CN100594040C - 具有功能化的碳表面的植入物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制备有功能化表面的医用植入物的方法，其通过在该植入物的至少部分表面上制备有至少一层含碳层的医用植入物，通过形成孔隙度活化该含碳层，以及功能化该经活化的含碳层，由此得到功能化的植入物。

Description

具有功能化的碳表面的植入物

本发明涉及一种制备具有功能化的表面的医用植入物的方法，该方法通过制备一种在至少部分植入物表面上具有至少一层含碳层的医用植入物，通过产生孔隙度活化该含碳层，以及功能化该经活化的含碳层，由此得到功能化的植入物。

医用植入物如外科或矫形外科螺栓、板、假关节、人造心脏瓣膜、血管假体、支架、以及可经皮下或肌内植入的活性物质储库是由按特定的生化和机械特性选择的各种材料制备的。这类材料必须适于在体内长期使用，不释放毒性材料和具有一定的机械和生化特性。

但是，例如常用于支架和假关节的金属或金属合金以及陶瓷材料特别在长期使用时在其生物相容性或功能性方面具有缺点。此外，植入物因化学和/或物理刺激引发炎症组织反应和免疫反应，以致引起以有预防反应和排斥反应的慢性发炎反应、过度的疤痕形成或组织分解的意义上互不相容性反应、在极端情况下导致必需去除植入物和替换植入物或表明要采取附加的侵入性或非侵入性的治疗干预。

由此原因，现有技术中存在各种以合适方法涂敷医用植入物表面的配方，以提高所用材料的生物相容性或植入物的功能有效性，并防止抵御反应或排斥反应。

在US 5891507中如描述了一种以硅、聚四氟乙烯以及能提高该金属支架的生物相容性的生物材料如肝素或生长因子涂敷金属支架表面的方法。

除塑料层，碳基的涂层也表明是特别有利的。

如由DE 19951477中已知一种含无定形碳化硅的涂层的冠状动脉支架，其提高了该支架材料的生物相容性。US 6569107描述了一种碳涂层的支架，其用化学汽相淀积法或物理汽相淀积法(CVD或PVD)涂敷碳材料。在US5163958中描述了一种含碳涂层表面的管状内假肢或支架，其具有抗凝血酶原特性。WO 02/09791描述一种含涂层的血管支架，该涂层通过硅氧烷的CVD法产生。

除用于淀积碳的CVD法外，在现有技术中还描述了各种在高真空中用于制备各种结构的高温热解碳涂层的溅射方法，参看如US 6355350。

但如此制备的有改性表面的植入物有一些缺点。如生物相容性并非在所有情况下均足以完全防止排斥反应。此外，现有技术的经表面涂敷的植入物通常是闭孔的，这难以或妨碍与周围的体组织共生或限制了该功能性。虽然现有技术的植入物如也可涂敷以抗生素，但经植入物引入后，这种物质的作用仅是短时间的，因为所涂敷的活性物质的量会受植入物的性质和其表面涂层所限制，或其解吸是不可控的，或其有效性因与涂层的物理的或化学的相互作用而受损害。

此外从医学观点看很有意义和所希望的是，该植入物不仅能以其支撑功能应用如支架，而且也可提供附加的功能如在植入物的引入处长期释放药物，以增强植入物的作用或产生附加的所需医学作用。

因此需要一种应用简单并成本低的用于制备功能化植入物的方法。

此外，还需要成本低地制备具有改进特性的医用植入物。

因此本发明的目的在于提供一种制备具有附加功能性的植入物的方法。

本发明的另一目的在于提供一种医用植入物，其可承担附加功能如在体内释放药物或固定组织，并具有高的生物适应性或生物相容性或具有较强的功能植入物作用。

本发明的另一目的在于提供一种医用植入物，其可在病人体内长期释放医学活性物质或具有通过表面改性而改进的功能。

本发明的再一目的在于提供一种医用植入物，其在该植入物引入后可在人体内按要求和/或可控地释放所涂敷的或结合的药物活性物质。

本发明的另一目的在于制备有涂层的可植入的活性物质储库，其可由储库释放活性物质。

本发明的再一目的在于提供一种医用植入物，其含有经涂敷的或结合的微生物、病毒载体或细胞或组织，以使该植入物引入后可在人体内按要求产生治疗作用或提高生物相容性。

本发明的上述目的的实现是在于如独立权利要求中所定义的一种方法以及由此所制得的医用植入物。本发明的方法或本发明的产品的优选实施方案由从属权利要求给出。

在本发明范围内发现，特别可用简单的方式使用不同种类医用可植入器件上的含碳层，其赋予该植入物以附加的医学-生理和治疗功能。

特别是按该发明可在植入物表面或植入物上存在的层中固定有治疗作用量的药物并可在人体中长期和可控地释放。

所以本发明的用于制备具有功能化表面的医用植入物的方法包括下列步骤：

a)制备一种医用植入物，在该植入物的至少部分表面上具有至少一层含碳层；

b)通过形成孔隙度活化该含碳层；

c)功能化该经活化的含碳层。

应用本发明方法可合适改性具有含碳表面涂层的植入物，以致可载带治疗有效量的药物作用物质。通过在合适厚度的含碳表面层中形成孔隙度、按需调节/改性孔大小和/或孔结构，以及需要时合适的改性释放的表面层以按需调节和改变载带量、释放的类型和速度以及生物-生理表面特性。以此方式可用本发明所述的简单工艺措施实现适于各种植入物和活性物质以及该医用植入物的各种应用点和应用目的的定制溶液。

植入物

用本发明方法可功能化含碳涂层的植入物。

术语“医用可植入器件”和“植入物”以下可按同义词使用，其包括医用或治疗用植入物如血管内置假体、腔内假体、支架、冠状动脉支架、周边支架、用于暂时目的的外科或矫形外科植入件如外科螺栓、板、钉和其它固定件、永久性外科或矫形外科植入件如假骨或人造关节，例如人造髋关节或膝关节、关节窝插入件、螺栓、板、钉、可植入的矫形外科固定助件、椎体替代件、以及人工心脏和其部件、人造心脏瓣膜、心脏起博器壳、电极、可经皮下和/或肌肉插入的植入件、活性物质贮库和微芯片等。

在本发明方法中所应用的植入物可以由任意的、优选基本上温度稳定的材料组成，特别是由制备植入物的典型材料组成。

适于此的实例是无定形的和/或(部分-)结晶的碳、全碳材料、多孔性碳、石墨、碳复合材料、碳纤维、陶瓷如沸石、硅酸盐、氧化铝、铝硅酸盐、碳化硅、氮化硅；过渡金属如钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、锰、铼、铁、钴、镍的金属碳化物、金属氧化物、金属氮化物、金属碳氮化物、金属氧碳化物、金属氧氮化物和金属氧碳氮化物；金属和金属合金，特别是贵金属金、银、钌、铑、钯、锇、铱、铂的金属和金属合金；钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、锰、铼、铁、钴、镍、铜的金属和金属合金；钢，特别是不锈钢、形状记忆合金如镍钛金属互化物、镍钛合金；玻璃、岩石、玻璃纤维、矿物、天然的或合成的骨料、基于碱土金属碳酸盐的如碳酸钙、碳酸镁、碳酸锶的骨仿制物、发泡材料如聚合物发泡体、泡沫陶瓷等以及所述材料的任意组合。

在本发明的优选实施方案中，该可应用的植入物是支架，特别是金属支架，优选由不锈钢、含铂的不透射线的钢合金即PERSS(platinum enhancedradiopaque stainless steel alloys)、钴合金、钛合金、如基于铌、钽、钨和钼的高熔点合金、贵金属合金、镍钛金属互化物合金以及镁合金和上述的混合物制成的支架。

本发明范围内特别优选的植入物是由不锈钢制成的支架，特别是由Fe-18Gr-14Ni-2.5Mo(“316LVM”ASTM F 138)、Fe-21Cr-10Ni-3.5Mn-2.5Mo(ASTM F1586)、Fe-22Cr-13Ni-5Mn(ASTM F1314)、Fe-23Mn-21Cr-1Mo-1N(无镍不锈钢)制成的支架；由钴合金如Co-20Cr-15W-10Ni(“L605”ASTM F 90)、Co-20Cr-35Ni-10Mo(“MP35N”ASTM F 562)、Co-20Cr-16Ni-16Fe-7Mo(“Phynox”ASTM F 1058)制成的支架；例如优选的钛合金是CP钛(ASTM F 67，等级1)、Ti-6Al-4V(α/βASTM F136)、Ti-6Al-7Nb(α/βASTM F 1295)、Ti-15Mo(β等级ASTM F 2066)；由贵金属合金制成的支架，特别是由含铱合金如Pt-10Ir；镍钛金属互化物合金如马丁体镍钛金属互化物合金、超弹性镍钛金属互化物合金和冷加工(优选40％)镍钛金属互化物合金；以及镁合金如Mg-3Al-1Z制成的支架。

