CN101195047A - 一种抗血栓、再狭窄的血管支架及其制备方法 - Google Patents

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朱楚洪
周振华
曾文
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Abstract

本发明涉及一种能有效抗血栓、再狭窄的血管内支架,包括血管内支架体,其特征是:在所述支架体表面具有表面修饰层,所述表面修饰层为A20、或A20和有能在体捕获自体内皮祖细胞的相关因子;所述A20为A20真核表达载体、病毒载体或A20蛋白;所述能在体捕获自体内皮祖细胞的相关因子选自内皮生长因子Ⅱ型受体KDR抗体、CD34抗体或CD133抗体。本发明还涉及制备所述支架的方法。所述支架能在体诱导循环血中的内皮祖细胞、内皮细胞种植,抑制平滑肌细胞增殖,具有抗血栓形成、抗血管再狭窄等性能,用于临床上血管狭窄后的支架成型术。

Description

一种抗血栓、再狭窄的血管支架及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种能有效抗血栓、再狭窄的血管内支架的表面修饰方法。
技术背景
血管内支架是作为经皮腔内血管成形术后(PTA)再狭窄的一种解决方案已广泛应用于临床冠心病、脑血管病的治疗,近期能明显改善再狭窄的发生率。但远期效果支架植入并不能完全抑制新生内膜的增生,对于糖尿病等患者以及一些特殊易受损部位(如血管分叉处、长期高压灌注处和/或小血管),支架内再狭窄的发生率仍高达30%~60%。因此支架源性血栓形成和支架内再狭窄成为支架应用中需解决的问题。
目前使用的支架材料主要为316L低碳不锈钢、钽、镍钛记忆合金等,虽然有较好的生物相容性,但植入支架作为异物,易导致置入部位血管壁平滑肌细胞迁移增殖,内膜增生,支架内再狭窄形成。另一方面植入支架易导致急性和亚急性血栓形成,需要长期的抗凝治疗。为改进上述不足支架表面的修饰成为研究的热点。
药物洗脱支架(DES)的问世为支架内再狭窄的防治带来了曙光,采用各种可涂层以减轻血小板及血细胞的粘集,目前考虑用于抗再狭窄的药物是抗癌和抗移植后排异的制剂。已有4种DES得到欧洲共同体(CE)批准并在市场上销售,释放雷帕霉素的多聚体涂层Cypher支架,释放紫杉醇的多聚体涂层Taxus支架,以及释放紫杉醇的无多聚体V-Flex支架以及释放地塞米松的PC涂层Dexamet支。目前使用的这些药物多为细胞周期调节和/或细胞毒性药物,Sirolimus(rapamycin,雷怕霉素)是一种大环内酯类抗生素,有很强的抗霉菌、抑制免疫和抗丝裂性能。Paclitaxel(紫杉醇)是一种微管稳定剂,具有很强的抗肿瘤性能。它与其他的抗丝裂剂不同的是将细胞骨架平衡转向聚合,减少血管内皮细胞增殖、迁移及信号转导。由于这些药物对细胞作用无选择性,在抑制平滑肌细胞增殖时同时抑制内皮细胞再生,从而达不到长期抗再狭窄的目的,因而对血管内支架置入后发生的血管再狭窄尚没有好的办法解决。
