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用于在支架形成中使用的管及其制備方法_5

文檔序號:9400410閱讀:來源:國知局
所示,在模具拉伸約190%之后,拉伸屈服強度增加。極限(最大)拉伸 強度比擠出管的值增加了 250%。發現在模頭拉伸約61%之后,拉伸模量降低。
[0284] 表6 :擠出PLLA管和模頭拉伸PLLA管進行比較的拉伸試驗結果(五個試驗取平 均,標準偏差在括號內示出)。
[0285] 撓曲結果
[0286] 在圖5中顯示從拉伸PLLA管和擠出PLLA管的撓曲試驗所得到的典型結果(A= 模頭拉伸管;B=擠出管)。
[0287] 綜上所述,實例1的一批模頭拉伸方法在60-80°C的溫度下生產具有約3 :1拉伸 比的取向的小口徑PLLA管。模具拉伸管的拉伸屈服強度比擠出管高約190%,以及最大拉 伸強度高約250%。拉伸模量比擠出管增大約61%。該項研究表明,通過在能夠用于形成 支架的聚合物管上使用模具拉伸工藝可實現PLLA管機械性能上的顯著改善。
[0288] 實例 2
[0289] 可市購到的擠出管(來自ZeusInc.)的尺寸具有1. 6毫米的外徑,I. 0毫米的內 徑和0. 3毫米的壁厚的大小。用于該組實驗的參數在下表7中示出:
[0290]
[0292] 表 7
[0293] 實驗步驟如下:
[0294] 1、通過加熱管的一小部分并將吹空氣穿過它在擠出管的端部部分內制備垂體。
[0295] 2、在固化后,將管在氣泡位置處切斷,以形成垂體。
[0296] 3、將180毫米長度的管送到心軸的軸上,使得脹大的垂體放置到心軸頭部上。然 后將心軸和心軸的軸放到張力計內部的溫度控制烘箱(第一和第二加熱區)內,使得心軸 頭部同軸地設置在模具內并將擴大的垂體充滿在心軸頭部和模具之間。
[0297] 4、然后將擴大的垂體保持在張力計十字頭的夾具內(牽引)。
[0298] 5、將管的樣品在封閉的第一和第二加熱區內預熱持續5分鐘的均熱處理時間。
[0299] 6、在均熱處理時間之后,將張力計十字頭設定成以恒定速度使得樣品延伸。
[0300] 7、管的全長心軸上拉伸至500毫米的最終延伸長度。
[0301] 8、將拉伸的管在張力下冷卻10分鐘的時間段。
[0302] 實例2的結果
[0303] 拉伸試驗
[0304] 在圖6中顯示從實例2的模具拉伸管和擠出PLLA管的拉伸試驗所得到的典型結 果(A=模具拉伸管;B=擠出管)。兩種管的應力-應變行為之間的顯著差異是明顯的。 擠出管在約4%的延伸下彈性變形到約50兆帕的峰值拉伸應力,然后下降到30兆帕的恒定 水平。在約40%和85%之間的延伸下在樣品斷裂之前發生應變硬化共振效應。模具拉伸 材料在達到約95兆帕的初始峰值(屈服)應力之前表現出在彈性區域內的較高模量(梯 度)。在約30%的延伸下斷裂之前,在高于15%延伸率的較高應變下,應力呈線性增加到高 達約125兆帕。
[0305] 表8中總結了從每個管的三個樣品所得到的平均結果。在模具拉伸71 %之后,拉 伸屈服強度增加。極限(最大)拉伸強度比擠出管的值增加了 136%。發現在模具拉伸約 23%之后,拉伸模量增加。斷裂時的伸長在模具拉伸之后降低了約60%。
[0306]
[0307] 表8 :擠出PLLA管和模具拉伸PLLA管進行比較的拉伸試驗結果
[0308] 彈性模量和極限拉伸強度的值低于針對模具拉伸的管的該項目中以前報告的一 些值。這是因為在此所使用的拉伸管的尺寸為在給定〇. 335毫米壁厚的情況下,OD為2. 33 暈米以及ID為10. 66暈米。
[0309] 撓曲試驗
[0310] 在圖7中顯示從撓曲(3點彎曲)試驗數據所得到的結果(A=模具拉伸管;B= 擠出管)。實例2的模具拉伸管顯示出高于擠出管79%的撓曲模量。由撓曲應力的穩定區 段所限定的撓曲強度也比拉伸管高34%。這些結果總結于表9內。
