CN101361686A - 一种血管药物支架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种血管药物支架，包括血管支架和该支架上承载的药物，所述药物为紫杉醇及其衍生物和水蛭素及其重组品的复合物。本发明通过选择切实有效降低再狭窄的紫杉醇及其衍生物和最强效直接抑制凝血酶的水蛭素及其重组品组成的复合物，不使用涂层材料，采用微孔载药技术，使药物通过克服表面张力达到稳定释放的作用。避免了涂层材料本身的致炎性和致栓性，同时也避免了涂层材料与药物之间的相互不良反应。由此而制成的具有紫杉醇及其衍生物和水蛭素及其重组品的复合物的血管支架，可进一步降低药物洗脱支架的再狭窄率和支架血栓的风险。

Description

一种血管药物支架

技术领域

本发明涉及一种医疗器械，尤其涉及一种血管药物支架。

背景技术

目前临床应用最广泛的药物涂层支架为雷帕霉素和紫杉醇支架。雷帕霉素是大环内酯类抗生素，能阻止有丝分裂过程中细胞从G1期向S期转化，抑制细胞增殖。RAVEL，SIRIUS和SinoSIRIU多中心、前瞻性、随机和双盲试验均已证实，雷帕霉素涂层支架预防再狭窄有显著疗效。紫杉醇为一种微管抑制剂，通过作用于细胞的微管，抑制G1/GO和G1/M期的细胞复制来抑制细胞和新生内膜的增生。ELUTES，TAXUSI等多中心、前瞻性、随机和双盲试验证实紫杉醇支架能显著减少支架内再狭窄发生率，防治再狭窄有确切临床疗效。

药物涂层支架兼有抗血管重塑和抗增殖作用，已使再狭窄率降低到10％左右，结果令人振奋。药物涂层支架尽管是目前防治再狭窄的最好方法，但缺点依然明显：支架一旦置入将永久存留体内造成远期再狭窄率升高，涂层支架仍遗留高达10％的再狭窄率；聚合物涂层导致的局部血管过敏和炎症反应是支架血栓形成的重要因素。

第一代DES(drug-eluting stent，药物洗脱支架)的优势是降低再狭窄的发生率，但其支架本身性能上不如BMS(金属裸支架)，同时有导致支架内血栓增加的倾向。DES延迟再内皮化、聚合物涂层导致的局部血管过敏和炎症反应、支架晚期贴壁不良等，均可能增加晚期血栓发生率而引发灾难。

支架内血栓是冠脉置入药物洗脱支架的灾难性并发症，近年引起人们极大关注。2006年ACC年会上报告了BASKET-LATE研究结果，在置入DES和BMS半年后停用氯吡格雷，结果在1年的随访中DES组死亡及MI的发生率明显高于BMS组(4.0％比1.3％，P＝0.01)。同年在ESC Camenzind报告了第一代DES安全性荟萃分析，结果在支架置入3年内死亡和Q波MI的发生率在CYPHER组较BMS组有轻度但具统计学意义的增加(6.3％vs.3.9％，P＝0.03)，而TAXUS组与BMS对比差异无统计学意义(2.6％vs.2.3％，P>0.05)。Nordmann报告另一项荟萃分析表明，心脏死亡及支架血栓发生率在DES和BMS组差异无统计学意义，但CYPHER支架组在2年和3年时间点的非心源性死亡明显高于TAXUS组，而TAXUS支架组未见明显差别。至此引起介入医师重新审视药物洗脱支架置入后的血栓形成问题。

支架血栓是DES和BMS所共同面临的一个挑战，DES可能存在较BMS更多的血栓形成因素，尽管发生率较低，但其结果是灾难性的，死亡率近50％，是PCI(冠状动脉介入治疗)治疗中最主要的死亡原因之一。

