本公開涉及用于生產(chǎn)用于心臟修復(fù)和再生裝置的材料、生物材料、組件、裝置、植入物和系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)。更具體地，用于通過激光技術(shù)更改心臟修復(fù)裝置以促進(jìn)機械特性和/或生物相容性(如內(nèi)皮化到材料和裝置中)以允許組織再生和天然組織并入的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、許多當(dāng)前用于心血管修復(fù)裝置的材料/組件可能存在生物相容性的問題。這些材料可以通過形成無血管纖維囊來激活免疫應(yīng)答，所述無血管纖維囊可以將可植入裝置與血流分開并用壁隔離，并且可能會產(chǎn)生長期植入物功能的問題。

2、防止包封或伴隨免疫應(yīng)答的一種方法是促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞生長。在血液接觸表面上刺激內(nèi)皮化被視為是建立心血管裝置的長期生物相容性的關(guān)鍵步驟。目前用于醫(yī)療裝置的生物組織(如動物心包(例如，牛、豬))和可植入生物假體(如生物假體心臟瓣膜和血管移植物)主要由經(jīng)交聯(lián)的膠原蛋白構(gòu)成。生物假體中使用的經(jīng)交聯(lián)的生物組織的一個缺陷在于，交聯(lián)的作用促進(jìn)鈣化或組織過度生長和血管翳形成。因此，需要一種能夠促進(jìn)再內(nèi)皮化的新型合成或天然材料。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、描述了用于改善心臟修復(fù)和再生裝置的生物相容性和/或機械特性的方法和系統(tǒng)。

2、在一些實施方案中，一種用于改善在假體中使用的結(jié)構(gòu)的生物相容性的方法包含將激光工藝施加于所述結(jié)構(gòu)的至少一個表面，以在所述至少一個表面上產(chǎn)生至少一種圖案；其中所述激光工藝包含至少一個激光源；所述激光工藝選自選自由以下組成的組：直接激光刻寫、干涉光刻和其任何組合；并且所述結(jié)構(gòu)是選自由以下組成的組的裝置的至少一個組件：假體心臟瓣膜、支架和心臟補片。

3、在一些實施方案中，所述組件選自由以下組成的組：框架、支架、裙部、外裙部、內(nèi)裙部、縫線、小葉和瓣膜組織。

4、在一些實施方案中，所述表面包含選自由以下組成的組的材料：金屬、金屬合金、不銹鋼、鎳鈦諾、鈦、co-cr合金、聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚酮、聚酰亞胺、聚酰胺、聚乙烯、聚四氟乙烯、尼龍、聚二甲基硅氧烷、硅酮、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚酯、生物聚合物、聚碳酸酯的嵌段共聚物、聚(雙酚-a的砜)(psu)-pbt共聚物、膠原蛋白、丙烯酸酯膠原蛋白、殼聚糖和心包組織。

5、在一些實施方案中，所述至少一個激光源是超短脈沖激光。

6、在一些實施方案中，所述超短脈沖激光的脈沖寬度為3皮秒至50飛秒。

7、在一些實施方案中，所述至少一個激光源的發(fā)射波長選自由以下組成的組：700nm至1mm的紅外波長、800nm至2500nm的近紅外波長、380nm至750nm的可見光波長和100nm至400nm的紫外線波長。

8、在一些實施方案中，所述至少一個激光源的發(fā)射波長選自由以下組成的組：10.6μm、1060nm、1030nm、530nm、515nm、370nm、355nm、343nm、248nm和193nm。

9、在一些實施方案中，所述直接激光刻寫是使用直接激光刻寫系統(tǒng)進(jìn)行的，所述直接激光刻寫系統(tǒng)包含至少一個激光束、至少一個襯底和至少一個振鏡。

10、在一些實施方案中，所述至少一個襯底是固定的，并且所述至少一個振鏡使所述至少一個激光束移動以產(chǎn)生多種圖案；或者所述至少一個激光束是固定的，并且所述至少一個襯底移動以產(chǎn)生所述多種圖案；或者所述至少一個襯底和所述至少一個激光束同時移動以產(chǎn)生所述多種圖案。