[0311]
[0312] 表9 :擠出PLLA管和模具拉伸PLLA管進行比較的撓曲試驗結果
[0313] 結晶度試驗
[0314] 從調制DSC實驗的結果發現對于擠出管的結晶度值是13. 75±1. 94(平均值土標 準誤差),而對于模具拉伸管的該結晶度值增加到40. 94±4. 83。結晶度的這種顯著增加可 由在試驗期間管所暴露的升高溫度以及從在所述模具拉伸工藝期間誘導結晶的張力所導 致。
[0315]實例 3
[0316] 可市購到的擠出管(來自ZeusInc.)的具有3. 0毫米的外徑,1. 2毫米的內徑和 0. 9毫米的壁厚的大小。用于該組實驗的參數在下表10中示出:
[0317]
[0318] 表 10
[0319] 實驗步驟如下:
[0320] 1、通過施加空氣壓力并加熱管的一小部分來在部分擠出管內制備垂體。
[0321] 2、在固化后,將管在氣泡位置處切斷,以形成垂體。
[0322] 3、將180毫米長度的管送到心軸的軸上,使得脹大的垂體放置到心軸頭部上。然 后將心軸和心軸的軸放到張力計內部的溫度控制烘箱(第一和第二加熱區)內,使得心軸 頭部同軸地設置在模具內并將擴大的垂體充滿在心軸頭部和模具之間。
[0323] 4、然后將擴大的垂體保持在張力計十字頭的夾具內(牽引)。
[0324] 5、將管的樣品在封閉的為80°C的第一和第二加熱區內預熱持續10分鐘的均熱處 理時間。
[0325] 6、在均熱時間處理之后,將張力計十字頭的拉伸速度逐漸增大直到達到900米每 分鐘的速度。
[0326] 7、管的全部長度在心軸上拉伸到500毫米的最終延伸長度。
[0327] 8、將拉伸的管在張力下冷卻。
[0328] 模具拉伸試驗
[0329] 當使用模具拉伸管以制備支架時,優選的是拉伸管的外徑為約2. 0毫米,內徑為 約1. 8毫米,從而給定約0. 1毫米(100微米)的壁厚。采用所選范圍的心軸幾何形狀、拉 伸速度和設定溫度來執行一系列的模具拉伸實驗試驗以便研究某些拉伸參數和最終的拉 伸管尺寸之間的關系,以為了實現優選的管尺寸。在這些試驗中所用的擠出管通過本發明 人使用先前所述的單螺桿擠出方法來制備。擠出管具有2. 65毫米的外徑和1. 20毫米的內 徑。
[0330] 使用如圖3中所示的模具拉伸夾具來實施這些試驗以及針對所有的試驗采用 85°C的拉伸溫度。通常的試驗步驟如下:
[0331] 1、通過施加空氣壓力并加熱管的一小部分在部分擠出管內制備氣泡。
[0332] 2、在固化后,將管在氣泡位置處切斷,以形成垂體。
[0333] 3、將180毫米長度的管裝載到張力計內部的溫度控制烘箱內,其中脹大的垂體放 置到心軸上方。
[0334] 4、在5分鐘的均熱處理時間之后,將張力計十字頭設定成以恒定速度使得樣品延 伸。
[0335] 5、管的全長在心軸上拉伸到500毫米的最終延伸長度。
[0336] 6、將拉伸的管在張力下冷卻10分鐘的時間段。
[0337] 樽具柃伸試驗的結果
[0338] 圖8示出拉伸管的內徑和外徑如何根據心軸的直徑和拉伸速度來變化,以及其結 果總結在表11中。結果表明心軸直徑在1. 8毫米和2. 6毫米之間以及拉伸速度在100毫 米/分鐘和300毫米/分鐘之間是優選的,以實現2. 0毫米外徑和1. 8毫米內徑的目標管 尺寸。
[0341] 表 11
[0342] 使用在模具拉伸試驗中確定的心軸直徑和拉伸速度的優選范圍來進行下述實例。
[0343] 實例 4
[0344] 在該示例中使用圖2b中所示的心軸/模具布置,其中心軸部分地位于所述第二加 熱區內以便產生85°C的拉伸溫度。該試驗的步驟如下:
[0345]1、如上所述,在部分擠出管內制備擴張部分。
