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一种用于心脏介入手术的3D打印心脏 支架

阅读：718发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种用于心脏介入手术的3D打印心脏支架专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供了一种用于心脏介入手术的3D打印心脏支架，所述用于心脏介入手术的3D打印心脏支架是由基体聚合剂聚左旋乳酸，辅助剂增韧剂、淀粉、填充剂、润滑剂、稳定剂组成，所述用于心脏介入手术的3D打印心脏支架通过基体聚合剂聚左旋乳酸，辅助剂增韧剂、淀粉、填充剂、润滑剂、稳定剂进行共混溶解、过滤浓缩后得到打印浆料，最后进行3D打印制备；用于心脏介入手术的3D打印心脏支架中具有聚左旋乳酸,为生物可降解材料，不含有任何金属成分，不受磁场影响，进而不影响核磁共振的检查，同时不易形成血栓，无需长期服用为防止形成血栓的抗凝血药物，且在体内恢复血管功能后，可完全自行溶解，再狭窄率极低。，下面是一种用于心脏介入手术的3D打印心脏支架专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于心脏介入手术的3D打印心脏支架，其特征在于，所述用于心脏介入手术的
3D打印心脏支架是由基体聚合剂聚左旋乳酸，辅助剂增韧剂、淀粉、填充剂、润滑剂、稳定剂组成，所述用于心脏介入手术的3D打印心脏支架通过基体聚合剂聚左旋乳酸，辅助剂增韧剂、淀粉、填充剂、润滑剂、稳定剂进行共混溶解、过滤浓缩后得到打印浆料，最后进行3D打印制备。
2.根据权利要求1所述的一种用于心脏介入手术的3D打印心脏支架，其特征在于，所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、聚乙烯醇缩丁醛、聚醋酸乙烯、聚乙烯醇、乙基纤维素中的一种。
3.根据权利要求1所述的用于心脏介入手术的3D打印心脏支架，其特征在于，所述填充剂为石英粉、碳纤维、硅酸钙、硅藻土、超细碳酸钙、超细硫酸钡中的一种。
4.根据权利要求1所述的用于心脏介入手术的3D打印心脏支架，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸钠、石蜡、聚乙烯蜡中的一种。
5.根据权利要求1所述的用于心脏介入手术的3D打印心脏支架，其特征在于，所述稳定剂为环氧大豆油、亚磷酸醋、受阻酚、2一苯基叫噪中的一种。
6.根据权利要求1所述的用于心脏介入手术的3D打印心脏支架，其特征在于，所述用于心脏介入手术的3D打印心脏支架的重量组分为：聚左旋乳酸60～100份，增韧剂15～40份，淀粉5～30份，填充剂2～15份，润滑剂2～10份，稳定剂1～10份。
7.根据权利要求1或权利要求6所述的用于心脏介入手术的3D打印心脏支架，其特征在于，所述打印浆料的制备方法为：
（1）、将聚左旋乳酸溶于三氯甲烷中，在室温下搅拌3～5h，得到匀相聚左旋乳酸溶液；
（2）、将增韧剂、淀粉、填充剂、润滑剂和稳定剂混合后倒入步骤（1）中的聚左旋乳酸溶液中，加入纯水、三丁甲基乙醚与2，2－二甲氧基丙烷，充分
搅拌混合后，过滤，在60℃下浓缩成密度为1.15～1.25的稠膏，放入高速振动球磨机中研磨10～12h，再使用恒温磁力搅拌器在37℃下搅拌混匀20～30min，搅拌时转速为1000～
1200rpm，得到打印浆料。
8.根据权利要求7所述的用于心脏介入手术的3D打印心脏支架，其特征在于，利用打印浆料进行打印，所述打印过程为：
（1）、打开电脑及打印机，打开Solidwords2015建模软件，使电脑与打印机处于连接状态，将配制好的打印浆料放入料盘中，将喷头墨盒安装在绘图装置，将需要打印的3D模型数据加载到绘图系统，设定相关打印参数；
（2）、开始打印，打印结束后于30～80℃真空干燥20～30h，进行升温烧结，即得用于心脏介入手术的3D打印心脏支架，所得的用于心脏介入手术的3D打印心脏支架于室温下存放，使用前灭菌。
9.根据权利要求8所述的用于心脏介入手术的3D打印心脏支架，其特征在于，所述步骤（1）中喷头直径设置为200μm，打印速度设置为50～200mm/min，优选打印速度为100mm/min，平台温度设置为42～48℃，打印时层间间距为200μm，厚度为160μm。
10.根据权利要求8所述的用于心脏介入手术的3D打印心脏支架，其特征在于，所述步骤（2）中优选为40℃真空干燥28h。

