CN102441192A - 基因释放型支架及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基因释放型支架及其制备方法。该支架由裸金属支架、底物层和载基因涂层组成，底物层由两层或两层以上的底物聚阴离子载体层和聚阳离子载体层交替组成，载基因涂层由两层或两层以上的生物可降解聚阳离子载体层和基因层交替组成，各层之间以静电吸引力相互结合。其制备方法采用溶液浸渍法，通过重复交替地将金属支架浸渍在聚阳离子载体溶液和基因溶液中，实现在支架表面交替涂覆载体层和基因层。本发明的支架用于荷载一切带负电荷的基因（包括DNA和RNA），实现缓释或速释基因药物；在植入人体后，其不仅能机械性地扩张狭窄管路，还能向病变管壁组织方向释放治疗基因药物，用于治疗人体生理管路的良性或恶性狭窄疾病。

Description

基因释放型支架及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种医疗器械技术领域的支架及其制备方法，具体地说，是一种基因释放型支架及其制备方法。

背景技术

人体生理管道或管腔狭窄，尤其是血管和消化道腔道良、恶性狭窄或梗阻是临床上常见的严重病症。除了外科手术切除、放疗和化疗方法外，常用的介入治疗手段主要有球囊扩张（主要对于良性狭窄）和支架置入。其中支架置入是相当重要的治疗手段，能有效提高患者的生命质量，延长生存时间。临床上的支架植入是基于介入手术，在人体内梗阻或狭窄的生理管路部位放置一根金属或其他材料制成的管状物，凭借支架的机械力来抵抗管壁组织的狭窄，使得病变管路重新开放，恢复其原有的生理功能。

当前用于治疗狭窄的支架主要有：裸金属支架、覆膜支架和药物洗脱支架。其中药物洗脱支架由于具有积极的治疗作用，因此受到了广泛的亲睐和应用。药物洗脱支架的优势在于其在植入人体生理管路后除了能够通过机械扩张力来使狭窄的生理管路重新开放之外，还能直接释放化学药物到病变的狭窄部位，达到积极治疗疾病的作用。但目前几乎所有药物洗脱支架荷载和释放的药物均为小分子的化学药物。基因药物是新型的具有极大应用前景的一类大分子药物，其具备高效率的治疗作用和可稳定遗传的优点。一旦基因药物进入目标靶细胞后，可以指导转录蛋白来治疗疾病，或者使疾病基因沉默而不体现出疾病的性状，或者修复病变的基因。除了常见的遗传疾病外，许多其他临床上多发性的常见疾病已经被证实与遗传物质相关，如人类罹患的实体恶性肿瘤60%以上同基因突变有关。心血管领域的狭窄如冠状动脉狭窄和其他局部疾病也被证实与遗传物质突变有关，这些疾病以及生理管路良/恶性肿瘤都可以通过基因药物来进行治疗。因此，具有释放基因药物的支架具有极大的临床优势和广阔的应用价值。

经过对现有技术文献的检索发现：

中国专利200610129600.3本发明公开了一种载药或载基因支架的制备方法，其先将支架表面进行预处理，包括：溅射或电镀金、固定高分子。然后将药物或基因分子在支架表面固化。该发明在支架上稳定连接网状大分子骨架，通过网状分子共价连接糖类、肽类及抗体分子，通过网状分子静电吸附基因分子和转染介导分子。其不足之处在于该支架的制备过程复杂，其利用巯基烷醇与药物或基因的吸附来实现载药，并采用乙醇溶液进行固定，其载药量较低，且无法实现对基因释放速率进行控制。

