创新工艺标准,开拓无限可能
赫兹声电LOGO
  1. 首页
  2. 知识库
  3. 超声波喷涂
  4. 超声波雾化用于球囊导管涂层

超声波雾化用于球囊导管涂层

发展历史

在过去几十年中,经皮治疗动脉疾病取得了重大进展。每一项新技术的发展都是由以前技术的衰落所推动的。球囊血管成形术是作为一种微创的解决方案出现的,而以前这些方法通常会导致严重的并发症。由于无法防止血管回弹和新内膜增殖,这种治疗方法有其自身的缺点。通过裸金属支架(BMS)进行冠状动脉内支架植入,克服了球囊血管成形术的急性反冲力,但无法防止新内膜过度增生引起的支架内狭窄(ISR)的发生。药物洗脱支架(DES)利用药剂有效减少这种新内膜增生的发生,并减少或消除后续治疗所需的时间。这些药剂由抗增生药物和专门设计的聚合物涂层组成,以控制药物的释放情况。超声雾化技术已被证明在DES上成功应用了这些药剂。

即使 DES 有提供了许多优势,解决它的缺点仍然很重要。抗增殖药物不能完全消除 ISR 的可能性,并且可能与药物或聚合物涂层发生反应。管理已安装支架的再狭窄变得极其困难。血管再通技术加上抗增殖药物输送是成功治疗这种疾病的必要条件。

近年来,药物洗脱球囊 (DEB) 已成为再狭窄和其他形式动脉疾病的成功治疗替代方案。将抗增殖药物输送到介入手术部位的想法已经存在一段时间了。然而,BMS的成功开发,BMS的成功开发,加上其在体内的方便应用,优先于开发有效的转移方法。尽管DEB是一项相对较新的技术,但这些设备可以提供显著的好处。受DES的限制,DEB仍能在不使用支架的情况下提供防止再狭窄所需的重要抗增生药物。对于可能无法应用支架的病变部位,如小血管、折磨人的血管或钙化病变,DEBs仍能提供治疗。

其他优点包括药物快速释放和均匀转移到血管壁,并且没有支架和聚合物,使原始解剖结构保持完整并减少慢性膨胀或晚期血栓形成的机会。

DEB 技术和涂层要求

这些DEB的目的是将抗增殖药物输送到细胞壁。虽然不同制造商完成这一壮举的方法不同,但有一些相似之处。紫杉醇的持久效果加上其在血管细胞中的快速吸收,使其成为这一应用中的全面首选药物。

DEB 导管在到达输送点之前需要穿过相当长的血管。在穿越身体的过程中,通常需要用某种类型的粘合剂保护紫杉醇。在目前正在进行临床试验的许多DEB中,紫杉醇被穿插在一个亲水基质中,使涂层在穿过身体时膨胀,并在球囊导管膨胀时释放紫杉醇。该涂层还应该使紫杉醇从亲水基质中释放的量最大化。

这种涂层的特性对于 DEB 的成功极为重要。DEB 声称可以快速(通常不到一分钟)将均匀的药物应用到血管壁。 其他成功因素包括药物输送量和保持均匀的表面浓度。

喷涂DEB的替代方法

几种不同的涂层技术可以用于将这些药物、粘合剂组合应用到球囊上。球囊可以使用超声雾化、将球囊浸入液浴中并用移液管将液体移到装置上来涂覆。

每种方法都有自己的优点和缺点,如前所述,DEB 涂层的理想设备应满足以下标准。

  • 涂层均匀性。在球囊的整个长度和直径上,差异最小。
  • 可重复性:涂层方法必须能够在涂层形态和球囊之间的均匀性方面保持一致的应用。
  • 与化学品的相容性:必须证明涂层技术不会损坏或降低药物或聚合物的性能,并且不会因使用的化学品或溶剂而失效。
  • 工艺变量:独立和简单的过程变量控制对于过程和涂层的开发和优化是必要的。其结果包括轻松改变涂层厚度或形态的能力。
  • 维护或清洁涂层设备所需的操作员干预最少,可最大程度地减少可能的污染。

