力。由可生物降解金属制成的医用植入体比聚合物对应物要坚固得多，并且降解的金属颗粒可完全溶于体液。吞噬细胞可以溶解过量的降解金属颗粒或腐蚀性产物。生物可降解金属在生理环境中的降解通过一系列阳极和阴极反应发生。潜在用于医疗植入体的可生物降解金属包括镁，铁，锌及其合金。