316L不锈钢表面微孔结构制备及载药性能研究

发布时间：2020-08-24 15:29

【摘要】：21世纪以来,心血管疾病在人群中的发病率和死亡率逐年攀升,对人类生命安全构成了严重威胁,由此使得心血管支架需求量与日俱增。目前市面上已临床应用的聚合物可降解载药支架主要被国外跨国企业所主导,国产市场占有率较低,同时聚合物降解的不彻底,晚期可能还会诱发炎症等并发症,同时聚合物降解速率缓慢也使得其无法与临床给药需求量同步等一系列问题而饱受争议。316L不锈钢作为一种医用不锈钢,具有良好的生物相容性、力学性能及耐体液腐蚀性能,本文便是以316L不锈钢经阳极氧化制备出的纳米级多孔结构作为药物载体,尝试研发新一代无聚合物多孔载药支架,通过纳米级多孔结构实现药物的控释。本文在广东省省级科技计划项目的资助下(316L不锈钢冠脉支架表面微孔制备及药物释放动力学研究,2015A010105027),主要研究了316L不锈钢表面阳极氧化制孔工艺以及药物加载工艺,并对多孔载药试样进行了体外释放和生物相容性检测。研究成果如下:1、阳极氧化纳米多孔结构制备中,氟化铵浓度范围为0.1~0.15 mol/L,阳极氧化电压范围为20~40V,阳极氧化时间范围为5~30min,阳极氧化温度范围为35~40℃时,所制备出的纳米多孔结构形貌最为规整,其孔径大小在20~30nm之间,孔密度在1.3×10~(11)~1.5×10~(11)个/cm~2左右,本文中所制备的纳米孔长度最长可达16.5μm。2、纳米孔表面的氧化膜氧化不彻底时,将会以残留覆盖物的形式出现在规整孔结构表面。纵向结构表现为表层孔有腐蚀破损痕迹,并伴有连孔出现,总体孔径不大,中间孔结构呈阵列状,且十分规整,外孔壁呈六边形蜂窝状,底层孔接近阻挡层部位时孔径开始缩小,直至完全消失。纳米多孔结构的形成机理可用顶部与底部溶解竞争来解释,调节各工艺参数,当电流密度大小在1.0A/dm~2左右时,可避免孔结构宏观裂纹和破损的发生,从而获得整齐有序的纳米多孔阵列结构。3、累计药物加载量增多会使多孔结构表面孔径缩小,通过对试样进行ATR-FTIR测试,表明Dex药物已成功加载。多孔试样和多孔载药试样均具有较好的药物润湿性。改性后的试样耐腐蚀性能得到明显提高,其中氧化5~10min时的多孔试样耐蚀性最佳。4、本文中药物的累计加载量最佳为100μg/cm~2,阳极氧化10min和30min的多孔试样作为药物载体时,58h内的释放率分别为35.89%和35.27%,持续释放668h后仍能继续缓慢给药。5、相比抛光试样和多孔试样,不锈钢纳米多孔载药试样的粗糙度最低。溶血率中:抛光试样㧐多孔试样㧐多孔载药试样,多孔载药试样的抗溶血性能最佳。血小板在多孔载药涂层表面粘附数量较少,具有较好的抗凝血性能。CCK-8和细胞相容性测试表明,Dex药物对内皮细胞的增殖有一定的促进作用,对平滑肌细胞则表现出明显的抑制作用。
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R943;TG142.71
【图文】：

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修复不易，容易引发炎症等一系列后期病症。不可降解聚合物药物洗脱支架，以聚合物为载体，将药物加载到聚合物之中，然后涂覆于金属支架表面，在局部病变部位进行精准的药物释放，具有良好的药物靶向性，再狭窄率下降到 10%以下[10-11]，但由于聚合物无法降解且长期停留于人体中，会延迟内皮细胞的愈合，在支架移植后的 6-18 个月内血栓发生率达到 4.8%，以及晚期（12 个月左右）炎症等并发症疾病的发生[12-14]。生物可降解聚合物支架以聚乳酸乙醇酸、聚己内酯、壳聚糖等聚合物作为药物载体，植入人体后由于聚合物的降解可以降低晚期并发症的发病率，然而这些聚合物并没有很好的细胞亲和性，且降解速度过于缓慢，大多与临床阶段性给药需求无法同步，也无法在人体内完全降解[15]。无聚合物药物洗脱支架多采用纳米多孔结构作为功能性药物的载体，由于没有引入聚合物载体，可以摆脱过敏反应、晚期炎症反应等疾病的困扰，成为血管支架未来的发展方向。

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第一章绪论床上要求。Morice 等[18]采用激光刻孔技术制备的表面多孔支架用药物填充后进行释放研究，发现这些支架的临床效果与未经刻孔处理的对照组没有显著差异。此外，上海微创的 Firehawk 支架和辽宁垠艺微盲孔支架均是采用激光制孔后用聚合物做载体制成的功能性支架，其结构如图 1-2 所示。

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广东工业大学硕士学位论文的混合电解液中通过直流电源进行阳极氧化也制备出了与 Kure 类似结构的多孔阳极氧化膜，而且二者均表明使用含氟的有机溶液作为电解质，所制备的阳极氧化膜在水中高度溶解，因为氧化膜是非晶的，并且具有高浓度的氟含量，因而需要作退火处理，增强氧化膜的稳定性，而最终结果表明退火处理不会损坏氧化膜的形貌。课题组用磷酸体系和磷酸二氢钠体系对 316L 不锈钢表面进行阳极氧化，制备出了直径在 100～360nm，深度在 50～230nm 大小的凹坑，并未得到理想的纳米多孔结构[44]。之后又用 NH4F、乙二醇和水组成的电解质溶液进行阳极氧化得到了平均孔径在 50～60nm，长度最长可达 42.2μm 的多孔纳米阵列结构，但多孔结构表面伴有颗粒杂质、覆盖物和大裂纹存在，产生原因尚不明了。

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