由于内皮细胞在抗血栓形成、抑制血小板聚集、分泌血管活性因子等方面的重要作用,内皮化是最终解决血管内血栓形成及血管再狭窄的最有效方法。如何有效促进血管内支架的内皮化是目前血管内支架研究的热点和难点。血管内支架的内皮化分离体和在体,以往血管内支架的内皮化不甚理想,究其原因在于血管内皮细胞的再生能力非常有限,将新鲜获取或体外培养的内皮细胞种植于血管内支架的内表面,成为首选的努力方向。离体内皮化需要取病人的细胞,同时存在培养周期以及体外易污染等因素,同时在支架扩张时会影响种植的内皮细胞,因而血管内支架的内皮化是困扰血管内支架应用的难题。最近的研究表明血液中内皮祖细胞含量增高时能直接修复损伤的血管,其机制在于内皮祖细胞能直接种植于血管损伤部位,分化成内皮细胞替代和修复血管损伤部位的内皮,避免血栓形成和血管内膜增生。基于这个原理在血管内支架如能诱导体内内皮祖细胞种植则能达到类似的效果。
由于支架置入并不能根本改变机体致病环境,病人高血脂、高血糖等致病闪子能影响内皮祖细胞的种植粘附,从而妨碍支架的体内或体外的内皮化,达不到抑制血栓形成和再狭窄的目的。A20基因属锌指蛋白家族,基因敲除实验表明A20基因是机体抵抗炎症不可缺少的重要功能基因。A20基因能有效抑制平滑肌细胞病理性增殖和迁移导致的血管内膜增生,能抵抗肿瘤坏死因子、FAS以及NK细胞介导的内皮细胞死亡,能有效阻断NF-KB及TOLL信号通路,在动脉粥样硬化中具有重要作用。A20在烧伤血清和氧化型低密度脂蛋白对内皮细胞、内皮祖细胞损伤中也具有重要作用,同时能有效抑制内皮细胞组织因子的表达达到抑制血栓形成的目的。说明A20在高血脂、高血糖等致病环境能有效抑制血栓形成及血管再狭窄,因此将A20基因应用于血管内支架表面修饰,将能有效防止血管内血栓形成和再狭窄的发生。
发明内容
本发明的目的就在于改进现有技术中的不足,提供一种同时具有抗再狭窄功能、能在体捕获自体循环血中内皮祖细胞实现最终内皮化的一种抗血栓、再狭窄的血管支架,能有效抗血栓形成、血管再狭窄,用于临床上动脉粥样硬化病人血管狭窄后的支架成型术。
本发明的另一目的是提供制备所述支架的方法。
为实现本发明的第一目的而采用的技术方案是这样的,即一种抗血栓、再狭窄的血管内支架,包括血管内支架体,其特征是:在所述支架体表面具有表面修饰层,所述表面修饰层为A20、或A20和有能在体捕获自体内皮祖细胞的相关因子;所述A20为A20真核表达载体、病毒载体或A20蛋白;所述能在体捕获自体内皮祖细胞的相关因子选自内皮生长因子II型受体KDR抗体、CD34抗体或CD133抗体。
所述血管内支架体选用316L低碳不锈钢、钽、镍钛记忆合金。也可以直接采用已有的各种血管内支架。
实现本发明的第二目的可以采用两个技术方案实现,第一技术方案中制备所述抗血栓、再狭窄的血管内支架的方法的其特征是:包括以下步骤:
(1)、血管内支架获取;
(2)、血管内支架表面修饰A20;
或(3)在血管内支架表面修饰A20和能在体捕获自体内皮祖细胞的相关因子。
第二技术方案中制备所述抗血栓、再狭窄的血管内支架的方法的其特征是:
(1)、血管内支架获取;
(2)、血管内支架表面修饰A20;
或(3)在血管内支架表面修饰A20和能在体捕获自体内皮祖细胞的相关因子;
(4)、在步骤(2)或步骤(3)获得的血管内支架上种植内皮祖细胞或内皮细胞。
上述步骤(2)中所述的表面修饰方式为:在血管内支架表面交联胶原蛋白,用N2琥珀酰亚胺基丙酸酯[SPDP]将胶原蛋白与A20蛋白偶联;或用N2琥珀酰亚胺基丙酸酯[SPDP]将胶原蛋白与单克隆特异性抗DNA抗体偶联,利用抗原抗体反应将单克隆特异性抗DNA抗体与A20真核表达载体结合;或用N2琥珀酰亚胺基丙酸酯[SPDP]将胶原蛋白与单克隆特异性抗病毒抗体偶联,利用抗原抗体反应将单克隆特异性抗病毒抗体与A20病毒载体结合。