满足所有这些标准的一种可能的涂层技术是超声波雾化。

液体流过中心的超声波雾化喷嘴的横截面

超声波喷涂技术

超声波雾化技术是一种非常高科技的雾化技术,用于喷涂。正如你在图1中所看到的,液体通过喷嘴的中心被送入,允许无限制地流出孔口,并在喷嘴表面形成一层薄薄的液膜。当该表面设定为以垂直于表面的特定频率振动时,液体会吸收振动能量并在液膜中产生驻波。这些驻波根据液体的特性和表面振动的频率,形成数学上可定义的波峰和波谷阵列。

当振动的振幅增加时,它会导致波的振幅也增加到变得不稳定的程度。水滴从这些不稳定波的尖端喷出。从这些波中产生的水滴直径的中位数,使用Lord Rayleigh在19世纪末的研究来预测,并根据以下公式来形成。

DN,0.5 ~(8πσ/ρf2) 1/3

其中 f 是振动面的频率,σ 是液体的表面张力。和 ρ 是液体的密度。这个方程后来被 Lang 在实验研究中证明,并建立了下面的经验方程。

DN,0.5 =.34 (8πσ/ρf2) 1/3

多种频率雾化喷嘴可供选择。 对于药物、聚合物的应用,已证明 120 kHz 和更高的频率可提供最佳的涂层特性。如今,这种高频雾化技术广泛用于大批量医疗制造。作为一个参考点,一个典型的180kHz的喷嘴雾化水会产生一个13微米的中位液滴大小。随着溶剂的表面张力和密度的增加或减少,中位液滴大小经常发生变化。由于液体特性不同,乙醇的特性导致产生的液滴约为水滴大小的72%,从而导致中位液滴大小约为10微米。

结合精确的液体输送系统可以使薄薄的液体膜继续喷射出直径由该方程式定义的液滴。由于雾化只发生在振动的表面上,雾化的液体量只取决于液体输送到表面的速度。这一特点使超声波雾化器能够适应极低的流速,而这正是喷涂DEB时需要的。超声波喷嘴雾化的另一个决定性特征是所产生的喷雾羽流。液滴以非常低的速度从雾化表面释放,通常为0.25至0.4米/秒。一个典型的压力雾化器产生的液滴速度通常在10-20米/秒之间。这种速度上的差异使得超声波雾化器产生的液滴的动能是压力雾化器的1/10,000。

这种软喷雾非常有助于最大限度地提高设备的转移效率,并在处理昂贵的药物、粘合剂组合时显着节省成本。软喷雾还允许使用低压空气塑形气体(通常是氮气)将液滴准确地导向基材。根据所选择的确切的基材和空气塑形,聚焦区域可以控制在0.25毫米宽到6毫米之间。在这个小喷雾羽流中产生的液滴被迫浸湿并在气囊上形成一层薄膜。在溶剂中使用低浓度的药物、粘合剂,很容易缩小到纳米级的厚度。

这些超声雾化喷嘴被纳入多轴处理系统,以控制喷嘴和基材的运动。控制喷嘴和基材的移动。为了获得最均匀的 为了获得最均匀的涂层,导管被设置为以固定的速度旋转,而喷嘴在其上往复运动。这允许圆形喷雾模式重叠并实现低至 +/-2% 的均匀性差异,这在DES的应用中已被证实多年。

结论

DCBs仍是一项不断发展的技术。向血管组织输送抗增殖药物的概念,作为治疗再狭窄和动脉疾病的安全方法,已经取得了重大的初步成功。应用的涂层和应用背后的方法仍然需要更多的发展。

超声波雾化技术是一种精确的喷涂技术,它本身就能够适应这种特定的应用。允许几乎完全分离独立变量,使其成为从工艺开发到大规模生产的制造需求的理想技术。超声雾化技术多年来一直被用于DES的开发和生产,并显示出在这一新的医疗领域非常成功的迹象。

本文是否有帮助?

相关文章