生物可降解性血管内支架的研究

邢岩鹏孔令涛韩慧斌毕程亮

山东吉威医疗制品有限公司山东威海264209

摘要：随着人们生活了水平的提高，高血压、高血脂、高血糖这三高严重困扰着我国六十岁以上的老人。通过调查可以发现一些老人在患有高血压的同时还有心脑血管疾病，病人的冠状动脉血管通常比较狭窄，严重影响血液流通。通过血管内支架的方式可以支撑血管，让患者原本狭窄的血管能够顺利流通。以往医用血管内支架使用的材料为金属，这种材料带有血栓源性，治疗效果并不理想。生物可降解材料的出现很好的改变了这一现状，它具有较好的可吸收性、相容性，首先它能像金属支架一样在短期内起到支撑血管的目的，同时当患者血管恢复通畅以后，这种金属支架能够随着身体代谢排出体外，有效克服了支架本身的异物性，避免血管再次出现狭窄的现象。

现在研制的金属内支架材料主要有金属镁、铁以及其他可降解材料。从上个世纪80年代开始，BDS已经用于临床治疗并取得了不错的效果。它的应用能够让血管成形技术得到进一步的发展，但是由于技术问题可降解材料还存在诸多问题，这也是日后科研人员工作的重点。本文针对血管内支架可降解材料存在的问题进行了深入分析，并提出了有针对性的解决措施，希望为研究提供帮助。

关键词：生物可降解；血管再狭窄；血管支架；生物可降解膜；聚合物

血管内支架已经成为冠状动脉治疗的标准方式，但是以往使用的支架表面有涂层，这会让原本流通不畅的血管再次缩小。但是它具有致命的缺点，比如形成亚急性血栓以及抗凝导致的动脉瘤、出血以及屈曲性、血管再狭窄等。通过研究可以发现，患者接受手术治疗以后的3~6个月内出现血管再狭窄的概率最大，通常情况下在治疗3个月后达到高峰，时间推移到6个月以后，多数患者将不会再出现血管狭窄的现象，当然也有个例，比如极少数的患者在治疗1年后仍然会出现血管再狭窄。所以，血管内植入支架的主要作用是在特定的时间内对血管起着支撑的作用，而理想的状态就是血管内支架完成治疗目的后可以自行讲解，并随着生陈代谢排除体外，减少对患者带来的伤害。

1988年，Stack等研制了第一个生物可降解血管内支架(Biodegradableintravascularstents，BIS)—聚左旋乳酸(Poly-L-lacticacid，PLLA)支架，它们的诞生引发了国内外诸多学者对可降解支架研究的兴趣，并验证在临床医学的实用价值。可降解生物支架最大的优势在于生物相容性较好，植入体内后能随着身体新陈代谢排除体外，同时基材也可以携带药物，药物在血管释放以后能够保证患者血液流通顺畅，避免再次出现狭窄的问题。如果血管同一部位出现了再次狭窄的现象，还可以采取再次植入的方式进行治疗。金属裸支架以及药物涂层都有很大的缺陷，容易形成血栓、X光检查的时候出现伪影。生物可降解支架功效强，副作用小，因此日后可以应用小儿科。

1生物可降解性支架的概念和结构特点

1.1生物可降解支架的优势

生物可降解支架主要是由可吸收或者是生物可降解的的材料制作而成，一方面它可以在很短的时间内起到支撑血管保持血液顺利流通的目的，另外一方面它可以避免患者身体出现不良反应，副作用小，手术治疗以后几个月就可以在体内降解。所以，从理论上来说BDS能够减少血管急性闭塞、弹性回缩，同时以长远的角度出发，我们能够看出生物可降解支架要比金属支架占有更大的优势。虽然两者都能在短期内恢复血管通畅，起到支撑血管的作用，但是生物可降解支架能够防止形成血栓，这一点对于患者至关重要。除此之外，BDS在普通支架容易断裂或者是受挤压的部位也可以发挥巨大的作用。

1.2生物可降解性支架的材料学特性

当金属永久性支架出现以后，鉴于存在诸多的不足，当时就有学者提出能否用可降解支架替代永久性支架，迫于当时科技水平比较落后，这一思想长期停留在理论阶段。但是现在适合临床使用的生物可降解支架非常少，究其原因主要是因很好的匹配在一起，而且不会出现不良反应，此外，支架内再狭窄的概率要远低于永久性支架。

现在适合临床使用的BDS的品种非常少，通过上文分析可以看出是因为选择可降解材料的难度比较大。生物可降解支架的优势有很多，比如相容性好、便于降解，同时植入体内后不会影响身体的免疫性能，降解吸收速度快；支架材料有较好的力学性能，能够提供满足疏通血管需要的支撑；便于加工，支架的类型往往是多种多样，所以支架材料首先应该确保重复制作，以便制成理想的形状；

2生物可降解材料支架

2.1可降解聚合物材料支架

目前常用作BPIS材料主要是生物可降解脂肪族聚醋，如聚乙醇酸(polyglycolicacid，PGA)、聚左旋乳酸(poly-L-lacticacid，PLLA)、聚外消旋乳酸(poly-D，L-lacticacid，PDLLA)、聚e己内酯(poly-e-caprolactone，PCL)，聚-3-经基丁酸酷(poly-3-hy-droxybutyrate，PHB)、聚二氧环己酮(poly-p-diox-anone，PDS)及其共聚物聚乳酸乙醇酸(polylactide-co-glycolide，PLGA)、聚丁内酯戊内a(polyhydroxybutyratevalerate，PHBV)等。