PCI术后血栓高风险的主要原因除与全身情况如急性冠脉综合征、合并糖尿病、高脂血症、吸烟等危险因素外，PCI围术期血栓形成的机制主要包括2个主要环节：(1)凝血酶活化：冠状动脉病变局部扩张处撕裂后，组织因子释放，与血小板释放的Xa、Va、血小板第3因子、Ca²⁺复合物形成凝血酶原激活物，使凝血酶原转变为凝血酶，后者促使纤维蛋白原形成交联的纤维蛋白多聚体，即红血栓。(2)血小板激活：PCI损伤处的血管内皮可释放vWF等粘连蛋白，与血小板表面GP II b/IIIa受体结合使之活化，活化的血小板通过vWF等与内皮下组织牢固粘附，粘附的血小板变形、伸出伪足，致密颗粒释放TXA2、ADP、5-HT等血小板活化剂使周围血小板聚集，α颗粒释放纤维蛋白原、Va、血小板第4因子等参与纤维蛋白形成。血小板中含有的血小板第3因子提供血液凝固的催化表面，并参与Xa活化，形成白血栓。因此，凝血酶和血小板激活是PCI围术期血栓形成中的两个最关键成分，采用有效的抗凝和抗血小板药物有助于降低其血栓发病率。

由此可见，如何降低再狭窄的发生率及有效控制支架内血栓的形成，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种血管药物支架，该血管药物支架通过携带紫杉醇及其衍生物和水蛭素及其重组品的复合物而有效降低再狭窄的发生率及有效控制支架内血栓的形成。

本发明所述的血管药物支架，包括血管支架和该支架上承载的药物，所述药物为紫杉醇及其衍生物和水蛭素及其重组品的复合物。

本发明中所述的血管药物支架，在所述血管支架表面具有化学腐蚀而形成的微孔载药舱，所述药物容置于该微孔载药舱内。

本发明所述的血管药物支架中，所述复合物中的水蛭素及其重组品是直接凝血酶抑制剂，对凝血酶的抑制和灭活作用不依赖于抗凝血酶III、肝素辅因子II、蛋白C或组织因子途径抑制物；同时作用于凝血酶的活性部位和底物识别部位；不被血小板灭活，有抑制凝血酶诱发的血小板聚集的作用，对凝血酶的灭活和凝血酶的纤维蛋白结合位点无关，与纤维蛋白结合了的凝血酶仍可被灭活；较少与血浆蛋白结合。

通过选择切实有效降低再狭窄的紫杉醇和最强效直接抑制凝血酶的水蛭素组成的复合物，不使用涂层材料，采用微孔载药技术，即通过化学腐蚀方法使金属支架表面形成均匀的微米级载药舱，药物通过克服表面张力达到稳定释放的作用。避免了涂层材料本身的致炎性和致栓性，同时也避免了涂层材料与药物之间的相互不良反应。由此而制成的具有紫杉醇和水蛭素复合物的血管支架，可进一步降低DES的再狭窄率和支架血栓的风险。

具体实施方式

本发明所述的血管药物支架，包括血管支架和该支架上承载的药物，所述药物为紫杉醇及其衍生物和水蛭素及其重组品的复合物。

本发明中，在血管支架表面以化学腐蚀而形成微孔载药舱，所述药物容置于该微孔载药舱内。如此不采用涂层材料来承载药物，避免了涂层材料本身的致炎性和致栓性，同时也避免了涂层材料与药物之间的相互不良反应。

下面分别对本发明所述药物中的紫杉醇和水蛭素的药理作用做详细说明。

本发明中的水蛭素是直接凝血酶抑制剂，对凝血酶的抑制和灭活作用不依赖于抗凝血酶III、肝素辅因子II、蛋白C或组织因子途径抑制物；同时作用于凝血酶的活性部位和底物识别部位；不被血小板灭活，有抑制凝血酶诱发的血小板聚集的作用，对凝血酶的灭活和凝血酶的纤维蛋白结合位点无关，与纤维蛋白结合了的凝血酶仍可被灭活；较少与血浆蛋白结合。