本发明可应用的医用可植入器件可具有几乎任意的外部形状；本发明方法不局限于某些结构。

该植入物必须在其至少部分表面上具有含碳层。该层可由高温热解产生的碳、玻璃类无定形碳、蒸发的碳、用CVD法、PVD法或溅射法涂敷的碳、金刚石类的碳、石墨碳、金属碳化物、金属碳氮化物、金属氧氮化物或金属氧碳化物、以及其任意组合构成。该含碳层可呈无定形、部分晶形或结晶形，优选该层由无定形的高温热解碳组成，在一些实施方案中，也可由金刚石类的碳如蒸发碳构成。

特别优选是通过在植入物上涂敷产生碳的材料和/或聚合物膜并接着在无氧及高温条件下碳化该材料而制备的有含碳涂层的植入物。如在DE10322187或PCT/EP2004/005277、DE 10324415或PCT/EP2004/004987或DE10333098或PCT/EP2004/004985中所公开的。其内容引此作为参考。

其它适用的含碳层的植入物是市售的涂碳植入物，如Radix 

型(Sorin Biomedica公司)金属支架等，其大部分通过物理蒸汽淀积法或喷雾方法，也可以溅射法制备的碳涂层。

一层或多层含碳层的厚度通常可为1nm-1mm，需要时也可为几毫米，如至多10mm，优选达6mm，特别优选达2mm，特别是10nm-200μm。

在本发明的优选实施方案中，该医学可植入器件也可具有多层相同厚度或不同厚度和/或相同孔隙度或不同孔隙度的含碳层。如可将下置的多孔层与其上面的细孔层相组合，其可合适地延缓在厚孔层中储存的活性物质的释放。

活化

按本发明方法，该碳基涂层的物理和化学特性可通过合适的活化步骤进一步改性，并适配于各所需的应用目的。通常的涂碳植入物具有大部分基本是闭合的表面，其大大限制了如载带活性物质的有效性和耐久性或局限于非常少的量。活化的目的是在含碳层中形成孔隙度或在植入物上形成多孔含碳层，以可用活性物质、细胞、蛋白质、微生物等较好地功能化，并提高含碳层单位表面的可吸收性。

本发明的活化步骤主要在于在植入物上的碳层中产生孔隙度。为此有多种使用可能性。

该碳层的一种可能的活化包括如还原或氧化处理步骤，在该步骤中该层经合适的还原剂和/或氧化剂如氢、二氧化碳、水蒸汽、氧、空气、一氧化二氮、或氧化性酸如硝酸等以及必要时其混合物进行一次或多次处理。

优选该活化是用空气，特别优选在高温下进行。

该活化步骤需要时可在高温例如40---1000℃，优选70--900℃，特别优选100--850℃，更特别优选200--800℃和特别是约700℃下进行。在特别优选的实施方案中，该含碳层经还原或氧化，或以这些步骤的组合在室温下改性。也可使用在氧化性酸中或碱液中蒸煮以产生多孔表面。

按所应用的氧化剂或还原剂的种类、温度和活化的时间可改变孔大小和孔结构。在特别优选的实施方案中，按本发明活化的碳涂层的医用植入物通过按需调节该碳层的孔隙度可用于活性物质从基材中向外环境的可控释放。

优选经活化后该涂层是多孔的，特别是呈纳米级的多孔。在此，如本发明的医用植入物可用作具有储库作用的药物载体，特别是当该植入物本身还具有多孔结构时，这时该植入物的经活化的碳基层可用作按规律释放的膜。

在优选的实施方案中，该孔隙度的调节可通在含碳涂层中存在的填料如聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、铝粉、脂肪酸、微蜡乳液或乳液、石蜡、碳酸盐、溶解的气体、或用水、溶剂、酸或碱液的可水溶的盐的洗出或通过蒸馏或氧化性或非氧化性热分解实现。合适的方法描述于本发明人的DE10322187或PCT/2004/005277中，其内容全部引此以作参考。

需要时该孔隙度也可通过含粉末物质如金属粉末、炭黑、酚树脂粉末、纤维，特别是碳纤维或天然纤维的表面的结构化产生。

该活化或产生孔隙度的另一可能性是用合适的元素溅射(Besputtern)含碳层，或也可用所谓的“离子-轰击”如用稀有气体离子等轰击。

需要时可在另一任选的工艺步骤对经活化的层进行所谓的CVD-过程(Chemical Vapour Deposition，chemical Gasphasenabscheidung)或CVI-过程(Chemical Vapour Infiltration)处理，以进一步改性该表面结构或孔结构和其特性。为此在高温下用合适的碳分解的前体气体处理该碳化涂层。优选是其后的金刚石类碳的涂敷。也可淀积另一些元素如硅。这类方法是现有技术已知的。

作为碳可分解的前体可用几乎所有已知的在CVD-条件下有足够挥发性的饱和烃和非饱和烃。例如是甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、碳原子数为C₁-C₂₀的线性和分支的烷、烯和炔烃、芳族烃如苯、萘等，以及一次和多次烷基取代、链烯基取代和炔基取代的芳族化合物如甲苯、二甲苯、甲酚、苯乙烯等。

作为陶瓷-前体可应用BCl₃、NH₃、硅烷如SiH₄、四乙氧硅烷(TEOS)、二氯二甲基硅烷(DDS)、甲基三氯硅烷(MTS)、三氯甲硅烷基二氯硼烷(TDADB)、六(二氯甲基甲硅烷基)氧化物(HDMSO)、AlCl₃、TiCl₃或其混合物。

这类前体在与惰性气体如氮、氩等的混合物中至少以较小浓度即0.5-15体积％存在。也可在相应的沉淀混合物中加入氢。在500--2000℃，优选500--1500℃，特别优选700--1300℃的温度下该所述化合物分解成烃片段或碳或陶瓷前体，其在高温热解的涂层的孔体系中基本均匀分布地沉积，在那里改性孔结构和导致基本均匀的孔尺寸和孔分布。

借助CVD-方法可按需缩小在植入物的含碳层中的孔，直到该孔完全闭合/封闭。由此可定制调节经活化的植入物表面的吸收特性以及机械特性。

通过硅烷或硅氧烷的，需要时与烃呈混合的硅烷或硅氧烷的CVD可经碳化物或碳氧化物的形成改性含碳的植入物涂层如改进其耐氧化性。

在优选的实施方案中，可借助于溅射法附加涂敷或改性按本发明活化涂敷的植入物。为此可按现有技术已知方法用合适的溅射靶涂敷碳、硅或金属或金属化合物。通过用CVD或PVD引入硅化合物、钛化合物、锆化合物或钽化合物或金属到含碳层中以形成能提高该层稳定性和耐氧化性的碳化物相。

在活化步骤的另一优选实施方案中，可对含碳层如甚至经溅射的C-层进行其后的机加工，以产生多孔表面。如用合适的方法按需磨蚀该层而导致多孔层。一种优选的可能性是在超声槽中磨蚀这种含碳层，在该槽中经加入不同粒度或硬度的磨蚀固体通过对超声槽输入适宜的能量和合适的频率并根据作用时间产生所需的层缺陷和由此产生孔隙度。

最好采用加有氧化铝、硅酸盐、铝酸盐等，优选氧化铝分散体的含水超声槽。但也可用任意其它适于超声槽的合适溶剂代替或用与水的混合物。

例如通过在加有氧化铝，优选1％-60％的氧化铝分散体的含水超声槽中处理涂有碳的植入物得到其平均孔径为5nm-200nm的纳米级磨蚀的碳层。

此外，通过金属，特别是过渡金属和/或非金属的离子植入可进一步改性该植入物的表面特性；如可通过氮植入而引入氮化物、氧氮化物或碳氮化物，特别是过渡金属的这些化合物。此外通过碳的离子植入还可改性表面材料的孔隙度和强度。

优选是该含碳层经活化后是孔径为0.1-1000μm，优选1-400μm的多孔层。用本发明的活化步骤也可实现微孔层。

特别优选是该含碳层经活化后是孔径为1-1000nm，优选5-900nm的纳米多孔层。

在本发明的特别优选实施方案中，该活化在含碳层的制备步骤期间已完成，如通过涂敷一层或多层多孔含碳层、通过产生碳的物质的碳化、通过CVD或PVD涂以碳、和/或通过由多孔生物可分解或可吸收的或生物不可分解或可吸收的聚合物的合适涂敷来实现。

特别优选是通过具有必要时的发泡的聚合物膜或含填料的聚合物膜涂敷植入物，接着在200--3500℃，优送到2000℃于无氧气氛中碳化聚合物膜来涂敷一层或多层多孔含碳层，需要时其后还可在空气流中进行部分氧化。相应方法描述于DE 10324415或PCT/EP2004/004987，或DE 10333098或PCT/EP2004/004985中，其内容全部引此以作参考。

