CN100577221C

CN100577221C - 血管支架的表面改性涂层及其制备方法

Info

Publication number: CN100577221C
Application number: CN200710021454A
Authority: CN
Inventors: 顾兴中; 倪中华; 易红; 房建华; 郭晓霞; 况永波
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2007-04-13
Filing date: 2007-04-13
Publication date: 2010-01-06
Anticipated expiration: 2027-04-13
Also published as: CN101049518A

Abstract

血管支架的表面改性涂层及其制备方法通过控制聚砜—聚氧化乙烯嵌段共聚物中聚氧化乙烯的含量可以调节其载药性能和对其中所含药物释放的精确控制。该改性涂层为聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物，所述聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物中的聚氧化乙烯的质量百分含量为1%-70%，聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物的数均分子量为10000～300000；该改性涂层涂布在血管支架表面制成不含药的涂层；或者在前述含聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物的溶液中加入具有预防血管再狭窄的药物，然后涂布在血管支架表面制成载药涂层，药物在聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物中的质量百分含量为0.1%-40%。

Description

血管支架的表面改性涂层及其制备方法

技术领域

本发明具体涉及一种可控制药物释放的血管支架的表面改性涂层。属于医疗器械制造的技术领域，

背景技术

用介入的方法治疗血管狭窄的技术叫做血管成型术，英文缩写PTCA(Percutaneous Transluminal Coronary Angioplasty)。整个手术过程大约持续1～2小时，一般情况下，术后病人的症状可以立即消失，病人在术后次日就可以回家过正常的生活。与传统的开胸治疗血管病变的方法相比，介入性血管成型术具有风险小，微创伤，术后病人恢复快，疗效可靠，复发率低，手术简单易行，手术费用相对较低等优点。这种技术出现以后，立即在世界范围内受到医生和患者的欢迎，逐步替代传统的治疗方法。在发达国家，它已经成为治疗由于心血管异常引起的疾病，特别是冠状动脉狭窄引起的心肌梗死的主要治疗方法。

血管成型术后发生的再次阻塞称为再狭窄，成功的PTCA术后3～6个月内仍有30％～50％的再狭窄发生。预防再狭窄的发生成为微创介入治疗心血管疾病领域引人关注的热点。随着人们对再狭窄发生的机理研究不断深入，发现微创介入治疗造成血管壁损伤引发的平滑肌细胞增生、血栓形成及血管壁重塑是造成再狭窄的3个主要原因，并提出了相应的解决办法：

首先，植入支架术对被损伤的血管起支撑作用，能减少血管壁重塑的影响，因而成为解决血管壁重塑的主要方法。血管支架被临时固定在末端有微型气球的球囊导管上，然后从股动脉或颈动脉进入人体，在导丝的引导下，通过DSA(数字减影X射线实时影像系统)观察导丝和导管的移动，沿动脉逆行到达冠状动脉的狭窄部位。当球囊和血管支架到达指定部位后，将球囊逐渐膨胀，用球囊的压力打开狭窄或阻塞的血管。与此同时，血管支架被球囊张开，支撑住血管，且无法回缩，保持血管的开放状态。

其次，医学研究表明血管再狭窄率随着所用药物剂量的增加而递减，因此保持局部高的药物浓度和长期的药物控释是治疗血管壁损伤所引发的平滑肌细胞增生、血栓形成的主要方法。于是相应产生了药物涂层或药物洗脱支架(drugeluting stent)。

一个成功的药物涂层支架产品应具有3个要素：支架、抑制再狭窄的药物、充当药物粘附于支架上的载体涂层(一般为高分子聚合物)。理想的药物控释离不开合适的涂层材料选用。

涂层材料首先必须具备良好的生物相容性；其次能够在足够长的时间内，以设定的速率进行药物的控制释放；第三要具有良好的力学性能以保障器械不会因在植入过程中或植入后的使用过程中发生形变而引起涂层的脱落或破裂；第四药物释放完毕以后不产生炎性反应或血栓。目前药物洗脱支架所用的材料还不能同时具备以上所有的优点，因此虽然已有药物洗脱支架成功用于人体，但仍然存在一些问题，尤其是晚期血栓性血管闭塞，这种致命的后期并发症是与所用的不可降解的高分子材料密切相关。有一些学者寄希望于降解材料的应用，但降解产物也存在容易引起局部炎症反应等问题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提出一种血管支架的表面改性涂层及其制备方法，该表面改性涂层嵌段共聚物具有分子量高、分子量分布窄、成膜性好、膜的机械性能优异的优点。

