在介入治疗中，植入装置大致可分为四种亚型，即栓塞装置（弹簧圈）、支架、分流装置和支架取栓器，其中针对缺血性脑血管病（颈动脉狭窄、单侧动脉狭窄、双侧动脉狭窄等）的治疗过程中，支架的植入扮演着重要角色。合适支架的选择取决于植入部位、病变程度、支架材料、斑块复杂性和血管解剖学评估以及手术医师的专业知识。当生物金属材料植入人体后处于长期浸泡在含有有机酸、碱金属或碱土金属离子（Na+、K+、Ca2+）、Cl- 离子等构成的恒温（37℃）电解质的环境中，加上生物大分子和细胞作用金属材料会发生缓慢腐蚀。

2022医疗器械展Medtec China 2022中亮相的医用部件包括：针类麻醉针管、美容针&牙科冲洗等管类、多股导丝、栓塞弹簧圈、心脏瓣架、镍钛记忆合金医用管材、穿刺针针管&针芯、心脏管&海波管、超声刀内外套管、激光雕花针管、贵金属材料（铂钨线、铂铱线）、不锈钢编织丝、镍钛双向驱动丝、电缆或钢丝绳、氧化锆、超声刀弹簧等。

当其与力学（静态载荷、动态载荷或磨损）、材料及其表面裂缝形状、炎症等相结合时，会呈现出不同的腐蚀形式。其中全面腐蚀、局部腐蚀、电偶腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀以及力与环境联合作用产生的腐蚀破坏最为常见；并且腐蚀可以通过三种方式影响周围生物组织：1-电流对细胞行为的影响；2-腐蚀过程中化学环境的改变；3-金属离子对细胞代谢的影响，从而降低了植入材料的生物相容性。

为此，不少学者利用离子注入、等离子喷涂、脉冲激光沉积、物理或化学气相沉积、溶胶-凝胶湿化学、电沉积和表面纹理电解抛光等技术对金属表面进行改性，提高植入材料的生物学特性。由于镍/ 钛的化学惰性，镍钛合金（nitinol，NiTi）易形成厚度为2～20 nm 致密的氧化层，在植入过程中，该氧化层生长并吸收矿物质（例如磷酸钙）和生物体液的其他成分，从而导致表面重塑，使其具有良好的耐腐蚀性。同时，NiTi 合金显示弱顺磁性，在MRI和CT展示出良好的兼容性。为提高NiTi 合金植入物的生物相容性及抗腐蚀特性，针对性的表面改性是必不可少的。

根据支架表面处理方式的不同，NiTi 血管支架可分为裸露型、涂层型、覆膜型。裸露型支架表面仅作抛光处理，达到表面极致光滑，提高亲水性且其亲水性表面有助于内皮细胞的生长，大大降低了植入支架对血管内皮造成二次损伤的概率。此外，亲水性表面可优先吸附无血小板受体的白蛋白，从而有效阻止血小板激活，降低血栓的形成，其中电解抛光技术因其事半功倍和良好的重复性成为裸露型支架表面改性的最佳方法。涂层型在金属表面涂以含有血管内皮生长因子、肝素等物质，经表面缓释方式刺激微血管内皮细胞迁移和增殖，调节血管壁的通透性；同时，该类添加剂能够抑制血小板聚集，降低血栓发生率，提高生物安全性。覆膜型，即在金属支架外表覆以可降解或不可降解的聚合物薄膜，使其隔绝血管病变部位，中断此处血液供应，形成新的血流通道，从而达到治疗目的。

二、NiTi 的生物学特性

（一）生物相容性当生物金属材料植入体内时，会造成血管壁二次损伤、血液- 材料不良反应、临时基质形成、急性慢性炎症、肉芽组织形成、异物反应和纤维化等。因此，植入材料表面的化学成分及能否与血管表面建立良好的初始界面从而达到良好的生物相容性决定了植入的最终成功或失败。