动物实验证实，水蛭素与其它药物复合物的涂层支架，不仅能防治血栓形成，同时能降低再狭窄发生率，说明研发复合水蛭素的药物支架具有可行性。

如，Alt E等对R-水蛭素及伊洛前列素被覆支架预防再狭窄疗效进行了研究(Alt E，Haehnel I，Beilharz C，et al.Inhibition of neointima formation afterexperimental coronary artery stenting：a new biodegradable stent coating releasinghirudin and the prostacyclin analogue iloprost[J].Circulation，2000，101(12)：1453-1458.)。R-水蛭素是直接凝血酶抑制剂，对凝血酶的抑制和灭活作用不依赖于抗凝血酶III、肝素辅因子II、蛋白C或组织因子途径抑制物；同时作用于凝血酶的活性部位和底物识别部位；不被血小板灭活，有抑制凝血酶诱发的血小板聚集的作用，对凝血酶的灭活和凝血酶的纤维蛋白结合位点无关，与纤维蛋白结合了的凝血酶仍可被灭活；较少与血浆蛋白结合。依洛前列素是一种合成的前列环素，有较强的抗血小板作用和血管扩张作用。两者联合对支架内血栓形成有强力的抑制作用，并减少由血栓诱导的新生内膜过度增生。动物实验证实R-水蛭素和依洛前列素涂层支架能降低血栓的形成并有效减少再狭窄面积。

该实验的结果证明，复合药物支架不仅能更有效地降低再狭窄和预防支架血栓形成，而且水蛭素与其他药物联合应用具有可行性。本发明中选择切实有效降低再狭窄的紫杉醇和最强效直接抑制凝血酶的水蛭素组成的复合物，不使用涂层材料，采用微孔载药技术，制成紫杉醇水蛭素微孔载药支架，可能进一步降低DES的再狭窄率和支架血栓的风险。

本发明所述的血管药物支架中，在采取独特的“打巢”药物释放模式，即通过化学腐蚀方法使金属支架表面形成均匀的微米级载药舱，药物通过克服表面张力达到稳定释放的作用。避免了涂层材料本身的致炎性和致栓性，同时也避免了涂层材料与药物之间的相互不良反应。

下面以使用紫杉醇和水蛭素复合物进行的体外试验、该复合物冠状动脉支架进行的体内试验为例分别进行说明。

体外试验：

紫杉醇和水蛭素的复合物对兔血管平滑肌细胞增值的影响

经皮冠脉腔内介入治疗(PCI)术后再狭窄是影响其疗效的“瓶颈”，动脉中膜平滑肌细胞(SMC)向内膜移行和过度增殖是PCI后再狭窄的主要原因，寻找抗SMC增殖的药物已成为目前研究再狭窄领域的重要方面。紫杉醇已被证实能抑制平滑肌细胞的增殖，但随之而来的是内皮化延迟所导致的支架内血栓尤其是晚期支架血栓(LAST)形成，引起人们对药物洗脱支架(DES)的关注。本示例通过紫杉醇和水蛭素的复合物对体外培养平滑肌细胞的影响说明其对血管平滑肌细胞的移行和过度增殖的抑制效果。

1.材料与方法

1.1 主要仪器及试剂

D₈₉₀₀培养基、M₁₉₉培养基、胎牛血清(FCS)，胰蛋白酶(均为Gibco)，水蛭素(Sigma)，氚-胸腺嘧啶脱氧核苷(3H-TdR)(中国原子能研究所)，液体闪烁计数仪(Beckman)。

1.2 细胞制备与鉴定

新西兰大白兔((4个月左右，4只)胸主动脉SMC培养按赵三妹方法，第5—6代细胞用于实验。细胞在相差显微镜下呈梭形或长梭形，重叠多层生长，高低起伏呈“峰、谷”状。

1.3 细胞计数

将细胞用含0.02％依地酸(EDTA)、0.1％胰蛋白酶的D-Hank液消化后(下同)，用含10％FCS的M199培养液终止消化(下同)，并稀释成7 X 104个细胞/ml，种于培养板中(1ml/孔)，置5％CO2培养箱培养16小时细胞附壁后，取15孔，分为5组，每组3孔，A组三孔不加入任何药物，作为空白对照组；其它4组每孔分别先加入紫杉醇1μ mol/L((7μg/ml))，B组三孔不再加入其它药物，作为阳性对照组；C组加入水蛭素素0.157μ mol/l(1μg/ml)、D组0.714μ mol/L(5μg/ml)、E组3.571μ mol/L(25μg/ml)，置培养箱中继续培养24、48、72小时，分别消化、计数。各孔计数3次平均后，求出各浓度组的均数及标准差。

