CN103536971A - 药物可控释放的药物洗脱医疗器械及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种药物可控释放的药物洗脱医疗器械及其制备方法，本发明的药物洗脱医疗器械由医疗器械本体、底部涂层和载药层组成。本发明的医疗器械大大增加了医疗器械本体、底部涂层和载药层的连接强度、完整性、稳定性和牢固性，实现了精密地控制载药层的厚度和所载药物的含量，同时保证了药物均匀地从医疗器械表面可控释放。

Description

药物可控释放的药物洗脱医疗器械及其制备方法

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体地，本发明涉及一种药物可控释放的药物洗脱医疗器械及其制备方法。

背景技术

近年来，随着医疗技术不断革新，药物洗脱医疗器械也被越来越多地应用于心脏、颅内和外周血管等领域的治疗。但同时药物洗脱医疗器械也暴露出药物载药层稳定性差，药物释放不可控等问题。

以冠状动脉药物洗脱支架为例，冠状动脉药物洗脱支架可用于治疗动脉粥样硬化引起的管腔狭窄或阻塞而造成的缺血性冠心病。支架植入到狭窄或阻塞的动脉血管，通过支架的径向机械支撑力撑开狭窄或闭塞的动脉血管，恢复血流畅通。但由于支架在通过球囊输送器扩张、撑开的过程中可能造成血管内膜的损伤，从而刺激血管内膜组织或平滑肌细胞的增生，引起血管再狭窄。因此冠脉药物洗脱支架上常负载有免疫抑制剂类药物来抑制此类细胞的增生，防止血管再次狭窄。

在平滑肌细胞增殖过程结束后，同时需要冠脉药物洗脱支架上的药物释放完毕，从而能够使内皮细胞的愈合-内皮化进程顺利进行。因此就需要一种载药层稳定性良好、药物释放可精确控制的冠状动脉药物洗脱支架医疗器械。

目前选择了各种药物来抑制内膜增生，例如免疫抑制剂、抗炎药物、抗血小板药物等，选择了可降解或非可降解聚合物来试图控制治疗药物在血管内的释放。但现有的涂层技术多采用物理沉积或化学沉积的方法制备涂层，涂层的稳定性较差，在支架形变的过程中容易造成涂层的玻璃和破裂，从而使药物不能够稳定、均匀、可控的释放。往往是需要药物抑制内膜增生的时候，药物已经大部分释放掉了，不能起到抑制内膜增生的目的。或是需要内皮细胞愈合的时候又发现有药物残留，使得内皮化进程不能够顺利进行。

如何制造出这样一种支架，其能够解决支架内再狭窄，同时药物载药层稳定性良好且药物释放可精确控制，成为冠心病介入治疗的发展方向和重点。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种真正实现药物可控释放的药物洗脱医疗器械。

本发明的另一个目的在于提供本发明的药物洗脱医疗器械的制备方法。

针对上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一方面，本发明提供一种药物洗脱医疗器械，该药物洗脱医疗器械由医疗器械本体、底部涂层和载药层组成，其中：

所述底部涂层为采用电化学方法在医疗器械本体表面制备的生物相容性良好的底部涂层，该底部涂层和医疗器械本体之间通过共价键或金属键连接；

所述底部涂层和所述载药层之间通过高分子聚合物的溶胀作用形成较强的交错对插作用，保证可降解的载药层可以均匀的降解，从而达到药物释放可控。

另一方面，本发明提供本发明的药物洗脱医疗器械的制备方法，该方法包括：

制备底部涂层，采用电化学方法在医疗器械本体表面制备生物相容性良好的底部涂层，该底部涂层和医疗器械本体之间通过共价键或金属键结合；和

制备载药层，所述底部涂层和所述载药层之间通过高分子聚合物的溶胀作用形成较强的交错对插作用，保证可降解的载药层可以均匀的降解，从而达到药物释放可控。

本发明的发明人发现，通过电化学方法在医疗器械本体表面制备一层生物相容性能良好的底部涂层，再在底部涂层表面制备一层载药层，能够使得载药层稳定性良好且药物释放可精确控制。在一个实施方案中，本发明的载药层包含可降解聚合物和药物，药物随着可降解聚合物的降解而释放，达到可控缓释释放的目的。载药层与底部涂层之间通过高分子链间的交错对插效应连接，底部涂层和医疗器械本体表面通过金属键或共价键进行连接，保证了医疗器械本体、底部涂层和载药层的稳定性和完整性，从而使药物均匀地从医疗器械表面可控释放。

