一种自控温磁热支架及其制备方法

本发明属于磁性材料与磁热疗技术、植入式医疗器械以及磁-热-流-力多物理场耦合数值模拟，尤其涉及一种自控温磁热支架及其制备方法。

背景技术：

1、经皮冠状动脉介入治疗因其微创性及已被证实的临床有效性，已成为治疗动脉粥样硬化血运重建的重要手段之一。然而，支架植入所引入的局部机械牵张与内皮损伤往往伴随炎症级联反应、血管平滑肌细胞表型转换与异常增殖迁移，诱导血小板黏附聚集与血栓形成，最终导致支架内再狭窄(isr)。针对isr的关键病理环节，越来越多的实验证据表明：在严格可控的温度窗口内实施局部热疗，可同时干预血管平滑肌细胞(vsmcs)过度增殖与血栓（形成）相关过程，从而降低再狭窄发生风险。基于热疗疗效可靠、靶向性强、副作用相对较小的优势，开发新型磁热疗支架，其通过交变磁场(amf)诱导支架局部升温，实现对血管平滑肌细胞增殖的有效抑制，对于防止支架再狭窄的发生起重要作用。

2、从isr的核心发生机制出发，即vsmcs过度增殖导致的内膜增生，以及支架植入造成内皮损伤后诱发的附壁血栓形成。多项体外研究证明，支架热疗能够抑制平滑肌细胞过度增殖，并且温度升高可降低血小板的聚集，从而减小血管再狭窄的发生率。但其也存在临床转化的关键瓶颈：温度过高可能使内皮细胞凋亡从而影响pci术后支架内皮化的进程，且在精确监测和控制温度方面面临挑战同时没有标准的临床技术可以用于体内支架测温。因此，实现稳定精确的热疗温度窗口是支架热疗走向临床应用必须跨越的核心挑战。一种有希望的解决方案是可实现支架的自控温性能，使其在无需复杂体内测温与闭环控制的情况下，仍可将目标热疗区域的温度限制在安全有效的热疗窗内。以往研究表明，低居里温度(tc)磁性体系在amf下可呈现温度自稳定行为。从材料热物理与磁学机理看，采用低tc合金制备支架可在接近tc时由铁磁性向顺磁性转变，使磁损耗显著降低，从而实现加热自限，理论上可将峰值温度限制在tc以下。

3、然而，低tc金属体系在支架成形后往往面临新的问题：在保证力学支撑与血流相容性的前提下，如何提升升温速率、扩大有效热疗体积并实现轴向温度均匀性，仍亟需通过材料-结构一体化设计加以解决，支架拓扑结构优化在其中扮演关键角色。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明公开了一种自控温磁热支架及其制备方法。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种自控温磁热支架，所述自控温磁热支架用于抑制pci术后血管再狭窄，所述磁热支架为管状网格结构，多个沿轴向依次连接排列的单元环构成所述管状网格结构，相邻的所述单元环在周向上交错对位并通过连接段连接；所述磁热支架以fe-ni-cr为基础的三元合金体系作为磁性支架主体材料，所述三元合金体系质量占比分别为：fe 44.22%~45.06%、ni 44.94%~45.78%和cr 10%。

4、进一步地，所述单元环为周期性波形结构，所述单元环周向由多个重复单元首尾相接构成闭合环；每个所述重复单元至少包含一个峰部和一个谷部，相邻的所述峰部和谷部连接处形成转折点，多个所述重复单元围成菱形网格单元，使支架形成闭环骨架。

5、进一步地，相邻的所述单元环之间通过连接段连接，连接段与所述转折点相连。

6、进一步地，所述磁热支架由支柱丝构成，所述支柱丝宽度为th，所述单元环在不同轴向区域采用不同环高，近心端单元环环高为hs1，远心端单元环环高为hs2，所述hs1环高单元环与hs2环高单元环分别占总单元环数量的3/8和5/8，且环高hs1>hs2。

