一种不锈钢及其制备方法和药物洗脱支架与流程

本发明涉及不锈钢技术领域，尤其涉及一种不锈钢及其制备方法和药物洗脱支架。

背景技术：

316l不锈钢由于具有良好的生物相容性、力学性能及耐腐蚀性，而被广泛应用于矫形外科植入物、牙种植体及冠状动脉支架等医学领域。在316l不锈钢表面制备纳米叠孔结构，有利于药物的加载以及达到药物缓释的效果。

药物洗脱支架可以明显地降低血管的再狭窄率。通常采用免疫抑制药雷帕霉素(rapa)、抗增殖药物紫杉醇(ptx)、抗炎性药物地塞米松(dxm)和抗血栓药物水蛙素(hirudin)等功能性药物，将药物加载到支架金属基体中，当支架植入体内病变部位后，就达到在局部病变部位进行药物精准释放，达到抑制平滑肌细胞增殖和炎症、血栓发生等的目的。

现有的技术中，《纳米多孔阳极氧化铝在支架上控释药物》(kang,hj,kim,dj,park,sj,yoo,jb,ryu,ys.controlleddrugreleaseusingnanoporousanodicaluminumoxideonstent[c]thinsolidfilms515(2007)5184–5187)在316l不锈钢表面通过涂覆方法使表面存在纳米孔氧化铝层从而达到载药目的，但是药物达不到缓释的效果，而且氧化铝纳米孔层与基体不锈钢之间存在结合力不足，容易使涂层脱落的问题。《使用复合聚乳酸(乳酸-共-乙醇酸)缓释布洛芬/钛植入物表面的二氧化钛纳米管》(jia,hy，kerr.llsustainedibuprofenreleaseusingcompositepoly(lactic-co-glycolicacid)/titaniumdioxidenanotubesfromtiimplantsurface[j].journalofpharmaceuticalsciences,vol.102,2341–2348(2013))中采用聚合物加载药物，缓释效果好，但存在晚期血栓的问题，而且手术过程中聚合物药物涂层容易剥落。

技术实现要素：

本发明提供了一种不锈钢及其制备方法和药物洗脱支架，解决了药物涂层与基体存在结合力不足，易脱落的问题。

其具体技术方案如下：

本发明提供了一种不锈钢，所述不锈钢表面原位生成小孔和大孔，所述大孔和所述小孔呈大孔套小孔的叠孔结构。

本发明中，不锈钢表面的大孔和小孔均是原位生成，因此，不存在涂层与基体的结合力不足的问题；不锈钢表面大孔和小孔均可以加载药物，实现双载药的效果，而且可达到延长药物释放时间的效果。

本发明中，所述大孔与所述小孔的孔径比为(18:5)～(15:1)，优选为(12：1)，其中，小孔的孔径为20nm～50nm，适合小分子药物的负载，大孔的孔径为180nm～300nm，优选为180nm～260nm。

小孔的深度约为4μm-5μm，大孔的深度约为20nm-45nm。大孔孔径大且具一定孔深，可提高可降解聚合物药物载体与不锈钢之间的结合力。

本发明中，小孔数量多且孔径合适，因而可以满足临床所需药物的加载量。

本发明中，不锈钢优选为316l不锈钢。

本发明还提供了一种不锈钢的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：以不锈钢作为阳极，石墨作为阴极，在第一电解液中进行第一次阳极氧化，得到表面含大孔结构的不锈钢；

步骤2：以所述表面含大孔结构的不锈钢作为阳极，石墨作为阴极，在第二电解液中进行第二次阳极氧化，退火处理后，得到大孔套小孔的呈叠孔结构的不锈钢；

所述第一电解液为磷酸二氢钠水溶液、磷酸二氢钾水溶液电解质或磷酸水溶液，优选为磷酸二氢钠水溶液；

所述第二电解液为氟化铵的醇溶液。

本发明第一次阳极氧化的目的是获得不锈钢表面的大孔，第二次阳极氧化的目的是获得不锈钢表面的小孔，从而获得大孔套小孔的叠孔结构薄膜。

本发明步骤1中，优选以不锈钢片作为阳极，以石墨片作为阴极。

所述不锈钢片在进行第一次阳极氧化前，还需进行前处理；

所述前处理具体包括：将不锈钢依次进行砂纸打磨、清洗、电化学抛光，透明胶封装反应面背面。

所述打磨为500#-1500#砂纸逐级打磨；所述清洗为分别在丙酮、乙醇、去离子水下，在超声条件下清洗10min；所述电化学抛光中，抛光液为磷酸和硫酸混合液，体积比为3：2；抛光步骤为不锈钢作为阳极，石墨作为阴极，反应时间为4min-6min，搅拌子转速为760r/min，反应温度为85℃，反应电流密度为30a/dm²-50a/dm²。