1.4 3H-TdR参入

如上法细胞附壁培养16小时后，吸去培养液，用D-Hank液清洗两次，换成无血清的D₈₉₀₀培养液，同步化培养24小时，再换为10％FCS的M₁₉₉培养液，并加入上述浓度的药物(各浓度组6孔)，培养18小时后，每孔加入3H-TdR 0.5 uCi，继续培养6小时以使3H-TdR随细胞分裂而参入到新合成的脱氧核糖核酸(DNA)中，然后吸去培养液，用D-Hank液清洗两次，加入0.1mol/L NaOH溶解细胞，室温下置30分钟后，采用液体闪烁计数法测定其每分钟计数(cpm)，求各浓度组平均cpm及其标准差。

1.5 统计学处理

所有数据采用SPSS12.0统计软件进行分析，计数资料采用x±s表示，组间比较采用两样本t检验，P≤0.05为有统计学差异。

2.结果

2.1 紫杉醇和水蛭素的复合物对平滑肌细胞增殖的影响

B、C、D、E组均能显著地抑制SMC的增殖(与A组相比P<0.05)；C、D、E组优于B组(P<0.01)，且组间比较P<0.01(见表1)。

2.2 紫杉醇和水蛭素的复合物对平滑肌细胞摄取氚-胸腺嘧啶脱氧核苷(3H-TdR)的影响

各组与A组相比均显著地抑制SMC对3H-TdR的摄取(P<0.01)，C、D、E组优于B组(P<0.01)，且组间比较P<0.01(见表1)。

表1 紫杉醇和水蛭素的复合物对平滑肌细胞增殖及摄取3H-TdR的影响

注：与A组相比^#P<0.05，^##P<0.01；与B组相比^###P<0.01；组间比较^###P<0.01

3.讨论

经皮冠状动脉介入治疗(PCI)已成为冠心病重要的治疗方法，其主要局限在于支架内再狭窄(IRS)，而IRS的主要原因在于新生内膜过度增生。目前临床应用的紫杉醇药物涂层支架(PES)能抑制细胞分裂周期，阻止细胞由G1期向S期的转化，使细胞处于静止期，切实抑制血管平滑肌细胞(VSMCS)迁移增生和新生内膜形成。但这些药物涂层支架的作用是非选择性的，在抑制血管内膜平滑肌细胞增生的同时，也抑制内皮细胞的修复愈合，延缓血管内皮化过程；血管内皮化过程延缓的结果使支架、粥样斑块破裂脂质以及内膜下胶原等组织持续暴露，易于激活血凝系统和血小板聚集，促进晚发血栓形成；一旦支架内发生血栓，即可引发主要心脏不良事件，导致急性心肌梗死甚至死亡。

本研究结果显示，B组(紫杉醇组)、C组(加0.157μ mol/L水蛭素剂量组)、D组(加0.714μ mol/L水蛭素剂量组)、E组(加3.571水蛭素剂量组)与对照组相比均能显著抑制平滑肌细胞的增值(P<0.05)以及SMC对3H-TdR的摄取(P<0.01)，C、D、E组优于B组(P<0.01)，说明加用水蛭素可增加其效果；组间比较显示抑制平滑肌细胞的增值(P<0.05)和SMC对3H-TdR的摄取E组>D组>C组(P<0.01)，提示水蛭素抑制平滑肌细胞的增值和SMC对3H-TdR的摄取呈剂量依赖性。以上结果表明，水蛭素可以呈剂量依赖性地抑制抑制平滑肌细胞的增值，并且抑制SMC对3H-TdR的摄取，从而影响DNA合成，抑制细胞的增殖，表明水蛭素抑制细胞增殖与凝血酶无必然联系，与既往研究结果通过凝血系统抑制SMC的增值不同。Moller等利用兔的再狭窄模型观察了水蛭素对实验性再狭窄的影响，结果证实水蛭素能抑制内膜增生，降低再狭窄率。