中国专利200510080065.2的发明专利公开了一种生物可降解性基因释放血管内支架，由高分子支架材料和原癌基因c-myc的反义核苷酸序列制成，其中：高分子材料选自聚乳酸、聚己内酯和L- 乳酸/乙交酯共聚物中的两种或三种；原癌基因c-myc的反义核苷酸序列为 acgttgaggggcat。其不足之处在于该支架通过生物可降解的高分子材料来负载基因，其负载量很小；其所载的基因为裸基因，其进入目标细胞和在目标细胞中转染效率很低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种能荷载并控制释放基因药物的基因释放型支架及其制备方法。本发明的支架通过先在其金属表面经过吸附作用涂覆底物层，该底物层由多层的聚电解质组成，底物层的最表面带正电荷，再利用基因带负电荷这一性质，将基因通过静电作用吸附在金属表面。通过重复交替地吸附正/负电荷的生物可降解聚阳离子载体和基因，达到在金属支架表面形成一定厚度的基因药物层。本发明的基因释放型支架在植入人体管腔后，能机械性地扩张梗阻或狭窄的管腔，同时其基因药物层中的聚阳离子逐渐降解，造成基因层的瓦解，释放出基因药物层中包载的基因，在病变部位的目标靶细胞表达，达到局部治疗管腔疾病的作用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种基因释放型支架，由裸金属支架、底物层和载基因涂层组成，底物层为两层或两层以上，由底物聚阴离子载体层和底物聚阳离子载体层交替组成；载基因涂层为两层或两层以上，由生物可降解聚阳离子载体层和基因层交替组成；以上各层之间以静电吸引力相互结合。

优选的，所述基因层由基因、基因复合物中的一种或两种组成。

优选的，所述基因复合物由基因与聚阳离子载体载体组成。

优选的，所述聚阳离子基因载体为聚乙烯亚胺、聚乙烯胺、聚乙烯吡啶、聚赖氨酸、聚精氨酸、壳聚糖、几丁质、聚阳离子脂质、聚乙烯亚胺衍生物、聚乙烯胺衍生物、聚乙烯吡啶衍生物、聚赖氨酸衍生物、聚精氨酸衍生物、壳聚糖衍生物、几丁质衍生物、聚阳离子脂质衍生物中的一种或几种。

优选的，所述基因为DNA、质粒DNA、小环DNA、RNA、SiRNA、寡聚核苷酸中的一种或几种。

优选的，所述底物聚阴离子载体为聚丙烯酸、聚苯乙烯磺酸、聚乙烯磺酸、聚乙烯磷酸、海藻酸、聚丙烯酰胺、透明质酸、聚磷酸、聚硅酸、聚丙烯酸衍生物、聚苯乙烯磺酸衍生化物、聚乙烯磺酸衍生物、聚乙烯磷酸衍生物、海藻酸衍生物、聚丙烯酰胺衍生物、透明质酸衍生物、聚磷酸衍生物、聚硅酸衍生物中的一种或几种。

优选的，所述底物聚阳离子载体为聚乙烯亚胺、聚乙烯胺、聚乙烯吡啶、壳聚糖、聚赖氨酸、聚精氨酸、聚天冬氨酸、几丁质、聚组氨酸中的一种或几种。

优选的，所述生物可降解聚阳离子载体为聚胺酯、聚酰胺、聚磷酰胺、聚胺酯衍生物、聚酰胺衍生物、聚磷酰胺衍生物中的一种或几种。

本发明还涉及一种制备上述的基因释放型支架的方法，包括以下步骤：

（1）底物聚阴离子载体溶液的制备：将底物聚阴离子载体溶解于氯化钠溶液或pH3～10的缓冲液中，制得的溶液中聚阴离子载体的浓度为0.01                                                

g/mL～100mg/mL；

（2）底物聚阳离子载体溶液的制备：将底物聚阳离子载体溶解于氯化钠溶液或pH3～10的缓冲液中，制得的溶液中底物聚阳离子载体浓度为0.01

g/mL～100mg/mL；

（3）生物可降解聚阳离子载体溶液制备：将生物可降解聚阳离子载体溶解于pH 2～7的缓冲液中，制得的溶液中生物可降解聚阳离子载体的浓度在0.01

g/mL～300mg/mL之间；

（4）基因溶液的制备：将基因溶解于pH 1～10的缓冲液中，制得的溶液中基因浓度在0.01

g/mL～500mg/mL之间，或继续加入相对于基因质量0～1000倍量的聚阳离子载体，漩涡混合均匀；

（5）将裸金属支架在步骤（1）的底物聚阴离子载体溶液中浸渍0.1～30分钟，取出用去离子水或缓冲液漂洗0.1～30分钟，置于步骤（2）的底物聚阳离子载体溶液中浸渍0.1～30分钟，取出再用去离子水或缓冲液漂洗0.1～30分钟；