上述步骤(3)中所述的表面修饰方式为:在血管内支架表面交联胶原蛋白,用N2琥珀酰亚胺基丙酸酯[SPDP]将胶原蛋白与A20蛋白偶联;或用N2琥珀酰亚胺基丙酸酯[SPDP]将胶原蛋白与单克隆特异性抗DNA抗体偶联,利用抗原抗体反应将单克隆特异性抗DNA抗体与A20真核表达载体结合;或用N2琥珀酰亚胺基丙酸酯[SPDP]将胶原蛋白与单克隆特异性抗病毒抗体偶联,利用抗原抗体反应将单克隆特异性抗病毒抗体与A20病毒载体结合;将A20和有能在体捕获自体内皮祖细胞的相关因子共同涂层,再用N2琥珀酰亚胺基丙酸酯[SPDP]将胶原蛋白与能在体捕获自体内皮祖细胞的相关因子偶联。
本发明解决的主要问题是血管内支架应用后的血栓形成和血管再狭窄难题,与现有技术相比具有如下优点:
1.药物涂层支架尽管在一定程度能抑制平滑肌细胞增殖,但其毒性导致其在抑制平滑肌细胞增殖同时抑制内皮细胞再生,从而达不到长期抗凝和再狄窄的目的。本发明获得的支架不仅具有优良的抗凝血性能,同时能有效抑制平滑肌细胞增殖,从而抑制血管再狭窄。
2.在支架内皮化方面,本发明通过抗原抗体结合的方法在血管腔表面修饰能捕获自体内皮祖细胞体内种植的因子如内皮生长因子II型受体KDR抗体或CD34抗体或CD34抗体、CD133抗体加内皮生长因子II型受体KDR抗体,捕获血液中的内皮祖细胞,并进而粘附分化成内皮细胞。则能对抗血管内血栓形成,同时通过能通过内皮细胞有效抑制平滑肌细胞的病理性增殖导致的血管狭窄、闭塞。
3.由于支架置入并不能根本改变机体致病环境,病人高血脂、高血糖等致病因子能影响内皮祖细胞的种植粘附,从而妨碍支架的内皮化,本发明中A20基因应用一方面能有效抑制平滑肌细胞病理性增殖和迁移导致的血管内膜增生,在支架表面修饰后能有效抑制血管再狭窄的发生。另一方面,通过有效阻断NF-KB及TOLL信号通路,抑制组织因子的表达达到抑制血栓形成,抑制致病因子对内皮细胞的损伤,使支架置入后在动脉粥样硬化致病环境中仍能有效实现支架的内皮化。
4.本发明中表面修饰有以下优点,通过胶原在支架表面交联,为抗体粘附提供附着表面,能捕获自体内皮祖细胞体内种植的因子内皮生长因子II型受体KDR抗体或CD34抗体或CD34抗体、CD133抗体加内皮生长因子II型受体KDR抗体可以捕获循环血液中的内皮祖细胞在血管壁和支架种植,这种方法在休诱导血液中的内皮祖细胞粘附分化生长成内皮细胞,而不必离体分离培养,这样可大提高支架的使用效率。同时由于支架置入一般为动脉粥样硬化病人,其血液中致病因子会妨碍支架的内皮化,因此同时应用A20基因可有效弥补这方面不足,一方面可以保护内皮细胞、内皮祖细胞促进内皮化,另方面可有效直接抑制平滑肌细胞增殖导致的血管再狄窄。尚未有这些设想或实验结果的报道。
5.利用上述表面修饰方法修饰的支架,可广泛用于临床上动脉粥杆硬化病人植入术。此外,上述表面修饰方法也可作为其他心血管植入物的修饰方法。
具体实施方式:
下面结合实施例对本发明的内容作进一步说明。
实施例1.血管支架材料获取:
采用316L低碳不锈钢、钽、镍钛记忆合金,或直接采用已有的各种支架材料制成
实施例2血管支架表面修饰A20和CD34抗体