说明书全文

一种用于心脏介入手术的3D打印心脏支架

所属技术领域

[0001] 本发明涉及医疗技术领域，具体地说，本发明涉及一种用于心脏介入手术的3D打印心脏支架。

背景技术

[0002] 心肌梗塞会导致心肌损失和非收缩性瘢痕组织的形成。虽然手术和药物治疗能提高生存的可能性，但这些干预措施不能弥补心肌细胞的损失。因此，需要继续寻求新的策略来恢复受损心脏的结构和功能特征。

[0003] 传统金属支架在恢复受损心脏的过程中具有重要作用，金属支架丝永久性地存在于血管中，会发生支架内血栓、支架内再狭窄这些并发症，表现为造成内膜增生，大量平滑肌细胞增殖及细胞外基质分泌增加，可能会引起心绞痛、心肌梗死，约20%的患者可能存在急性心肌酶阳性，而一旦发生，患者一般需要再次进行介入治疗，受支架丝的影响，处理起来也更困难，常常需要支架里套支架，这本身也增加了支架内血栓的发生风险，同时还有少见的如支架丝断裂等发生。

[0004] 因此，本领域需要开发一种机械强度更高、生物相容性更好、扩张性能可靠的心脏支架，从而避免传统金属支架植入后引起的皮内细胞结构和功能受损、支架内血栓和内再狭及心绞痛、心肌梗死等问题的出现，并解决普通心脏支架材料使用过程中支撑力差的局限性。

[0005] 近年来，3D打印技术得到了快速的发展，其实际应用领域逐渐增多。3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础，在某种程度上，材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用。目前，3D打印材料主要包括工程塑料（如ABS、PLA、PA）、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等，除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印领域得到了应用，其中在生物医学上应用的材料，最引人注目。因为生物医用材料需要考虑强度、生物安全性、组织工程材料的可降解性等。目前可用于3D打印的生物医用材料主要有金属、陶瓷、聚合物、生物墨水等，其特点是分布范围广，但种类少。

[0006] 3D打印的出现，使我们得以直接打印出可植入人体的植入物，如假体多孔表面的制造及相关部位的设计将发生根本性的变化。个体化植入物的制造将以更快的速度和更经济的方式实现，更贴近临床的需求，一些过去难以实现的结构设计将成为现实。随着该项技术的发展，已有国外企业提出将系列产品的物理库存转化为虚拟库存、生产管理的模式和服务方式都将发生根本性的变化。近二十年来，已经有许多3D打印工艺应用在心脏、骨科等领域。

发明内容

[0007] 针对现有技术中的问题，提供了一种用于心脏介入手术的3D打印心脏支架，所述用于心脏介入手术的3D打印心脏支架是由基体聚合剂聚左旋乳酸，辅助剂增韧剂、淀粉、填充剂、润滑剂、稳定剂组成，所述用于心脏介入手术的3D打印心脏支架通过基体聚合剂聚左旋乳酸，辅助剂增韧剂、淀粉、填充剂、润滑剂、稳定剂进行共混溶解、过滤浓缩后得到打印浆料，最后进行3D打印制备。

[0008] 更进一步地，所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、聚乙烯醇缩丁醛、聚醋酸乙烯、聚乙烯醇、乙基纤维素中的一种。

[0009] 更进一步地，所述填充剂为石英粉、碳纤维、硅酸钙、硅藻土、超细碳酸钙、超细硫酸钡中的一种。

[0010] 更进一步地，所述润滑剂为硬脂酸钠、石蜡、聚乙烯蜡中的一种。

[0011] 更进一步地，所述稳定剂为环氧大豆油、亚磷酸醋、受阻酚、2一苯基叫噪中的一种。

[0012] 更进一步地，所述用于心脏介入手术的3D打印心脏支架的重量组分为：聚左旋乳酸60～100份，增韧剂15～40份，淀粉5～30份，填充剂2～15份，润滑剂2～10份，稳定剂1～10份。

