本發(fā)明總體涉及一種可生物降解的金屬支架，特別是用于人體的血管支架，屬于醫(yī)用材料
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：血管支架用于治療在動物血管腔內(nèi)的閉塞。血管支架通常為管狀形態(tài)且在縱向兩端開放。支架以收縮形狀被放入身體中，通常被放入血管腔中，隨后當(dāng)處于治療位點時被膨展至擴張形態(tài)。血管支架已經(jīng)成為優(yōu)選的脈管疾病治療方法，特別是脈管疾病發(fā)生在冠狀動脈及周邊脈管中的情況。傳統(tǒng)的血管支架由不銹鋼、鎳鈦合金和鈷鉻合金等構(gòu)成，其被設(shè)計成在受體的整個壽命期間內(nèi)保持結(jié)構(gòu)完整。可生物降解的材料可以作為這些耐用材料的替代品具有很多優(yōu)點。目前研究的可降解材料主要包括聚合物材料、鐵合金和鎂合金。聚合物材料因ｘ線下不顯影，徑向支撐強度不足，變形能力差而限制其應(yīng)用。鐵合金在生理環(huán)境中腐蝕速度慢，腐蝕產(chǎn)物阻塞血管，故鐵合金也不適用于可降解血管支架。因其良好的生物相容性和降解性，金屬鎂成為目前可降解支架材料的研究熱點。與其他醫(yī)用金屬材料相比，鎂具有以下特點：（1）生物安全性高，鎂離子是細胞內(nèi)僅次于鉀的陽離子，它在機體新陳代謝中發(fā)揮重要作用；（2）生物降解性，鎂在體液中容易腐蝕，可實現(xiàn)在人體中的降解吸收；（3）力學(xué)性能優(yōu)良，鎂密度低，是工程應(yīng)用中最輕的金屬材料；（4）加工和鑄造性能優(yōu)良，可以通過幾乎所有鑄造工藝獲得所需要產(chǎn)品；（5）鎂無磁性，不干擾ct和mr成像；（6）資源豐富，價格低廉。在體液中腐蝕過快和力學(xué)強度不夠是純鎂的兩個最主要缺點。腐蝕過快一方面使降解生成的氫氣、鎂離子、氫氧根離子對人體產(chǎn)生毒害作用；另一方面，支架短時間內(nèi)喪失完整性，達不到預(yù)期效果。為降低腐蝕速度，改善力學(xué)性能，提高生物相容性，目前主要通過純化、合金化、保護涂層和表面改性來改良鎂合金。合金化將能夠提高金屬力學(xué)性能和耐腐蝕性能的元素加入鎂合金中來，這些合金元素包括鋁、鈣、錳、鋅、硅、鋰、鍶、鋯、釔和稀土元素（鈰、鐠、釹、釓、銥）等。本申請針對現(xiàn)有的鎂合金血管支架的缺點，同時從合金化和涂層兩方面入手，獲得了同時具有良好力學(xué)性能和降解速度的新型血管支架。技術(shù)實現(xiàn)要素：本申請首先提供了一種血管支架，其包括:管狀的可生物降解的金屬結(jié)構(gòu)，可選的覆蓋金屬結(jié)構(gòu)的至少一部分表面的可生物降解的金屬層，以及可選的覆蓋該金屬結(jié)構(gòu)和/或金屬層的至少一部分表面的化合物層，其中，金屬層的厚度為0至20微米，優(yōu)選5-15微米，該化合物層的厚度范圍為0至5微米，優(yōu)選1-4微米。其中金屬結(jié)構(gòu)由鎂合金制成，按重量百分百計，該鎂合金含有sn0.5-2.5%，ca0.1-2%，zn0.1-1.2%，sc0.15-0.8%，zr0.5-2%，其中sn與sc的比值sn/sc≥3，余量為mg和不可避免的雜質(zhì)。優(yōu)選，含有sn1-2%，ca0.7-1.1%，zn0.6-0.9%，sc0.3-0.5%%，zr1-1.5%。其中金屬層的成分為zn或sn。優(yōu)選，金屬層位于血管支架一端的部分表面，更優(yōu)選其面積占血管支架全部外表面積的10-90%。其中化合物層為氮化物層或氧化物層，優(yōu)選氮化物層的成分為crn、nbn或其組合，氧化物層的成分為y2o3、sc2o3或其組合。