在一个优选的实施方案中，本发明提供药物洗脱医疗器械的制备方法，所述方法包括以下步骤：

1.制备底部涂层：

所述底部涂层溶液由一种或多种高分子单体和相应的有机溶剂组成，高分子单体含量一般为0.5％-80％(v/v)，有机溶剂含量一般为20％-99.5％(v/v)；底部涂层溶液中可以加入部分电解质以增强底部涂层溶液的导电率，电解质的浓度可以在1.0×10^-4M-5.0×10^-1M的范围；所述的电解质例如可以为氯化钠、氯化钾、硝酸钠、硝酸钾等。

将高分子单体溶解在有机溶剂中，可选地加入电解质载体，配制成底部涂层溶液；

将医疗器械浸没在底部涂层溶液中，在溶液中通入0.1-5bar的惰性气体，优选1-4bar，更优选1.5-3bar的惰性气体，在医疗器械表面形成惰性气体保护，在医疗器械和电极之间通入3-30V的电压，优选10-25V的电压，更优选15-25V的电压，通过电子极化反应将底部涂层溶液中的高分子单体均匀连接到医疗器械表面，底部涂层与医疗器械本体表面通过金属键或共价键进行连接。经过引发的单体将通过自由基聚合的方式连接到医疗器械本体表面，反应时间为30-270分钟，优选为60-200分钟，更优选为90-150分钟，最终形成底部涂层；

2.底部涂层的干燥：底部涂层制备完后，在室温或者高温条件下，在空气、氮气或其它气氛或真空环境下进行干燥；

3.制备载药层：所述载药层溶液包含一种或多种可降解聚合物、一种或多种目标药物和适宜的有机溶剂，其中可降解聚合物的含量为0.5％-30％(wt％)，药物的含量为0.1％-10％(wt％)，其余部分为有机溶剂；

将所述药物和可降解聚合物与适合的溶剂混合，形成载药层溶液；

将前述的涂有底部涂层的医疗器械放置到器械台上，使该涂有底部涂层的医疗器械沿其长度方向轴向匀速旋转，转速一般为500～3500转/分钟，优选为1500～3500转/分钟，更优选为2500～3500转/分钟。在喷涂设备中通入0.5～10bar，优选0.5-5bar，更优选0.5-2bar的惰性气体将载药层溶液雾化，控制喷雾流速在10-100微升/秒，优选20-80微升/秒，更优选40-60微升/秒，喷雾体积在100-800微升。喷嘴到医疗器械的距离控制在5-70mm，优选为10-40mm。喷涂圈数控制在5-50圈，优选在10-50圈。将所述载药层溶液通过上述方法涂覆至所述底部涂层之上，载药层溶液中的溶剂对载药层中的可降解聚合物和底部涂层中的聚合物均形成高分子溶胀作用，使得底部涂层和载药层的高分子聚合物间形成良好的交错对插作用，从而有效地增加底部涂层和载药层之间的连接强度；

在喷涂过程中，选用“少量多次”的原则，即每次喷涂少量的聚合物和药物在底部涂层上，等待其溶剂挥发完毕，载药层干燥后，再喷涂第二层载药层。其优点是能更加精密地控制载药层的厚度和所载药物的含量，同时使得载药层更加的均匀和牢固；和

4.载药层干燥：载药层制备完后，在室温或者高温条件下，在空气、氮气或其它气氛或真空环境下进行干燥，以使得载药层中的溶剂成分能够迅速挥发，从而使涂层更加稳定。

优选地，在本发明的药物洗脱医疗器械制备方法中，所述高分子单体选自丙烯腈、甲基丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸羟基乙酯、甲基丙烯酸羟基丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和丙烯酰胺中的一种或多种，所述有机溶剂可以选自丙酮、氯仿、DMF(二甲基甲酰胺)、四氢呋喃、甲醇和乙醇中的一种或多种，所述电解质选自氯化钠、氯化钾、硝酸钠、硝酸钾等。