[0013] 本发明还提供了打印浆料的制备方法：（1）、将聚左旋乳酸溶于三氯甲烷中，在室温下搅拌3～5h，得到匀相聚左旋乳酸溶液；
（2）、将增韧剂、淀粉、填充剂、润滑剂和稳定剂混合后倒入步骤（1）中的聚左旋乳酸溶液中，加入纯水、三丁甲基乙醚与2，2－二甲氧基丙烷，充分搅拌混合后，过滤，在60℃下浓缩成密度为1.15～1.25的稠膏，放入高速振动球磨机中研磨10～12h，再使用恒温磁力搅拌器在37℃下搅拌混匀20～30min，搅拌时转速为1000～1200rpm，得到打印浆料。

[0014] 本发明还提供了打印过程：（1）、打开电脑及打印机，打开Solidwords2015建模软件，使电脑与打印机处于连接状态，将配制好的打印浆料放入料盘中，将喷头墨盒安装在绘图装置，将需要打印的3D模型数据加载到绘图系统，设定相关打印参数；
（2）、开始打印，打印结束后于30～80℃真空干燥20～30h，进行升温烧结，即得用于心脏介入手术的3D打印心脏支架，所得的用于心脏介入手术的3D打印心脏支架于室温下存放，使用前灭菌。

[0015] 更进一步地，所述步骤（1）中喷头直径设置为200μm，打印速度设置为50～200mm/min，优选打印速度为100mm/min，平台温度设置为42～48℃，打印时层间间距为200μm，厚度为160μm。

[0016] 更进一步地，所述步骤（2）中优选为40℃真空干燥28h。

[0017] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：1、本发明提供了一种用于心脏介入手术的3D打印心脏支架，通过将各不同组分的聚左旋乳酸、增韧剂、淀粉、填充剂、润滑剂、稳定剂共混溶解、压缩等，制备打印浆料，制备简单，经济环保，为进一步进行3D打印心脏支架奠定了基础。

[0018] 2、用于心脏介入手术的3D打印心脏支架中具有聚左旋乳酸,为生物可降解材料，不含有任何金属成分，不受磁场影响，进而不影响核磁共振的检查，同时不易形成血栓，无需长期服用为防止形成血栓的抗凝血药物，且在体内恢复血管功能后，可完全自行溶解，再狭窄率极低，降解后能够溶为人体内已有的元素，最终可通过呼吸道、排泄物及汗液排出体外，免除患者对接受永久性植入物的忧虑，不需二次手术取出。

[0019] 3、本发明采用3D打印方法打印心脏支架，所需打印温度低，热能耗低、力学性能满足3D打印要求、与人体亲和度高，可降低人体对心脏支架的排斥反应，在心脏介入手术中具有重要的意义。

[0020] 4、心脏介入手术的3D打印心脏支架制备方法具有生产工艺简单、可生物降解、无环境污染、可连续性规模化工业生产等特点。

[0021] 本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明

[0022] 图1为本发明实施例1～27制备的用于心脏介入手术的3D打印心脏支架的拉伸强度示意图。

[0023] 图2为本发明实施例1～27制备的用于心脏介入手术的3D打印心脏支架的断裂伸长率示意图。

[0024] 图3为本发明实施例1～27制备的用于心脏介入手术的3D打印心脏支架的杨氏模量示意图。

[0025] 图4为本发明实施例1～27制备的用于心脏介入手术的3D打印心脏支架的冲击强度示意图。

[0026] 图5为本发明用于心脏介入手术的3D打印心脏支架的制备流程图。

[0027] 图6为本发明用于心脏介入手术的3D打印心脏支架结构示意图。

具体实施方式

[0028] 下面结合具体实施例对本发明做进一步阐述。但这些实施例仅限于说明本发明而不是对本发明的保护范围的进一步限定。该领域技术人员可以根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