将牛胶原4mg/ml调至pH7.14,加入交联剂EDAC(0.1~0.2mg/mg胶原),将支架浸于该胶原溶液片刻后取出,置37℃干燥后,反复数次至每一支架表面包被30~60mg/cm2胶原蛋白。为评估支架胶原涂层情况,取包被后支架及体外球囊扩张后支架各1~2枚使用扫描电镜进行观察。可见支架上胶原蛋白附着均匀。
包被后支架置SPDP溶液(15~25mmol/L,DMSO∶PBS=1∶1)中,室温反应1~3h,连接了SPDP的支架经PBS冲洗后与DTT室温反应0.5~1h,PBS冲洗5遍。再放入与SPDP反应并纯化的特异性鼠抗牛DNA单克隆抗体(IgM-SPDP)及能在体捕获自体内皮祖细胞的CD34抗体的溶液(80μl PBS中各含40μg抗休)中室温反应过夜。结合了抗体的支架经PBS充分冲洗后,放入pEGFP-A20质粒DNA溶液(100μl PBS中含100μg质粒DNA)中,37℃孵育1~2h后取出,用PBS充分洗涤5次,除去未结合的质粒DNA。加入15μl DOTAP转染试剂,室温反应10~20min后进行下述实验。
经上述步骤进行表面修饰后的支架,经扫描电镜检测可见支架全部由表面修饰物覆盖,并附着均匀。
实施例3血管支架表面修饰A20和CD133抗体
将牛胶原4mg/ml调至pH7.14,加入交联剂EDAC(0.1~0.2mg/mg胶原),将支架浸于该胶原溶液片刻后取出,置37℃干燥后,反复数次至每一支架表面包被约30~60mg/cm2胶原蛋白。为评估支架胶原涂层情况,取包被后支架及休外球囊扩张后支架各1~2枚使用扫描电镜进行观察。可见支架上胶原蛋白附着均匀。
包被后支架置SPDP溶液(15~25mmol/L,DMSO∶PBS=1∶1)中,室温反应1~3h,连接了SPDP的支架经PBS冲洗后与DTT室温反应0.5~1h,PBS冲洗5遍。再放入与SPDP反应并纯化的特异性鼠抗牛DNA单克隆抗体(IgM-SPDP)及能在体捕获自体内皮祖细胞的CD133抗体的溶液(80μl PBS中各含40μg抗体)中室温反应过夜。结合了抗体的支架经PBS充分冲洗后,放入pEGFP-A20质粒DNA溶液(100μl PBS中含100μg质粒DNA)中,37℃孵育1~2h后取出,用PBS充分洗涤5次,除去未结合的质粒DNA。加入15μlDOTAP转染试剂,室温反应10~20min后进行下述实验。
实施例4血管支架表面修饰A20
将牛胶原4mg/ml调至pH7.14,加入交联剂EDAC(0.1~0.2mg/mg胶原),将支架浸于该胶原溶液片刻后取出,置37℃干燥后,反复数次至每一支架表面包被约30~60mg/cm2胶原蛋白。为评估支架胶原涂层情况,取包被后支架及体外球囊扩张后支架各1~2枚使用扫描电镜进行观察。可见支架上胶原蛋白附着均匀。
包被后支架置SPDP溶液(15~25mmol/L,DMSO∶PBS=1∶1)中,室温反应1~3h,连接了SPDP的支架经PBS冲洗后与DTT室温反应0.5~1h,PBS冲洗5遍。再放入与SPDP反应并纯化的特异性鼠抗牛DNA单克隆抗体(IgM-SPDP)的溶液(80μl PBS中含40μg抗体)中室温反应过夜。结合了抗体的支架经PBS充分冲洗后,放入pEGFP-A20质粒DNA溶液(100μl PBS中含100μg质粒DNA)中,37℃孵育1~2h后取出,用PBS充分洗涤5次,除去未结合的质粒DNA。加入15μl DOTAP转染试剂,室温反应10~20min后进行下述实验。
实施例5.CD34抗体修饰的支架体内实验