例如在要碳化的聚合物膜中混入聚乙二醇可导致在聚合物交联中的缺陷，其经热处理或在合适的溶剂中溶出可导致多孔碳层。通过选择聚合物体系、聚乙二醇的分子量和聚乙二醇-固含量，可调节应用相应的孔隙度，特别是可调节平均粒度、孔大小分布和孔隙度的程度。例如通过选择聚乙二醇的分子1000-8000000道尔顿可产生10-1000nm的孔，在优选实施方案中产生50-1000nm的孔。通过在10％--80％之间改变固含量可产生5％--80％，优选20％-60％的孔隙度。

组合产生和活化该含碳层的另一实例是在聚合物膜中混入炭黑。通过选择聚合物中的平均粒度和固含量可制备多孔基体，通过选择合适聚合物体系、炭黑-粒度和固含量可按应用调节其孔隙度和平均孔大小。例如通过加入平均粒度为10nm-1mm，优选10nm-1000nm的及其固含量为20-80％，优选30-60％的炭黑颗粒可产生平均孔隙度为30-60％，这时所产生的孔大小可调节为10-1000nm，优选10-800nm。

此外，通过在活化步骤前或后对植入物的任选的聚对亚苯基二甲基化处理可进一步改性该含碳层的表面特性和孔隙度。这时该植入物首先在高温。通常约600℃下用二聚二甲苯一羧酸处理，这时在植入物表面上形成由聚(对-亚二甲苯基)组成的聚合物膜。该膜在其后按已知方法的碳化步骤中转化成碳。

只要需要，在特别优选的实施方案中，该经活化过的植入物可进一步施加化学或物理的表面改性。也可拟定用于去除最终残余物和杂质的净化步骤。为此可使用酸特别是氧化性酸或溶剂。优选是在酸或溶剂中蒸煮。通过在氧化性酸中蒸煮可产生该经活化的碳层的羧基化。

该本发明的植入物在经医学应用或载带活性物质前可以常规方法消毒，例如通过压热法、环氧乙烷-消毒或经γ-辐照。

按本发明，所有可能的活化方法可相互组合，以及也可与下面描述的功能化步骤相组合。

功能化

该植入物可通过合适的措施再赋予其大量功能。矫形外科和外科植入物或血管内的假体可用作药物载体或药物储库。本发明植入的物的生物相容性和功能性可通过引入添加剂、填料、蛋白质产生所需影响和改变。由此可减少或完全消除按本发明制备的植入物在体内的排斥现象或提高该植入物的有效性或产生附加作用。

本发明中的功能化通常意指其结果使该含碳层得到其它附加的功能的措施。本发明的功能化在于将物质引入含碳层中或将物质固定在含碳层上。合适的物质选自药物活性物质、连接体、微生物、植物细胞或动物细胞包括人类细胞或细胞培养物和组织、矿物质、盐、金属、合成的或天然的聚合物、蛋白质、肽、氨基酸、溶剂等。

按本发明可使经合适活化的植入物功能化，这时可在可能载带活性物质前或后经下列方法使其成为生物相容化，即赋予其至少一层由生物可分解或可吸收的聚合物的附加层，生物可分解或可吸性的聚合物如骨胶原、清蛋白、明胶、透明质酸、淀粉、纤维素如甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素-邻苯二甲酸酯；酪蛋白、葡聚糖、多糖、血纤维蛋白原、聚(D，L-丙交酯)、聚(D，L-丙交酯-共-乙交酯)、聚(乙交酯)、聚(羟基丁酯)、聚(烷基碳酸酯)、聚(原酸酯)、聚酯、聚(羟基甘油三戊酸)、聚二噁烷酮(dioxanone)、聚(对苯二甲酸乙二酯)、聚(苹果酸)、聚(丙醇二酸)、聚酸酐、聚磷腈、聚(氨基酸)，和其共聚物或生物不可分解的或吸收的聚合物至少部分涂敷的附加层。特别优选是阴离子、阳离子或两性的涂层如藻酸盐、角叉菜聚糖、羧基甲基纤维素；脱乙酰壳多糖、聚-L-赖氨酸；和/或磷酸胆碱。

在本发明方法的功能化步骤中也可在活性化的含碳层上涂敷活性物质如药物和药剂或将其引入到该层中。这在不能将活性物质直接涂敷于植入物上或引入植入物中时是特别有用的，如在金属情况下就是这样。

如在金属表面上可涂敷水难溶的亲脂活性物质如紫杉醇，其易于形成结晶膜。通常可固定的量是受限的，并且其释放是不可控的。用紫杉醇直接涂敷这种金属表面导致最大载带量约为3mg/mm²，其在生理缓冲溶液中于生理条件下的释放导致在1-5天中最大为30％的不可控解吸。

按本发明活化的优选呈玻璃类无定形的层厚为80nm-10μm，优选100nm-5μm并孔隙度宜为5nm-1μm，优选5nm-1000nm的碳层，例如在孔隙度为5-50％，优选10-50％和平均孔径为5nm--1μm，优选5nm-500nm时可接受的活性物质量达含非活性碳涂层的或纯金属的植入物可载带量的100倍，并且需要时可依孔隙度或孔大小和表面特性进行可控释放。

在本发明的实施方案中在载带量为0.5-3.0μm/mm²的紫杉醇和层厚为200nm的疏水碳表面情况下，有50nm孔大小和5％孔隙度时例如可按需在生理条件下于25-35天内以恒定的日释放率可控释放70-100％的所涂敷的紫杉醇量。

在特别优选的实施方案中，通过该任何的含碳层的合适功能化也可固定肽和蛋白质以及糖蛋白和脂蛋白。

本发明的功能化形式在于物质的共价或非-共价吸附，提供这些物质与亲合性附加物(如所谓的亲合性标记)或标记的肽、蛋白、糖蛋白或脂蛋白结合成为可能。

这类物质例如是离子、阳离子，特别是金属阳离子如钴阳离子、镍阳离子、铜阳离子、锌阳离子、抗体、钙调蛋白、壳多糖、纤维素、糖、氨基酸、谷胱甘肽、链霉抗生物素、Strep-tactin或其它用于结合链霉标记(Strep-tag)或SBP-标记所标记的物质的突变体、或为结合S-标记所标记的物质的S-蛋白等。

该亲合性的附加物以合适的方式在主序列的C-末端或N-末端附加到要固定的肽、蛋白质、糖蛋白或脂蛋白上，通常以重组体基因技术制备或生物素化方式进行。优选是亲合性附加物，特别是由5-6种精氨酸组成的聚精氨酸-附加物(Arg-tag)、聚组氨酸-附加物(His-tag)即通常为2-10残基的任意长的聚组氨酸序列、序列为DYKDDDDK的FLAG-附加物(FLAG-tag)、链霉-附加物(Strep-tag)如Strep-tag II序列WSHPQFEK、带氨基酸基残基KETAAAKFERQHMDS的S-附加物(S-tag)、连结钙调蛋白的肽(calmodulinbinding peptide)、纤维素族的连结区，特别是在要固定的肽、蛋白、糖蛋白或脂蛋白的主序列中的C-末端、N-末端或其它位置、含序列MDEKTTGWRGGHVVEGLAGELEQLRARLEHHPQGQREP的SBP-附加物(SBP-tag)、聚组氨酸-附加物(Polyhistidine-tag)、连结壳多糖的区(chitin-bindingdomains)、谷胱甘肽-S-转移酶-标记(Gluthatione-S-Transferase-tag)、连结麦芽糖的蛋白(Maltose-binding Protein)、噬菌体T7和V5表位、也可是任何其它的亲合附加物。

在功能化的碳表面上要涂敷的物质的改性相当于通常可能是在净化和特别是色谱标记中的体系。

碳表面的功能化可通过在含碳层中和/或在含碳层上相应物质的吸附来实现，该层可接受和亲合性附加物的键合。相应的符合物质例如是引入到碳层中的可键合到碱性聚精氨酸上的阳离子，如可与聚组氨酸-附加物键合的钴阳离子、镍阳离子、铜阳离子、锌阳离子。

在碳表面上的抗体M1的吸附使结合FLAG-附加物、链霉抗生物素或Strep-tactin或其它用于结合链霉-标记或SBP-标记所标记的物质的突变体成为可能，或使S-蛋白在表面上的吸附，以键合S-tag标记的物质。