结合以往研究结果可知水蛭素呈剂量依赖性地抑制抑制平滑肌细胞增值的机制如下：(1)对凝血酶的抑制：水蛭素是特异性的凝血酶抑制剂，与凝血酶结合后，能够使凝血酶的蛋白酶解作用和内皮细胞血栓调理素的结合受到抑制；使凝血酶诱导的血小板聚集和释放功能降低；使凝血酶刺激成纤维细胞增生和平滑肌细胞收缩的作用受阻。(2)对细胞外基质的抑制：水蛭素可能抑制细胞外基质的合成及分泌，从而减轻血管内膜增厚和管腔狭窄。(3)对炎症因子的抑制：水蛭素可能通过抑制炎性细胞释放炎症细胞因子，从而抑制其导致的平滑肌细胞增殖和内膜的增厚。亦有研究表明水蛭素抑制平滑肌细胞的增殖，部分原因可能是抑制平滑肌内自分泌和/或旁分泌生长因子所致，水蛭素对平滑肌细胞抑制更确切的机制将有待于进一步的研究。

总之，本研究结果显示水蛭素可抑制血管平滑肌细胞增殖，显著减轻动脉新生内膜增殖和管腔的狭窄。

体内实验

紫杉醇和水蛭素的复合物涂层支架对猪冠状动脉的影响

一、试验目的

评价在猪冠脉中植入紫杉醇和水蛭素的复合物涂层支架的可行性、安全性，观察药物支架对再狭窄的抑制效果。

二、资料与方法

1、受试支架

(1)所有受试支架均采用316L不锈钢，长度均为20mm，支架直径在3.0mm，采用环氧乙烷消毒。

(2)紫杉醇和水蛭素的复合物涂层支架—由北京安泰医疗技术有限公司提供。

(3)Taxus Express紫杉醇药物支架—由波士顿科技公司(BostonScientific)提供。

(4)裸金属支架—由北京安泰医疗技术有限公司提供。

(5)单涂层支架—由北京安泰医疗技术有限公司提供。

2、实验动物

体重为20～30Kg的小型猪，均为去势后的雄性，由复旦大学附属中山医院实验动物中心提供。

3、实验仪器和药物

(1)穿刺针、0.038”导丝、动脉鞘、左和右冠状动脉指引导管(6F、7F)、0.014”指引导丝、压力泵、呼吸机等。

(2)美国GE公司的Innovia 2000 C臂心血管造影机。

(3)Leica 1600硬组织切片机。

(4)飞利浦扫描电镜。

(5)NEIKO光学显微镜等。

(6)麻醉药品：氯胺酮、安定、戊巴比妥钠、利多卡因等。

(7)抗血小板和抗凝药品：阿司匹林、氯吡格雷、肝素钠等。

(8)造影剂：泛影葡胺等。

(9)抗生素：青霉素钠等。

(10)其他：生理盐水、无水酒精和二甲苯、福尔马林、戊二醛等。

4、支架植入过程

(1)术前24h以内给予阿司匹林150mg和氯吡格雷150mg的负荷剂量。

(2)动物麻醉后双侧腹股沟部备皮、消毒、铺巾，心电图和血压监测。预防性肌注使用青霉素。

(3)行股动脉切开术置入6F或7F鞘管，给予普通肝素100U/kg。完成冠状动脉造影，选择支架植入血管，每头猪置入2枚支架：前降支1枚，另1枚置入优势型的回旋支或者右冠状动脉。采用随机分组的方式置入，鉴于所有支架尺寸均相同，根据目测结果，选择3.0mm左右的节段植入支架，不限扩张压力，使得支架扩张后的直径达到参考血管的1.0～1.2倍，尽可能避开分支血管和血管开口。