[0029] 本发明为一种用于心脏介入手术的3D打印心脏支架，所述用于心脏介入手术的3D打印心脏支架是由基体聚合剂聚左旋乳酸，辅助剂增韧剂、淀粉、填充剂、润滑剂、稳定剂组成，所述用于心脏介入手术的3D打印心脏支架通过基体聚合剂聚左旋乳酸，辅助剂增韧剂、淀粉、填充剂、润滑剂、稳定剂进行共混溶解、过滤浓缩后得到打印浆料，最后进行3D打印制备。

[0030] 实施例1用于心脏介入手术的3D打印心脏支架的重量组分为：聚左旋乳酸70份，乙基纤维素15份，淀粉5份，超细碳酸钙3份，硬脂酸钠2份，环氧大豆油1份。

[0031] 打印浆料的制备：（1）、将聚左旋乳酸溶于三氯甲烷中，在室温下搅拌3.5h，得到匀相聚左旋乳酸溶液；
（2）、将乙基纤维素、淀粉、超细碳酸钙、硬脂酸钠和环氧大豆油混合后倒入步骤（1）中的聚左旋乳酸溶液中，加入纯水、三丁甲基乙醚与2，2－二甲氧基丙烷，充分搅拌混合后，过滤，在60℃下浓缩成密度为1.15的稠膏，放入高速振动球磨机中研磨10h，再使用恒温磁力搅拌器在37℃下搅拌混匀20min，搅拌时转速为1000rpm，得到打印浆料。

[0032] 用于心脏介入手术的3D打印心脏支架（1）、打开电脑及打印机，打开Solidwords2015建模软件，使电脑与打印机处于连接状态，将配制好的打印浆料放入料盘中，将喷头墨盒安装在绘图装置，将需要打印的3D模型数据加载到绘图系统，设定相关打印参数，喷头直径设置为200μm，打印速度设置为100mm/min，优选打印速度为100mm/min，平台温度设置为45℃，打印时层间间距为200μm，厚度为
160μm；
（2）、开始打印，打印结束后于40℃真空干燥20h，进行升温烧结，即得用于心脏介入手术的3D打印心脏支架，所得的用于心脏介入手术的3D打印心脏支架于室温下存放，使用前灭菌。

[0033] 其中，所述三氯甲烷、纯水、三丁甲基乙醚与2，2－二甲氧基丙烷的用量并没有严格的限定，本领域技术人员可根据实际情况进行合适的选择与确定，其用量多少以方便反应进行即可，在此不在进行详细的描述。

[0034] 实施例2用于心脏介入手术的3D打印心脏支架的重量组分为：聚左旋乳酸80份，聚乙烯醇15份，淀粉7份，硅酸钙5份，硬脂酸钠3份，亚磷酸醋4份。

[0035] 打印浆料的制备：（1）、将聚左旋乳酸溶于三氯甲烷中，在室温下搅拌3h，得到匀相聚左旋乳酸溶液；
（2）、将聚乙烯醇、淀粉、硅酸钙、硬脂酸钠和亚磷酸醋混合后倒入步骤（1）中的聚左旋乳酸溶液中，加入纯水、三丁甲基乙醚与2，2－二甲氧基丙烷，充分搅拌混合后，过滤，在60℃下浓缩成密度为1.18的稠膏，放入高速振动球磨机中研磨11.5h，再使用恒温磁力搅拌器在37℃下搅拌混匀25min，搅拌时转速为1000rpm，得到打印浆料。

[0036] 用于心脏介入手术的3D打印心脏支架（1）、打开电脑及打印机，打开Solidwords2015建模软件，使电脑与打印机处于连接状态，将配制好的打印浆料放入料盘中，将喷头墨盒安装在绘图装置，将需要打印的3D模型数据加载到绘图系统，设定相关打印参数，喷头直径设置为200μm，打印速度设置为110mm/min，优选打印速度为100mm/min，平台温度设置为43℃，打印时层间间距为200μm，厚度为
160μm；
（2）、开始打印，打印结束后于50℃真空干燥22h，进行升温烧结，即得用于心脏介入手术的3D打印心脏支架，所得的用于心脏介入手术的3D打印心脏支架于室温下存放，使用前灭菌。

[0037] 其中，所述三氯甲烷、纯水、三丁甲基乙醚与2，2－二甲氧基丙烷的用量并没有严格的限定，本领域技术人员可根据实际情况进行合适的选择与确定，其用量多少以方便反应进行即可，在此不在进行详细的描述。