在另一实施方案中，该功能化是应用于吸附在碳表面上的钙调蛋白。由此可在含碳层上键合钙调蛋白-键合-肽-标记的物质。

在另一实施方案中，该功能化通过吸附纤维素实现，以致可结合有键合纤维素区所改性的物质，或通过壳多糖的吸附以键合键合壳多糖区提供的物质。

类似地可用谷胱甘肽功能化以结合由谷胱甘肽-S-转移酶-标记所标记的物质，用麦芽糖或直链淀粉以结合用键合麦芽糖的蛋白标记的物质。

本领域专业人员可选择一合适的亲合性-体系以符合基因技术可能的条件、符合肽、蛋白、糖蛋白或脂蛋白的功能性和结构性特性。

例如具有孔大小为100-900nm、孔隙度为30-60％和层厚为1-5μm的多孔碳表面上由Strep-tactin溶液通过喷涂或浸渍可得到含0.1-8μg/mm²所吸附的Strep-tactin的经功能化的碳层。以这种方式功能化的碳层可接受如0.1-10μg/mm²重组体的以Strep-tag标记的IL-2。

在另一实施方案中，该碳层用钴离子掺杂，这时该多孔碳基体的含钴量为固含量的0.1-50％，在玻璃类多孔碳层中优选达60％。在孔隙度为50％、层厚为500nm-1000nm情况下通过金属掺杂可在基体中吸附0.1--100μg的聚精氨酸-tag所标记的重组体IL-2。

另一实施方案例如是通过连结体-物质的吸附，优选如呈水凝胶的羧甲基化的葡聚糖的吸附而使碳表面层功能化，其可以物理性方式结合物质，优选键合生物分子或活性物质，并或者具有化学反应性，以致可用共价键来键合这些物质，优选通过形成氨基化合物、硫烃化合物或醛化合物。

本领域专业人员可根据配位类型选用合适类型的连结体。

为产生氨基键，在优选实施方案中可以下列方式功能化碳层：羧甲基化的葡聚糖的吸附，其后的通过在NHS/EDC中培育以将羧甲基基转化为N-羟基琥珀酸亚胺酯而改性。

用这种方式可吸附与酯呈共价氨基-键的配位体。未反应的酯可在另一步骤中通过例如在1M的乙醇胺-盐酸-溶液中培育而再次钝化。因而产生如由玻璃类碳和炭黑颗粒组成的多孔含碳复合层的每mm²吸附1μg羧甲基化的葡聚糖的功能化，其可共价键合0.01-5000μg/mm²的分子量为60-90的肽。

另外，在方法的功能化步骤中，按本发明活化的多孔层载带药物或药剂、微生物、细胞和/或组织，或提供诊断性助剂如标记或造影剂以在体内定位经涂敷的植入物，例如也可提供治疗性量或诊断性量的放射性辐射体。

活性物质涂层

在优选实施方案中，按本发明活化的植入物在功能化步骤中载带活性物质。可借助于合适的吸附方法如吸附、吸收、物理吸附、化学吸附在含碳涂层中和含碳涂层上载带活性物质，最简单情况下是通过在合适溶剂中的活性物质溶液、活性物质分散液或活性物质悬浮液浸渍含碳涂层。根据所应用的活性物质和其化学特性，活性物质在含碳涂层中和含碳涂层上的共价或非共价结合是一种优选的方案。

在优选的实施方案中，该活性物质是以在合适溶剂或溶剂混合物中的溶液、分散液或悬浮液的形式涂敷，需要时接着进行干燥。合适的溶剂例如包括甲醇、乙醇、正-丙醇、异丙醇、丁氧基双甘醇、丁氧基乙醇、丁氧基异丙醇、丁氧基丙醇、正-丁基醇、叔丁基醇、丁二醇、丁基辛醇、二甘醇、二甲氧基双甘醇、二甲醚、双丙甘醇、乙氧基二甘醇、乙氧基乙醇、乙基己二醇、甘醇、己二醇、1，2，6-己三醇、己醇、己二醇、异丁氧基丙醇、异戊二醇、3-甲氧基丁醇、甲氧基乙醇、甲氧基异丙醇、甲氧基甲基丁醇、甲氧基PEG-10、甲缩醛、甲基己基醚、甲基丙二醇、新戊二醇、PEG-4、PEG-6、PEG-7、PEG-8、PEG-9、PEG-6-甲醚、戊二醇、PPG-7、PPG-2-Buteth-3、PPG-2丁醚、PPG-3丁醚、PPG-2甲醚、PPG-3甲醚、PPG-2丙醚、丙二醇、丙甘醇、丙甘醇-丁醚、丙甘醇-丙醚、四氢呋喃、三甲基己醇、酚、苯、甲苯、二甲苯；也可是水，需要时在含分散助剂的混合物中，以及上述的混合物。

优选的溶剂包括选自下列的一种或多种有机溶剂：乙醇、异丙醇、正-丙醇、双丙甘醇甲醚和丁氧基异丙醇(1，2-丙甘醇-正-丁醚)、四氢呋喃、酚、苯、甲苯，二甲苯，优选乙醇、异丙醇、正-丙醇/和或双丙甘醇甲醚，特别是异丙醇和/或正-丙醇。

在经活化的多孔含碳层中还可在孔中吸留合适尺寸的活性物质。

该活性物质的载带可以是暂时的，即在医用器件植入后该活性物质可释放出来，或者该活性物质是长期固定在含碳涂层中或含碳涂层上。由此该含活性物质的医用植入物可以静态、动态或静动态组合实现活性物质载带。因此产生基于按本发明制备的含碳层的多功能涂层。

在以静态载带活性物质情况下，该活性物质基本上永久地固定在涂层上或涂层中。对此可应用的活性物质是无机物质如羟基磷灰石(HAP)、氟磷灰石、磷酸三钙(TCP)、锌；和/或有机物质如肽、蛋白质、碳氢化合物如单糖、低聚糖和多糖、脂质、磷脂质、类固醇、脂蛋白、糖蛋白、糖脂质、蛋白聚糖、DNA、RNA、信号肽或抗体或抗体片段、生物可吸收的聚合物如聚内酯酸、脱乙酰壳多糖、以及有药物作用的物质或物质混合物、这些物质的组合物等。

在以动态载带活性物质情况下，预先考虑到在该医用器件植入体内后释放该所涂敷的活性物质。以此方式该经涂敷的植入物可用于治疗目的，在植入物的引入点处连续释放在该植入物上所涂敷的活性物质。在动态的活性物质载带时适于活性物质释放的可应用的活性物质例如是羟基磷灰石(HAP)、氟磷灰石、磷酸三钙(TCP)、锌；和/或有机物质如肽、蛋白质、碳氢化合物如单糖、低聚糖和多糖、脂质、磷脂质、类固醇、脂蛋白、糖蛋白、糖脂质、蛋白聚糖、DNA、RNA、信号肽或抗体或抗体片段、可生物吸收的聚合物如聚内酯酸、脱乙酰壳多糖等，以及有药物作用的物质或物质混合物。