本发明中使用的喷涂设备，没有特殊的要求，可以商购获得。

在优选的实施方案中，在本发明的药物洗脱医疗器械制备方法中，所述高分子单体的浓度为10-50％(v/v)，所述有机溶剂的浓度为50-90％(v/v)，所述电解质的浓度在1.0×10^-3M-1.0×10^-1M。在本发明的药物洗脱医疗器械制备方法中，所述高分子单体的浓度更优选地为20-40％(v/v)，进一步优选地为20-30％(v/v)。在本发明的药物洗脱医疗器械制备方法中，所述有机溶剂的浓度更优选地为60-80％(v/v)，进一步优选地为70-80％(v/v)。在本发明的药物洗脱医疗器械制备方法中，所述电解质的浓度优选地为1.0×10^-2M-8.0×10^-2M，进一步优选地为3.0×10^-2M-6.0×10^-2M。

在本发明的药物洗脱医疗器械制备方法中，所述载药层中包含的可降解聚合物可选自聚乳酸、聚乳酸羟基乙酸、聚己酸内酯、聚甘油葵二酸酯、聚碳酸酯、生物聚酯、及它们的衍生物，所述载药层中的有机溶剂可以选自丙酮、氯仿、DMF、四氢呋喃、甲醇和乙醇，所述药物可选自选自抗肿瘤药物、抗生素药物、抗炎症药物、基因治疗药物、抗血小板药物、抗增殖药物等。

通过以上方法制备的本发明的药物洗脱医疗器械，大大增加了医疗器械本体、底部涂层和载药层的连接强度、完整性、稳定性和牢固性，实现了精密地控制载药层的厚度和所载药物的含量，同时保证了药物均匀地从医疗器械表面可控释放。

在另一个优选的实施方案中，本发明提供一种药物可控释放的药物洗脱医疗器械，其由以下部分组成：

(1)医疗器械本体；

(2)底部涂层：采用电化学方法在医疗器械本体表面制备一层生物相容性良好的底部涂层，底部涂层和医疗器械本体之间通过共价键或金属键进行连接；和

(3)载药层：底部涂层和载药层之间通过高分子聚合物的溶胀作用形成较强的交错对插作用，保证可降解的载药层均匀的降解，从而达到药物释放可控；且

该药物可控释放的药物洗脱医疗器械通过以下方法制备：

(1)制备底部涂层：底部涂层溶液由一种或多种高分子单体和相应的有机溶剂组成，高分子单体含量为0.5％-80％(v/v)，有机溶剂含量为20％-99.5％(v/v)；底部涂层溶液中可以加入电解质以增强底部涂层溶液的导电率，电解质的浓度在1.0×10^-4M-5.0×10^-1M的范围内；

将高分子单体溶解在有机溶剂中，可选地加入电解质载体，配制成所述底部涂层溶液；

将医疗器械浸没在底部涂层溶液中，在溶液中通入0.1-5bar的惰性气体，在医疗器械表面形成惰性气体保护，在医疗器械和电极之间通入3-30V的电压，通过电子极化反应将底部涂层溶液中的高分子单体均匀连接到医疗器械表面，底部涂层与医疗器械表面通过金属键或共价键进行连接，经过引发的单体将通过自由基聚合的方式连接到医疗器械表面，反应时间为30-270分钟，最终形成底部涂层；

(2)底部涂层干燥：底部涂层制备完后，在室温或者高温条件下，在空气、氮气或其它气氛或真空环境下进行干燥；

(3)制备载药层：

载药层溶液包含一种或多种可降解聚合物、一种或多种目标药物和相应的有机溶剂，其中可降解聚合物的含量为0.5％-30％(wt％)，药物的含量为0.1％-10％(wt％)，其余部分为有机溶剂；

将所述药物和可降解聚合物与适合的有机溶剂混合，形成所述载药层溶液；

通过以下步骤将所述载药层溶液涂覆至所述底部涂层之上：

将步骤(2)制备的涂有底部涂层的医疗器械放置到器械台上，使所述涂有底部涂层的医疗器械沿其长度方向轴向匀速旋转，转速为500～3500转/分钟；在喷涂设备中通入0.5～10bar的惰性气体将载药层溶液雾化，控制喷雾流速在10-100微升/秒，喷雾体积在100-800微升，喷嘴到医疗器械的距离控制在5-70mm，喷涂圈数控制在5-50圈；载药层溶液中的溶剂对载药层中的可降解聚合物和底部涂层中由高分子单体聚合而成的聚合物均形成高分子溶胀作用，使得底部涂层和载药层的高分子聚合物间形成良好的交错对插作用，从而有效地增加底部涂层和载药层之间的连接强度；和