本发明步骤1中，所述第一电解液的浓度为0.05mol/l-0.4mol/l，优选为0.3mol/l；

所述第一次阳极氧化的电压为20v-60v，优选为30v，时间为5min-40min，优选为20min，反应温度为0℃～20℃，优选为0℃，搅拌转速为350r/min。

本发明第一次阳极氧化在特定的工艺参数下才能在不锈钢表面原位生成大孔结构。

本发明步骤2中，所述第二电解液氟化铵的醇溶液中的溶剂优选为乙二醇，所述氟化铵的醇溶液的浓度为0.05-0.15mol/l，优选为0.15mol/l；

所述第二次阳极氧化的电压为40-60v，优选为60v，时间为10min-60min，优选为10min，反应温度为0-35℃，优选为20℃，搅拌转速为600r/min；

所述退火处理优选在氮气或惰性气体的氛围下进行，所述惰性气体优选为氩气，所述退火温度为350℃～400℃，保温时间为40min～60min，升温时间与降温时间为5℃～6℃/min。

本发明第二次阳极氧化在特定的工艺参数下才能在不锈钢表面原位生成小孔结构，进而与大孔形成叠孔结构。

本发明还提供了上述不锈钢或上述制备方法制得的不锈钢在制备药物洗脱支架中的应用。

本发明还提供了一种药物洗脱支架，包括：上述不锈钢或上述制备方法制得的不锈钢、加载在所述不锈钢表面大孔中的药物载体和第一种药物，以及加载在所述不锈钢表面小孔内的第二种药物。

本发明提供的药物洗脱支架中，以不锈钢作为基体，价格低廉。不锈钢大孔中药物载体可以使得第一种药物达到缓释的效果，从而达到最佳的治疗效果。当支架植入体内后，体内会发生炎症等反应，由于小孔中第二种药物未混合药物载体，第二种药物会较快的释放来缓解炎症。药物洗脱支架中两种药物更好的满足支架植入初期和后期对药物的不同需求。

本发明中，可降解聚合物优选为壳聚糖或聚乳酸乙醇酸共聚物(plga)，更优选为plga75/25；

所述第一种药物为预防血管再狭窄类药物，优选为雷帕霉素和/或紫杉醇；

所述第二种药物为抗炎症药物，优选为地塞米松。

本发明中，大孔结构可提高聚合物与支架的结合力，同时降低两种药物的突释，第一种药物可随着可降解聚合物的降解而释放。不锈钢叠孔结构中仅大孔中含聚合物，聚合物用量少，能降低晚期血栓的发生概率。

本发明中，所述第一种药物与所述药物载体的质量比为(2:8)～(4:6)，优选为3：7。

本发明药物洗脱支架的制备方法，包括以下步骤：

1)制备第一种药物溶液：将第一种药物与药物载体混合后溶于溶剂中，得到第一种药物溶液；

2)制备第二种药物溶液：将第二种药物溶于溶剂中，得到第二种药物溶液；

3)采用浸涂法将第二种药物溶液加载到叠孔结构的小孔中，干燥后，继续采用浸涂法将第一种药物溶液加载到叠孔结构的大孔中，干燥，得到药物洗脱支架。

本发明步骤1)中硅橡胶优选为706硅橡胶。

本发明步骤1)中，所述溶剂优选为1,4-二氧六环；所述第一种药物溶液中，所述药物载体的质量浓度为1％～2％，优选为1％。

本发明步骤2)中，所述溶剂优选为乙醇，所述第二种药物溶液的浓度为1mg/ml-2mg/ml，优选为1mg/ml。

本发明步骤3)中，采用浸涂法将第二种药物溶液加载到小孔后，干燥，重复操作，待第二种药物加载量达以预设目标值后，再进行第一种药物溶液的浸涂按预设值浸涂在大孔中，干燥；所述第二种药物溶液的干燥优选在真空干燥箱中37℃下真空干燥1h，所述第一种药物溶液干燥优选在常温中干燥24h，再在干燥箱中于37℃下干燥2h。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明提供了一种不锈钢，所述不锈钢表面原位生成小孔和大孔，所述大孔和所述小孔呈大孔套小孔的叠孔结构。