[0038] 实施例3用于心脏介入手术的3D打印心脏支架的重量组分为：聚左旋乳酸91份，聚醋酸乙烯20份，淀粉12份，超细硫酸钡7份，聚乙烯蜡5份，受阻酚6份。

[0039] 打印浆料的制备：（1）、将聚左旋乳酸溶于三氯甲烷中，在室温下搅拌4.5h，得到匀相聚左旋乳酸溶液；
（2）、将聚醋酸乙烯、淀粉、超细硫酸钡、聚乙烯蜡和受阻酚混合后倒入步骤（1）中的聚左旋乳酸溶液中，加入纯水、三丁甲基乙醚与2，2－二甲氧基丙烷，充分搅拌混合后，过滤，在60℃下浓缩成密度为1.2的稠膏，放入高速振动球磨机中研磨11h，再使用恒温磁力搅拌器在37℃下搅拌混匀27min，搅拌时转速为1050rpm，得到打印浆料。

[0040] 用于心脏介入手术的3D打印心脏支架（1）、打开电脑及打印机，打开Solidwords2015建模软件，使电脑与打印机处于连接状态，将配制好的打印浆料放入料盘中，将喷头墨盒安装在绘图装置，将需要打印的3D模型数据加载到绘图系统，设定相关打印参数，喷头直径设置为200μm，打印速度设置为120mm/min，优选打印速度为100mm/min，平台温度设置为44℃，打印时层间间距为200μm，厚度为
160μm；
（2）、开始打印，打印结束后于70℃真空干燥28h，进行升温烧结，即得用于心脏介入手术的3D打印心脏支架，所得的用于心脏介入手术的3D打印心脏支架于室温下存放，使用前灭菌。

[0041] 其中，所述三氯甲烷、纯水、三丁甲基乙醚与2，2－二甲氧基丙烷的用量并没有严格的限定，本领域技术人员可根据实际情况进行合适的选择与确定，其用量多少以方便反应进行即可，在此不在进行详细的描述。

[0042] 实施例4～7改变实施例1中聚左旋乳酸、乙基纤维素、淀粉、超细碳酸钙、硬脂酸钠与环氧大豆油的重量组分，其它参照实施例1不变，得到实施例4～7。具体见下表。

[0043] 实施例8～11依次改变实施例4～7中打印结束后的真空干燥参数，其它参照实施例4～7不变，依次得到实施例8～11。具体见下表。

[0044] 实施例12～15改变实施例2中聚左旋乳酸、聚乙烯醇、淀粉、硅酸钙、硬脂酸钠与亚磷酸醋的重量组分，其它参照实施例2不变，得到实施例12～15。具体见下表。

[0045] 实施例16～19依次改变实施例12～15中打印结束后的真空干燥参数，其它参照实施例12～15不变，依次得到实施例16～19。具体见下表。

[0046] 实施例20～23改变实施例3中聚左旋乳酸、聚醋酸乙烯、淀粉、超细硫酸钡、聚乙烯蜡与受阻酚的重量组分，其它参照实施例3不变，得到实施例20～23。具体见下表。

[0047] 实施例24～27依次改变实施例20～23中打印结束后的真空干燥参数，其它参照实施例20～23不变，依次得到实施例24～27。具体见下表。

[0048] 下面对实施例1～27制备的用于心脏介入手术的3D打印心脏支架进行力学性能测试，包括拉伸强度、断裂伸长率、杨氏模量、冲击强度。

[0049] 测试方法与标准：拉伸强度GB/T1040-2006、断裂伸长率GB/T1040-2006、杨氏模量GB/T1040-2006、冲击强度GB/T1843-2008。

[0050] 结果见图1～图4。

[0051] 从实施例1～27的拉伸强度、断裂伸长率、杨氏模量及冲击强度可以看出，本发明实施例1～27制备的用于心脏介入手术的3D打印心脏支架符合拉伸强度GB/T1040-2006、断裂伸长率GB/T1040-2006、杨氏模量GB/T1040-2006、冲击强度GB/T1843-2008，具有良好的力学性能。

[0052] 以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

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