发明内容
本发明的目的在于解决上述问题而提供一种复合药物血管支架及其制备方法,在带孔洞的血管支架内表面固定能够特异捕获内皮祖细胞抗体,这种抗体通过识别内皮祖细胞上特异抗原的方式更多捕捉内皮祖细胞(EPCs),能够在支架置入后快速分化成内皮细胞,促进内皮的修复,并增加支架内表面的生物相容性;在支架外表面涂覆抑制平滑肌细胞增殖药物,可通过抑制平滑肌细胞的增殖有效降低血栓的形成和支架内再狭窄的发病率。
本发明采用的技术方案:一种复合药物血管支架,包括支架本体、活性药物,其支架本体为带孔洞的具有良好生物相容性的医用材料,选用不锈钢、钴基合金、钛合金、镍钛合金或聚乳酸生物高分子材料;活性药物包括特异捕获内皮祖细胞抗体药物、抗平滑肌细胞增殖药物,所述的带有孔洞的支架本体内表面固定有特异捕获内皮祖细胞抗体药物,外表面涂覆有抗平滑肌细胞增殖药物。
一种复合药物血管支架的制备方法,首先通过化学或物理方法对支架本体制备大量的孔洞,或在支架表面形成一层带孔洞的涂层,然后在带孔洞的支架本体的外表面包埋、固定和涂布一种或多种抗平滑肌细胞增殖药物,最后在带孔洞的支架本体内表面包埋、固定特异捕获内皮祖细胞抗体药物。
所述的抗平滑肌细胞增殖药物直接溶解在有机溶剂中或借助不可生物降解高分子材料、可降解生物高分子材料的聚合物喷涂于支架本体外表面。
所述的特异捕获内皮祖细胞抗体药物浓度为0.1~20μg/mL,溶解在0.01~0.5M的磷酸盐缓冲液或者碳酸盐缓冲液中,并固定在支架本体内表面的孔洞中。
所述的制备方法主要包括①支架本体表面的预处理、②制备孔洞、③支架本体表面的后处理、④药物的配制、⑤外表面涂覆、⑥内表面固定、⑦低温干燥工艺步骤,其中:
①支架本体表面的预处理:选用不锈钢裸支架,使用浓度为99.5%的丙酮分析纯溶液,或浓度为75%的医用乙醇溶剂,利用频率为28~100khz超声波清洗支架本体材料,清洗5~15min,去除本体材料表面的杂质,将清洗后的本体材料放置在干燥机中,温度设定在30~40℃,干燥30~60min后取出备用;
②制备孔洞:采用酸溶液腐蚀致孔是将支架本体材料浸泡在0~100℃温度的腐蚀液中,所述的腐蚀液优选浓度为1~38%的盐酸,或含有1~38%的盐酸混合1~98%的硫酸成分的盐酸混酸溶液,腐蚀时间根据浓度、温度不同控制在1min~480h后形成单尺寸纳米级孔洞;再采用阳极氧化或微弧氧化、微弧氮化相结合的方法,通过阳极脉冲设备进行阳极氧化制备多尺寸的纳米级复合孔洞,其电解液优选浓度为1~38%的盐酸溶液或浓度为1~98%硫酸溶液,时间1~20min,电流0.01~0.1A,频率25~3000赫兹;
③支架本体表面的后处理:将上述处理好的本体材料先使用浓度为99.5%的丙酮分析纯溶液,再经蒸馏水利用频率为28~100khz超声波清洗本体材料5~15min;最后将清洗后的本体材料放置在干燥机中,温度设定在30~40℃,干燥30~60min后取出备用;或用蒸馏水配制浓度为1~38%的盐酸溶液,将本体材料浸泡在配好的溶液中,放置在真空干燥箱中,在20~100℃干燥0.5~72小时固化;
④药物的配制:配制含量为重量百分比0.01-10%的抗平滑肌细胞增殖药物,可选用
a、配制活性药物:将抗平滑肌细胞增殖药物直接溶解在有机溶剂中,并充分溶解;所述的活性药物与有机溶液的重量百分比为1∶10~1∶10000;
b、配制聚合物分散液:抗平滑肌细胞增殖药物溶解在0.1-5%的不可生物降解的高分子材料四氢呋喃溶液中,如聚甲基丙烯酸丁酯四氢呋喃溶液,或溶解在0.5-10%的可生物降解的高分子材料四氢呋喃溶液中,如聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物四氢呋喃溶液或者聚乳酸四氢呋喃溶液;