本发明提供的不锈钢表面的大孔和小孔均是原位生成的，与不锈钢结合紧密；不锈钢表面的大孔和小孔均可以加载药物，实现双载药的效果，可达到延长药物的释放时间目的。本发明提供的不锈钢可以应用在药物洗脱支架中时，大孔可以负载混合药物载体的第一种药物，小孔仅负载第二种药物，大孔中的第一种药物可以随着药物载体的降解逐渐释放，达到缓释的效果，小孔中的第二种药物可以相对第一种药物较快释放缓解支架植入体内初期引发的炎症等反应症状。不锈钢大孔和小孔中的药物能更好的满足支架植入初期和后期对药物的不同需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例3提供的叠孔结构的不锈钢表面的高倍扫描电镜图；

图2为本发明实施例3提供的叠孔结构的不锈钢表面的低倍扫描电镜图；

图3为本发明实施例3提供的药物洗脱支架的两种药物洗脱释放曲线示意图；

图4为本发明对比例1提供的不锈钢阳极氧化表面的高倍扫描电镜图；

图5为本发明对比例2提供的不锈钢阳极氧化表面的低倍扫描电镜图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中所述水均为去离子水。

实施例1

本实施例为叠孔结构的不锈钢的制备

阳极氧化工艺：将封装后的不锈钢片作阳极，石墨作阴极(50mm×130mm)，极间距为35mm，阴极正对面积大于阳极，利用低温恒温反应浴进行控温，磁力搅拌转速为600r/min，以确保阳极氧化时反应物的传质和扩散均匀。阳极氧化分两步进行。

第一步阳极氧化：电解质采用磷酸二氢钠/水体系，其中磷酸二氢钠的浓度为0.3mol/l，采用恒压法，电压为30v，恒温水浴温度为0℃，调整磁力搅拌转速为350r/min，阳极氧化时间为20min；

第二步阳极氧化：电解质采用氟化铵/乙二醇有机电解质体系，其中氟化铵的浓度为0.05m，采用恒压法，电压为40v，恒温水浴温度为35℃，阳极氧化时间为10min，调整磁力搅拌转速为600r/min。待两步阳极氧化反应完成后，将所制备的试样置于装有乙醇的小烧杯中保存，并于清洗池中超声清洗10min以去除试样表面的电解液。

将阳极氧化后的试样在氩气的氛围下，进行退火处理，退火温度为350℃，保温时间为40min，升温时间与降温时间为5℃/min，得到叠孔结构的不锈钢。

微观形貌观察：使用场发射扫描电子显微镜(日立su8010)对试样表面形貌进行观察，不锈钢表面大孔呈不规则多边型，大孔内部的小孔呈类蜂窝状且孔径达20nm-60nm，整体规则且整洁，呈类网状结构。

实施例2

本实施例为叠孔结构的不锈钢的制备

阳极氧化工艺：将封装后的不锈钢片作阳极，石墨作阴极(50mm×130mm)，极间距为35mm，阴极正对面积大于阳极，利用低温恒温反应浴进行控温，磁力搅拌转速为600r/min，以确保阳极氧化时反应物的传质和扩散均匀。阳极氧化分两步进行。

第一步阳极氧化：电解质采用磷酸二氢钠/水体系，其中磷酸二氢钠的浓度为0.3mol/l，采用恒压法，电压为30v，恒温水浴温度为0℃，调整磁力搅拌转速为350r/min，阳极氧化时间为20min；

第二步阳极氧化：电解质采用氟化铵/乙二醇有机电解质体系，其中氟化铵的浓度为0.10m，采用恒压法，电压为40v，恒温水浴温度为0℃，阳极氧化时间为60min，调整磁力搅拌转速为600r/min。待两步阳极氧化反应完成后，将所制备的试样置于装有乙醇的小烧杯中保存，并于清洗池中超声清洗10min以去除试样表面的电解液。

将阳极氧化后的试样在氩气的氛围下，进行退火处理，退火温度为350℃，保温时间为40min，升温时间与降温时间为5℃/min，得到叠孔结构的不锈钢。

微观形貌观察：使用场发射扫描电子显微镜(日立su8010)对试样表面形貌进行观察，不锈钢表面大孔呈类椭圆型，大孔内部的小孔呈较规整的蜂窝状且孔径达20nm-50nm，整体规则且整洁，类网状结构。

实施例3

本实施例为不锈钢叠孔结构的制备

阳极氧化工艺：将封装后的不锈钢片作阳极，石墨作阴极(50mm×130mm)，极间距为35mm，阴极正对面积大于阳极，利用低温恒温反应浴进行控温，磁力搅拌转速为600r/min，以确保阳极氧化时反应物的传质和扩散均匀。阳极氧化分两步进行。