技术方案：利用不同聚氧化乙烯含量的聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物作为支架药物涂层载体。聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物的结构中同时含有刚性的聚砜链段和柔性的聚氧化乙烯链段。聚氧化乙烯是一种水溶性聚合物，具有极好的生物相容性。聚氧化乙烯与疏水性聚砜组成嵌段共聚物同时具有亲水部分和疏水部分，因此具有两亲性，在水中可以形成胶束。

按照医用植入物的相关标准对聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物的生物相容性进行了的测试，主要包括急性全身毒性试验、皮内刺激、致敏、细胞毒性、植入试验、溶血、热原试验等多项指标，结果表明其生物相容性好。初步的动物试验也表明了其良好的血液相容性。这种材料可用作血管支架和其他医用植入物的涂层，改善材料或器械表面的生物相容性。

可以通过改变共聚物组成大幅度调节材料的亲疏水性能和药物融蚀速率，嵌段共聚物中聚氧化乙烯的含量直接影响到共聚物的性质，通过改变聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物中聚氧化乙烯的含量既可以调节其载药性能，还用来控制其载药后所含药物的释放速率。

本发明将聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物溶于有机溶剂中，得到聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物溶液，所用的有机溶剂是四氢呋喃、氯仿、异丙醇、1，4-二氧六环中的一种；或者在上述聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物溶液加入药物，得到含药溶液。然后采用旋转喷涂、浸渍、超声喷涂或其它喷涂方法在支架表面形成改性涂层。

本发明的血管支架的表面改性涂层为聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物，所述聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物中的聚氧化乙烯的质量百分含量为1％-70％，聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物的数均分子量为10000～300000；该改性涂层涂布在血管支架表面制成不含药的涂层；或者在前述含聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物的溶液中加入具有预防血管再狭窄的药物，然后涂布在血管支架表面制成载药涂层，药物在聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物中的质量百分含量为0.1％-40％。

制成的血管支架的表面改性涂层是单一涂层结构，所谓单一涂层结构是指在一层或多层涂层中，聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物中的聚氧化乙烯含量相同，各涂层的总厚度为1-200微米。制成的血管支架的表面改性涂层为复合涂层结构，所述的复合涂层结构是指涂层分多层，每层涂层所含的成分不同，每层的厚度为1-180微米，涂层的总厚度为1-200微米；涂层所含的成分不同表现为：

1)各涂层中添加或者不添加药物，添加药物为一种或多种；

2)各涂层本体聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物中聚氧化乙烯含量不同；

3)各涂层中添加的药物相同，但药物浓度不同；

4)各涂层中添加的药物不同，

所述的复合涂层结构是指将前述含不同成分或不同组合的涂层溶液交替涂布于血管支架表面以利于药物的精确控释。

所加的药物为：抗血栓药物、抗炎症药物、抗VSMC增殖药物、抗VSMC移行药物、促内皮愈合药物和其他具有预防再狭窄效果的药物中的一种，或几种的混合物。所述的血管支架包括动脉支架、静脉支架、滤器、封堵器、心脏瓣膜、其它植入医疗器械。

将聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物溶于有机溶剂中，得到聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物溶液；该共聚物溶液中，聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物的质量百分含量为0.1％-40％，将该共聚物溶液涂布在血管支架表面制成不含药的涂层；或者在前述含聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物的溶液中加入具有预防血管再狭窄的药物，然后涂布在血管支架表面制成载药涂层，具体制作步骤为：

1)支架的表面超声波清洗及烘干：保持支架洁净干燥，

2)涂层溶液的配置：将聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物溶于有机溶剂中，聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物的质量百分含量为0.1-40w％；在配制的涂层溶液中添加药物，药物在聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物中的质量百分含量为0.1％-40w％，