⑤外表面涂覆:将本体材料安装在喷涂机上,采用球囊保护支架本体内表面,然后将上述配制好的活性药物或聚合物分散液均匀的涂覆在支架本体的外表面;再将带有涂层的支架本体放于真空干燥箱中,在20~100℃干燥0.5~72小时固化;
上述①支架本体表面的预处理、③支架本体表面的后处理、⑤外表面涂覆步骤可多次重复,或只重复⑤外表面涂覆步骤,重复涂覆活性药物或不同组分的聚合物分散液,直至达到载药量;
⑥内表面固定:小心取下保护性球囊,将带涂层的支架本体浸涂在含有浓度为0.1~20μg/mL的特异捕获内皮祖细胞抗体药物的0.01~0.5M的磷酸盐或者碳酸盐溶液中5min~2h;
⑦低温干燥:将支架本体从特异捕获内皮祖细胞抗体药物溶液中取出,低温-20~-60℃干燥1~5h。
所述的特异捕获内皮祖细胞抗体药物包括CD31抗体、CD133抗体、CD34抗体、CD45抗体和血管内皮生长因子(VEGF),选用其中任一种或任几种。
所述的抗平滑肌细胞增殖药物包括西罗莫司,他克莫司,艾罗莫司,免疫抑制剂ABT-578,地塞米松,咪唑立宾,雷帕霉素,紫杉醇及其衍生物,放线菌素,长春新碱及其衍生物,他汀类药物,2-氯去氧腺苷,核酶,巴马司他,溴氯哌喹酮,C-蛋白酶抑制剂,普罗布可,雌二醇类等活性药物2,可选用其中任一种或任几种。
所述的可生物降解高分子材料或不可生物降解高分子材料的聚合物,包括丙交酯、乙交酯、ε-己内酯的均聚物和两者之间或三者的共聚物、纤维素类、聚乙烯吡咯酮、聚乙烯醇、阿拉伯胶、海藻酸钠、白明胶、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、乙烯-乙烯醇共聚物或乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或一种以上。
所述的带有孔洞的支架本体内表面固定特异捕获内皮祖细胞抗体药物,在支架本体外表面将雷帕霉素抗平滑肌细胞增殖药物直接溶于有机溶剂直接喷涂,其工艺步骤:
①支架本体表面的预处理、②制备孔洞、③支架本体表面的后处理工艺步骤同前所述;
④药物的配制:将0.2g雷帕霉素加入10ml四氢呋喃溶液中;
⑤外表面涂覆:用球囊保护带有孔洞的支架本体内表面,并将上述配制的药物室温条件下分散均匀,然后喷涂于支架本体外表面,空气中固化60min;重复⑤外表面涂覆步骤,直到载药量达到1.4~2.2μg/mm2;将支架本体置于真空烘箱中干燥;
⑥内表面固定:将浓度为0.1~20μg/mL的特异捕获内皮祖细胞抗体药物溶解在0.01~0.5M的磷酸盐缓冲溶液中,磷酸盐溶液配比重量百分比为:磷酸二氢钾1.36g,加0.1mol/L氢氧化钠溶液79ml,其余为水稀释至200ml即得,将涂覆后的支架本体浸在所述的抗体溶液中5min~2小时;
⑦低温干燥:将支架本体从上述特异捕获内皮祖细胞抗体药物溶液中取出,低温-20~-60℃冻干;
⑧有效性实验:对本发明的复合药物支架的安全性和有效性实验是在中华小雄猪模型中进行,实验结果包括由内皮化观察、冠脉造影定量分析(QCA)和组织形态学测得的新生内膜面积的改变。
所述的带有孔洞的支架本体内表面固定特异捕获内皮祖细胞抗体药物,在外表面借助可生物降解高分子材料涂布抗平滑肌细胞增殖药物,是将雷帕霉素溶于含有聚乳酸(PLA)的有机溶剂中喷涂,其工艺步骤:①支架本体表面的预处理、②制备孔洞、③支架本体表面的后处理工艺步骤同前所述;
