过程装备新材料技术报告_过程装备实习报告

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过程装备新材料技术报告

——浅谈可降解心血管支架材料

可降解心血管支架材料看似与过程装备新材料并无多大表面联系，但各个学科之间是相通相融的，万教授也在课堂上讲过他们现在的研究方向并不单一，而是一个研究项目牵扯到 多个知识领域。例如可降解心血管支架材料，其中就涉及到材料学科、生命生物学科、医药学科以及化学学科等。这四堂课下来，让我对这方面产生了浓厚的兴趣。

下面介绍一下下心血管支架的种类及生物学特征：

医用金属裸支架：

生物医用金属由于具有良好的生物功能性和优异的加工性能，成为最早应用于支架的基体材料。316L不锈钢(Fe-18Cr-1 4Ni-25Mo)能在表面形成氧化层，具有很好的抗腐蚀性，杨氏模量较大，屈服强度不大，在生物材料领域有较大的优势，但其含有的镍具有致敏反应。相对于不锈钢，各类合金支架材料发展迅速。钴合金作为支架材料，有更大的强度，在保持应有的径向支撑力的同时可制成更小的支架，更容易达到血管远端；镍钛形状记忆合金作为支架材料，具有超弹性，形状记忆效应和良好的生物相容性被广泛应用；难熔金属，如钽具有良好的抗生理腐蚀性、血液相容性、X射线和MRI可视性，其氧化物基本上不被吸收，不呈现毒性反应，也是支架常用的材料之一。此外，金属支架材料还包括铂、金、铱、钯等贵金属。但金属支架易造成血管内膜损伤，诱发血管内膜增生导致再狭窄，金属支架还存在血栓形成，出、凝血并发症、屈曲性不匹配、金属物永久存留于体内增加支架内再狭窄发生率等缺陷。为降低支架内再狭窄发生率，克服金属支架上述缺陷，研制新型支架势在必行。

药物涂层支架：

从理论上讲抑制血小板黏附、血栓形成，血管内膜增生的药物可防止支架内再狭窄。近年研制出的药物涂层支架对于防治再狭窄成效显著。这种支架由金属支架、聚合物基质和药物3部分组成。金属支架为主体，采用316L不锈钢。钴基合金、镍钛合金等材料。基质为可降解多聚物薄膜，它是药物搭载控释的平台。常用的基质材料有聚乳酸，左旋聚乳酸，多聚左旋羟乙酸等。选用的药物有雷帕霉素、紫杉醇、地塞米松、肝素、多肽等。通过控制基质的降解速度，药物释放可以持续数周、数月，甚至超过1年。Hagspiel等将地塞米松聚合物涂层金属支架置入犬股动脉，对侧股动脉置入普通裸金属支架作对照，对地塞米松抑制内膜增生、预防支架内再狭窄的疗效进行评价，结果显示，地塞米松支架能明显抑制血管内膜增生。

Alt等对水蛭素及伊洛前列素(抗血栓药物)左旋聚乳酸被覆支架预防再狭窄疗效进行了研究，结果表明该支架能有效减少再狭窄的发生率。

生物可降解支架：

这种支架既可暂时支撑管壁，保持血管通畅，又能抑制早期血栓形成及晚期新生内膜增生，还可作为药物局部投放的栽体，达到有效防止支架置入后血管急性闭塞和降低再狭窄发生率，是目前研究的重点。研究表明制备可生物降解聚合物支架的材料有多种，如聚乳酸、聚原酸酯、聚己内酯、聚羟基乙酸、聚羟基乙刚聚乳酸共聚物，聚羟基丁酸戊酯、聚氧化乙烯、聚对苯二甲酸丁二酯共聚物等。生物可降解性血管支架又可分为生物可降解膜被覆金属支架、药物涂层支架、完全生物可降解性冠状动脉支架和载药生物可降解性冠状动脉支架4 种类型，研制应用已不断取得进展，但仍面临不少问题。随着科学技术的进步，各学科协作的加强，载药生物可降解性冠状动脉支架有望最终取得成功。

药物涂层支架的研究涉及药物学、生物学、材料学多学科交叉，研究药物缓释载体的释放机制，寻找血液相容性更好的药物缓释载体，加强缓释载体与机体的结合强度是当前支架药物缓释载体研究所要解决的问题。