本申請的優(yōu)選方案為：1、所述金屬結(jié)構(gòu)由如下成分的鎂合金制成，按重量百分百計，含有sn1-2%，ca0.7-1.1%，zn0.6-0.9%，sc0.3-0.5%，zr1-1.5%，余量為mg和不可避免的雜質(zhì)，金屬層的成分為sn，化合物層的成分為y2o3。2、所述金屬結(jié)構(gòu)由如下成分的鎂合金制成，按重量百分百計，含有sn1-2%，ca0.7-1.1%，zn0.6-0.9%，sc0.3-0.5%，zr1-1.5%，余量為mg和不可避免的雜質(zhì)，金屬層的成分為zn，化合物層的成分為crn，其中金屬層位于血管支架一端，其面積占血管支架全部外表面積的80-90%。本申請鎂合金中的合金元素ca、zn和sn都是人體不可缺少的營養(yǎng)元素，zr在鎂合金中的生物相容性也已被證實，輕稀土元素sc雖然具有輕微細胞毒性，但申請人發(fā)現(xiàn)當(dāng)sn和sc同時存在的情況下，sn和sc可以形成無毒性的析出物，從而消除sc危險。因此，本申請鎂合金不會引起生物安全性問題。本發(fā)明添加的ca有助于骨組織的生長，同時還可以提高鎂合金的抗蠕變性能，本發(fā)明中ca的添加量為0.1-2%，更優(yōu)選為0.7-1.1%。zn可以提高合金的強度，本發(fā)明中的zn的添加量為0.1-1.2%，更優(yōu)選為0.6-0.9%。sc與其他稀土元素相比，具有更的析出強化和固溶強化效果，因此可以使用更少的量達到與其他稀土元素相同的技術(shù)效果，同時sc可大幅度提高鎂合金基體的電極電位，減小基體與第二相的電偶腐蝕電位差，從而提高鎂合金的耐均勻腐蝕性能。如果sc含量低于0.15%，則不能使本申請鎂合金的強度達到要求；如果sc含量高于0.8，對于鎂合金的強度提高有限，且存在生物安全風(fēng)險，需要添加更多的sn來與sc形成析出物，增加了生產(chǎn)成本。優(yōu)選的sc含量為0.3-0.5%。sn可以提高細化鎂合金的晶粒，提高鎂合金力學(xué)性能和耐腐蝕性能，同時sn和sc可以形成無毒性的析出物，從而消除添加sc帶來的危險，并且該析出對鎂合金的強化效果明顯，具體原理尚不明確，推斷是因為形成的細小彌散的析出物在鎂合金中起到的釘扎的效果，妨礙了鎂合金晶粒的長大；但需要注意的是如果sc和sn含量過高會造成析出物過多，影響鎂合金的加工性能。為了充分發(fā)揮該作用，本申請要求sn與sc的比值sn/sc不低于3。因此，本發(fā)明sn的添加量為sn0.5-2.5%，更優(yōu)選為sn1-2%。zr作為晶粒細化劑，可以顯著提高合金的強韌性和耐腐蝕性，本發(fā)明zr的添加量為0.5-2%，更優(yōu)選為1-1.5%。為了進一步提高支架的耐腐蝕性，本申請進一步在鎂合金支架上覆蓋一層耐腐蝕比鎂合金更好的金屬層。該金屬層可以為任何不會對生物安全性產(chǎn)生影響的金屬，本申請優(yōu)選為zn或sn。該金屬層可以通過熱浸、熱噴涂、氣相沉積等任何常規(guī)方法涂敷在制得的鎂合金支架上。為了更進一步提高支架的耐腐蝕性，本申請進一步在支架上覆蓋一層例如為氮化物和/或氧化物的化合物層。該金屬層同樣可以為任何不會對生物安全性產(chǎn)生影響的化合物層。本申請優(yōu)選氮化物層的成分為crn、nbn或其組合，氧化物層的成分為y2o3、sc2o3或其組合。該金屬層可以通過氣相沉積、離子注入等本領(lǐng)域的常規(guī)方法涂敷在制得的鎂合金支架上。另外，還優(yōu)選金屬層不完全覆蓋支架的金屬結(jié)構(gòu)，利用金屬結(jié)構(gòu)的鎂合金與金屬層形成陽極保護，從而減緩覆蓋有金屬層的部分的降解速度。