④药物的配制:将0.1g聚乳酸(PLA)加入10ml四氢呋喃溶液中,再加入0.5g雷帕霉素,配制成含雷帕霉素的聚乳酸四氢呋喃溶液;
⑤外表面涂覆:用球囊保护带有孔洞的支架本体内表面,并将上述配制的药物室温条件下混合分散均匀,然后将包裹有上述药物的聚合物分散液均匀地涂覆于支架本体的外表面,空气中固化30min;重复上述操作直到载药层重量达到1.4~2.5μg/mm2;再将带有涂层的支架本体置于真空烘箱中干燥;
⑥内表面固定:将浓度为0.1~20μg/mL的特异捕获内皮祖细胞抗体药物溶解在0.01~0.5M的磷酸盐缓冲溶液中,磷酸盐溶液配比重量百分比为:磷酸二氢钾1.36g,加0.1mol/L氢氧化钠溶液79ml,其余为水稀释至200ml即得,将涂覆后的支架本体浸在所述的抗体溶液中5min~2小时;
⑦低温干燥:将支架本体从上述特异捕获内皮祖细胞抗体药物溶液中取出,低温-20~-60℃冻干;
⑧有效性实验:对本发明的复合药物支架的安全性和有效性实验是在中华小雄猪模型中进行,实验结果包括由内皮化观察、冠脉造影定量分析(QCA)和组织形态学测得的新生内膜面积的改变。
本发明具有如下积极有益的效果:
1.采用在支架本体制备纳米级孔洞,通过控制孔洞深度和尺寸固定能够特异捕获内皮祖细胞抗体和有效控制抗平滑肌增殖药物的释放,这种纳米级孔洞对器械本体的机械性能没有影响,已经通过动物试验证明其安全性和有效性均不低于甚至略高于现有聚合物药物洗脱器械;
2.在带孔洞的血管支架内表面固定能够特异捕获内皮祖细胞抗体,这种抗体通过识别内皮祖细胞上特异抗原的方式更多捕捉内皮祖细胞(EPCs),促进内皮祖细胞在支架表面的快速分化和增殖,使支架表面快速内皮化,并增加支架内表面的生物相容性;
3.将特异捕获内皮祖细胞抗体固定在形成有金属孔洞的支架内表面,利用孔洞的尺寸和深度有效固定抗体,这种固定方法不仅具有很高的牢固度,而且能够很好保持支架表面抗体的活性;
4.在同一支架内表面固定够特异捕获内皮祖细胞抗体,外表面涂布有效抑制平滑肌细胞增殖活性药物的一种或几种,有效抑制血管平滑肌细胞增殖与迁移;动物试验表明本发明可选择性的吸附内皮祖细胞和血管内皮细胞,支架可在1天内快速修复内皮,并能够持续有效降低新生内膜的形成,有效防治支架内再狭窄,避免迟发性血栓的风险。
具体实施方式
参阅图1、图2所示,一种复合药物血管支架,主要包括支架本体1、活性药物2等;其支架本体1由具有良好生物相容性的医用材料制造,可选用不锈钢、钴基合金、钛合金、镍钛合金等金属材料,所述的活性药物2包括特异捕获内皮祖细胞抗体药物201、抗平滑肌细胞增殖药物202。本发明是在带孔洞101的支架本体1内表面固定特异捕获内皮祖细胞抗体药物201,在支架本体1的外表面涂覆有抗平滑肌细胞增殖药物202。
一种复合药物血管支架的制备方法,首先通过化学或物理,如腐蚀、阳极氧化、微弧氧化、微弧氮化等方法或这些方法的结合对支架本体1制备大量的孔洞101,或在支架表面形成一层带孔洞101的涂层,支架本体由具有良好生物相容性的医用材料制造,可选用不锈钢、钴基合金、钛合金、镍钛合金等金属材料,也可选用聚乳酸的生物高分子材料;然后采用特殊工艺保护支架内表面,预留出支架内表面的孔洞以便固定特异捕获内皮祖细胞抗体,同时在支架本体1的外表面包埋、固定和涂布治疗有效量的一种或多种抗平滑肌细胞增殖药物202,所述的抗平滑肌细胞增殖药物202可直接溶解在有机溶剂中或借助不可生物降解高分子材料、可降解生物高分子材料的聚合物喷涂于支架本体1外表面;最后采用不同的涂布工艺在带孔洞101的支架本体1内表面包埋、固定特异捕获内皮祖细胞抗体药物201,所述的特异捕获内皮祖细胞抗体药物201包括CD31抗体、CD133抗体、CD34抗体、CD45抗体和血管内皮生长因子(VEGF),可选用其中任一种或任几种;所述的特异捕获内皮祖细胞抗体药物201浓度为0.1~20μg/mL,可溶解在0.01~0.5M的磷酸盐缓冲液或者碳酸盐缓冲液中,并固定在支架本体1内表面的孔洞101中。
