使用扫描电镜分析高分子涂层支架

发布者:飞纳电镜 - 阅读量:681 - 2017-10-05

一直以来, 高分子的开发及应用是一个很广泛的研究领域。由于其各种优良的物理化学性质,及生物相容性,并借助处理工艺,高分子材料在植入式医疗设备的应用中十分流行。本文详细介绍了高分子涂层在制备药物洗脱支架中的应用,以及扫描电镜 (SEM) 在分析涂层性能时的应用。

 

高分子支架

 

在医学领域中,支架是插入到通道中的金属或塑料管,以保持通道畅通。根据不同的使用目的,支架也分为很多种类,从可膨胀的冠状动脉、血管和胆道支架,到简单的塑料支架(输尿管支架,用于保持肾脏和膀胱之间的尿液流动)。

 

图1: 支架的SEM图像

 

药物洗脱支架的临床表现在很大程度上取决于其高分子涂层的性能。评估冠状动脉支架有效性和安全性的标准方法通常是随机临床研究,而使用台式电镜测试支架涂层对新品开发同样具有指导意义。

 

这种药物在数周或数月内从高分子涂料中缓释出来。以这种方式发挥药效,可以防止冠状动脉内腔的炎症现象及管壁缩窄。Kapustin et al则认为,结合使用多种仪器分析可以得到比只使用SEM更多的信息,进而发现支架涂层异常的本质及可能原因,这是他们的传统思路。( Complex application of instrumental analytical methods for detection and characteristics of polymer coating defects in drug-eluting stents, Kapustin et al., Interventional-Cardiology.1000562 (2017))

 

高分子涂层的关键因素之一是在保持涂层完整性的情况下,它必须能够承受所有的工艺循坏(卷边、杀菌和扩张)。因此,在高分子制药技术开发的早期 -- 以及支架制造中的应用 – 有大量的技术可以预测冠状动脉药物洗脱支架的临床疗效和安全性,并预测可能的使用风险。

 

高分子支架涂层的详细分析

 

为了解涂层的更多细节,Kapustin et al .分析了涂层的元素组成。这有助了解支架表面的元素分布情况及高分子涂层的均匀性 (元素mapping),同时也可以了解一定深度内高分子药物层的组分。

 

为什么SEM适合进行高分子涂料分析

 

错误的高分子成分选择可能导致支架上高分子涂层的异常。非理想的沉积条件选择,以及沉积后的支架处理,这些都决定了涂层的理化性质和机械性能。

 

任何这些异常都可能导致表面形态改变,包括裂缝、褶皱、基体未涂覆、磨损、凹坑或气泡,或另一方面,涂层变薄、破碎或分层。因此,对高分子涂层支架表面的结构、形貌和化学成分的研究 —— 以及对表面形态变化和支架涂层稳定性的评估 —— 是一个非常重要且有实际意义的任务。

 

通过比对各种技术,Kapustin et al. 得出结论,在观察高分子涂层的各种缺陷时,SEM是获取数据信息的最有效方式。通过选择不同分辨率,SEM几乎可以识别所有类型的缺陷。

 

事实上,扫描电镜可以用来观察各种各样的材料。这些细节特征通常被放大到超出你想象的倍率。例如, 你是否已经能够猜测出下图展示的叶片组织表面的星形图案的尺寸只有100µm?

 

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关于作者

Dr. Jasmin Zahn

Dr. Jasmin Zahn 是 Phenom-World 专业的应用工程师,后者是全球领先的台式扫描电子显微镜供应商。她致力于探索 Phenom-World 产品在各个行业的应用。此外,Jasmin 乐于和客户分享最佳实践经验,并鼓励他们探索、改进工作。

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