（6）重复步骤（5）0～50次，重新置于步骤（1）的底物聚阴离子载体溶液中浸渍0.1～30分钟，取出后再用去离子水或醋酸钠缓冲液漂洗0.1～30分钟，制得含有底物层的金属支架；

（7）将步骤（6）中制得的含有底物层的金属支架置于步骤（3）的生物可降解聚阳离子载体溶液中浸渍0.1～30分钟，取出用去离子水或缓冲液漂洗0.1～30分钟，置于步骤（4）的基因溶液中浸渍0.1～30分钟，取出再用去离子水或醋酸钠缓冲液漂洗0.1～30分钟；

（8）重复步骤（7）0～1000次，将支架取出在氮气流下常温干燥至少72小时，即得基因释放型支架。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1、与现有支架相比，基因释放型支架在通过机械力扩张狭窄腔道的同时，能释放抗基因药物，达到高效治疗疾病的作用。

2、本发明的基因释放型支架通过控制基因涂层中生物可降解聚阳离子载体的降解速率来控制基因的释放速度，具有良好的可控性。

3、选择合适的生物可降解聚阳离子载体作为基因层的载体还可以实现刺激响应性释放基因药物，也即实现快速释放。

4、本发明的制备方法采用溶液浸渍法，操作简单，稳定可控，适合于规模化生产。

附图说明

图1是本发明的基因释放型支架的表面结构示意图；

图2为本发明的基因释放型支架的基因药物释放过程示意图；

其中， 1、裸金属支架，2、底物层，3、载基因涂层，4、底物聚阴离子载体层，5、底物聚阳离子载体层，6、生物可降解聚阳离子载体层，7、基因层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例做详细的说明：实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围并不限于下述的实施例。

实施例1

如图1、2所示，本发明由裸金属支架1、底物层2和载基因涂层3组成，底物层2由2层底物聚阴离子载体层4（聚丙烯酸层）和1层底物聚阳离子载体层5（聚乙烯亚胺层）交替组成，载基因涂层3由3层生物可降解聚阳离子载体6（聚胺酯）和3层基因层7（质粒DNA层）交替组成，以上各层之间以静电吸引力相互结合。

制备方法包括以下步骤：

（1）聚丙烯酸溶液的制备：将聚丙烯酸溶解于氯化钠溶液中，制得的溶液中聚丙烯酸的浓度为2mg/mL；

（2）聚乙烯亚胺溶液的制备：将聚乙烯亚胺溶解于氯化钠溶液中，制得的溶液中聚乙烯亚胺浓度为1mg/mL；

（3）聚胺酯溶液制备：将聚胺酯溶解于pH 5的醋酸钠缓冲液中，制得的溶液中聚胺酯的浓度为1mg/mL；

（4）基因溶液的制备：将基因溶解于pH 7的醋酸钠缓冲液中，制得的溶液中基因浓度为100g/mL；

（5）将裸金属支架在步骤（1）的聚丙烯酸溶液中浸渍5分钟，取出用去离子水漂洗5分钟，置于步骤（2）的聚乙烯亚胺溶液中浸渍5分钟，取出再用去离子水漂洗5分钟；

（6）重复步骤（5）1次，重新置于步骤（1）的聚丙烯酸溶液中浸渍5分钟，取出后再用去离子水漂洗5分钟，制得含有底物层的金属支架；

（7）将步骤（6）中制得的含有底物层的金属支架置于步骤（3）的聚胺酯溶液中浸渍5分钟，取出用醋酸钠缓冲液漂洗5分钟，置于步骤（4）的基因溶液中浸渍5分钟，取出再用去离子水或醋酸钠缓冲液漂洗5分钟；