相比而言，诸多研究表明NiTi 具有良好的生物相容性，但也有相关研究通过观察细胞增殖、凋亡及采用细胞活性实验和DNA合成表明镍离子可以作为酶促过程中的辅助因子（可以影响蛋白质合成），改变细胞复制，影响细胞形态（包括细胞器），甚至减少细胞增殖，从而存在导致心肌、脑、肺、肝和肾退行性变的风险。为解决此类潜在风险，相关研究人员选择通过对NiTi 支架表面改性修饰，来防控镍离子释放，提高NiTi 的生物相容性。正如Nagaraja 等将四种表面光洁度不同的NiTi 支架分别植入1岁雌性小猪髂动脉内，发现在整个植入期180d 中，非最佳表面处理的NiTi 支架增加了周围动脉中的局部镍含量，从而可能导致支架周围炎症的发生，狭窄程度增加，而抛光等表面处理的NiTi 支架可以显著降低周围组织中的镍含量和炎症的发生，提高NiTi 的生物相容性。（二）耐腐蚀性除了生物可降解金属材料，其他生物金属材料植入人体时，体内的蛋白质、酶以及高负荷作用将降低其耐腐蚀性能，从而影响其功能和耐久性，降低生物相容性。相比而言，NiTi 易发生钝化形成氧氮化钛保护层，但NiTi 材料表面光洁度却和其他生物金属材料相似伴有裂缝、疲劳性降低，易发生缝隙腐蚀，促使镍离子释放。据报道，镍的释放实际上可以随着时间的推移而显著增加，保持高水平达8 周，甚至几个月，导致机体发生组织反应、血液反应、免疫反应和全身反应。为此，人们结合电化学、力学和生物的协同效应等相关因素对生物金属材料进行精心设计，选择合适的材料以及对其表面改性来防控生物金属材料在体内的腐蚀。（三）力学性能NiTi 又称形状记忆合金（shape memory alloy，SME），除具有独特的形状记忆功能外，还具有高阻尼、超弹性以及良好的可塑性，并且NiTi 的两种可逆性晶体状态奥氏体和马氏体受温度的控制，当马氏体NiTi 受热时，它开始转变为奥氏体，当奥氏体NiTi 冷却后，它开始转变为马氏体。

另外NiTi 也可能有两种不同的形状记忆效应：单向形状记忆效应和双向形状记忆效应。双向形状记忆合金表现出奥氏体的高温形状（热形状）和马氏体的低温形状（冷形状）的记忆，并且可以通过简单地改变温度使其在这两种形状之间反向和自发地循环。为此研发者将其结合人体恒温环境制造出形态，治疗效果和安全性不同的医疗器械，如导丝、自扩张支架和支架移植物等。

三、NiTi 血管支架表面修饰

（一）裸露型支架目前研究表明，裸露型NiTi 支架的应用潜力仍未得到充分开发，适当制备的裸露表面在无应变和应变状态下可提供最佳的耐腐蚀性。裸露型支架通常作抛光处理，其中机械抛光和电解抛光是镍钛合金支架表面改性两大主要工艺，但由于国内NiTi 支架在血管介入治疗中的开发和应用起步较晚，经电解抛光修饰的NiTi 表面粗糙度国外已突破20nm，而国内还未突破70nm以下。 通常科研人员使用的NiTi 电解抛光液主要有三大体系：酸- 酸体系、酸- 醇体系和醇- 盐体系。在室温下采用乙二醇- 氯化钠电解液对镍钛合金管进行电解抛光，有效提高了镍钛合金管表面光滑度，表面粗糙度达到70.5nm，并在表面形成一层氧化钛薄膜。值得一提的是，盐- 醇类电解抛光液体系配合电极有较高转速的旋转圆盘电极装置时，可以避免在抛光过程中产生大量气泡。通过对优化的支架表面分别在10~30s 和30～40V 的时间和电压条件下进行电抛光处理，发现在40V和10s条件耐腐蚀性率最高，NiTi 显示出优异的机械性能，但生物相容性和植入的长期效果未进行相关实验。不过Dharam 等报告称经过电抛光和电磁抛光处理的镍钛合金有助于细胞黏附和增强内皮化。同时也得出与Namhg相同的通抛光电压和时间，表面状态较佳，均匀光滑且最小粗糙度为22.29 nm，耐腐蚀性得到有效提高，沿极化曲线的衰减值急剧增加。海德尔等也报告电磁抛光处理的NiTi 对点蚀和缝隙腐蚀具有很高的耐腐蚀性。