第一步阳极氧化：电解质采用磷酸二氢钠/水体系，其中磷酸二氢钠的浓度为0.3mol/l，采用恒压法，电压为30v，恒温水浴温度为0℃，调整磁力搅拌转速为350r/min，阳极氧化时间为20min；

第二步阳极氧化：电解质采用氟化铵/乙二醇有机电解质体系，其中氟化铵的浓度为0.15m，采用恒压法，电压为60v，恒温水浴温度为20℃，阳极氧化时间为10min，调整磁力搅拌转速为600r/min。待两步阳极氧化反应完成后，将所制备的试样置于装有乙醇的小烧杯中保存，并于清洗池中超声清洗10min以去除试样表面的电解液。

将阳极氧化后的试样进行退火处理，在氩气的氛围下进行，所述退火温度为350℃，保温时间为40min，升温时间与降温时间为5℃/min，得到叠孔结构的不锈钢。

微观形貌观察：使用场发射扫描电子显微镜(日立su8010)对试样表面形貌进行观察。如图1和图2所示，不锈钢表面大孔呈类椭圆型，大孔内部的小孔呈较规整的蜂窝状且孔径达30nm-50nm，整体规则，呈类网状结构。

实施例4

本实施例为叠孔结构的不锈钢的制备

阳极氧化工艺：将封装后的不锈钢片作阳极，石墨作阴极(50mm×130mm)，极间距为35mm，阴极正对面积大于阳极，利用低温恒温反应浴进行控温，磁力搅拌转速为600r/min，以确保阳极氧化时反应物的传质和扩散均匀。阳极氧化分两步进行。

第一步阳极氧化：电解质采用磷酸二氢钠/水体系，其中磷酸二氢钠的浓度为0.3mol/l，采用恒压法，电压为30v，恒温水浴温度为0℃，调整磁力搅拌转速为350r/min，阳极氧化时间为20min；

第二步阳极氧化：电解质采用氟化铵/乙二醇有机电解质体系，其中氟化铵的浓度为0.10m，采用恒压法，电压为40v，恒温水浴温度为35℃，阳极氧化时间为10min，调整磁力搅拌转速为600r/min。待两步阳极氧化反应完成后，将所制备的试样置于装有乙醇的小烧杯中保存，并于清洗池中超声清洗10min以去除试样表面的电解液。

将阳极氧化后的试样进行退火处理，在氩气的氛围下进行，所述退火温度为350℃，保温时间为40min，升温时间与降温时间为5℃/min，得到叠孔结构的不锈钢。

微观形貌观察：使用场发射扫描电子显微镜(日立su8010)对试样表面形貌进行观察，不锈钢表面大孔呈不规则型，大孔内部的小孔多有相连，表面整洁规则，呈类网状结构。

实施例5

本实施例为叠孔结构的不锈钢的制备

阳极氧化工艺：将封装后的不锈钢片作阳极，石墨作阴极(50mm×130mm)，极间距为35mm，阴极正对面积大于阳极，利用低温恒温反应浴进行控温，磁力搅拌转速为600r/min，以确保阳极氧化时反应物的传质和扩散均匀。阳极氧化分两步进行。

第一步阳极氧化：电解质采用磷酸二氢钠/水体系，其中磷酸二氢钠的浓度为0.3mol/l，采用恒压法，电压为30v，恒温水浴温度为0℃，调整磁力搅拌转速为350r/min，阳极氧化时间为20min；

第二步阳极氧化：电解质采用氟化铵/乙二醇有机电解质体系，其中氟化铵的浓度为0.05m，采用恒压法，电压为40v，恒温水浴温度为35℃，阳极氧化时间为15min，调整磁力搅拌转速为600r/min。待两步阳极氧化反应完成后，将所制备的试样置于装有乙醇的小烧杯中保存，并于清洗池中超声清洗10min以去除试样表面的电解液。

将阳极氧化后的试样进行退火处理，在氩气的氛围下进行，所述退火温度为350℃，保温时间为40min，升温时间与降温时间为5℃/min，得到叠孔结构的不锈钢。

微观形貌观察：使用场发射扫描电子显微镜(日立su8010)对试样表面形貌进行观察，不锈钢表面大孔呈不规则多边型，大孔内部的小孔呈类蜂窝状且有部分小孔相互连接，整体规则且整洁，呈类网状结构。