所述的支架本体1外表面涂覆的抗平滑肌细胞增殖药物202包括西罗莫司,他克莫司,艾罗莫司,免疫抑制剂ABT-578,地塞米松,咪唑立宾,雷帕霉素,紫杉醇及其衍生物,放线菌素,长春新碱及其衍生物,他汀类药物,2-氯去氧腺苷,核酶,巴马司他,溴氯哌喹酮,C-蛋白酶抑制剂,普罗布可,雌二醇类等活性药物2,可选用其中任一种或任几种。
所述的可生物降解高分子材料或不可生物降解高分子材料的聚合物,包括丙交酯、乙交酯、ε-己内酯的均聚物和两者之间或三者的共聚物、纤维素类、聚乙烯吡咯酮、聚乙烯醇、阿拉伯胶、海藻酸钠、白明胶、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、乙烯-乙烯醇共聚物或乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或一种以上。
所述的制备方法主要包括①支架本体表面的预处理、②制备孔洞、③支架本体表面的后处理、④药物的配制、⑤外表面涂覆、⑥内表面固定、⑦低温干燥等工艺步骤,其中:
①支架本体表面的预处理:选用不锈钢裸支架,使用浓度为99.5%的丙酮分析纯溶液,或浓度为75%的医用乙醇溶剂,利用频率为28~100khz超声波清洗支架本体材料,清洗5~15min,去除本体材料表面的杂质,将清洗后的本体材料放置在干燥机中,温度设定在30~40℃,干燥30~60min后取出备用;
②制备孔洞:采用酸溶液腐蚀致孔是将支架本体材料浸泡在0~100℃温度的腐蚀液中,所述的腐蚀液优选浓度为1~38%的盐酸,或含有1~38%的盐酸混合1~98%的硫酸成分的盐酸混酸溶液,腐蚀时间根据浓度、温度不同控制在1min~480h后形成单尺寸纳米级孔洞;再采用阳极氧化或微弧氧化、微弧氮化相结合的方法,通过阳极脉冲设备进行阳极氧化制备多尺寸的纳米级复合孔洞,其电解液优选浓度为1~38%的盐酸溶液或浓度为1~98%硫酸溶液,时间1~20min,电流0.01~0.1A,频率25~3000赫兹;
③支架本体表面的后处理:将上述处理好的本体材料先使用浓度为99.5%的丙酮分析纯溶液,再经蒸馏水利用频率为28~100khz超声波清洗本体材料5~15min;最后将清洗后的本体材料放置在干燥机中,温度设定在30~40℃,干燥30~60min后取出备用;或用蒸馏水配制浓度为1~38%的盐酸溶液,将本体材料浸泡在配好的溶液中,放置在真空干燥箱中,在20~100℃干燥0.5~72小时固化;
④药物的配制:配制含量为重量百分比0.01-10%的抗平滑肌细胞增殖药物202,可选用
a、配制活性药物:将抗平滑肌细胞增殖药物202直接溶解在有机溶剂中,并充分溶解;所述的活性药物与有机溶液的重量百分比为1∶10~1∶10000;
b、配制聚合物分散液:抗平滑肌细胞增殖药物202溶解在0.1-5%的不可生物降解的高分子材料四氢呋喃溶液中,如聚甲基丙烯酸丁酯四氢呋喃溶液,或溶解在0.5-10%的可生物降解的高分子材料四氢呋喃溶液中,如聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物四氢呋喃溶液或者聚乳酸四氢呋喃溶液;