(4)载药层干燥：载药层制备完后，在室温或者高温条件下，在空气、氮气或其它气氛或真空环境下进行干燥。

在一个优选的实施方案中，本发明的药物可控释放的药物洗脱医疗器械包括医疗器械本体、底部涂层和载药层，其中底部涂层是通过电化学方法制备的含有一种或多种聚合物且生物相容性良好的涂层；载药层中含有一种或多种药物用于治疗作用并含有一种或多种可降解聚合物，通过可降解聚合物的降解来控制其中包含的药物的释放速率。优选地，在本发明所述的药物洗脱医疗器械中，所述载药层中的药物选自抗肿瘤药物、抗生素药物、抗炎症药物、基因治疗药物、抗血小板药物、抗增殖药物等。

优选地，在本发明所述的药物洗脱医疗器械中，所述底部涂层聚合物选自聚丙烯腈、聚甲基丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸丙酯、聚甲基丙烯酸羟基乙酯、聚甲基丙烯酸羟基丙酯、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚丙烯酰胺、及它们的衍生物。

优选地，在本发明所述的药物洗脱医疗器械中，所述载药层中可降解聚合物可选自聚乳酸、聚乳酸羟基乙酸、聚己酸内酯、聚甘油葵二酸酯、聚碳酸酯、生物聚酯、及它们的衍生物。

优选地，在本发明所述的药物洗脱医疗器械中，所述底部涂层或载药层中的有机溶剂可以选自丙酮、氯仿、DMF、四氢呋喃、甲醇和乙醇。

在一个优选的实施方案中，本发明所述的底部涂层厚度为10nm-10μm微米，所述的载药层厚度为500nm-20μm。

另一方面，本发明还提供一种药物可控释放的药物洗脱医疗器械，其由以下部分组成：

(1)医疗器械本体；

(2)底部涂层：采用电化学方法将底部涂层溶液施用在医疗器械本体表面从而制备一层生物相容性良好的底部涂层，底部涂层和医疗器械本体之间通过共价键或金属键进行连接，其中所述底部涂层溶液由一种或多种高分子单体和有机溶剂组成，高分子单体含量为0.5％-80％(v/v)，有机溶剂含量为20％-99.5％(v/v)，底部涂层溶液中可以加入电解质以增强底部涂层溶液的导电率，电解质的浓度在1.0×10^-4M-5.0×10^-1M的范围内；和

(3)载药层：通过将载药层溶液施用在底部涂层上，使载药层和底部涂层之间通过高分子聚合物的溶胀作用形成较强的交错对插作用，保证可降解的载药层均匀的降解，从而达到药物释放可控，其中所述载药层溶液包含一种或多种可降解聚合物、一种或多种目标药物和相应的有机溶剂，其中可降解聚合物的含量为0.5％-30％(wt％)，药物的含量为0.1％-10％(wt％)，其余部分为有机溶剂。

优选地，在上述本发明的药物洗脱医疗器械中，所述底部涂层中的由高分子单体聚合而成的聚合物选自聚丙烯腈、聚甲基丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸丙酯、聚甲基丙烯酸羟基乙酯、聚甲基丙烯酸羟基丙酯、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯和聚丙烯酰胺中的一种或多种；所述载药层中的可降解聚合物选自聚乳酸、聚乳酸羟基乙酸、聚己酸内酯、聚甘油葵二酸酯、聚碳酸酯和生物聚酯中的一种或多种；所述药物选自抗肿瘤药物、抗生素药物、抗炎症药物、基因治疗药物、抗血小板药物和抗增殖药物中的一种或多种；所述底部涂层或载药层中的有机溶剂选自丙酮、氯仿、DMF、四氢呋喃、甲醇和乙醇的一种或多种。优选地，在本发明的药物洗脱医疗器械中，所述底部涂层厚度为10纳米到10微米，所述载药层厚度为500纳米-20微米。

本发明所述的医疗器械可以是球囊、支架、导管导丝等，但不限于这些。

附图说明

以下结合附图和实施例，对本发明作进一步说明，在附图中：

图1是再狭窄发生期间随时间推移出现的不同反应阶段的示意图。

图2是本发明的冠脉药物洗脱支架产品SAMP和美国强生公司生产的冠脉药物洗脱支架产品Cypher、美国美敦力公司生产的冠脉药物洗脱支架产品Endeavor三种支架的药物释放量随时间的变化图。