[0346] 2、在固化后,將管在擴張部分的位置處切斷,以形成垂體。
[0347] 3、將180毫米長度的管送到心軸的軸上,使得擴大的垂體放置到心軸頭部上。然 后將心軸和心軸的軸放到張力計內部的溫度控制烘箱內,使得心軸頭部同軸地設置在模具 內并將擴大的垂體充滿在心軸頭部和模具之間。
[0348] 4、然后將擴大的垂體保持在張力計十字頭的夾具內(牽引)。
[0349] 5、將管的樣品在封閉的第一和第二加熱區內預熱持續10分鐘的均熱處理時間。
[0350] 6、在均熱處理時間之后,將張力計十字頭設定成以恒定的速度使得樣品延伸。
[0351] 7、管的全部長度在心軸上拉伸到500毫米的最終延伸長度。
[0352] 8、將拉伸的管在張力下冷卻20分鐘的時間段。
[0353] 適用于該組試驗的參數和所得的拉伸管尺寸在下表12中示出。
[0354] 實例4a,4b和4c的模具拉伸管從非商業的擠出PLLA管制成,而實例4d和4e的 模具拉伸管從由美國的Zeus Inc.所供應的商業擠出PLLA管制成。
[0355]
[0356] 表 12
[0357] 在實例4中的樽具柃伸管的特件
[0358] 拉伸試驗
[0359] 使用具有100N測力傳感器的Instron張力計通過拉伸試驗來檢驗擠出管和拉伸 管的樣品。試驗程序遵循由ZeusInc.所使用的試驗程序,ZeusInc.是商業醫療用管的擠 出公司,但夾緊方法必須改進以確保拉伸管不打滑,以及在標距長度內而不是在夾緊位置 處斷裂。使用90mm長度的管,并且將兩個緊密裝配的銷規插入到管的每個端部內,以便它 們在中心處相遇。制作特定改變的夾具以包含管的半徑。在30mm的標距長度下以5毫米/ 分鐘的延伸速率進行試驗。使用管的尺寸、變形率和所測得載荷從每個試驗得出應力-應 變曲線,并計算下列參數:斷裂時的極限拉伸強度,彈性模量,屈服強度和延伸率。該方法被 認為適于擠壓管和拉伸管兩者。
[0360] 撓曲試驗
[0361] 使用為3點彎曲模式的相同張力計也對撓曲性能進行檢驗。對于每個試驗而言, 將管的樣品支撐在分隔開25毫米的兩個點處并將載荷施加到中央以便使得管以1毫米每 分鐘的速率變形。記錄延伸數據以及相對的載荷,并且從所記錄的數據和管尺寸來計算撓 曲應力和應變。
[0362] 環向試驗
[0363] 夾具設計和制造成測試擠出管和模具拉伸管的環向強度。試驗樣品是環狀管, 其具有適于環向強度測試的四個凹口,環狀管作為切片從模具拉伸管切斷。測試樣品具 有2毫米的寬度,和兩個雙面凹口,其中所述凹口之間具有I.Omm的距離(類似于在US 2010/0025894A1中所使用的測試樣品)。試驗在5毫米每分鐘的拉伸速率下進行。
[0364] 結晶試驗
[0365] 采用與測試實例1至實例3的管結晶度相同的試驗。
[0366] 實例4的結果
[0367] 拉伸試驗
[0368] 從實例4的拉伸管的拉伸試驗所得到的結果顯示在圖9中,并總結于表13中。所 有的樣品在線性(彈性)變形區域內表現出類似的行為。對于所有樣品而言在110和130 兆帕之間的拉伸應力下發生屈服,并在200和250兆帕之間范圍內的拉伸應力下發生斷裂。
[0369] 實例4d和4e的樣品(模具拉伸商業管)相比于實例4a和4c的樣品(模具拉伸 非商業管)而言斷裂應變更低。對分別具有0. 14毫米和0. 15毫米壁厚的實例4a和4b的 樣品測量斷裂時的最高應變。將所有樣品的拉伸性質進行比較。對實例4b和4c測量最高 的拉伸模量和極限拉伸強度(UTS),其中在實例4d和4e中觀察到最高的屈服強度。
[0370]
[0371] 表13 :將模具拉伸的非商業的擠出PLLA管(實例4a,4b和4c)與模具拉伸的商 業(Zeus)擠出PLLA管(實例4d和4e)相比較得到的拉伸試驗結果。值是3次重復實驗 的平均值。
