生物可降解血管支架微注塑成型技术基础研究

摘要

生物可降解聚合物血管支架是血管支架最具有潜力的发展方向，其不仅具有良好的生物相容性能，而且在经过暂时的支撑血管壁后最终降解成二氧化碳和水，对人体无刺激，减少了血栓和再狭窄的发生，能够对病变处血管保持通畅提供更好的治疗。目前，血管支架的成型主要依靠激光加工的方式实现，激光加工虽然可以保证完整的血管支架结构，但存在影响较大的热影响区，同时制造成本较高，生产效率和成品率较低，这导致了血管支架高昂的售价。因此，本文主要以生物可降解聚合物血管支架为研究对象，对生物可降解材料、支架结构、膨胀过程、微注塑模具设计、加工及注塑成型实验进行了较全面的探索和研究。
　　首先，本文对血管支架的生物可降解聚合物改性聚乳酸材料特性进行了研究。主要从材料的DSC热分析、拉伸性能测试、流变实验三个方面分析了改性聚乳酸材料的材料特性、力学强度、流变特性。研究表明，通过一定的降温速率可以得到完全结晶的改性聚乳酸材料，获得相对力学性能更好的聚合物;在剪切速率增大的初期，改性聚乳酸材料的剪切粘度与温度有关，随着剪切速率的增大，温度对剪切粘度的影响逐渐减小。
　　其次，利用有限元方法模拟分析了血管支架的膨胀过程。根据血管支架设计技术要求，提出一种新型支架结构，采用计算力学和有限元方法，研究其膨胀过程，并通过对比金属材料血管支架的膨胀特性，分析了聚乳酸材料血管支架的膨胀性能。研究表明，具有内凹式支撑单元的支架不仅具有较好的相对变形量，还具有良好的均匀膨胀性能，可以有效抑制支架在膨胀过程中的不均匀膨胀;相比于金属血管支架，生物可降解聚乳酸血管支架具有更好的柔顺性和均匀膨胀性，但其弹性回弹较大，则需要进一步的改善。
　　再次，根据提出的生物可降解血管支架结构设计了微注塑成型模具。针对设计的血管支架结构特点，结合微小型塑料件的注塑模具设计技术，对模具的整体结构和开模过程进行了分析，确定血管支架微注塑模具结构设计方案，并详细设计了血管支架微注塑模具。
　　最后，采用合理微细加工与精密加工技术制造了生物可降解血管支架微注塑模具，并进行了注塑成型实验。首先，采用车铣复合加工中心及立式加工中心等设备制造了血管支架的微注塑成型模具。然后，进行注塑成型实验，研究了不同熔体温度、注射压力和模具型腔温度与血管支架填充率之间的关系。结果表明:熔体温度、注射压力和模具型腔温度是薄壁网孔状结构件注塑成型中重要的工艺参数，与支架填充率呈正相关性。

目录

声明

摘要

符号表

1 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 血管支架国内外研究现状

1．2．1 血管支架结构国内外研究现状

1．2．2 血管支架材料国内外研究现状

1．2．3 血管支架成型方法国内外研究现状

1．3 本文主要研究内容

2 血管支架材料特性分析

2．1 血管支架材料DSC分析

2．1．1 DSC实验

2．1．2 DSC结果与分析

2．2 血管支架材料拉伸实验

2．2．1 拉伸实验

2．2．2 拉伸实验结果与分析

2．3 血管支架材料流变特性研究

2．3．1 毛细管流变实验

2．3．2 毛细管流变实验结果与分析

2．4 本章小结

3 血管支架结构膨胀过程有限元分析

3．1 COMSOL软件简介

3．2 血管支架几何结构设计

3．3 血管支架材料弹塑性力学模型

3．4 血管支架膨胀过程有限元分析

3．4．1 几何模型与网格划分

3．4．2 边界条件与求解控制

3．4．3 血管支架变形参数定义

3．4．4 有限元分析的方法及方案

3．5 血管支架有限元分析结果与讨论

3．6 本章小结

4 血管支架微注塑模具设计

4．1 注塑模具设计技术

4．2 模具型腔和分型面设计

4．3 模具浇注系统设计

4．4 模具侧向抽芯机构设计

4．5 模具温度控制系统设计

4．6 模具整体结构设计

4．7 本章小结

5 血管支架微注塑模具制造及注塑成型实验

5．1 模具型腔精密加工

5．2 模具其他主要零件精密加工

5．3 模具整体结构装配

5．4 血管支架微注塑模具成型实验

5．4．1 注塑成型实验材料及设备

5．4．2 注塑成型实验方案及结果分析

5．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