11、在一些實施方案中，所述直接激光刻寫系統(tǒng)包含聚焦光學(xué)器件，所述聚焦光學(xué)器件選自由顯微鏡物鏡和f-θ透鏡組成的組。

12、在一些實施方案中，所述至少一種圖案改善所述結(jié)構(gòu)的再內(nèi)皮化和組織再生。

13、在一些實施方案中，所述激光工藝改變所述結(jié)構(gòu)的至少一種選自由以下組成的組的特性：表面形貌、厚度和尺寸。

14、在一些實施方案中，所述至少一個表面是平坦的、彎曲的、均勻的或不均勻的。

15、在一些實施方案中，所述至少一種圖案是周期性的或非周期性的。

16、在一些實施方案中，所述至少一種圖案的至少一種尺寸在1nm至1mm的范圍內(nèi)。

17、在一些實施方案中，所述激光工藝是減材工藝或增材工藝的一部分。

18、在一些實施方案中，所述激光工藝是激光燒蝕工藝，其中所述至少一種圖案改變所述至少一個表面的厚度。

19、在一些實施方案中，所述激光燒蝕工藝對所述至少一個表面進(jìn)行輪廓處理，并且在所述至少一個表面上產(chǎn)生不同厚度。

20、在一些實施方案中，所述至少一種圖案包含分層結(jié)構(gòu)或是多維的。

21、在一些實施方案中，所述至少一種圖案包含選自由以下組成的組的圖案：線、直線、曲線、凹槽、支柱、孔、脊、波、凹陷、正方形和其任何組合。

22、在一些實施方案中，所述至少一種圖案具有至少一種選自由以下組成的組的形狀：圓形、卵形、長方形、三角形、四邊形、矩形、正方形、菱形、梯形、六邊形、八邊形和其任何組合。

23、在一些實施方案中，所述至少一種圖案包含平行的行。

24、在一些實施方案中，在施加所述激光工藝之前將至少一種化學(xué)試劑施加于所述至少一個表面，其中所述激光工藝產(chǎn)生所述至少一個表面的表面涂層。

25、在一些實施方案中，所述表面涂層改變所述至少一個表面的接觸角。

26、在一些實施方案中，一種用于對在假體內(nèi)使用的生物材料進(jìn)行改性的方法包含將光活性試劑添加到蛋白質(zhì)材料中；以及將包含至少一個激光源的激光工藝施加于所述蛋白質(zhì)材料上；其中所述至少一個激光源使所述光活性試劑與所述蛋白質(zhì)材料局部交聯(lián)并且改變所述蛋白質(zhì)材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)；并且所述蛋白質(zhì)材料是選自由以下組成的組的系統(tǒng)或裝置的至少一個組件：假體心臟瓣膜、支架和心臟補片。

27、在一些實施方案中，所述光活性試劑選自由以下組成的組：芳基疊氮化物、疊氮基-甲基-香豆素、苯甲酮、蒽醌、重氮化合物、雙吖丙啶補骨脂素衍生物、維生素b1(硫胺素)、維生素b2(核黃素)、維生素b3(煙酸)、維生素b5(泛酸)、維生素b6(吡哆辛)、維生素b7(生物素)、維生素b12(鈷胺素)、葉酸、丙烯酸的正羥基琥珀酰亞胺酯(anhs)、2-羥基-4'-(2-羥基乙氧基)-2-甲基丙苯酮(例如，2559光引發(fā)劑，汽巴嘉基公司(cibageigy))、苯甲酰甲酸甲酯、苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、6-(4,4'-疊氮戊酰胺基)己酸磺基琥珀酰亞胺酯(磺基-lc-sda，磺基-nhs-lc-雙吖丙啶)、三乙胺、脫氧核糖核酸、雙-?；趸ⅰ⒔怪|(zhì)(pyrolipid)、卟啉和二氫卟吩。

28、在一些實施方案中，所述光活性試劑是通過將所述蛋白質(zhì)材料浸泡在包含所述光活性試劑的溶液中或通過用包含所述光活性試劑的溶液表面涂覆所述蛋白質(zhì)材料而添加到所述蛋白質(zhì)材料的。

29、在一些實施方案中，所述光活性試劑是核黃素，并且所述蛋白質(zhì)材料包含膠原蛋白。

30、在一些實施方案中，所述至少一個激光源是超短脈沖激光。

31、在一些實施方案中，所述至少一個激光源的發(fā)射波長為100nm至400nm。

32、在一些實施方案中，所述交聯(lián)改變所述生物材料的至少一種選自由以下組成的組的機械特性：極限拉伸強度、疲勞強度和楊氏模量(young's?modulus)。