（8）重复步骤（7）3次，将支架取出在氮气流下常温干燥72小时，即得基因释放型支架。

实施例2

如图1、2所示，本发明由裸金属支架1、底物层2和载基因涂层3组成，底物层2由16层底物聚阴离子载体层4（聚苯乙烯磺酸层）和15层底物聚阳离子载体层5（聚乙烯亚胺层）交替组成，载基因涂层3由20层生物可降解聚阳离子载体层6（聚胺酯）和20层基因层7交替组成，以上各层之间以静电吸引力相互结合，基因层由基因和基因复合物共同组成，基因复合物由基因（DNA）与聚阳离子脂质组成。

制备方法包括以下步骤：

（1）聚苯乙烯磺酸溶液的制备：将聚苯乙烯磺酸溶解于氯化钠溶液中，制得的溶液中聚苯乙烯磺酸的浓度为1.5mg/mL；

（2）聚赖氨酸溶液的制备：将聚赖氨酸溶解于氯化钠溶液中，制得的溶液中聚赖氨酸浓度为1.5mg/mL；

（3）聚胺酯溶液制备：将聚胺酯溶解于pH 5.5的醋酸钠缓冲液中，制得的溶液中聚胺酯的浓度为2mg/mL；

（4）基因溶液的制备：将基因溶解于pH 7.2的醋酸钠缓冲液中，制得的溶液中基因浓度为100

g/mL，继续加入相对于基因质量100倍量的聚阳离子脂质，漩涡混合均匀；

（5）将裸金属支架在步骤（1）的聚苯乙烯磺酸溶液中浸渍5分钟，取出用去离子水漂洗5分钟，置于步骤（2）的聚赖氨酸溶液中浸渍5分钟，取出再用去离子水漂洗5分钟；

（6）重复步骤（5）15次，重新置于步骤（1）的聚苯乙烯磺酸溶液中浸渍5分钟，取出后再用去离子水漂洗5分钟，制得含有底物层的金属支架；

（7）将步骤（6）中制得的含有底物层的金属支架置于步骤（3）的聚胺酯溶液中浸渍5分钟，取出用醋酸钠缓冲液漂洗5分钟，置于步骤（4）的基因溶液中浸渍5分钟，取出再用去离子水或醋酸钠缓冲液漂洗5分钟；

（8）重复步骤（7）20次，将支架取出在氮气流下常温干燥94小时，即得基因释放型支架。

实施例3

如图1、2所示，本发明由裸金属支架1、底物层2和载基因涂层3组成，底物层2由1层底物聚阴离子载体层4（聚丙烯酰胺和聚乙烯磷酸的混合层）和1层底物聚阳离子载体层5（几丁质和聚精氨酸的混合层）交替组成，载基因涂层3由1层生物可降解聚阳离子载体层6（聚磷酰胺）和1层基因层7交替组成，以上各层之间以静电吸引力相互结合，基因层由基因和基因复合物共同组成，基因复合物由基因（SiRNA）与聚乙烯胺以及聚乙烯吡啶组成。

制备方法包括以下步骤：

（1）聚丙烯酰胺和聚乙烯磷酸的混合溶液的制备：将聚丙烯酰胺和聚乙烯磷酸溶解于pH3的醋酸钠缓冲液溶液中，制得的溶液中聚丙烯酰胺和聚乙烯磷酸的浓度为100mg/mL；

（2）几丁质和聚精氨酸混合溶液的制备：将几丁质和聚精氨酸溶解于pH3的醋酸钠缓冲液溶液中，制得的溶液中几丁质和聚精氨酸浓度为100mg/mL；

（3）聚磷酰胺溶液制备：将聚磷酰胺溶解于pH 2的醋酸钠缓冲液中，制得的溶液中聚胺酯的浓度为300mg/mL；

（4）基因溶液的制备：将基因（SiRNA）溶解于pH 1的醋酸钠缓冲液中，制得的溶液中基因浓度为500mg/mL，继续加入相对于基因质量1000倍量的聚乙烯胺和聚乙烯吡啶，漩涡混合均匀；