用于在本发明的含涂层的医用可植入器件上进行静态和/或动态载带的有药物作用的合适的物质或物质混合物包括活性物质或活性物质组合物，其选自肝素、合成肝素类似物(如Fondaparinux)、蛭素、抗凝血酶III、Drotrecoginα；纤溶剂如Alteplase、纤溶酶、溶激酶、因子(Faktor)XIIa、尿激酶原、尿激酶、阿替普酶、链激酶；血小板凝集抑制剂如乙酰水杨酸、噻氯匹定、氯吡格雷、阿昔单抗、葡聚糖；皮质类固醇如别氯地米松、醋酸环戊酮缩去炎松、加重倍他米松、贝克洛米松、倍他米松、丁地去炎松、可的松、氯氟美松、氯氟吐龙、丙缩羟强松、脱氧米松、地塞米松、Flucinolone、醋酸肤氢松、氟氢缩松、9-去氟肤氢松、氟地松、氯氟松、卤倍他索、氢化可的松、甲基强的松龙、莫美他松、泼尼卡松、强的松、强的松龙、去炎松；所谓的非-类固醇抗炎药如双氯高灭酸、二氟苯水杨酸、依托度酸、苯氧苯丙酸、氟联苯丙酸、异丁苯丙酸、消炎痛、苯酮苯丙酸、酮洛米克、甲氯灭酸酯、甲灭酸、美洛昔康、萘丁美酮、甲氧萘丙酸、奥沙普嗪、吡氧噻嗪、水杨酰水杨酸、苯灭大、甲苯酰吡酸、塞来昔布、洛芬昔布；细胞抑制剂如生物碱和鬼臼毒素如长春碱、长春新碱；Alkylantien如亚硝基尿素、失氮-类似物；细胞毒性抗生素如柔红菌素、阿霉素和其它蒽环系和类似物质、博来霉素、丝裂霉素；抗代谢物如叶酸类似物、嘌呤类似物或嘧啶类似物；紫杉醇、多西紫杉、西罗莫司；铂化合物如羰铂、顺氯氨铂或草酰铂；胺苯吖啶、伊立替康、Imatinib、拓朴替康、干拢素-α2a、、干拢素-α2b、羟基脲、米替福星、喷托他丁、卟吩姆、阿地流泮、Bexaroten、维生素A酸；抗雄激素和抗雌激素；抗心律不齐药，特别是I类的抗心律不齐药如奎尼丁型抗心律不齐药如奎尼丁、Dysopyramid、缓脉灵、重酒石酸丙缓脉灵、重酒石酸铵丙缓脉灵；利多卡因型抗心律不齐药如利多卡因、慢心律、苯妥英、氨酰甲苯胺；IC类抗心律不齐药如苯丙酰苯心安、哌氟酰胺(乙酸盐)；II类抗心律不齐药、β受体阻断剂如甲氧乙心安、艾司洛尔、心得安、甲氧乙心安、氨酰心安、烯丙氧心安；III类抗心律不齐药如乙胺碘呋酮、甲磺胺心定；IV类抗心律不齐药如硫氮酮、异搏定、胺棓戊腈；其它抗心律不齐药如腺苷、异丙喘宁、溴化异丙托品；在心肌中刺激血管生成的制剂如血管内皮生长因子(VEGF)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、非病毒DNA、病毒DNA、内皮生长因子：FGF-1、FGF-2、VEGF、TGF；抗体、单克隆抗体、抗促成素；种细胞、内皮先祖细胞(EPC)；毛地黄糖苷如乙酰异羟基洋地黄毒苷/甲基地高辛、洋地黄毒苷、地高辛；心脏糖苷如毒毛旋花子苷、海葱次苷；抗高血压如中枢有效的抗肾上腺素能物质，如甲基多巴、咪唑啉受体激动剂；二氢吡啶型的钙通道阻断剂如硝苯吡啶、硝吡乙甲酯；ACE-抑制剂：喹那普利特、西拉普利、莫西普利、川多拉普利、螺拉普利、咪达普利、川多拉普利；血管紧张钛-II-拮抗物：Candesartancilexetil、缬沙坦、替米沙坦、Olmesarten-medoxomil、依普沙坦；周边有效的α-接受体阻断剂如哌唑嗪、哌胺甲尿啶、喹噁哌嗪、布那唑嗪、特拉唑嗪、吲哌胺；血管舒张剂如双肼酞嗪、二异丙胺二氯乙酸酯、长压定、硝普钠；其它抗高血压如茚磺苯酰胺、氢麦角碱氨苯甲酸乙酯、二氢麦角碱甲磺酸酯、西氯他宁、波生坦、氢氟可的松、磷酸二酯酶抑制剂如米利酮、甲硫咪唑和抗低渗压剂，如特别是肾上腺素能和多巴胺能物质如多巴酚丁胺、肾上腺素、乙苯福林、去甲苯福林、去甲肾上腺素、双羟麻黄碱、多巴胺、甲氧胺福林、甲羟苯丙胺、甲氨苯哒嗪；和部分肾上腺素受体-激动剂如二氢麦角胺；纤连蛋白、多聚赖氨酸、乙烯乙酸乙烯酯、炎症细胞因子如TGFβ、PDGF、VEGF、bFGF、TNFα、NGF、GM-CSF、IGF-a、IL-1、IL-8、IL-6、生长激素；以及粘附性物质如氰基丙烯酸酯、铍、硅；和生长因子如红细胞生长素、激素如促肾上腺皮质素、促性腺激素、生长激素(Somatropin)、促甲状腺激素、去氨加压素、特利加压素、催产素、西曲利克斯、Corticorelin、亮丙瑞林、曲普瑞林、促性腺激素释放因子、加尼瑞克、布舍瑞林、奈法瑞林、Goserelin、以及调节肽如生长激素释放抑制因子、奥曲肽；骨和软骨刺激肽、骨形态发生蛋白(BMPs)，特别是重组体BMP’s如重组体人类BMP-2(rhBMP-2)、二膦酸酯(如利塞膦酶钠、氟羟二磷酸二钠、依本膦酸钠、

氯甲双磷酸、乙哚乙酸、阿仑酸、替鲁罗酸)、氟化物如氟磷酸二钠、氟化钠；降钙素、二氢速甾醇；生长因子和细胞因子如表皮生长因子(EGF)、血小板-衍生生长因子(PDGF)、成纤维细胞生长因子(FGFs)、转化生长因子-b(TGFs-b)、转化生长因子-a(TGF-a)、促红细胞生长素(Fpo)、类胰岛素生长因子-I(IGF-I)、类胰岛素生长因子-II(IGF-II)、白细胞介素-1(IL-1)、白细胞介素-2(IL-2)、白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-8(IL-8)、肿瘤坏死因子-a(TNF-a)、肿瘤坏死因子-b(TNF-b)、干扰素-g(INF-g)、菌落刺激因子(CSFs)；单核细胞趋化蛋白、成纤维细胞刺激因子1、组胺、血纤蛋白或血纤蛋白原、内皮缩血管肽-1、血管紧张素II、胶原、溴麦角环肽、Methylsergid、氨甲蝶呤、四氯化碳、硫代乙酰胺和乙醇；银(离子)、二氧化钛、抗生素和抗感染素如特别是β-内酰胺-抗生素如β-内酰胺酶-敏感青霉素如苄基青霉素(青霉素G)、苯氧基甲基青霉素(青霉素V)；抗β-内酰胺酶的青霉素如氨基青霉素如阿莫西林、氨苄青霉素、氨苄青霉素碳酯；酰基氨基青霉素如磺唑氨苄青霉素、氧哌嗪青霉素；羧基青霉素、头孢菌素如头孢唑啉、头孢氨呋肟、头霉噻吩、头孢噻乙胺唑、头孢氯、头孢羟氨苄、头孢氨苄、氯拉卡比、头孢克肟、头孢呋辛酯、头孢布坦、头孢泊肟酯；氨曲南、Ertapenem、Meropenem；β-内酰胺酶-抑制剂如舒巴坦、甲苯磺酸舒米西林；四环素如多西环素、米诺环素、四环素、氯四环素、氧四环素；氨基糖苷如庆大霉素、新霉素、链霉素、妥布霉素、阿米卡星、奈替米星、巴龙霉素、弗氏丝菌素、大观霉素；大环内脂抗生素如阿奇霉素、克拉霉素、红霉素、罗红霉素、螺旋霉素、交沙霉素；林可酰胺如克林霉素、林可霉素、回旋酶抑制剂如Fluorochinolone如环西沙星、氧氟沙星、莫西沙星、诺氟沙星、加替沙星、依诺沙星、氟罗沙星、左氟沙星；Chinolone如吡哌酸；磺胺基乙酰甲氧嗪、甲氧苄啶、磺胺嘧啶、磺氨甲氧吡嗪；糖肽抗生素如万古霉素、太古菌素；聚肽抗生素如多粘菌素、如粘菌素、多粘菌素-B、硝基咪唑-衍生物如甲硝唑、替硝唑；氨基喹诺酮如氯喹、氟甲喹哌啶、羟氯喹；双缩胍如氯胍；奎宁生物碱和二氨基嘧啶如乙胺嘧啶；Amphenicole如氯霉素；利福布丁、氨苯砜、夫西地酸、磷霉素、硝夫拉太、Telithromycin、镰孢真菌素、磷霉素、二羟乙磺酸戊烷咪、利福平、氧氢噻二嗪、Atovaquon、Linezolid；病毒抑制剂如环昔洛韦、更昔洛韦、法昔洛韦、磷甲酸、肌苷-(Dimepranol-4-acetamidobenzoat)、瓦更昔洛韦、伐昔洛韦、西多洛韦、溴烯尿苷；抗逆病毒活性物质(核苷类似物反转录霉-抑制剂和核苷类似物反转录霉-衍生物)如拉米夫定、扎西胞苷、2’，3’-双脱氧肌苷、齐多夫定、Tenofovir、司他夫定、阿波卡韦、非核苷类似物反转录霉-抑制剂：安泼那韦、吲哚那韦、沙喹那韦、Lopinavir、利托那韦、奈非那韦；金刚烷胺、利巴韦林、扎那米韦、奥赛他米韦和拉米夫定，以及其任意的组合和混合。

支架

本发明的特别优选的实施方案是经涂敷过的血管内置假体(腔内假体)如支架、冠状血管支架、血管内支架、周边支架等。

应用本发明方法可以是以简单方式以生物相容地进行功能化，由此例如可防止在用通常的支架经皮肤的穿腔血管成形术中常出现的再狭窄。

如通过合适的活性物质在多孔含碳涂层上的固定，特别是紫杉醇、雷帕霉素或地塞米松，可通过这些活性物质的暂时的局部释放以阻止或抑制在血管壁组织中的局部炎症反应。这种活性物质的应用和有效性是现有技术所熟知的。但是通过现有技术的相应涂层体系却限制了可应用性，特别是由于不足的可载带性，其导致不充分的生物可利用性，还有该活性物质的不充分或不完全释放或在涂层体系和活性物质之间因不希望的物理或化学交换作用所引起的不相容性。