将经表面仅修饰CD34抗体后的支架通过放射造影植入到球囊扩张后的猪冠状动脉或颈总动脉,对上述步骤植入的支架150天后经DSA可见放置经表面修饰后种植细胞的支架实验组血管可见轻度狭窄,取材后经光镜及电镜检测,可见血管形态正常,可见轻度狭窄,平滑肌细胞有少量增殖,血管支架完全被覆内皮细胞,未见血栓形成。
实施例6.A20和CD34或CD133抗体修饰的支架体内实验:
将实施例2或3获得的表面修饰后的支架通过放射造影植入到球囊扩张后的猪冠状动脉或颈总动脉,6个月后进行检测,血流多谱勒检测表明血管保持通畅。经DSA可见放置经表面修饰后的支架实验组血管未见血管狭窄,取材后经光镜及电镜检测,可见血管形态正常,未见血管内膜增生狭窄,平滑肌细胞未见增殖,血管支架被覆内皮细胞,形态正常,密集排列,沿血管长轴分布,未见血栓形成,血管保持通畅,没有血管内膜增生及血栓形成。
与未经表面修饰的裸支架进行比较。可见部分未经表面修饰的裸支架植入的内血管内有血栓形成,血管壁有大量的炎性细胞浸润,说明直接导致血栓形成。一部分未经表面修饰的裸支架6个月后血管狭窄,血管内膜增生,平滑肌匀细胞大量增殖,可见均匀弥漫性内膜增厚,病灶规则,呈向心性轮环状,说明在血管支架植入后,导致血栓形成和血管再狭窄。
而本方法经表面修饰后的支架移植6个月后经光镜及电镜检测,可见血管支架被覆内皮细胞,内皮细胞形态正常,密集排列,沿血管长轴分布,扫描电镜也表明内皮细胞成功种植在血管支架上。HF染色基本未见血管内膜层增厚及明显的平滑肌细胞增生,血管形态正常,各层结构完整,排列整齐,未见钙化区及炎性细胞浸润,免疫组化检测未见血管有CD4表达。血管基本未见凋亡细胞。免疫荧光用Brdu、α-actin为单抗检测内膜层未见红色荧光。说明内膜层未见增殖的平滑肌细胞,与HE染色结果相吻合。以上结果说明本发明通过在支架表面修饰可捕获内皮祖细胞的因子和A20结合,则既能有效诱导支架内皮化,又能有效抑制平滑肌细胞增殖,从而有效抑制血管内血栓形成和血管再狭窄,达到长期抗凝的目的。
实施例7.实施例4获得的支架体内实验
将实施例4获得的经表面修饰A20后的支架通过放射造影植入到球囊扩张后的猪冠状动脉或颈总动脉,对上述步骤植入的支架150天后经DSA可见放置经表面修饰后种植细胞的支架实验组血管未见血管狭窄,取材后经光镜及电镜检测,可见血管形态正常,未见狭窄,平滑肌细胞未见增殖,血管支架完全被覆内皮细胞,形态正常,密集排列,沿血管长轴分布,未见血栓形成,而对照组放置裸支架的血管狭窄,另一对照组未用A20修饰组可见内皮化不完全,血管有一定程度狭窄,说明在上述条件下,经表面修饰A20的支架能成功抑制血栓形成和血管再狭窄的发生。并将其与实施例5和6的效果进行比较,结果表明:在抑制血栓形成方面实施例6优于实施例7,在抑制血管再狭窄方面,实施例6与实施例7两者无显著差异,而实施例5抑制血管再狭窄方面效果最差。
实施例8.体外种植细胞
将内皮祖细胞扩增传代后取3-6代,以浓度3×106cell/ml种植到经实施例4获得的表面修饰后的血管支架上,体外培养4-7天后,激光共聚焦及扫描电镜检测内皮祖细胞种植效果,可见细胞在支架上附着均匀,密集排列。经LDL吞噬实验表明种植在支架上的细胞具有很强活性,为内皮祖细胞,同时经GFP检测表明内皮祖细胞表达A20基因。
实施例9.种植细胞支架体内实验