（5）将裸金属支架在步骤（1）的聚丙烯酰胺和聚乙烯磷酸的混合溶液中浸渍30分钟，取出用去离子水漂洗5分钟，置于步骤（2）的几丁质和聚精氨酸混合溶液中浸渍30分钟，取出再用去离子水漂洗5分钟；制得含有底物层的金属支架；

（6）将步骤（5）中制得的含有底物层的金属支架置于步骤（3）的聚磷酰胺溶液中浸渍30分钟，取出用醋酸钠缓冲液漂洗5分钟，置于步骤（4）的基因溶液中浸渍30分钟，取出再用去离子水或醋酸钠缓冲液漂洗5分钟；

（7）将支架取出在氮气流下常温干燥94小时，即得基因释放型支架。

实施例4

如图1、2所示，本发明由裸金属支架1、底物层2和载基因涂层3组成，底物层2由51层底物聚阴离子载体层4（透明质酸的衍生物层）和50层底物聚阳离子载体层5（聚乙烯吡啶层）交替组成，载基因涂层3由1000层生物可降解聚阳离子载体层6（聚酰胺的衍生物）和1000层基因层7交替组成，以上各层之间以静电吸引力相互结合，基因层由基因和基因复合物共同组成，基因复合物由基因（寡聚核苷酸）与聚精氨酸的衍生物组成。

制备方法包括以下步骤：

（1）透明质酸的衍生物溶液的制备：将透明质酸的衍生物溶解于pH10的磷酸盐缓冲液中，制得的溶液中透明质酸的衍生物的浓度为0.01

g/mL；

（2）聚乙烯吡啶溶液的制备：将聚乙烯吡啶溶解于pH10的磷酸盐缓冲液中，制得的溶液中聚乙烯吡啶浓度为0.01

g/mL；

（3）聚酰胺的衍生物溶液制备：将聚酰胺的衍生物溶解于pH 7的醋酸钠缓冲液中，制得的溶液中聚酰胺的衍生物的浓度为0.01

g/mL；

（4）基因溶液的制备：将基因（寡聚核苷酸）溶解于pH 10的醋酸钠缓冲液中，制得的溶液中基因浓度为0.01

g/mL，继续加入相对于基因质量10倍量的聚精氨酸的衍生物，漩涡混合均匀；

（5）将裸金属支架在步骤（1）的透明质酸的衍生物溶液中浸渍0.1分钟，取出用去离子水漂洗5分钟，置于步骤（2）的聚乙烯吡啶溶液中浸渍0.1分钟，取出再用去离子水漂洗5分钟；

（6）重复步骤（5）50次，重新置于步骤（1）的透明质酸的衍生物溶液中浸渍0.1分钟，取出后再用去离子水漂洗5分钟，制得含有底物层的金属支架；

（7）将步骤（6）中制得的含有底物层的金属支架置于步骤（3）的聚酰胺的衍生物溶液中浸渍0.1分钟，取出用醋酸钠缓冲液漂洗5分钟，置于步骤（4）的基因溶液中浸渍0.1分钟，取出再用去离子水或醋酸钠缓冲液漂洗5分钟；

（8）重复步骤（7）1000次，将支架取出在氮气流下常温干燥94小时，即得基因释放型支架。

Claims (9)

1.一种基因释放型支架，由裸金属支架、底物层和载基因涂层组成，其特征在于，底物层为两层或两层以上，由底物聚阴离子载体层和底物聚阳离子载体层交替组成；载基因涂层为两层或两层以上，由生物可降解聚阳离子载体层和基因层交替组成；以上各层之间以静电吸引力相互结合。