在本发明的优选实施方案中，制备和活化层厚为80nm--10μm，孔大小为5nm--1μm和孔隙度为1-70％的玻璃类的碳层或含炭黑颗粒的复合物层，优选通过引入填料和其接着的从碳层中的去除或通过一种混入球形或椭圆形或针状的和粒度为10nm-200nm的炭黑颗粒所产生的多孔基体，以致可吸收足够量的活性物质。由此该支架-植入物表面积可提高到达2000m²/m³。

在本发明优选实施方案中，通过对含碳涂层如在空气中于高温下的活化提高该涂层的亲水性，其一方面补充增加了生物相容性，另一方面使该层对活性物质，特别是亲水性活性物质具有可接受性。

在特别优选的实施方案中，按本发明方法的支架，特别是冠状动脉支架和周边支架载带药物活性物质或活性物质混合物或载带细胞或细胞培育物。为适于局部抑制细胞粘附、血小板聚集、互补活化或炎症的组织反应或细胞增殖，例如可赋予该支架表面以下列活性物质：肝素成肝素类似物(如Fondaparinux)、蛭素、抗凝血酶III、Drotrecogin α；纤溶剂(Alteplase、纤溶酶、溶激酶、因子Faktor XIIa、尿激酶原、尿激酶、阿替普酶、链激酶)、血小板凝集抑制剂(乙酰水杨酸、噻氯匹定、氯吡格雷、阿昔单抗、葡聚糖)、皮质类固醇(别氯地米松、醋酸环戊酮缩去炎松、加重倍他米松、贝克洛米松、倍他米松、丁地去炎松、可的松、氯氟美松、氯氟吐龙、丙缩羟强松、脱氧米松、地塞米松、Flucinolone、醋酸肤氢松、氟氢缩松、9-去氟肤氢松、氟地松、氟氯松、卤倍他松、氢化可的松、甲基强的松龙、莫美他松、泼尼卡松、强的松、强的松龙、去炎松)、所谓的非-类固醇抗炎药(双氯高灭酸、二氟苯水杨酸、依托度酸、苯氧苯丙酸、氟联苯丙酸、异丁苯丙酸、消炎痛、苯酮苯丙酸、酮洛来克、甲氯灭酸酯、甲灭酸、美洛昔康、萘丁美酮、甲氧萘丙酸、奥沙普嗪、吡氯噻嗪、水杨酰水杨酸、苏灭大、甲苯酰吡酸、塞来昔布、洛芬昔布)。细胞抑止剂(生物碱和鬼臼毒素如长春碱、长春新碱；Alkylantien如亚硝基尿素、失氮-类似物；细胞毒性抗生素如柔红霉素、阿霉素和具它蒽环系和类似物质、博来霉素、丝裂霉素；抗代谢物如叶酸类似物、嘌呤类似物或嘧啶类似物；紫杉醇、多西紫杉、西罗莫司；铂化合物如羰铂、顺氯氨铂或草酰铂(Oxaliplatin)；胺苯吖啶、伊立替康、Imatinib、拓扑替康、干扰素-α2a、、干扰素-α2b、羟基脲、米替福星、噻托他丁、卟吩姆、阿地流津、Bexaroten、维生素A；抗雄激素和抗雌激素)。

为适于系统的强心效果按本发明活化的支架可载带下列活性物质：抗心律不齐药，特别是I类的抗心律不齐药(奎尼丁型抗心律不齐药：奎尼丁、Dysopyramid、缓脉灵、重酒石酸丙缓脉灵、重酒石酸胺丙缓脉灵；利多卡因型抗心律不齐药：利多卡因、慢心律、苯妥英、氨酰甲苯胺；IC类抗心律不齐药：苯丙酰苯心胺、哌氟酰胺(乙酸酯))、II类抗心律不齐药(β受体阻断剂)(甲氧乙心安、艾司洛尔、心得安、甲氧乙心安、氨酰心安、烯丙氧心安)、III类抗心律不齐药(乙胺碘呋酮、甲磺胺心定)、IV类抗心律不齐药(硫氮

酮、异搏定、胺棓戊腈)、其它抗心律不齐药如腺苷、异丙喘宁、溴化异丙托品；在心肌中刺激血管生成的试剂：如血管内皮生长因子(VEGF)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、非病毒DNA、病毒DNA、内皮生长因子：FGF-1、FGF-2、VEGF、TGF；抗体、单克隆抗体、抗促成素；种细胞、内皮先祖细胞(EPC)。其它的强心剂是：毛地黄糖苷(乙酰异羟基洋地黄毒苷/甲基地高辛、洋地黄毒苷、地高辛)、另一些心脏糖苷(毒毛旋花子苷、海葱次苷)。抗高血压(中枢有效的抗肾上腺素能物质：甲基多巴、咪唑啉受体激动剂；二氢吡啶型的钙通道阻断剂如硝苯吡啶、硝吡乙甲酯；ACE-抑制剂：喹那普利特、西拉普利、莫西普利、川多拉普利、螺拉普利、咪哒普利、川多拉普利；血管紧张钛-II-拮抗物：Candesartancilexetil、缬沙坦、替米沙坦、Olmesarten-medoxomil、依普沙坦；周边有效的α-接受体阻断剂如哌唑嗪、哌胺甲尿啶、喹噁哌嗪、布那唑嗪、特拉唑嗪、吲哌胺；血管舒张剂如双肼酞嗪、二异丙胺二氯乙酸酯、长压定、硝普钠)、其它抗高血压剂如茚磺苯酰胺、氢麦角碱氨苯甲酸乙酯、二氢麦角碱甲磺酸酯、西氯他宁、波生坦。其它磷酸二酯酶抑制剂(米利酮、甲硫咪唑)和抗低渗压剂，如特别是肾上腺素能和多巴胺能物质(多巴酚丁胺、肾上腺素、乙苯福林、去甲苯福林、去甲肾上腺素、双氢麻黄碱、多巴胺、甲氧胺福林、甲羟苯丙胺、甲氨苯哒嗪)、部分肾上腺素受体-激动剂(二氢麦角胺)，最后是另一种抗低血压药如Fludrocortison。

为提高组织粘附性，特别是在周边支架情况下可应用的组分是胞外基质、纤连蛋白、多聚赖氨酸、乙烯乙酸乙烯酯、炎症细胞因子：TGFβ、PDGF、VEGF、bFGF、TNFα、NGF、GM-CSF、IGF-a、IL-1、IL-8、IL-6、生长激素；以及粘附性物质如氰基丙烯酸酯、铍、或硅。

另一些有系统和/或部局效果的合适物质是生长因子、红细胞生成素。

也可在支架涂层中提供激素，如促肾上腺皮质素、促性腺激素、生长激素、促甲状腺激素、去氨加压素、特利加压素、催产素、西曲瑞利克斯、Corticorelin、亮丙瑞林、曲普瑞林、促性腺激素释放因子、加尼瑞克、布舍瑞林、萘法瑞林、Goserelin、以及调节肽如生长激素释放抑制因子/或普得定。

另一实施方案是通过碳表面载带细胞提供功能化，如用多能性种系细胞、内皮细胞或结合组织细胞。这些可由有机体获得，在实验室由细胞培育进行或以基因技术改变。

如在特别的实施方案中，提供有经活化的碳层的血管植入物载带内皮细胞培育物，这时该内皮细胞培育物在生物反应器中可预先用作基质或用作培育物和适于细胞培育的载体体系。对此的合适方法描述于DE 10335131或PCT/EP04/00077中，其内容引此作为参考。

因此如本发明的表面积为200-3000m²/m³的纳米多孔活化碳层经培育后可载带内皮细胞，其可能的细胞密度达10¹-10¹⁶细胞/ml层体积，优选10³-10¹²细胞/ml。

矫形外科植入物

在外科和矫形外科植入物情况下，有利的是活化具有一层或多层含碳层的植入物并使该层呈大孔状。合适的孔大小为0.1-1000μm，优选1-400μm。以通过生长入周围细胞组织或骨组织来促使更好地整合。

对矫形外科和非矫形外科植入物以及按本发明功能化的心脏瓣膜或人造心脏部件，还可以载有活性物质，以适于用局部抑止细胞粘附、血小板聚集、互补活化或炎症组织反应或细胞增殖其与在所述支架应用相同的活性物质。