具体实施方式

通过实施例的方式对本发明作进一步的说明，但是本发明并不仅仅局限于以下实施例。

制备方法

通过电化学的方法在医疗器械本体表面上制备一层生物相容性良好的底部涂层，底部涂层由一种或多种高分子聚合物组成，通过电子极化的方式均匀覆盖在医疗器械本体表面，底部涂层与医疗器械本体表面通过金属键或共价键进行连接。

底部涂层制备完毕后，需要在室温或者高温条件下，在空气、氮气或其它气氛条件下进行干燥，也可在真空环境下进行干燥，其目的是使底部涂层中的溶剂成分能够迅速挥发，使涂层能够更加的稳定。

药物和可降解聚合物可以与适合的溶剂混合，形成载药层溶液。所述的载药层包含一种或多种可降解聚合物和一种或多种药物。所选择溶剂应与药物和可降解聚合物均有良好的相溶性。

载药层溶液可以通过喷雾、浸渍、涂抹或刷涂的方法涂覆至底部涂层之上，载药层溶液中的溶剂对载药层中的可降解聚合物和底部涂层中的聚合物均形成高分子溶胀作用，使得底部涂层和载药层的高分子聚合物间形成良好的交错对插作用，可有效地增加底部涂层和载药层之间的连接强度。

载药层制备完毕后，需要在室温或者高温条件下，在空气、氮气或其它气氛条件下进行干燥，也可在真空环境下进行干燥，其目的是使载药层中的溶剂成分能够迅速挥发，使涂层能够更加的稳定。

医疗器械本体和底部涂层间通过共价键或金属键进行连接，载药层和底部涂层之间通过高分子间交错对插作用连接，这使得整个医疗器械的涂层和医疗器械本体之间结合的非常稳固。在医疗器械发生形变的过程中可以保持涂层的均匀性和完整性。其载药层的均匀和完整可保证可控、稳定的药物释放。

下述以冠脉药物洗脱支架为例进行实施例阐述：

1.底部涂层溶液的配制

2.底部涂层的制备

3.底部涂层支架的干燥

4.载药层溶液的制备

5.载药层的制备

6.载药支架的干燥

7.体外药物释放动力学的实例

8.体内药物释放动力学的实例

9.载药层的降解周期

实施例1：底部涂层溶液配制

将甲基丙烯酸正丁酯单体溶解于丙酮溶剂中，加入NaCl作为电解质载体，增加溶液的电导率。均匀搅拌120分钟。

表1：底部涂层溶液配制

甲基丙烯酸正丁酯单体浓度	NaCl浓度	丙酮浓度
			20％	5.0×10-2M	80％

实施例2：底部涂层的制备

使用316L不锈钢冠脉支架(赛诺医疗科学技术有限公司)，经过清洗后，放入底部涂层溶液中进行电化学反应。电化学反应通过自动化电子接枝设备(购自法国Alchimedics公司)完成。反应结束后，316L不锈钢冠脉支架上将均匀制备一层厚度约为200nm的底部涂层。

电化学反应参数：

方法：伏安法

电压：20V

氮气：2bar

反应时间：120分钟

实施例3：底部涂层支架的干燥

将制备好的底部涂层支架放入真空干燥箱中进行干燥处理。

干燥参数：

真空度：10mbar

干燥温度：40℃

干燥时间：180分钟

实施例4：载药层溶液的制备

将聚乳酸羟基乙酸(180000g/mol，50/50)，药物雷帕霉素，溶解于氯仿溶剂中。均匀搅拌120分钟。

表2：载药层溶液配制

聚乳酸羟基乙酸	雷帕霉素	氯仿
			5g	0.5g	600ml

实施例5：载药层的制备

将载药层溶液装填到喷涂装置(购自法国Alchimedics公司)中，通过喷涂装置将溶液雾化，均匀涂覆到匀速旋转的底部涂层支架表面。通过该喷涂方法，可以控制在支架外腔表面、内腔表面和侧表面的载药层厚度，使外腔表面载药层厚度比内腔表面和侧表面的载药层厚度大50％左右，即外腔表面载药层厚度10-15微米，内腔表面和侧表面载药层厚度为5-7微米，这样更有利于药物的吸收利用率。

在喷涂过程中，选用“少量多次”的原则，即每次喷涂少量的聚合物和药物在支架表面上，等待其溶剂挥发完毕，载药层干燥后，再喷涂第二层载药层。其优点是能更加精密地控制载药层的厚度和所载药物的含量，同时使得载药层更加的均匀和牢固。