2022医疗器械展Medtec China已经从2012年开始连续举办了7届植入介入医疗器械峰会，会议围绕骨科植入物、心血管介入产品，探讨其法规政策、市场趋势、研发与设计与材料创新等内容，为医疗器械制造商、材料供应商及服务商等提供国内外的经验借鉴。今年作为Medtec China同期“植入介入医疗器械峰会”的第八个年头，会议内容再次升级，高校、医院、企业的嘉宾讲从材料、临床需求、产品研发等多维度剖析植入介入现状及发展。点击快速预登记，来现场参与会议。

（二）涂层型支架涂层型支架通常利用多聚物作为基质层或将药物直接涂抹到支架表面，涂层成分不同，会有不同的释放和吸收动力学，表明不同的涂层可能由于影响支架植入后损伤愈合和修复过程而影响临床结局。利用NiTi 表面天然羟基易于水凝胶涂料中的硅烷醇基缩合原理，将NiTi 匀速地从水凝胶涂料浴中拔出，并置入65℃的烘箱中固化24 h，获得具有良好黏度和惯性的光滑表面。Marashi 等采用优化的脉冲电沉积工艺在NiTi上直接沉积羟基磷灰石涂层，并通过细胞培养和细胞活性实验证明稀溶液的透明质酸涂层具有较好的生物相容性且涂层的稳定性也高于其他样品。相似的Deng等阐述到纳米尺寸的透明质酸（最常见的多孔透明质酸涂层形式）在细胞附着和矿化方面显示出优于微米颗粒透明质酸的优势。Wang 等利用原子层沉积技术将三氧化二铝层作为一种中间体在NiTi 表面上沉积，使其提供足够的羟基与偶联剂3- 氨基丙基三乙氧基硅烷和肝素反应，并证明了该涂层具有良好的生物相容性。

（三）覆膜型支架覆膜型支架即在合金表面覆以可降解或不可降解的聚合物薄膜，将其植入血管内部，隔绝血管病变部位，形成新的血流通道，中断病变部位血液供应，达到治疗目的。2022医疗器械展Medtec China了解到其覆膜需要满足良好的生物相容性，持久的机械力和一定的膨胀可塑性。聚四氟乙烯（PTFE）仍是目前最成熟和常用的覆膜材料。将PTFE 粘贴在NiTi 表面并焊接成三层Rescue支架，通过动物实验表明该覆膜型支架具有出色的出血控制和较高的生存率，并可直接控制出血性损伤，减少缺血性损伤。使用高延展性的膨胀PTFE 作为覆盖膜，超弹性NiTi 细线作为支架主链，且体外研究成功证明了该材料的功能和生物相容性，并进一步制备了功能样机植入猪的体内，结果表明该材料和支架的可行性和安全性。周玉杰等在内外层通过单根连续芯丝缠绕固定的支架表面，利用聚乳酸或天然多糖制备一种具有一定机械强度且厚为0.075mm覆膜，在支架植入冠脉后能在预期的时间内保持膜的状态，实现支架内皮化，减少支架内血栓形成，同时可开通闭塞边支，建立良好的侧支循环，有助于预后恢复。研究展望：NiTi 因其本身优异的物理性能、化学性能和生物相容性，使其在血管介入治疗中被广泛地应用。虽说通过精心的设计和适当的表面改性可提高NiTi 的耐腐蚀性能和生物相容性，但在复杂的人体环境内如何更好地防控镍离子的生成与溶出和降低体内腐蚀程度仍是亟待解决的问题。同时也可结合先进的3D 打印技术进一步强化产品的设计和加工成形。

来源：医休神介说