此外，为刺激组织生长，特别是在矫形外科植入物情况下适于更好的植入物整合也可应用下列活性物质：骨和软骨刺激肽、骨形态发生蛋白(BMPs)，特别是重组体BMP’s如重组体人类BMP-2(rhBMP-2)、二膦酸酯(如利塞膦酸钠、氟羟二磷酸二钠、伊本膦酸钠、Zoledronsaure、氯甲双膦酸、乙哚乙酸、阿仑酸、替鲁罗酸)、氟化物(氟磷酸二钠、氟化钠)；降钙素、二氢速甾醇。所有生长因子和细胞因子(表皮生长因子(EGF)、血小板-衍生生长因子(PDGF)、成纤维细胞生长因子(FGFs)、转化生长因子-b(TGFs-b)、转化生长因子-a(TGF-a)、促红细胞生长素(Fpo)、类胰岛素生长因子-I(IGF-I)、类胰岛素生长因子-II(IGF-II)、白细胞介素-1(IL-1)、白细胞介素-2(IL-2)、白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-8(IL-8)、肿瘤坏死因子-a(TNF-a)、肿瘤坏死因子-b(TNF-b)、干扰素-g(INF-g)、菌落刺激因子(CSFs))。除已提到的炎症细胞因子外，其它的促进粘附和促进整合的物质是单核细胞趋化蛋白、成纤维细胞刺激因子1、组胺、血纤蛋白或血纤蛋白原、内皮素-1、血管紧张素II、胶原、溴麦角环肽、Methylsergid、甲氨蝶呤、四氯化碳、硫代乙酰胺和乙醇。

特殊的实施方案

此外，也可对本发明活化的植入物、支架等提供抗细菌-抗感染的涂层或浸渍以代替药物，为此可应用下列的物质或物质混合物：银(离子)、二氧化钛、抗生素和抗感染素。特别是β-内酰胺-抗生素(β-内酰胺-抗生素：β-内酰胺酶-敏感青霉素如苄基青霉素(青霉素G)、苯氧基甲基青霉素(青霉素V)；抗β-内酰胺酶的青霉素如氨基青霉素如阿莫西林、氨苄青霉素、氨苄青霉素碳酯；酰基氨基青霉素如磺唑氨苄青霉素、氧哌嗪青霉素；羧基青霉素、头孢菌素(头孢唑啉、头孢氨呋肟、头霉噻吩、头孢噻乙胺唑、头孢氯、头孢羟氨苄、头孢氨苄、氯拉卡比、头孢克肟、头孢呋辛酯、头孢布坦、头孢泊肟酯)或其它如氨曲南、Ertapenem、Meropenem。其它抗生素是β-内酰胺酶-抑制剂(舒巴坦、甲苯磺酸舒苯西材)、四环素(多西环素、米诺环素、四环素、氯四环素、氧四环素)、氨基糖苷(庆大霉素、新霉素、链霉素、妥布霉素、阿米卡星、奈替卡星、巴龙霉素、新霉素B、大观霉素)、大环内脂抗生素(阿奇霉素、克拉霉素、红霉素、罗红霉素、螺旋霉素、交沙霉素)、林可酰胺(克林霉素、林可霉素)、回旋酶抑止剂(Fluorochinolone如环丙沙星、氧氟沙星、莫西沙星、诺氟沙星、加替沙星、依诺沙星、氟罗沙星、左氟沙星；其它Chinolone如吡哌酸)、磺胺乙酰甲氧嗪和甲氧苄啶(磺胺嘧啶、磺胺甲氧吡嗪、甲氧苄啶)、糖肽抗生素(万古霉素、太古霉素)、聚肽抗生素(多粘菌素如粘菌素、多粘菌素-B)、硝基咪唑-衍生物(甲硝唑、替硝唑)、Aminochinolone(氯喹、氨甲喹羟哌啶、羟基氯喹)、双缩胍(氯胍)、奎宁生物碱和二氨基嘧啶(乙胺嘧啶)、Amphenicole(氯霉素)和其它抗生素(利福布丁、氨苯砜、夫西地酸、磷霉素、硝呋拉太、Telithromycin、镰孢真菌素、磷霉素、三羟乙磺酸戊烷咪、利福平、氧氢噻二嗪、Atovaquon、Linezolid)。其它病毒抑制剂是阿昔洛韦、更昔洛韦、法昔洛韦、磷甲酸、肌苷-(Dimeprano-4-acetamidobenzoat)、瓦更昔洛韦、伐昔洛韦、西多洛韦、溴烯尿苷。此外还有抗反病毒活性物质(核苷类似物反转录霉-抑止剂和核苷类似物反转录霉-衍生物：拉米夫定、扎西胞苷、2’，3’-双脱氧肌苷、齐多夫定、Tenofovir、司他夫定、阿波卡韦；非核苷类似物反转录霉-抑制剂：安泼那韦、吲哚那韦、沙喹那韦、Lopinavir、利托那韦、奈非那韦)和其它病毒抑制剂如金刚烷胺、利巴韦林、扎那米韦、奥赛他米韦、拉米夫定。

在本发明的特别优选的实施方案中，按本发明制备的含碳层在载带活性物质前或后可借助于其它试剂合适地改性其化学和物理特性，例如改性其亲水性、疏水性、导电性、粘附性或其它表面特性。为此可应用的物质是可生物降解的或不可生物降解的聚合物，如可生物降解的是：胶原、清蛋白、明胶、透明质酸、淀粉、纤维素(甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素-邻苯二甲酸酯)；此外还有酪蛋白、葡聚糖、多糖、血纤维蛋白原、聚(D，L-丙交酯)、聚(D，L-丙交酯-共-乙交酯)、聚乙交酯、聚(羟基丁酯)、聚(烷基碳酸酯)、聚(原酸酯)、聚酯、聚(羟基甘油三戊酸)、聚二噁烷酮、聚(对苯二甲酸乙酯)、聚(苹果酸)、聚(丙醇二酸)、聚酸酐、聚磷腈、聚(氨基酸)，和所有其共聚物。

不可生物降解的是：聚(乙烯-乙酸乙烯酯)、硅氧烷、丙烯酸聚合物如聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯腈丙烯酸酯；聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚氨酯、聚(酯-尿烷)、聚(醚-尿烷)、聚(酯-尿素)、聚醚如聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、多聚醇、聚丁二醇；乙烯聚合物如聚乙烯吡咯烷酮、聚(乙烯-醇)、聚(乙烯-乙酸酯-邻苯二甲酸酯)；聚对亚苯基二甲基。

通常可制备含阴离子(如藻酸盐、角叉菜聚糖、羧甲基纤维素)或阳离子(如脱乙酰壳多糖、聚-L-赖氨酸等)或两性(磷酸胆碱)的聚合物是适用的。

这些聚合物可涂敷于植入物表面上，并且其可完全或部分覆盖。

为改性按本发明涂敷的植入物的含活性物质的释放特性，可通过例如涂敷其它的聚合物以产生特定的与pH相关的特性或与温度相关的特性。PH-敏感的聚合物例如聚(丙烯酸)和衍生物，例如：均聚物如聚(氨基羧酸)、聚(丙烯酸)、聚(甲基-丙烯酸)和其共聚物。同样适合于聚糖的如乙酸纤维素酯-邻苯二甲酸酯、羟丙基甲基纤维素-邻苯二甲酸酯、羟丙基甲基纤维素-琥珀酸酯、乙酸纤维素酯-苯三酸酯和脱乙酰壳多糖。热敏性聚合物例如是聚(N-异丙基丙烯酰胺-共-钠-丙烯酸酯-共-n-N-烷基丙烯酰胺)、聚(N-甲基-N-n-丙基丙烯酰胺)、聚(N-甲基-N-异丙基丙烯酰胺)、聚(N-n-丙基甲基丙烯酰胺)、聚(N-异丙基丙烯酰胺)、聚(N-n-二乙基丙烯酰胺)、聚(N-异丙基甲基丙烯酰胺)、聚(N-环丙基丙烯酰胺)、聚(N-乙基丙烯酰胺)、聚(N-乙基甲基丙烯酰胺)、聚(N-甲基-N-乙基丙烯酰胺)、聚(N-环丙基丙烯酰胺)。其它具有热凝胶-特性的聚合物是羟丙基-纤维素、甲基-纤维素、羟丙基甲基-纤维素、乙基羟乙基-纤维素和多聚醇如F-127、L-122、L-92、L-81、L-61。

该活性物质一方面可吸附在含碳层的孔中(非-共价、共价)，这时其释放主要通过孔大小和孔几何形状而控制。多孔碳层通过化学改性(阴离子、阳离子)的附加改性而可改性其释放，例如pH-依赖性。另一应用是含活性物质载体的释放，即微胶囊、脂质体、纳米胶囊、纳米颗粒、胶粒、合成磷脂、气体-分散体、乳化体、微乳化体、纳米球等，其吸附在碳层的孔中，然合按治疗释放。通过碳层的附加共价或非-共价改性可使该孔封闭，以保护生物活性物质。上述的聚糖、脂质等属考虑之列，但也可考虑所述的聚合物。