33、在一些實施方案中，所述激光工藝通過控制所述至少一個激光源而在所述蛋白質(zhì)材料中產(chǎn)生一定梯度的交聯(lián)。

34、在一些實施方案中，一種假體心臟瓣膜包含環(huán)形框架，所述環(huán)形框架可徑向地塌縮到塌縮構(gòu)型并且可徑向地擴展到擴展構(gòu)型。所述框架具有流入端和流出端，并且在所述假體心臟瓣膜處于所述擴展構(gòu)型時限定縱向軸線沿著所述假體心臟瓣膜的管腔。所述假體心臟瓣膜包含小葉結(jié)構(gòu)，所述小葉結(jié)構(gòu)定位在所述框架內(nèi)并且固定到所述框架。所述假體心臟瓣膜包含裙部，所述裙部包含內(nèi)裙部和外裙部，所述內(nèi)裙部定位在所述框架的內(nèi)側(cè)上，所述外裙部定位在所述框架的外側(cè)上。所述內(nèi)裙部和所述外裙部通過多條縫線附接到所述框架的至少一部分。在所述框架的所述外側(cè)上，所述外裙部沿著所述縱向軸線在上游方向上延伸，并且在折疊線處朝向所述框架的所述流出端折返以形成袖帶，并且所述外裙部的邊緣部分在所述折疊線的下游固定到所述外裙部，使得所述袖帶形成層壓密封構(gòu)件的流入端。對于以下的至少一個表面：所述框架、所述小葉、所述裙部和所述縫線是通過包含至少一個激光源的激光工藝改性的；并且所述激光工藝改善所述假體心臟瓣膜的再內(nèi)皮化和組織再生。

35、在一些實施方案中，所述激光工藝選自由以下組成的組：直接激光刻寫、干涉光刻和其任何組合。

36、在一些實施方案中，所述至少一個激光源是超短脈沖激光。

37、在一些實施方案中，所述超短脈沖激光的脈沖寬度為1毫秒至1飛秒。

38、在一些實施方案中，所述至少一個激光源的發(fā)射波長選自由以下組成的組：700nm至1mm的紅外波長、800nm至2500nm的近紅外波長、380nm至750nm的可見光波長和100nm至400nm的紫外線波長。

39、在一些實施方案中，所述至少一個激光源的發(fā)射波長選自由以下組成的組：10.6μm、1060nm、1030nm、530nm、515nm、370nm、355nm、343nm、248nm和193nm。

40、在一些實施方案中，所述直接激光刻寫是使用直接激光刻寫系統(tǒng)進(jìn)行的，所述直接激光刻寫系統(tǒng)包含至少一個激光束、至少一個襯底和至少一個振鏡。

41、在一些實施方案中，所述至少一個襯底是固定的，并且所述至少一個振鏡使所述至少一個激光束移動以產(chǎn)生多種圖案；或者所述至少一個激光束是固定的，并且所述至少一個襯底移動以產(chǎn)生所述多種圖案；或者所述至少一個襯底和所述至少一個激光束同時移動以產(chǎn)生所述多種圖案。

42、在一些實施方案中，所述直接激光刻寫系統(tǒng)包含聚焦光學(xué)器件，所述聚焦光學(xué)器件選自由顯微鏡物鏡和f-θ透鏡組成的組。

43、在一些實施方案中，所述至少一個表面是平坦的、彎曲的、均勻的或不均勻的。

44、在一些實施方案中，所述至少一個表面包含至少一種圖案，所述至少一種圖案是通過所述激光工藝產(chǎn)生的。

45、在一些實施方案中，所述至少一種圖案是周期性的或非周期性的。

46、在一些實施方案中，所述至少一種圖案的至少一種尺寸在1nm至1mm的范圍內(nèi)。

47、在一些實施方案中，所述至少一種圖案包含分層結(jié)構(gòu)或是多維的。

48、在一些實施方案中，至少一種圖案選自由以下組成的組：線、直線、曲線、凹槽、支柱、孔、脊、波、凹陷、正方形以及其任何組合。

49、在一些實施方案中，至少一種圖案具有至少一種選自由以下組成的組的形狀：圓形、卵形、長方形、三角形、四邊形、矩形、正方形、菱形、梯形、六邊形、八邊形以及其任何組合。