[0372] 撓曲試驗
[0373] 從3點彎曲試驗所得到的結果在圖10中示出,并總結于表14中。所有的樣品在彎 曲上都表現出類似的行為,但是在撓曲強度上具有顯著的變化,這被認為主要取決于壁厚。 彎曲模量在從3965到5999兆帕的范圍內。實例4d的拉伸管表現出最高的撓曲強度和最 高的撓曲模量。
[0374]
[0375] 表14 :將模具拉伸的非商業的擠出PLLA管(實例4a,4b和4c)與模具拉伸的商 業(Zeus)擠出PLLA管(實例4d和4e)相比較得到的撓曲試驗結果。值是重復3次實驗 的平均值。
[0376] 環向強度試驗
[0377] 環向強度測量只對于模具拉伸的非商業的擠出PLLA管(實例4a,4b和4c)是可 能的,因為這些都是通過激光切割成所需幾何形狀的最適當的管。這些試驗的結果在圖11 中示出,并總結于表15中。由于用于這一試驗的拉伸管樣品的尺寸(具有兩個半圓形切口 的0. 5mm的環狀物),在試驗過程中對樣品未進行預先拉緊。這解釋了對于圖11中所示的 一些樣品而言為何在應力開始上升之前存在延遲。在達到峰值之前所有樣品在應力方面都 表現出線性上升。由于測試樣品的窄的部分的圓形幾何形狀,不可能計算彈性模量。
[0378] 表15中的結果表明,環向強度(屈服和極限強度兩者)隨著拉伸管的壁厚減小而 增加。這表明環向強度與施加到管上的拉伸比成正比。
[0379]
[0380] 表15 :對于模具拉伸非商業擠出PLLA管(示例4a,4b和4c)的環向試驗結果
[0381] 環向強度的這些測量值可直接與US2010/0025894A1中所呈現的那些進行比較, 該文獻詳細地介紹了由AbbottCardiovascularInc.所開發的管擴張工藝。由本發明方 法所制成的模具拉伸管的極限環向強度(117~156兆帕)高于US2010/0025894A1的徑 向擴張管的極限環向強度(75到116兆帕)。
[0382] 結晶度試驗
[0383] 從調制的DSC試驗所得到的結果顯示在表16中。結晶度值在從37到47%的范圍 內。不例4d和4e的模具拉伸管材表現出分別比不例4a和4b的模具拉伸管高約5%的結 晶度。
[0384]
[0385] 表16 :模具拉伸的非商業的擠出PLLA管(實例4a,4b和4c)和模具拉伸的商業 (Zeus)擠出PLLA管(實例4d和4e)所測得的結晶度。
[0386] 模具拉伸管與擠出管的比較
[0387] 將從示例4a至4e的模具拉伸管的物理性質與下述的物理性質進行比較:A)非商 業的擠出PLLA管(比較例1);和B)商業(Zeus)的擠出PLLA管(比較例2)。比較例1的 管具有0. 575毫米的壁厚(外徑:2. 35毫米;IDL2毫米),以及比較例2的管具有0. 59毫 米的壁厚(外徑:2. 38毫米;IDL2毫米)。該結果總結于表17中。
[0388]
[0389] 表17 :擠出管(比較例1和2)和模具拉伸管(實例4a到4e)的物理性質的總結
[0390] 在拉伸模量上存在顯著增加。在極限拉伸強度上發生最顯著的變化,在模具拉伸 后其增加了 3-4倍。對于比較例1和2而言未測量環向強度。
[0391] 應當理解,并不意旨將本發明僅僅限制到上述示例,在不脫離所附權利要求的范 圍的情況下,其它實施例對于本領域內的那些技術人員而言是顯而易見的。
[0392] 本發明的其它方面包括以下:
[0393] 方而
[0394] 方面1.用于在支架形成中使用的管的生產方法,所述方法包括:
[0395] 通過將其在心軸上和/或通過模具拉伸使得可取向的熱塑性聚合物管在固相中 變形,其中所述心軸具有頭端和出口端,其中所述模具具有入口側和出口側,其中:
[0396] 拉伸機構將拉伸張力從心軸的所述出口端和/或模具的出口側施加到管,所述張 力不足以導致管的拉伸斷裂但足以使得管變形,從而在心軸上和/或通過模具對在固相中 對管進行拉伸以便誘導聚合物的單軸或雙軸取向;以及
[0397] 從心軸的出口端和/或模具的出口側收集變形后的管。
[0398] 方面2.根據方面1所述的方法,其中所述可取向的熱塑性聚合物管處于高于熱塑 性聚合物玻璃化轉變溫度和低于所述熱塑性聚合物的熔融溫度的溫度下。
[0399] 方面3.根據方面1或2所述的方法,其中所述管的所得壁厚在75到150微米之 間。
[0400] 方面4.根據方面1到3中任一項所述的方法,其中聚合物管的本體橫截面面積通 過在心軸上和/或通過模具拉伸所述管而減小。
[0401] 方面5.根據方面1至4中任一項所述的方法,其中所述可取向的熱塑性聚合物管 具有垂體部分,以及拉伸機構包括牽引器,所述牽引器包括將垂體部分夾緊在其中的夾緊 機構。
[0402] 方面6.根據方面1至5中任一項所述的方法,其中熱塑性聚合物管由聚合物熔體 擠出而成。
[0403] 方面7.根據方面1至6中任一項所述的方法,其中熱塑性聚合物管是生物可吸收 性的。
[0404] 方面8.根據方面1至7中任一項所述的方法,其中熱塑性聚合物是白蛋白,膠原 蛋白,透明質酸和其衍生物,藻酸鈉及其衍生物,殼聚糖及其衍生物,明膠,淀粉,纖維素聚 合物,酪蛋白,葡聚糖以及它們的衍生物,多糖,纖維蛋白原,聚(戊內酯),聚二噁烷酮,和 丙交酯和1,4_二噁烷-2-酮的共聚物,聚(羥基丁酸酯),聚(羥基戊酸酯),聚(羥基丁 酸酯-共-羥基戊酸酯)共聚物,聚(烷基碳酸酯),聚(原酸酯),基于酪氨酸的聚碳酸酯 和聚芳酯,聚(對苯二甲酸乙二醇酯),聚(酸酐),聚(酯-酰胺),聚磷腈,聚(氨基酸), 聚L-乳酸(PLLA),聚-D,L-乳酸(PDLLA),聚乙醇酸(PGA),聚乳酸的共聚物,聚乙醇酸 (PLGA),聚己內酯,聚(4-羥基丁酸酯)(P4HB),聚二噁烷酮,聚(三亞甲基碳酸酯),聚(羥 基丁酸酯-羥基戊酸酯),聚原酸酯;聚(酯酰胺),聚(原酸酯),聚酐,聚(酸酐-共-酰 亞胺),聚(富馬酸丙二醇酯),偽聚(氨基酸),聚(氰基丙烯酸烷基酯),聚磷腈,和聚磷 酸酯。
[0405] 方面9.根據方面8所述的方法,其中熱塑性聚合物是聚(L-丙交酯),聚(D,L-丙 交酯)或聚(乙交酯)。
[0406] 方面10.根據方面1至9中任一項所述的方法,其中心軸在其最寬位置處的直徑 為從0.01毫米到15毫米。
[0407] 方面11.根據方面9所述的方法,其中心軸的頭端是錐形的和/或心軸的出口端 是錐形的。
[0408] 方面12.根據方面9所述的方法,其中心軸是擴張的錐形心軸。
[0409] 方面13.根據方面11或12所述的方法,其中錐形傾角為從5度到60度,任選地, 其中錐形的傾角為從20到40度。
[0410] 方面14.根據方面1至13中任一項所述的方法,其中模具的入口側具有從0. 4到 8. 0毫米的直徑和/或所述模具的出口側具有從I. 0到15毫米的直徑,任選地,其中模具的 入口側具有從2. 0到4. 0毫米的直徑。
[0411] 方面15.根據方面1至14中任一項所述的方法,其中所述模具選自:錐形模具; 會聚(減小)模具;發散(擴張)模具;和并行(整形)模具,任選地,其中所述模具是發散 模具。
[0412] 方面16.根據方面1至15中任一項所述的方法,其中模具入口和/或出口的半角 為從0到50度,任選地,其中所述半角為從20度到40度。
[0413] 方面17.根據方面10至16中任一項所述的方法,其中模具入口和/或出口的半 角和錐形心軸的傾角的比率在從1 :1到10 :1的范圍內
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