喷涂参数：

喷雾流速：50微升/秒

喷雾体积：600微升

压力：1bar

支架转速：3000转/分钟

喷嘴到支架距离：15mm

喷涂圈数：50圈

实施例6：载药支架的干燥

将制备好的载药支架放入真空干燥箱中进行干燥处理。

干燥参数：

真空度：10mbar

干燥温度：40℃

干燥时间：180分钟

实施例7：体外药物释放动力学的实例

取通过上述方法制备的本发明的载药支架及市售美国美敦力公司(Medtronic，Inc.)的Endeavor支架进行体外药物释放动力学研究，具体如下：

1)体外释放度试验时间点：1小时、1天、7天、14天、42天

2)取15只样品测试，每个试验点做三只支架的平行试验

3)采用高效液相色谱按残余药量洗脱方法进行测试

4)体外体系：37℃的磷酸缓冲液(pH 7.4±0.5)，配方如下：

药物释放量的研究结果如下：

表3本发明的药物支架与美国美敦力公司Endeavor药物支架药物释放量的比较

通过上述数据可以看出，载药层可均匀缓释的释放药物，不同载药支架的药物的释放量可控制在±10％左右。用本发明的制备方法制备的冠脉药物洗脱支架的药物释放精度比现市面上销售的同类产品的释放精度(±20％左右)提高了一倍。

实施例8：体内药物释放动力学的实例

体内药物释放动力学研究(委托美国CV PATH研究所完成)

(1)目的

检测本发明的药物支架的体内药物释放动力学。

(2)试验样品信息

表4用于药物动力学分析的兔子髂动脉样品统计表

(3)测试方法

在20只兔子(健康的新西兰白兔)的两侧髂动脉植入通过本发明的上述制备方法制备的药物支架进行药物动力学研究。

i.导管介入术程序

所有的手术均在无菌条件下进行。通过克他命和甲苯噻嗪(剂量分别为35-50mg/kg和5-6mg/kg)来执行麻醉术。通过颈部中间的切口，将一根5F的鞘管插入左侧颈动脉。肝素(150IU/Kg)经由鞘管注入动脉内。一根5F的造影导管被放置在主动脉的末端。注入稀释后的造影剂(2ml)，得到主动脉末端和两侧髂动脉的造影图像。在支架输送的过程中，动脉因内皮的剥落而受到损伤。一根3.00×10毫米的支架输送器在髂动脉末端，以6个大气压力扩张打开。这根输送器向扩张区域的近端方向缓缓撤回1厘米。在同样的血管部位以8个大气压力扩张支架输送器，以重复内皮剥落过程。将药物支架通过导引导丝输送至髂动脉。支架系统在名义压力下扩张，30秒后撤回，重复造影术以记录支架的显影情况。

ii.安乐死、固定方法和数据处理

兔子按上述方法重新麻醉(克他命，异氟烷经由面罩进入，通入100％的氧气；麻醉通过吸入异氟烷维持)。一根5F鞘管被放置在右侧颈动脉，在髂动脉上执行安乐死造影术程序。一根5F鞘管插入颈静脉。在注入固定剂之前，迅速给兔子静脉注射1000单位的肝素。通过注入1ml Beuthanasia实现深度麻醉状态下安乐死亡。通过含有乳酸林格氏液使80mm汞遍布动脉系统，直至颈静脉的血液完全被灌注液清除。通过10％的中性缓冲液福尔马林继续进行重力灌注。支架被小心的移出，浸没入固定剂，隔夜。

iii.动力学研究

组织样品的均化和支架萃取

每个动脉壁样品都与含有0.1％FA的1∶9(水∶乙腈w/w)溶液混合(样品重量的99倍)，然后使用OMNI(一次性探针)进行液体混合均化。每个支架都使用20ml甲醇在37℃搅拌一个小时萃取。

兔子全血液和组织均浆分析的萃取程序

将标准样、样品和空白对照样的0.001ml小份，加入到15ml圆锥塑料瓶中。除空白样外，在瓶中加入0.250ml的内标溶液(10.0g/ml的子囊霉素*)。除空白样外，再在样品中加入浓度为50mg/ml的硫酸锌1.5ml。加入浓度为50mg/ml的硫酸锌2.0ml到空白样。所有瓶子搅拌15秒。加入6.0ml的氯丁烷到所有瓶子中。搅拌所有瓶子20分钟。所有瓶子在转速3250rpm条件下离心10分钟。将有机层转移到清洁的15ml锥形瓶中。在40℃水浴条件下通入少量氮气，通过挥发使有机层干燥。使用100μL含有醋酸铵(浓度为20mM)的50∶50(甲醇∶水)溶液重新溶解萃取物，并搅拌至少45秒。将每种溶液放入96孔平板中不同的孔中。