(4)支架置入后即刻复查冠状动脉造影明确支架释放满意、血流通畅。撤除导管和动脉鞘管，缝合腹股沟手术切口，结束手术。观察直至猪清醒，送回动物饲养房。

(5)相关影像均录像，刻录光盘以便汇总分析。

5、术后用药及随访

(1)青霉素200万U肌肉注射，每日1次，持续3天。每头猪每日给予水溶性阿司匹林50mg和氯吡格雷50mg，持续至试验结束。

(2)中山医院实验动物中心普通饲料饲养。

(3)随访观察期全程猪的一般活动状况、进食量；

(4)造影随访时间分为4周和12周。

6、复查冠脉造影及取材

(1)在确定的观察时间点，采用相同的方法麻醉动物，采用左侧股动脉或右侧颈动脉置入动脉鞘管，采用左、右造影导管进行造影，多体位投照。录像后刻录进行汇总分析。

(2)采用注射氯化钾的方式处死动物后，立即开胸取出心脏，小心分离带有支架的血管节段，采用生理盐水冲洗，确保没有肉眼可见血液残留。

(3)每枚支架均等分为3段，中间节段立即放入2％戊二醛固定液中，送电镜检测观察支架内的内皮化状况等情况。近、远节段立即放入10％福尔马林中固定，采用树脂包埋，硬组织切片机切片，行HE染色，在光镜下进行病理分析。LEICA电脑图像分析仪定量分析内膜增殖状况等。

7、统计学分析

数据采用均数±标准差表示，当p<0.05则认为差异具有显著的统计学意义。

三、实验结果

1、手术操作情况

所有支架均顺利、成功地植入了猪冠脉中，每头猪植入2枚支架，前降支1枚，回旋支或者右冠1枚。没有发生支架脱落、移位、栓塞等事件、没有发生冠脉夹层分离、穿孔或者心包填塞等事件，均顺利完成实验。

2、术后一般随访

术后所有的猪体重逐渐增加，最重者达到55kg。这可能与实验时期的猪处于成长期及良好的营养状况有关。

3、冠状动脉造影检查和定量分析

复查冠脉造影，发现所有支架植入的血管管腔均通畅，没有发现血栓征象，也没有发现贴壁不良的现象。4周时，与金属裸支架相比，紫杉醇和水蛭素的复合物支架的支架内晚期丢失减少37％。12周时，与Taxus Express紫杉醇药物支架相比，紫杉醇和水蛭素的复合物支架的支架内晚期丢失减少33％。

4、内皮化状况

4周和12周时的所有支架表面均有完整的内皮细胞覆盖，没有发现裸露的内皮下组织或者纤维蛋白附着的情况，内皮细胞呈梭形，紧密排列，与血流方向一致。

5、病理组织学检查

4周和12周时所有支架均无明显的血栓形成征象，所有支架段无血管坏死，无中膜和外膜的出血和变薄，无支架的贴壁不良和动脉瘤形成。4周时，与金属裸支架相比，紫杉醇和水蛭素的复合物的药物支架的新生内膜减少27.8％。12周时，与Taxus Express紫杉醇药物支架相比，紫杉醇和水蛭素的复合物药物支架的新生内膜减少52.0％。

四、结论

该支架的三种组成部分：316L不锈钢、聚乙交酯丙交酯、紫杉醇的安全性在临床中已经得到充分的观察和认可，水蛭素的安全性和有效性在动物实验中也得到了证实。本实验发现紫杉醇和水蛭素的复合物支架植入后4周时内皮化率完整，没有发生支架贴壁不良或者瘤样扩张现象，因此，其安全性获得初步认可。

组织病理学分析显示紫杉醇和水蛭素的复合物支架组新生内膜较金属裸支架(4周时)和波士顿公司的Taxus Express紫杉醇药物支架(12周)为少。Taxus Express支架的临床益处已经得到充分的验证，该新型紫杉醇和水蛭素的复合物支架的益处值得进行临床验证。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (2)

1.一种血管药物支架，包括血管支架和该支架上承载的药物，其特征在于，所述药物为紫杉醇及其衍生物和水蛭素及其重组品的复合物。

2.如权利要求1所述的血管药物支架，其特征在于，所述血管支架表面具有化学腐蚀而形成的微孔载药舱，所述药物容置于该微孔载药舱内。