将实施例8获得的经表面修饰后种植A20修饰细胞的支架通过放射造影植入到球囊扩张后的猪冠状动脉或颈总动脉,对上述步骤植入的支架150天后经DSA可见放置经表面修饰后种植细胞的支架实验组血管未见血管狭窄,取材后经光镜及电镜检测,可见血管形态正常,未见狭窄,平滑肌细胞未见增殖,血管支架完全被覆内皮细胞,形态正常,密集排列,沿血管长轴分布,未见血栓形成,而对照组放置裸支架的血管狭窄,另一对照组仅种植细胞未用A20修饰组可见内皮化不完全,血管有一定程度狭窄,说明在上述条件下,经表面修饰后种植A20修饰细胞的支架能成功抑制血栓形成和血管再狭窄的发生。

Claims (7)

1.一种抗血栓、再狭窄的血管内支架,包括血管内支架体,其特征是:在所述支架体表面具有表面修饰层,所述表面修饰层为A20、或A20和有能在体捕获自体内皮祖细胞的相关因子;所述A20为A20真核表达载体、病毒载体或A20蛋白;所述能在体捕获自体内皮祖细胞的相关因子选自内皮生长因子II型受体KDR抗体、CD34抗体或CD133抗体。
2.根据权利要求1所述的抗血栓、再狭窄的血管内支架,包括血管内支架体,其特征是:所述血管内支架体选用316L低碳不锈钢、钽、镍钛记忆合金。
3.一种制备如权利要求1所述抗血栓、再狭窄的血管内支架的方法,其特征是:方法包括以下步骤:
(1)、血管内支架获取;
(2)、血管内支架表面修饰A20;
或(3)在血管内支架表面修饰A20和能在体捕获自体内皮祖细胞的相关因子。
4.制备如权利要求1所述抗血栓、再狭窄的血管内支架的方法,其特征是:方法包括以下步骤:
(1)、血管内支架获取;
(2)、血管内支架表面修饰A20;
或(3)在血管内支架表面修饰A20和能在体捕获自体内皮祖细胞的相关因子;
(4)、在步骤(2)或步骤(3)获得的血管内支架上种植内皮祖细胞或内皮细胞。
5.根据权利要求3或4所述的制备抗血栓、再狭窄的血管内支架的方法,其特征是:步骤(2)中所述的表面修饰方式为:在血管内支架表面交联胶原蛋白,用N2琥珀酰亚胺基丙酸酯[SPDP]将胶原蛋白与A20蛋白偶联;或用N2琥珀酰亚胺基丙酸酯[SPDP]将胶原蛋白与单克隆特异性抗DNA抗体偶联,利用抗原抗体反应将单克隆特异性抗DNA抗体与A20真核表达载体结合;或用N2琥珀酰亚胺基丙酸酯[SPDP]将胶原蛋白与单克隆特异性抗病毒抗体偶联,利用抗原抗体反应将单克隆特异性抗病毒抗体与A20病毒载体结合。
6.根据权利要求3或4所述的制备抗血栓、再狭窄的血管内支架的方法,其特征是:步骤(3)中所述的表面修饰方式为:在血管内支架表面交联胶原蛋白,用N2琥珀酰亚胺基丙酸酯[SPDP]将胶原蛋白与A20蛋白偶联;或用N2琥垧酰亚胺基丙酸酯[SPDP]将胶原蛋白与单克隆特异性抗DNA抗体偶联,利用抗原抗体反应将单克隆特界性抗DNA抗体与A20真核表达载体结合;或用N2琥珀酰亚胺基丙酸酯[SPDP]将胶原蛋白与单克隆特界性抗病毒抗体偶联,利用抗原抗体反应将单克隆特异性抗病毒抗体与A20病毒载体结合;将A20和有能在体捕获自体内皮祖细胞的相关因子共同涂层,再用N2琥珀酰亚胺基丙酸酯[SPDP]将胶原蛋白与能在体捕获自体内皮祖细胞的相关因子偶联。
7.根据权利要求4所述的制备抗血栓、再狭窄的血管内支架的方法,其特征是:步骤(4)中内皮细胞种植方法是:内皮祖细胞或内皮细胞扩增传代后取3-6代,以浓度3×106cell/ml种植到经表面修饰后的血管内支架,体外培养7-10天后即可。
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