3)表面涂层：采用超声雾化法，在支架表面超声波雾化喷涂多次，涂层厚度1-200微米，

4)真空干燥：将涂层支架置入真空干燥箱，常温下烘干48小时后装盒或备用。

所述的有机溶剂是四氢呋喃、氯仿、异丙醇、1，4-二氧六环中的一种。所述的表面涂层方法为浸渍法涂层，具体为将支架在涂层溶液中浸泡1-10分钟，取出常温干燥，再多次进行浸泡干燥，直至满足所需要厚度。

本发明使用的药物涂层可以适用于各种可溶解在上述有机溶剂中的药物，例如抗血栓药物肝素、水蛭素、前列环素、阿昔单抗等；抗炎症药物，如地塞米松(DXM)、甲基强的松龙、双磷酸盐脂质体等；抗VSMC增殖药物，包括雷帕霉素(RAPM)和紫杉醇(PTX)、血管肽素、Mycophenolic Acid、Tracolimus、Everolimus、环孢素A、甲基-RAPM等；抗VSMC移行药物，如巴马司他等；促内皮愈合药物，如17β雌二醇、血管内皮生长因子等；其他药物，如川芎嗪及其与中药黄芪、参脉、大黄素等的配伍等。

本发明使用的表面改性涂层可以适用于冠状动脉支架、颈动脉支架、脑动脉支架、主动脉支架等动脉支架的表面改性，还适用于静脉支架、滤器、封堵器、心脏瓣膜等植入医疗器械的表面改性。

本发明的表面改性涂层不仅限于血管支架的表面改性，还用于非血管支架的表面改性，包括食道支架、胆道支架、肠道支架等消化道支架，和气管支架、尿道支架等，还用于其它与人体长期或短期接触的植入物的表面涂层。

有益效果：本发明首先按照对植入的要求对不同聚氧化乙烯含量的聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物进行了生物相容性评价，主要包括急性全身毒性试验、皮内刺激、致敏、细胞毒性、植入试验、溶血、热原试验等多项指标，结果表明其具有良好的生物相容性。采用超声雾化喷涂工艺成本低，成品率高，具有可重复性，涂层厚度可控。通过合理配置涂层工艺，涂层稳定，具有弹性，与金属支架表面吸附牢固，涂层均匀、表面平整、无粘连、无缠绕、无堵塞现象。涂层支架扩张后涂层结构完整，无开裂、剥落等缺陷。涂层载药后的药物释放符合现有商业使用的药物支架的释放规律(附图3)，而且药物释放速率比较平缓、均匀。对使用该涂层的药物支架进行了猪冠脉植入的动物试验，一个月的结果表明血管无再狭窄，临床使用该涂层是可行的，具有很大的应用价值，市场前景广阔。

附图说明

图1为一种单一涂层结构图，其中1为支架本体，2为不含药的聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物惰性涂层。

图2为一种复合涂层结构图，其中1为支架本体，2为不含药的聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物惰性涂层，3为甲种药的聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物涂层，4为载乙种药的聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物涂层。

图3为载药(紫杉醇，10wt％载药量)、30％聚氧化乙烯含量聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物支架涂层在37℃、体积比为10∶90的乙醇/缓冲溶液中的药物释放曲线图。

具体实施方式

下面的实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。

1)各涂层中添加或者不添加药物，添加药物为一种或多种；

3)各涂层中添加的药物相同，但药物浓度不同；

4)各涂层中添加的药物不同，

所述的复合涂层结构是指将前述含不同成分或不同组合的涂层溶液交替涂布于血管支架表面以利于药物的精确控释。所加的药物为：抗血栓药物、抗炎症药物、抗VSMC增殖药物、抗VSMC移行药物、促内皮愈合药物和其他具有预防再狭窄效果的药物中的一种，或几种的混合物。所述的血管支架包括动脉支架、静脉支架、滤器、封堵器、心脏瓣膜、其它植入医疗器械。