近年来各国对脂肪族聚醋高分子材料进行了深入研究，尤其是对机械性能、热性能以及合成方式等，经过多言研究发现，一些可降解材料并无不良反应，因此美国允许PLGA材料植入人体。它不仅降解速度非常快，而且其降解速度是可调节的。无论是消毒还是代谢都有很多优势，PLA相对于PGA相比具有结晶性低、疏水性大以及降解速度慢等特点，通过改变二者配比关系可以有效调节共聚物的降解速度，因此它已经成为制备生物可降解血管内支架的重要材料。聚合物支架最大的缺点就是机械性能不足，与永久性支架相比它的支撑力小，出现弹性回缩的概率大些，而且支架材料比较松散，限制了在小血管的应用。

2.2可降解金属材料支架

2.2.1生物可降解镁合金支架

镁合金的机械支撑力较大，无论是降解性还是相容性都很好，而且还可以参与到新陈代谢中。由于镁是人体的一种微量元素，所以它可以便于人体吸收，也是一种非常合适的可吸收支架材料。从目前情况来看，镁合金作为一种合金材料它包括了多种元素，比如镁、稀土、铱、锆等元素,除镁元素之外，镁合金中其他元素含量均不超过5%。生无可降解镁合金金属支架降解速度快，机械强度高，降解产物能够参与到身体新陈代谢中，通常情况下镁合金的降解时间在1~3个月，有关研究表明，镁离子对控制心绞痛、改善心肌代谢等具有十分重要的意义。

Heublein等首先以镁合金AE21作为可吸收金属支架材料进行研究。AE21属于一种特殊的镁合金，从内部结构来看它含有2%的铝和1%的稀有金属，顾名思义镁合金中镁依然是主要成分。镁的总量通常在3~6毫克，植入体内后不会出现不良反应，尽管降解时间超过几个月以后，局部酶的含量也要远低于血清酶，几乎可以忽略不计。把镁合金支架移入猪体内以后发现形成的学清比较少，但是这种支架的缺点在于容易导致血管出现正向重构的现象。

2.2.2生物可降解铁支架

铁元素也是人体不可缺少的微量元素，它具有多种生理功能，生物可降解铁也被看作是最安全的金属材料。金属铁支架的支撑力更强，以动物做实验发现可降解铁无任何副作用，而且能够提供较强支撑力。2001年，Peuster等血管中应用金属铁支架的可能性，生物可降解铁支架以纯铁作为原料，其中铁元素的含量大于99.8%。制作的方式主要为激光雕刻，易腐蚀性支架和临床使用的金属支架形状类似，在16只西兰兔的降主动脉处植入可降解铁支架，结果发现在6~18个月的时间内没有出现任何不良反应，检查表明血管壁没有炎症，而且平滑肌细胞未增加。进一步表明生物可降解铁支架的应用前景非常广阔。

2.3生物可降解膜被覆金属支架

生物可降解膜被覆金属支架，这种支架指的是在金属支架表面覆盖一层能被降解的膜，使支架具有金属机械强度大的性质，同时还可以降低可降解物质血栓源性，一方面提高了支架的相容性，另外一方面表面降解模板可以作为载体运输药物。

2.3.1聚酯被覆金属支架

有关调查显示，把PLLA被覆钮丝支架植入猪的冠状动脉，在高分子量没有出现不良反应，但是在低分子量组中则出现了慢性炎症。通过对比，发现两组在新生内膜增生方面差别不明显。具体而言，聚醋被覆支架单独使用效果不理想，因此它多为抗增殖药物、抗血栓的载体。

3.2纤维蛋白被覆金属支架

纤维蛋白具有止血以及促进血管内皮化进程的作用。把猪作为研究对象，发现动脉损伤部位新生内膜出现了不良反应，而且存在纤维蛋白沉淀的现象。同时纤维蛋白被覆的支架能够减少异物反应以及新生内膜增生，确保血管局部完整，避免血管出现再狭窄的现象。

3可降解材料存在的问题

聚合物支架最大的不足就是机械强度不足，这一点也是它和永久性支架相比最大的缺点。聚合物容易出现早期回缩，而且无法保证足够的支撑力，限制了在小血管的应用[14]。其次聚合物支架局部还会出现较大的炎症，如果没有标志物，很难通过Ｘ光对支架进行定位。支架与组织的相容性、预防血栓等问题还要日后观察，现在还未得到证实，但是镁合金的安全性已经得到了验证，至于存在的弹性回缩以及内膜增生，还需要进一步改正。

4展望

生物可降解支架能够携带更多的药物，随着医疗水平的提高，这种可降解生物支架必将代替永久性支架。经过多年来的研究发现，BDS已经广泛用到了临床中，并取得了不错的效果。晚期血管重构以及内膜增生是血管出现再狭窄的主要原因，为此必须合理选择支架的材料，做好设计工作，合理调整支架的支撑力和降解速度。即便如此，生物可降解支架还存在诸多的不足之处等待解决，需要国家花费大量的资金和人才开展这方面的研究，但是从材料力学的发展情况来看，激光雕刻生物可降解血管内支架有着巨大的发展空间。

结语

综上所述，生物可降解性支架相容性较好，植入后异物反应、形成血栓的概率很小，而内皮化更加完全，载药局部药物释放能够抑制早期血栓以及后期内膜增生，但是体积、机械强度以及所载药物的释放速度等方面还有待研究。

参考文献：

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