7、进一步地，所述磁热支架的尺寸包括：外径2~6 mm，厚度0.05~0.2 mm，长度12~14.5 mm，所述支柱丝宽度th为 0.07 mm~0.20 mm，环高hs1和hs2=1.20 mm~2.25 mm，环密度ns=6~13；所述环密度ns为周向所述重复单元的数量。

8、进一步地，所述磁热支架可经球囊扩张或等效方式实现径向展开。

9、一种上述自控温磁热支架的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

10、s1）确定磁性支架的居里温度范围：确定热疗温度窗口；根据所述热疗温度窗口，同时考虑血流冷却不均导致的温度梯度，推导确定磁性支架材料所需的居里温度范围；

11、s2）面向生物医用与磁热功能协同的合金体系筛选：根据s1所述居里温度范围，选用以fe-ni-cr为基础的三元合金体系作为磁性支架主体材料；

12、s3）材料成分比例：基于多元相图计算的calphad方法对s2所述三元合金体系进行相稳定性、有序-无序转变及磁性相变温度的高通量计算，结合实验验证，确定所述三元合金体系材料成分的组成比例；

13、s4）支架结构设计：所述磁热支架为管状网格结构，多个沿轴向依次连接排列的单元环构成所述管状网格结构，相邻的所述单元环在周向上交错对位并通过连接段连接；

14、s5）磁热支架制造：将s3所述组成比例的材料依次经过熔炼金属、浇筑成型、铸后热加工和热处理，再经过拉拔得到金属毛细管，后经飞秒激光刻蚀加工得到s4所述磁热支架，对所述磁热支架进行抛光。

15、进一步地，s1所述热疗温度窗口为43~46℃。

16、进一步地，所述磁热支架辅助控制方法包括：安全监控与应急终止机制：设置双重安全保障，依赖磁热支架自控温特性，同步启用红外热像仪对靶血管区温度进行实时成像；amf发生器与心电监护系统联锁；设置紧急停止按钮用于终止热疗。

17、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

18、本发明通过支架材料成分设计、支架结构设计及磁热疗实施方式的协同优化，实现了对pci术后血管再狭窄的安全、有效和精准干预。在材料设计方面，选用fe-ni-cr基合金作为磁性支架主体材料，其中fe提供较高磁响应与升温能力，ni用于调控居里点并改善材料延展性，cr用于提高耐腐蚀性和生物医用适用性；结合slater-pauling规律与calphad计算确定材料成分范围，使支架居里点与43~46℃热疗有效温度窗口相匹配，从而使支架在交变磁场作用下具备自控温特性，可在无需复杂体内测温和闭环控制的条件下实现热疗温度的被动精准控制，显著降低局部过热损伤风险。

19、在结构设计方面，采用管状网格支架结构，通过单元环、连接结构及菱形闭环网格的组合设计，并结合支柱宽度、环高及环密度等参数调控，在保证径向支撑性能的同时兼顾轴向柔顺性、贴壁性及输送通过性；同时，结构参数优化有利于改善支架在血流冲刷条件下的升温特性和温度分布均匀性，从而提高热疗区域的有效覆盖范围和加热稳定性。

20、在磁热疗效果方面，本发明可使支架植入部位在交变磁场作用下快速升至抑制再狭窄所需的有效温度区间，使热量直接作用于血管壁，实现局部、原位和靶向治疗；实验结果表明，本发明在有效抑制血管平滑肌细胞增殖的同时，不明显影响内皮细胞增殖能力，6天内平滑肌细胞增殖下降32.8%，说明其兼具抑制内膜增生与保护内皮修复的双重优势，从而有助于降低支架内再狭窄的发生风险。

21、此外，本发明结合术中支架定位与术后交变磁场精准施加方式，可使热疗作用集中于支架所在血管段，具有靶向性强、温度控制准确、有效抑制增殖、对周围正常组织影响小及临床应用可行性高等优点。