⑤外表面涂覆:将本体材料安装在喷涂机上,采用球囊保护支架本体1内表面,然后将上述配制好的活性药物或聚合物分散液均匀的涂覆在支架本体1的外表面;再将带有涂层的支架本体1放于真空干燥箱中,在20~100℃干燥0.5~72小时固化;
上述①支架本体表面的预处理、③支架本体表面的后处理、⑤外表面涂覆步骤可多次重复,或只重复⑤外表面涂覆步骤,重复涂覆活性药物或不同组分的聚合物分散液,直至达到载药量;
⑥内表面固定:小心取下保护性球囊,将带涂层的支架本体1浸涂在含有浓度为0.1~20μg/mL的特异捕获内皮祖细胞抗体药物201的0.01~0.5M的磷酸盐或者碳酸盐溶液中5min~2h;
⑦低温干燥:将支架本体1从特异捕获内皮祖细胞抗体药物201溶液中取出,低温-20~-60℃干燥1~5h。
以下给出较佳实施例:
实施例1
本实施例为在带有孔洞101的支架本体1内表面固定特异捕获内皮祖细胞抗体药物201,在支架本体1外表面将雷帕霉素抗平滑肌细胞增殖药物202直接溶于有机溶剂直接喷涂,其工艺步骤:
①支架本体表面的预处理、②制备孔洞、③支架本体表面的后处理工艺步骤同前所述;
④药物的配制:将0.2g雷帕霉素加入10ml四氢呋喃溶液中;
⑤外表面涂覆:用球囊保护带有孔洞的支架本体1内表面,并将上述配制的药物室温条件下分散均匀,然后喷涂于支架本体1外表面,空气中固化60min;重复⑤外表面涂覆步骤,直到载药量达到1.4~2.2μg/mm2;将支架本体1置于真空烘箱中干燥;
⑥内表面固定:将浓度为0.1~20μg/mL的特异捕获内皮祖细胞抗体药物201溶解在0.01~0.5M的磷酸盐缓冲溶液中,磷酸盐溶液配比重量百分比为:磷酸二氢钾1.36g,加0.1mol/L氢氧化钠溶液79ml,其余为水稀释至200ml即得,将涂覆后的支架本体1浸在所述的抗体溶液中5min~2小时;
⑦低温干燥:将支架本体1从上述特异捕获内皮祖细胞抗体药物201溶液中取出,低温-20~-60℃冻干;
⑧有效性实验:对本发明的新型复合药物支架的安全性和有效性实验是在中华小雄猪模型中进行,实验结果包括由内皮化观察、冠脉造影定量分析(QCA)和组织形态学测得的新生内膜面积的改变;在猪模型中,与雷帕霉素药物涂层的支架相比,新型复合药物支架在支架置入后30天新生内膜面积明显减少,同时支架内表面在7天内内皮化完全。由此可见,在猪模型中新型复合药物支架不仅能够持续降低新生内膜形成,防止再狭窄;并且能够在支架表面快速内皮化,减少血栓形成。
实施例2
本实施例为在带有孔洞101的支架本体1内表面固定特异捕获内皮祖细胞抗体药物201,在外表面借助可生物降解高分子材料涂布抗平滑肌细胞增殖药物202,是将雷帕霉素溶于含有聚乳酸(PLA)的有机溶剂中喷涂,其工艺步骤:
①支架本体表面的预处理、②制备孔洞、③支架本体表面的后处理工艺步骤同前所述;
④药物的配制:将0.1g聚乳酸(PLA)加入10ml四氢呋喃溶液中,再加入0.5g雷帕霉素,配制成含雷帕霉素的聚乳酸四氢呋喃溶液;
⑤外表面涂覆:用球囊保护带有孔洞的支架本体1内表面,并将上述配制的药物室温条件下混合分散均匀,然后将包裹有上述药物的聚合物分散液均匀地涂覆于支架本体1的外表面,空气中固化30min;重复上述操作直到载药层重量达到1.4~2.5μg/mm2;再将带有涂层的支架本体1置于真空烘箱中干燥;
⑥内表面固定:将浓度为0.1~20μg/mL的特异捕获内皮祖细胞抗体药物201溶解在0.01~0.5M的磷酸盐缓冲溶液中,磷酸盐溶液配比重量百分比为:磷酸二氢钾1.36g,加0.1mol/L氢氧化钠溶液79ml,其余为水稀释至200ml即得,将涂覆后的支架本体1浸在所述的抗体溶液中5min~2小时;
所述的⑦低温干燥、⑧有效性实验同实施例1。