50、在一些實施方案中，所述至少一種圖案包含平行的行。

51、在一些實施方案中，所述激光工藝是減材工藝或增材工藝的一部分。

52、在一些實施方案中，所述激光工藝是激光燒蝕工藝，其中所述激光燒蝕工藝改變所述至少一個表面的厚度。

53、在一些實施方案中，所述激光燒蝕工藝對所述至少一個表面進(jìn)行輪廓處理，并且在所述至少一個表面上產(chǎn)生不同厚度。

54、在一些實施方案中，所述激光工藝在所述至少一個表面上通過施加于所述至少一個表面的至少一種化學(xué)試劑而產(chǎn)生表面涂層。

55、在一些實施方案中，所述表面涂層改變所述至少一個表面的接觸角。

56、在一些實施方案中，所述小葉包含心包組織，并且所述激光工藝在整個所述小葉中產(chǎn)生一致厚度。

57、在一些實施方案中，所述激光工藝在所述框架的所述至少一個表面上產(chǎn)生圖案，并且所述圖案允許組織容易向內(nèi)生長并防止瓣膜旁泄漏。

58、在一些實施方案中，所述激光工藝更改表面能，并且改變所述裙部或所述縫線的所述至少一個表面的接觸角。

59、在一些實施方案中，一種假體心臟瓣膜包含環(huán)形框架，所述環(huán)形框架可徑向地塌縮到塌縮構(gòu)型，并且可徑向地擴展到擴展構(gòu)型，所述框架具有流入端和流出端，并且在所述假體心臟瓣膜處于所述擴展構(gòu)型時限定縱向軸線沿著所述假體心臟瓣膜的管腔。所述假體心臟瓣膜包含小葉結(jié)構(gòu)，所述小葉結(jié)構(gòu)定位在所述框架內(nèi)并且固定到所述框架。所述假體心臟瓣膜包含裙部，所述裙部包含內(nèi)裙部和外裙部，所述內(nèi)裙部定位在所述框架的內(nèi)側(cè)上，所述外裙部定位在所述框架的外側(cè)上。所述內(nèi)裙部和所述外裙部通過多條縫線附接到所述框架的至少一部分。在所述框架的所述外側(cè)上，所述外裙部沿著所述縱向軸線在上游方向上延伸，并且在折疊線處朝向所述框架的所述流出端折返以形成袖帶，并且所述外裙部的邊緣部分在所述折疊線的下游固定到所述外裙部，使得所述袖帶形成層壓密封構(gòu)件的流入端。包含至少一個激光源的激光工藝使所述小葉與光活性試劑局部交聯(lián)。所述小葉包含蛋白質(zhì)材料，并且所述激光工藝改變所述蛋白質(zhì)材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

60、在一些實施方案中，所述光活性試劑選自由以下組成的組：芳基疊氮化物、疊氮基-甲基-香豆素、苯甲酮、蒽醌、重氮化合物、雙吖丙啶補骨脂素衍生物、維生素b1(硫胺素)、維生素b2(核黃素)、維生素b3(煙酸)、維生素b5(泛酸)、維生素b6(吡哆辛)、維生素b7(生物素)、維生素b12(鈷胺素)、葉酸、丙烯酸的正羥基琥珀酰亞胺酯(anhs)、2-羥基-4'-(2-羥基乙氧基)-2-甲基丙苯酮(例如，2559光引發(fā)劑，汽巴嘉基公司)、苯甲酰甲酸甲酯、苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、6-(4,4'-疊氮戊酰胺基)己酸磺基琥珀酰亞胺酯(磺基-lc-sda，磺基-nhs-lc-雙吖丙啶)和三乙胺、脫氧核糖核酸、雙-酰基氧化膦、焦脂質(zhì)、卟啉和氯。

61、在一些實施方案中，所述光活性試劑是通過將所述蛋白質(zhì)材料浸泡在包含所述光活性試劑的溶液中或通過用包含所述光活性試劑的溶液表面涂覆所述蛋白質(zhì)材料而添加到所述蛋白質(zhì)材料的。

62、在一些實施方案中，所述光活性試劑是核黃素，并且所述蛋白質(zhì)材料包含膠原蛋白。

63、在一些實施方案中，所述至少一個激光源是超短脈沖激光。

64、在一些實施方案中，所述至少一個激光源的發(fā)射波長為100nm至400nm。

65、在一些實施方案中，所述交聯(lián)改變所述材料的至少一種選自由以下組成的組的機械特性：極限拉伸強度、疲勞強度和楊氏模量。

66、在一些實施方案中，所述激光工藝通過控制所述至少一個激光源而在所述蛋白質(zhì)材料中產(chǎn)生一定梯度的交聯(lián)。

67、另外的實施方案和特征部分地在以下描述中闡述，并且在檢查說明書時，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將部分地變得顯而易見，或可以通過實踐所公開的主題得知?？梢酝ㄟ^參考形成本公開的一部分的說明書和附圖的其余部分來實現(xiàn)對本公開的性質(zhì)和優(yōu)點的進(jìn)一步理解。