2.根据权利要求1所述的基因释放型支架，其特征在于，所述基因层由基因、基因复合物中的一种或两种组成。

3.根据权利要求2所述的基因释放型支架，其特征在于，所述基因复合物由基因与聚阳离子载体组成。

4.根据权利要求3所述的基因释放型支架，其特征在于，所述聚阳离子基因载体为聚乙烯亚胺、聚乙烯胺、聚乙烯吡啶、聚赖氨酸、聚精氨酸、壳聚糖、几丁质、聚阳离子脂质、聚乙烯亚胺衍生物、聚乙烯胺衍生物、聚乙烯吡啶衍生物、聚赖氨酸衍生物、聚精氨酸衍生物、壳聚糖衍生物、几丁质衍生物、聚阳离子脂质衍生物中的一种或几种。

5.根据权利要求2～4中任一项所述的基因释放型支架，其特征在于，所述基因为DNA、质粒DNA、小环DNA、RNA、SiRNA、寡聚核苷酸中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的基因释放型支架，其特征在于，所述底物聚阴离子载体为聚丙烯酸、聚苯乙烯磺酸、聚乙烯磺酸、聚乙烯磷酸、海藻酸、聚丙烯酰胺、透明质酸、聚磷酸、聚硅酸、聚丙烯酸衍生物、聚苯乙烯磺酸衍生化物、聚乙烯磺酸衍生物、聚乙烯磷酸衍生物、海藻酸衍生物、聚丙烯酰胺衍生物、透明质酸衍生物、聚磷酸衍生物、聚硅酸衍生物中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的基因释放型支架，其特征在于，所述底物聚阳离子载体为聚乙烯亚胺、聚乙烯胺、聚乙烯吡啶、壳聚糖、聚赖氨酸、聚精氨酸、聚天冬氨酸、几丁质、聚组氨酸中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的基因释放型支架，其特征在于，所述生物可降解聚阳离子载体为聚胺酯、聚酰胺、聚磷酰胺、聚胺酯衍生物、聚酰胺衍生物、聚磷酰胺衍生物中的一种或几种。

9.一种制备如权利要求1所述的基因释放型支架的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）底物聚阴离子载体溶液的制备：将底物聚阴离子载体溶解于氯化钠溶液或pH3～10的缓冲液中，制得的溶液中聚阴离子载体的浓度为0.01                                                

g/mL～100mg/mL；

（2）底物聚阳离子载体溶液的制备：将底物聚阳离子载体溶解于氯化钠溶液或pH3～10的缓冲液中，制得的溶液中底物聚阳离子载体浓度为0.01g/mL～100mg/mL；

（3）生物可降解聚阳离子载体溶液制备：将生物可降解聚阳离子载体溶解于pH 2～7的缓冲液中，制得的溶液中生物可降解聚阳离子载体的浓度在0.01

g/mL～300mg/mL之间；

（4）基因溶液的制备：将基因溶解于pH 1～10的缓冲液中，制得的溶液中基因浓度在0.01

g/mL～500mg/mL之间，或继续加入相对于基因质量0～1000倍量的聚阳离子载体，漩涡混合均匀；

（5）将裸金属支架在步骤（1）的底物聚阴离子载体溶液中浸渍0.1～30分钟，取出用去离子水或缓冲液漂洗0.1～30分钟，置于步骤（2）的底物聚阳离子载体溶液中浸渍0.1～30分钟，取出再用去离子水或缓冲液漂洗0.1～30分钟；

（6）重复步骤（5）0～50次，重新置于步骤（1）的底物聚阴离子载体溶液中浸渍0.1～30分钟，取出后再用去离子水或醋酸钠缓冲液漂洗0.1～30分钟，制得含有底物层的金属支架；

（7）将步骤（6）中制得的含有底物层的金属支架置于步骤（3）的生物可降解聚阳离子载体溶液中浸渍0.1～30分钟，取出用去离子水或缓冲液漂洗0.1～30分钟，置于步骤（4）的基因溶液中浸渍0.1～30分钟，取出再用去离子水或醋酸钠缓冲液漂洗0.1～30分钟；

（8）重复步骤（7）0～1000次，将支架取出在氮气流下常温干燥至少72小时，即得基因释放型支架。

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