支架的生物相容性:

支架的生物相容性是一个复杂的连锁过程，支架材料作为人体组织之外的异物自置入之日起，即开始对机体组织细胞产生不同程度物理化学因素的刺激影响，如引起炎性反应、导致细胞黏附和增生、形成伪内膜等。而另一方面是机体的神经、体液系统内环境，对置入的生物材料也会产生一系列侵蚀影响和排异反应，这是机体固有的一种防御机制。

血液相容性：

心血管支架置入后与血液直接接触，将对血液中血小板、红细胞、白细胞及血浆蛋白等成分发生作用，相互作用的结果会导致血栓形成、溶血、补体系统激活及血液中有形成分改变等。材料的血液不相容性会严重地将危害人体生命过程。因此，具有优良血液相容性的支架材料对血液或血液成分的功能和性质影响应在适当的范围内，主要表现在：①黏附血小板较少，不激活血小板，不发生血栓。②不激活凝血系统，促进凝血时间缩短。③无溶血作用。④不对其他血液成分产生不利的影响。凝血过程在血栓形成过程中起到重要作用，凝血过程的启动是通过组织因子途径，但由于组织因子途径抑制物的存在，只能生成少量凝血酶，后者通过正反馈作用进一步放大生成足够的凝血酶以完成凝血过程。有学者对比了雷帕霉素药物洗脱支架和非药物支架置入对组织因子和组织因子途径抑制物的影响，证实在现有的药物治疗基础上，置入药物支架和非药物支架对凝血和抗凝血系统的影响类似，并不促进系统高凝状态的发生支架材料血液相容性不良可能是支架内再狭窄形成的原因之一，有研究考察冠心病患者冠状动脉支架置入后血清Bcl-2的变化，结果显示普通支架组较雷帕霉素支架组Bcl-2升高明显，说明雷帕霉素支架可能对支架内再狭窄有一定的防治作用。

支架的材料学特性:

对于心血管支架材料，既要有良好的细胞亲和性，又要有与血管相似的力学性能。由于血管所处的力学环境较特殊，对支架材料的力学性能要求较高，不仅需要能承受血液的脉动压力，还要能与临近血管的直径有相近的变化幅值，在支架与血管相接的吻合口处能够承受缝线的牵张拉力。表征血管组织工程支架材料的力学性能指标有很多，如破裂强度、缝合强度、材料的最大应变、最大应力和杨氏模量等。其中破裂强度表征支架内部能够承受的最大液体压力，缝合强度表征支架与血管吻合部位能承受的最大缝线拉力，评价了不同比例共混材料制成的管形支架的破裂强度和缝合强度，可以选取合适比例的共混血管支架材料。徐志强等考察了9种组织工程支架材料的杨氏模量等力学性能，为组织工程支架的设计、制作的选材提供力学依据。另外，也可利用计算流体动力学的方法，从流体动力学角度研究了支架置入对于血流情况的影响，为支架的优化设计提供参考。

药物缓释体设计应具有下列特点：①缓释体(涂层或生物可降解支架)应是柔韧的，可降解支 架要具有良好的径向强度。②具有大的表面积以装载一种或多种药物。③在靶向损伤处支架 间的间隙应是小的，从而获得均匀的药物分布。

通过对可降解心血管支架材料的学习让我受益颇深，我看到这一领域的发展有着远大的前景，我觉得理想的生物可降解合成材料应具备以下特点:①良好的生物相容性，其本身或降解产物无毒性，不会引起炎症和免疫排斥反应。②适宜的生物降解性，其降解速度与组织再生速度相匹配，最后可以完全吸收。③良好的结构相容性，适当的强度和可塑性，能保持稳定的立体结构，置入后可以替代血管的结构和功能。④良好的表面相容性和一定的生物活性，材料表面有利于种子细胞的黏附和生长，并能通过表面修饰、预处理等机制对种子细胞的黏附和生长进行调控。

我们不能仅仅局限于化工机械，毕竟年少就该轻狂！通过对万教授生平丰富阅历的了解，让我学到无论做什么，别太计较，态度要端正，当然还有很重要的一点，得有能力。回头想想大学几年，我做了些什么，我又是怎么做到的，想起未免遗憾，人生在世，不可辜负时光，应该学会不断的自我更新！抓住机遇，永不言败！