Biotronik镁合金可降解支架技术解析

2/2Biotronik镁合金可降解支架技术解析

2023-05-2913:04生物可吸收支架（Bioresorbablescaffolds，BRS）被认为是心脏介入领域的第四次革命，其诞生旨在解决前代金属支架的缺陷，减少再狭窄和支架内血栓的发生率，并恢复血管的生理机能和完整性。

图12012年一篇综述中提到的，当时在研的可降解支架们。（A）AMS（Absorbablemetallicstent）1；（B）AMS2；（C）DREAMS1；（D）DREAMS2；（E）Igaki-Tamai支架；（F）VascularBRS1.0；（G）VascularBRS1.1和PLLA的化学结构；（H）RevaMedical的BRS版本1；（I）RevaMedicalBRS的分子组成和版本2；（K）DeSolveBRS；（L）ARTBRS；（M）第一代和第二代IDEAL支架和所使用聚合物的化学结构；（N）AcuteBRS；（O）AmaranthPLLA；（P）Xinsorb；（Q）SahajanandBRS。大家可以看看十年后的现在还剩了几个~

今天想来说说这个上图中Biotronik大厂的镁支架，也是笔者正巧看到了他们在EuroPCR上最新公布的DREAMS3G支架1年随访结果。Dreams支架是对原始可吸收镁支架AMS系列的改进，因镁合金具有快速的降解/水解速率，必须添加聚合物涂层以减缓其的降解。药物方面，在DREAMS1G的时候用的还是紫杉醇，到2G开始就都载雷帕霉素了，其浓度为1.4ug/mm2，如下图2。

图2（A）~（C）几款镁支架的横截面示意图；（D）药物洗脱可吸收镁支架的吸收过程示意图，抗增殖药物的释放在植入后的3月内，整个支架在9个月的随访期间逐渐吸收成软的无定形羟基磷灰石（amorphoushydroxyapatite）

图3镁基金属支架的比较，可以看到DREAMS3G和DREAMS2G相比，小梁更薄了尺寸更多了，但是降解时间还是相似的（笔者曾在哪篇推送里看到说三代改了降解时间，这是不对的，2G到3G的设计应该没有大调整）

图4各种应用的传统镁合金的组成

我们都知道，镁Mg是人体第四大金属元素，在生理环境中具有生物活性，参与了超过300种有益酶促反应。块状纯镁的密度和杨氏模量约为1.74g/cm3和40GPa，接近人体致密骨的密度和杨氏模量（1.8g/cm3和30GPa），因此可生物降解的镁合金在骨科方面的运用也愈发地受到关注，生物可降解的骨螺钉于2013年即获得CE认证，早于可降解的镁合金支架。上图3中Dream支架的基底WE43镁合金，最初是在1980年代为高强度和高温应用而开发的，主要添加了稀土（RE，rare-earth）元素，包括钇（Y）、钕（Nd）和钆（Gd），稀土元素较高的溶解度、较小的电极电位差和钝化作用，能大大提升镁合金的抗氧化和抗腐蚀能力（此外，大多数稀土合金还有潜在的抗癌特性~）。是故，考虑到血管内植入支架所需的渐进降解持续时间，其需与生物应激环境中病变区域的再生或愈合进程相匹配，在有限的时间内给病变血管提供持久和足够的机械支撑，直至降解；此处，可降解镁合金的优异机械性能和适当的生物相容性，显示出了它相较于生物可降解聚合物（如PLGA）和陶瓷等材料的优势。

但是，镁合金存在两个问题：1）降解速度比预期快得多（表面改性、优化合金成分）；2）镁合金的六方晶体结构和有限滑移系统，导致其延展性差（退火、固溶、热处理、优化合金成分），很难进行精确的塑性变形。

图5镁的六方晶体结构

DREAMS2G支架就做过BIOSOLVE-II、-III和-IV研究，Magnesium2000上市后研究，MagmarisMulticenterItalian注册研究，等等。在第一个临床研究PROGRESS中，镁支架的安全性得到了验证，但是4月时临床驱动的靶病变血运重建率（CDTLR）很高（23.8%），并有0.83mm的节段内晚期管腔丢失（In-segmentLLL），支架内再狭窄也被认为是支架失效和新生内膜增长所致。到了DREAMS1G支架，虽然支架的机械性能得到了显著改善，并添加了紫杉醇药物，减少了1年CDTLR的发生，但其晚期管腔内丢失仍不理想（0.52mm）（所以药还是得加啊~）。DREAMS2G支架则不仅在骨架设计方面进行了改进，还引入了药物-聚合物涂层，西罗莫司与可生物吸收的聚-L-丙交酯酸聚合物（Bioresorbablepoly-L-lactideacidpolymer）相结合，延长了镁骨架支架的稳定性。

图6AMS-1和AMS-3.0支架的小梁横截面示意图（上），以及植入猪冠脉动脉模型28天后的光学显微镜下外观（下）。注意一代和三代支架相比，结构由矩形改成了方形，其厚度从165um减少到了120um

图7三种AMS-3.0支架在大小上完全相同，但使用了不同的聚合物涂层设计

图8三种不同设计的AMS-3.0支架猪模型中晚期管腔丢失、内膜面积、炎症评分、内膜纤维蛋白含量和内皮化评分的比较

本次的BIOMAG-I是评估新一代DREAMS3G支架的首个研究，此前瞻性、欧洲多中心、单臂的试验从2020年4月至2022年2月入选了116名患者，97.7%的支架成功释放。初步结果表明，第三代药物洗脱可吸收镁支架DREAMS3G达到其设计目标，血管内成像显示其在6-12个月之间有良好的管腔保存。

图9BIOMAG-I研究的OCT和LLL随访结果

那么，今天就写到这吧。人到中年，很容易觉得一事无成，心生颓废，重复劳作，前途无望，与大家共勉。

引用文献：

1.

MichaelHaude,AdrianWlodarczak,ReneJ.vanderSchaaf,etal.Anewresorbablemagnesiumscaffoldfordenovocoronarylesions,theDREAMS3G:one-yearresultsoftheBIOMAG-1first-in-humanstudy.EuroIntervention.2023;19:1-1.

2.

Tocitethisarticle:UmerMasoodChaudry,SravyaTekumalla,ManojGupta,Tea[1]SungJun&KotibaHamad(2021):Designinghighlyductilemagnesiumalloys:currentstatusandfuturechallenges,CriticalReviewsinSolidStateandMaterialsSciences,DOI:10.1080/10408436.2021.1947185.

3.

EricWittchow,NinaAdden,JohannesRied