实施例1

1)支架的清洗：支架放入丙酮中超声波清洗20分钟，接着放入60-100摄氏度的热水中超声波清洗20分钟，然后放入医用消毒酒精中超声波清洗10分钟，最后取出烘干备用。

2)涂层溶液的配制：量取15毫升四氢呋喃置入具塞烧瓶中，然后称量聚氧化乙烯含量为35％的聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物560毫克，塞紧瓶塞，固定在摇床上摇动20-60分钟直至共聚物完全溶解。

3)将清洗好的支架的一端固定于可进行旋转运动及前后移动的步进电机的转轴上。

4)注射泵抽取步骤2)所配的溶液，利用超声喷嘴，将其雾化，然后涂布到支架表面。利用支架的往复移动完成其10次喷涂。

5)从转轴上取下支架，重新固定支架另一端，重复步骤4)的喷涂过程，完成第一次固定端未涂部分。

6)取出支架，放入真空干燥箱中常温下烘干48小时，得到不含药物的高分子涂层血管支架。

实施例2

2)涂层溶液的配制：量取15毫升四氢呋喃置入具塞烧瓶中，然后称量聚氧化乙烯含量为35％的聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物600毫克，塞紧瓶塞，固定在摇床上摇动20-50分钟直至共聚物完全溶解；在此溶液中加入药物雷帕霉素200毫克后再置于摇床摇动至溶解。

4)注射泵抽取步骤2)所配的溶液，利用超声喷嘴，将其雾化，然后涂布到支架表面。利用支架的往复移动完成10次喷涂。

5)从转轴上取下支架，重新固定支架另一端，重复步骤4)的喷涂过程，完成支架第一次固定端未涂部分的喷涂。

6)取出支架，放入真空干燥箱中常温下烘干48小时，得到含药物雷帕霉素的涂层血管支架。

实施例3

2)涂层溶液的配制：量取15毫升四氢呋喃置入具塞烧瓶中，然后称量聚氧化乙烯含量为45％的聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物500毫克，塞紧瓶塞，固定在摇床上摇动20-60分钟直至共聚物完全溶解；在此溶液中加入药物川芎嗪150毫克后再置于摇床摇动至溶解。

6)取出支架，放入真空干燥箱中常温下烘干48小时，得到含药物的高分子涂层血管支架。

实施例4

2)涂层溶液A配制：量取20毫升四氢呋喃置入具塞烧瓶中，然后称量聚氧化乙烯含量为45％的聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物600毫克，塞紧瓶塞，固定在摇床上摇动20-60分钟直至共聚物完全溶解；在此溶液中加入药物雷帕霉素250毫克后再置于摇床摇动至溶解，得溶液A。

3)涂层溶液B配制：量取10毫升四氢呋喃置入具塞烧瓶中，然后称量聚氧化乙烯含量为30％的聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物300毫克，塞紧瓶塞，固定在摇床上摇动20-60分钟直至共聚物完全溶解；在此溶液中加入药物肝素50毫克后再置于摇床摇动至溶解，得溶液B。

4)将清洗好的支架的一端固定于可进行旋转运动及前后移动的步进电机的转轴上。

5)注射泵抽取溶液A，利用超声喷嘴，将其雾化，然后涂布到支架表面。利用支架的往复移动完成10次喷涂。

6)从转轴上取下支架，重新固定支架另一端，重复步骤5)的喷涂过程，完成支架第一次固定端未涂部分的喷涂。

7)将注射泵抽取物改为溶液B，重复步骤4)、5)、6)，但利用支架的往复移动完成5次喷涂。

8)取出支架，放入真空干燥箱中常温下烘干24小时，得到含两种药物的高分子涂层血管支架。

实施例5

2)涂层溶液A的配制：量取30毫升四氢呋喃置入具塞烧瓶中，然后称量聚氧化乙烯含量为35％的聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物1000毫克，塞紧瓶塞，固定在摇床上摇动20-60分钟直至共聚物完全溶解，得到溶液A。