实施例6

药物洗脱支架的制备，具体包括以下步骤：

1)使用10mm×10mm正方形706硅橡胶在实施例3不锈钢叠孔结构表面圈出10mm×10mm正方形状固定面积，待硅橡胶干燥后备用。

2)制备雷帕霉素溶液：将雷帕霉素与可降解聚合物plga70/25按质量比为3:7混合后，按终浓度为1wt％的可降解聚合物溶于1,4-二氧六环中，缓慢搅拌，得到雷帕霉素溶液；

3)制备地塞米松溶液：将地塞米松溶于乙醇中，缓慢搅拌，得到1mg/ml地塞米松溶液；

4)采用浸涂法将地塞米松溶液加载到硅橡胶所围面积处的小孔中，37℃下真空干燥1h，待地塞米松加载值为100μg时，继续采用浸涂法将第一种药物溶液加载到硅橡胶所围面积处的大孔中，待雷帕霉素值为150μg时，在常温中干燥24h，再在真空干燥箱中于37℃下干燥2h，得到药物洗脱支架。

分步释放工艺：将载药后的试样置于装有磷酸盐缓冲液中(pbs)的离心管中，然后在恒温培养箱中进行药物释放研究，培养温度37℃，分步释放时间间隔为1h、1h、2h、3h、12h、24h、24h、77h、97h、168h、168h，每次更换等量新的pbs溶液时，需将原来离心管中的pbs溶液保留以作检测，检测通过紫外分光光度计(uv)完成。如图3所示，地塞米松和雷帕霉素各自的缓释效果良好，药物能够持续释放三周以上。

对比例1

本对比例1为不锈钢的制备

阳极氧化工艺：将封装后的不锈钢片作阳极，石墨作阴极(50mm×130mm)，极间距为35mm，阴极正对面积大于阳极，利用低温恒温反应浴进行控温，磁力搅拌转速为600r/min，以确保阳极氧化时反应物的传质和扩散均匀。阳极氧化分两步进行。

第一步阳极氧化：电解质采用磷酸二氢钠/水体系，其中磷酸二氢钠的浓度为0.3mol/l，采用恒压法，电压为30v，恒温水浴温度为0℃，调整磁力搅拌转速为350r/min，阳极氧化时间为20min；

第二步阳极氧化：电解质采用氟化铵/乙二醇有机电解质体系，其中氟化铵的浓度为0.15m，采用恒压法，电压为40v，恒温水浴温度为35℃，阳极氧化时间为15min，调整磁力搅拌转速为600r/min。待两步阳极氧化反应完成后，将所制备的试样置于装有乙醇的小烧杯中保存，并于清洗池中超声清洗10min以去除试样表面的电解液。

将阳极氧化后的试样在氩气的氛围下，进行退火处理，退火温度为350℃，保温时间为40min，升温时间与降温时间为5℃/min，得到不锈钢。

本对比例较实施例1第二步阳极氧化的电解液浓度升高，阳极氧化时间增加，从而导致不锈钢表面腐蚀过度，大孔结构被完全腐蚀掉，小孔结构也不够规整。

对比例2

本对比例2为不锈钢的制备

阳极氧化工艺：将封装后的不锈钢片作阳极，石墨作阴极(50mm×130mm)，极间距为35mm，阴极正对面积大于阳极，利用低温恒温反应浴进行控温，磁力搅拌转速为600r/min，以确保阳极氧化时反应物的传质和扩散均匀。阳极氧化分两步进行。

第一步阳极氧化：电解质采用磷酸二氢钠/水(文中提到的水均为去离子水)体系，其中磷酸二氢钠的浓度为0.3mol/l，采用恒压法，电压为30v，恒温水浴温度为0℃，调整磁力搅拌转速为350r/min，阳极氧化时间为20min；

第二步阳极氧化：电解质采用氟化铵/乙二醇有机电解质体系，其中氟化铵的浓度为0.15m，采用恒压法，电压为40v，恒温水浴温度为20℃，阳极氧化时间为10min，调整磁力搅拌转速为600r/min。待两步阳极氧化反应完成后，将所制备的试样置于装有乙醇的小烧杯中保存，并于清洗池中超声清洗10min以去除试样表面的电解液。

将阳极氧化后的试样在氩气的氛围下，进行退火处理，退火温度为350℃，保温时间为40min，升温时间与降温时间为5℃/min，得到不锈钢。

本对比例较实施例3降低了反应电压的值，导致生成的小孔结构不够规整，孔径大小不一。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。