用按本发明所制备的多孔性含碳层的其它附加涂层时可区分为物理阻挡层如惰性的可生物降解的物质(如聚-1-赖氨酸、纤连蛋白、脱乙酰壳多糖、肝素等)和生物活性阻挡层。生物活性阻挡层可以是位阻分子，它是经物理性生物活化和可释放活性物质或其载体。例如酶，其促成释放，活化生物活性物质或结合非-活性涂层，并导致活性物质的曝露。所有这里特别实施的机理和特性不仅可用于按本发明制备的主碳层中，而且也可应用到附加涂敷的层中。

通过涂敷上述的改进释放的聚合物层和/或调整该含碳层的孔结构可控制该活性物质从植入物释放到其它区域。可达到的释放时间为12小时到1年或几年，优选24小时、48小时、96小时、1周、2周、1月、3月。

本发明的植入物在特别应用中也可载带存活细胞或微生物并由此功能化。其可固定在合适的多孔含碳层中，这时可向经如此固定的植入物配制合适的膜覆层，该膜覆层可穿透营养成分和由细胞或微生物所产生的活性物质，但不可穿透细胞本身。因此细胞或微生物可由生物通过膜覆层提供。

应用本发明技术可以此方式制备例如含产生胰岛素的细胞的植入物，其经植入体内后可依周围组织的葡糖水平产生和释放胰岛素。

Claims (46)

1.一种用于制备有功能化表面的医用植入物的方法，其包括下列步骤：

a)提供医用植入物，在该植入物的至少部分表面上具有至少一层含碳层；

b)通过形成孔隙度而活化该含碳层；

c)通过将物质引入该活化的含碳层中或将物质固定在该活化的含碳层上而功能化该经活化的含碳层。

2.权利要求1的方法，其特征在于，该含碳层选自高温热解产生的碳、蒸镀的碳、用CVD法、PVD法或溅射法涂敷的碳、金刚石类的碳、金属碳化物、金属碳氮化物、金属氧氮化物或金属氧碳化物、以及其任意组合。

3.权利要求1或2的方法，其特征在于，该植入物由选自碳、碳复合材料、碳纤维、陶瓷、玻璃、塑料、金属、合金、骨、岩石、或矿物质的材料制成。

4.权利要求1的方法，其特征在于，该植入物选自医用或治疗的植入物。

5.权利要求4的方法，其中该医用或治疗的植入物选自血管内假体、支架、外科或矫形外科植入物、假骨或假关节、人造心脏、人造心脏瓣膜、皮下和/或肌内的植入件。

6.权利要求5的方法，其中该医用或治疗的植入物选自冠状动脉支架、周边支架。

7.权利要求1的方法，其特征在于，该含碳层的活化是用合适的氧化剂和/或还原剂实现。

8.权利要求1的方法，其特征在于，该含碳层通过用空气、氧、一氧化二氮、和/或氧化性酸活化。

9.权利要求8的方法，其特征在于该含碳层在高温下活化。

10.权利要求1的方法，其特征在于，通过磨蚀而实现活化。

11.权利要求10的方法，其特征在于该磨蚀在加有氧化铝、硅酸盐和/或铝酸盐的含水超声槽中进行。

12.权利要求1的方法，其特征在于，该含碳层通过活化成为多孔状。

13.权利要求12的方法，其特征在于该含碳层通过活化成为孔径为0.1-1000μm的大孔状。

14.权利要求12的方法，其特征在于，该含碳层通过活化成为纳米孔状。

15.权利要求1的方法，其特征在于，该经活化的多孔含碳层经挥发性有机物质的CVD和/或CVI而随后密实和/或封闭。

16.权利要求1的方法，其特征在于，该经活化的含碳层的功能化包括使该层载带至少一种选自下列的物质：连接体、微生物、植物细胞、包括细胞培养物和组织的动物细胞、包括细胞培养物和组织的人类细胞、矿物质、盐、金属、合成的或天然的聚合物、蛋白质、肽、氨基酸、溶剂、离子、抗体、钙调蛋白、糖、链霉抗生物素、S-蛋白、以及其混合物和组合物。

17.权利要求16的方法，其特征在于，该经活化的含碳层的功能化包括使该层载带至少一种选自下列的物质：壳多糖、纤维素、葡聚糖、以及其混合物和组合物。

18.权利要求1的方法，其特征在于，该经活化的含碳层的功能化包括使该层载带药物活性物质。

19.权利要求16的方法，其中该离子选自阳离子。

20.权利要求19的方法，其特征在于该阳离子是包括钴、镍、铜或锌阳离子的金属阳离子。

21.权利要求1的方法，其特征在于，该功能化通过在含碳层中和/或含碳层上吸附和亲合附加物相当的物质来进行，该相当的物质的选择要使该物质与亲合附加物键合，其中该相当的物质选自离子、抗体、钙调蛋白、糖、氨基酸、谷胱甘肽、链霉抗生物素，和该亲合附加物选自肽、蛋白。

22.权利要求21的方法，其特征在于，该相当的物质选自壳多糖、纤维素。

23.权利要求16至21中任一项的方法，其特征在于，该一种或多种物质通过吸附、吸收、静电、共价键合、或非共价键合涂敷或固定在含碳层上。

24.权利要求16至18中任一项的方法，其特征在于，该至少一种物质基本上永久地固定在一层或多层含碳层上。

25.权利要求16至18中任一项的方法，其特征在于，该至少一种涂于含碳层上的物质从该层可控地释放。

26.权利要求25的方法，其特征在于该至少一种涂于含碳层上的物质是药物活性物质。

27.权利要求25的方法，其特征在于，将该药物活性物质引入到微胶囊、脂质体、纳米胶囊、纳米颗粒、胶粒、合成磷脂、气体-分散体、乳化体、微乳化体、或纳米球，其吸附在含碳层的孔中或表面上，然后按治疗释放。

28.权利要求23-26之一的方法，其特征在于，涂敷影响活性物质释放的涂层，其选自pH-敏感聚合物和/或温度-敏感聚合物和/或生物活化阻挡层。

29.权利要求1的方法，其特征在于，该功能化包括涂敷生物可分解的或可吸收的聚合物。

30.权利要求29的方法，其中该生物可分解的或可吸收的聚合物选自胶原、清蛋白、明胶、透明质酸、甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素-邻苯二甲酸酯；酪蛋白、葡聚糖、多糖、血纤维蛋白原、聚(D，L-丙交酯)、聚(D，L-丙交酯-共-乙交酯)、聚(乙交酯)、聚(羟基丁酸酯)、聚(烷基碳酸酯)、聚(原酯)、聚酯、聚(羟基戊酸)、聚二噁烷酮、聚(对苯二甲酸乙二酯)、聚(苹果酸)、聚(丙醇二酸)、聚酸酐、聚磷腈、聚(氨基酸)、和其共聚物。

31.权利要求30的方法，其中该多糖选自淀粉和纤维素。

32.权利要求1的方法，其特征在于，该功能化包括涂敷生物不可分解的或不可吸收的聚合物。

33.权利要求32的方法，其中该生物不可分解的或不可吸收的聚合物选自聚(乙烯-乙酸乙烯酯)、硅氧烷、丙烯酸聚合物、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯腈丙烯酸酯；聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚氨酯、聚(酯-尿烷)、聚(醚-尿烷)、聚(酯-尿素)、聚醚、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、在任一端带有聚氧乙烯基的聚氧丙烯、聚丁二醇；乙烯聚合物。

34.权利要求33的方法，其中所述乙烯聚合物为聚乙烯吡咯烷酮、聚(乙烯醇)、聚(乙烯基乙酸酯邻苯二甲酸酯)、以及其共聚物。

35.一种按上述权利要求之一制备的有功能化表面的植入物。

36.权利要求35的植入物，其特征在于，其由金属制成。

37.权利要求36的植入物，其特征在于该金属选自不锈钢、钛、钽、铂、金、钯、或合金。

38.权利要求35的植入物，其特征在于其由形状记忆合金，或碳纤维、全碳材料、或碳复合物制成。

39.权利要求35或36的植入物，其特征在于，其包括多层含碳层。

40.权利要求39的植入物，其特征在于该多层含碳层载带有活性物质。

41.权利要求35或36的植入物，其还包括阴离子或阳离子或两性的涂层，其选自藻酸盐、角叉菜聚糖、羧甲基纤维素、聚(甲基)丙烯酸酯、脱乙酰壳多糖、聚-L-赖氨酸和/或磷酸胆碱。

42.权利要求35或36的植入物，其特征在于该植入物为涂有活性物质层的支架。

43.权利要求35或36的植入物，其特征在于该植入物为涂有活性物质层的心脏瓣膜。

44.权利要求35或36的植入物，其呈矫形外科的假骨或假关节、在脊柱的胸部或腰部的骨替代件或椎骨替代件的形状。

45.权利要求35或36的植入物，其特征在于该植入物为具有可控释放的皮下和/或肌内使用的活性物质储库。

46.权利要求35或36的植入物，其包含涂敷或结合的微生物、病毒载体或细胞或组织。