本申請通過同時添加sn和sc，并控制sn和sc的比例，不僅可以使鎂合金晶粒細化，提高鎂合金的力學(xué)性能和耐腐蝕性，同時還避免了稀土元素添加造成的生物安全性風(fēng)險。進一步地，金屬層和化合物層的使用都極大的延緩鎂合金的降解速度，可以使本申請鎂合金支架的降解時間顯著延長，特別是在同時使用金屬層和化合物層的情況下，可以使本申請支架的降解時間延長約3-10個月。本申請獲得鎂合金的強度大于380mpa，延伸率大于35%。本申請得到的血管支架的可以在治療位點的有效支撐時間至少1年。具體實施方式首先采用本領(lǐng)域的常規(guī)制備方法生產(chǎn)本申請的鎂合金，具體成分如表1所示。表1鎂合金成分列表可以看到，本申請的血管支架用鎂合金的屈服強度和延伸率均優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的we43合金。另外根據(jù)gb/t16886.5-2003對試樣1-4的鎂合金進行了體外細胞（l-929成纖維細胞）毒性測試，結(jié)果顯示本申請鎂合金降解產(chǎn)物對于細胞活性沒有影響，細胞毒性為0級，顯示出優(yōu)良的生物相容性。而對比例1中由于sn含量過低，不滿足本申請要求的sn/sc≥3，細胞毒性為1級。試樣制備：①體外實驗試樣：將本申請成分為表1中的試樣3的鎂合金、we43鎂合金和純鎂錠加工成直徑12mm、高度3mm的圓柱體狀試樣，表面拋光，用無水乙醇超聲清洗10min，在室溫空氣中晾干。然后將部分本申請鎂合金通過熱噴涂涂覆5微米厚的金屬zn或sn層，再將部分涂覆zn或sn層的鎂合金試樣氣相沉積1微米厚的crn或y2o3。②體內(nèi)實驗試樣：將we43鎂合金和鈦合金加工成直徑3mm、高度7.5mm的圓柱體狀試樣，表面拋光，用無水乙醇超聲清洗10min，在室溫空氣中晾干。組材料經(jīng)環(huán)氧乙烷消毒后干燥封存待用。體外靜態(tài)浸泡實驗：靜態(tài)浸泡實驗在(37.0±0.5)℃水浴中進行，將本申請鎂合金試樣、鎂合金涂覆zn或sn層試樣、鎂合金涂覆zn或sn以及crn或y2o3試樣、we43鎂合金和純鎂樣品分別浸入250ml模擬體液中，浸泡過程中不攪拌振蕩。其中模擬體液的成分如表2。表2模擬體液的成分組成質(zhì)量濃度nacl6.800g/lcacl20.200g/lkcl0.400g/lmgso4100g/lnahco32.200g/lna2hpo40.126g/lnah2po40.026g/l靜態(tài)浸泡第3，7，30天從模擬體液中取出試樣，去離子水沖洗后用乙醇清洗，室溫下干燥。用200g/l鉻酸(重慶北暗化學(xué)試劑廠)清洗，去除試樣表面沉積的腐蝕產(chǎn)物，根據(jù)下列方法計算腐蝕速率，單位取mm/年。計算公式如下：腐蝕速率=(k×w)/(a×t×d)其中，系數(shù)k=8.76×104，w為失重(g)，a為試樣與溶液接觸的表面積(cm2)，t為浸泡時間(h)，d為密度(g/cm3)。3，7，30d后的降解速率見表3所示，結(jié)果顯示，本申請鎂合金在各時間點的降解速率均由于現(xiàn)有技術(shù)。通過根據(jù)測得的降解速度可以推算，如果在成品支架上涂覆10微米的zn或sn以及5微米的y2o3或crn層，可以實現(xiàn)將鎂合金的降解時間推遲1年左右。表3各試樣的降解速度（微米/年）目前采用新西蘭兔的動物實驗正在進行當(dāng)中，有理由相信，本申請的血管支架滿足臨床的使用需求，具有值得期待的應(yīng)用前景。當(dāng)前第1頁12