[发明专利]用于医疗器械的可生物降解合金丝

说明书

相关申请交叉引用

本申请要求2012年7月10日提交且标题为BIODEGRADABLE ALLOY WIRE FOR MEDICAL DEVICES的美国临时申请序列号61/669,965的权益，通过引用明确地将其全部公开内部并入本文中。

背景

1.技术领域

本发明涉及用于生物医学应用中的可生物降解丝，特别地涉及用于医疗器械如支架中的具有可控生物降解的合金丝。

2.相关技术描述

支架是在置于身体的管或通道中以减轻流动限制或收缩的人造管状结构。支架通常用于冠状动脉中以减轻例如由心血管病产生的血流量限制。然而，支架也可用于非冠状血管、尿路和身体的其它区域中。非冠状应用从具有先天性心脏病(CHD)的儿童的柔性肺血管至具有严重肢体缺血(CLI)的老病人的动脉粥样硬化腘动脉宽泛地变化。安装支架的损害可能是长且曲折的，如在严重的腹股沟下损害的情况下，或者是短且相对均匀的，如在轻度肺动脉狭窄中。

非冠状支架应用包括动静脉瘘(AVF)或假性动脉瘤，其可能作为由于枪伤、坠落事件或其它钝力事件导致的外伤的结果发生。这种现象通常发生在身体的上肢中，其中静脉滴入的缺乏可表现为坏疽、剧痛或局部苍白。与动脉硬化症有关的严重肢体缺血也可产最生关于径向或腋动脉支架的需求例如以避免切断手术或其它更严重的病态。与多数胸腹植入部位(如冠状动脉中)相反，上肢和下肢解剖通常经受更大范围的动作，由此可能提高机械疲劳。

通常，支架由生物相容性金属丝或聚合物纤维制成，其成型成图1A和1B所述类型的通常圆柱形机织或编织结构。这些类型的支架通常指定为“自膨胀”，其中支架可由例如形状记忆材料制成，并在从包容器件中脱除时除去收缩力时通过膨胀而自动地展开，或者“球囊式膨胀”，其中支架通过可膨胀球囊强制性地从内部膨胀。

当植入支架时，它向它植入其中的血管壁施加径向力，这改进了血管畅通性并减少急性阻塞或提高血管直径。在每种情况下，血管通常通过血管壁经数周或数月时间生物重构而实现新的平衡。在该重构完成以后，支架可能不再需要机械支撑并且可例如潜在地抑制血管的进一步自然正性重构或限制再干预。然而，植入的支架的脱除可能是困难的。

许多已知的支架由耐腐蚀且基本非生物降解或非生物再吸收的金属材料形成，所述材料在植入以后在身体内保持其完整性许多年。关于产生可生物吸收支架的设计努力主要关注用于冠状病理学的球囊膨胀技术，可包括聚合物可生物降解支架，所述支架使用聚-L乳酸(PLLA)和聚-L羟基乙酸(PLGA)、镁(Mg)，包括镁的合金或粉末冶金形式以及铁(Fe)和铁-锰合金的营养金属。一些研究方法还关注混杂物，包括涂有营养金属的层状可生物降解聚合物和可生物吸收聚合物。尽管这些材料是可再吸收的，它们可能具有低机械强度和回弹性，和/或可赋予对生物吸收速率的不当控制(即通过在体内太慢或太快地生物降解)。

在铁-锰合金如Fe35Mn的情况下，理想的溶解速率可通过将锰与铁合金实现。例如，可预期一些铁-锰合金在体内与纯铁材料大约两倍一样快地降解。在用于体内应用如支架的丝的情况下，纯铁丝材料可经约2年时间的过程降解，而铁-锰材料可经约1年的过程降解。然而，铁-锰合金可具有对一些体内应用而言不足的弹性和屈服强度。

低合金钢，例如Fe-Mn或Fe-C可显示出在材料不具有保留冷作时的均匀腐蚀。然而，冷作的锻造或机械调整的Fe-Mn合金(如Fe35Mn)具有证明应力腐蚀裂化(SCC)的潜势，这可导致材料表面的点蚀型缺陷。当点蚀过程进行时，接着发生的对丝材料的不均匀环境侵袭可潜在地导致一部分材料与主丝体分离，因为降解进展在点蚀部位以与该部位每一侧上的总结构相比更快的速率进行。

需要用于生物医学应用中的具有足够机械性能和合适降解速率的可生物降解金属材料和丝，其代表与前文相比的改进。

概述

本公开内容提供包含锰(Mn)和铁(Fe)的可生物吸收丝材料，其中加入一种或多种其它组成材料(X)以控制在体内环境中的腐蚀，特别是防止和/或实质性降低点蚀的可能性。例如，Fe-Mn-X体系中的(X)元素可包括氮(N)、钼(Mo)或铬(Cr)，或这些的组合。这促进了丝材料的可控降解，使得可发生相对总材料质量和体积的高百分数材料损失而不使丝材料破裂成多个丝片段。在一些实施方案中，丝材料可具有保留冷作以增强强度，例如用于医学应用。在一些应用中，丝材料可以为适用于可再吸收体内结构如支架中的细丝。