3)涂层溶液B的配制：取出三分之一溶液A，在其中加入药物紫杉醇100毫克后再置于摇床摇动至溶解，得溶液B。

4)涂层溶液C的配制：取出三分之一溶液A，在其中加入药物肝素50毫克再置于摇床摇动至溶解，得溶液C。

5)将清洗好的支架的一端固定于可进行旋转运动及前后移动的步进电机的转轴上。

6)注射泵抽取溶液B，利用超声喷嘴，将其雾化，然后涂布到支架表面。利用支架的往复移动完成10次喷涂。

7)从转轴上取下支架，重新固定支架另一端，重复步骤6)的喷涂过程，完成支架第一次固定端未涂部分的喷涂。

8)将注射泵抽取物改为溶液C，重复步骤4)、5)、6)，但利用支架的往复移动完成5次喷涂。

9)将注射泵抽取物改为溶液A，重复步骤4)、5)、6)，但利用支架的往复移动完成3次喷涂。

10)取出支架，放入真空干燥箱中常温下烘干48小时，得到含两种药物的并有惰性层的高分子涂层血管支架。

按实施例1的制作方法制作不含药涂层血管支架4枚，分别植入2头健康猪的冠状动脉；另外按实施例2的制作方法制作雷帕霉素涂层血管支架8枚，分别植入4头健康猪的冠状动脉；同时将6枚裸金属支架植入分别3头健康猪的冠状动脉。术后即行数字造影显示支架释放良好，无不良反应。4周后行数字造影和血管内超声复查，检查表明血管血流通畅，无血栓发生，支架部位管径改变很小，涂层支架均优于裸支架，载药涂层支架结果优于不含药涂层支架。

Claims

1.一种血管支架的表面改性涂层，其特征在于该改性涂层为聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物，所述聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物中的聚氧化乙烯的质量百分含量为1％-70％，聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物的数均分子量为10000～300000；该改性涂层涂布在血管支架表面制成不含药的涂层；或者在前述含聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物的溶液中加入具有预防血管再狭窄的药物，然后涂布在血管支架表面制成载药涂层，药物在聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物中的质量百分含量为0.1％-40％；制成的血管支架的表面改性涂层为复合涂层结构，所述的复合涂层结构是指涂层分多层，每层涂层所含的成分不同，每层的厚度为1-180微米，涂层的总厚度为1-200微米；涂层所含的成分不同表现为：

1)各涂层中添加或者不添加药物，添加药物为一种或多种；

3)各涂层中添加的药物相同，但药物浓度不同；

4)各涂层中添加的药物不同，

2.根据权利要求1所述的血管支架的表面改性涂层，其特征在于制成的血管支架的表面改性涂层是单一涂层结构，所谓单一涂层结构是指在一层或多层涂层中，聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物中的聚氧化乙烯含量相同，各涂层的总厚度为1-200微米。

3.根据权利要求1所述的血管支架的表面改性涂层，其特征在于所加的药物为：抗血栓药物、抗炎症药物、抗VSMC增殖药物、抗VSMC移行药物、促内皮愈合药物和其他具有预防再狭窄效果的药物中的一种，或几种的混合物。

4.根据权利要求1所述的血管支架的表面改性涂层，其特征在于所述的血管支架包括动脉支架、静脉支架、滤器、封堵器、心脏瓣膜、其它植入医疗器械。

5.一种如权利要求1所述的血管支架的表面改性涂层的制备方法，其特征在于将聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物溶于有机溶剂中，得到聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物溶液；该共聚物溶液中，聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物的质量百分含量为0.1％-40％，将该共聚物溶液涂布在血管支架表面制成不含药的涂层；或者在前述含聚砜-聚氧化乙烯嵌段共聚物的溶液中加入具有预防血管再狭窄的药物，然后涂布在血管支架表面制成载药涂层，具体制作步骤为：

1)支架的表面超声波清洗及烘干：保持支架洁净干燥，

4)真空干燥：将涂层支架置入真空干燥箱，常温下烘干48小时后装盒或备用；

所述的有机溶剂是四氢呋喃、氯仿、异丙醇、1，4-二氧六环中的一种；

所述的表面涂层方法为浸渍法涂层，具体为将支架在涂层溶液中浸泡1-10分钟，取出常温干燥，再多次进行浸泡干燥，直至满足所需要厚度。