*子囊霉素是一种代谢方式与雷帕霉素相同的免疫抑制剂。在此处子囊霉素被用作内标物以便于准确定量测定。

支架样品的萃取

加入100μL 0.5％冰醋酸溶液到96孔平板。加入标准液和空白甲醇溶液100μL到96孔平板作为空白/对照。加入稀释100倍支架样品液100μL到96孔平板中。加入50μL内标跟踪溶液(200ng/ml子囊霉素)到所有标准样，样品中。加入50μL水到空白对照中。搅拌20秒后，在转速3250rpm条件下离心10分钟。将100μL的样品，标准，空白对照液体转移到新的96孔平板中。在50℃条件下通入少量氮气，通过挥发使100μL液体干燥。使用含有400μL醋酸铵(浓度为20mM)的50∶50甲醇∶水溶液重新溶解萃取物。

质谱仪条件

仪器：SCIEX API 4000，Interface：TIS，极性：阳离子，扫描：多重反应监控(MRM)。

统计分析

形态学连续数据通过平均值±SD来表示。正常分布常数的统计学分析通过使用Student测试来进行。Wilcoxon测试被用来分析非正常分布常数或离散值。分布常态通过Wilk-Shapiro测试来检测。P＜0.05时认为统计学差别显著。

(4)测试结果

i.全身血药浓度

表5  0、1、6、24、72小时的全身血药浓度

时间(小时)	0	1	6	24	72
						n＝11	0.10±0.33	10.46±2.43	4.26±0.22	1.88±0.78	2.36±0.57

雷帕霉素浓度单位为ng/ml。

ii.支架植入动脉的药物浓度

表6  1、3、8、14、28天动脉的药物浓度

时间(天)	1	3	8	14	28
						药物浓度	0.004±0.001	0.002±0.000	0.059	0.076±0.005	0.004±0.002

iii.支架上残留药物

表7  1、3、8、14、28天支架上残留药物

时间(天)	1	3	8	14	28
						支架残留药物	0.074±0.023	0.073±0.005	0.046	0.050±0.012	0.012±0.017

(5)结论

i.全身血药浓度的峰值在1小时左右；

ii.动脉组织浓度的峰值在14天左右；

急速释放期，3天到8天；

中间期，8天到14天，释放平缓；

缓慢释放期，14天到28天；

28天基本达到药物的全部释放。

实施例9：载药层的降解周期

取上述载药支架进行载药层降解周期研究，具体如下：

1)实验材料

本发明通过上述方法制备的载药支架

2)体外降解试验：

将样品，放入截留分子量为1000的透析袋中，然后置盛有20ml介质的试管中，密封。将此试管置恒温振荡培养器中，控制温度为37℃，以80转/分的速度进行振荡，每3天更换一次介质。分别于7天、14天、21天、28天、45天、60天取样分析。

介质为加0.4％牛血清白蛋白的磷酸盐缓冲液

3)测试及表征：

质量损失的测定：

将样品在室温下真空干燥至恒重，称量得W1；然后将样品按上述条件降解并于规定的试验时间点(7天、14天、21天、28天、45天、60天)取出，用纯化水漂洗三次，室温真空干燥至恒重，称量得W2，计算质量损失率。

分子量及分子量分布的测定：

(1)实验仪器

仪器名称：凝胶渗透色谱仪GPC 515-2410 System(Waters公司)。

组件名称：

输液系统：Waters 515 HPLC Pump单元泵或相关同类仪器

凝胶色谱柱：Styragel(HT3_HT5_HT6E)或相关同类色谱柱

进样器：717 Autosample-自动进样器或相关同类仪器

检测器：2410 Refractive Index Detector-示差检测器或相关同类仪器

996 Photodiode Array Detector-二极管阵列紫外检测器或相关同类仪器

操作软件：Millennium32-数据采集及处理系统或相关同类软件。

(2)实验条件

四氢呋喃(THF)：色谱级。

以THF为流动相，测试柱温30℃；示差折光检测器温度30℃；流速为1.0mL/min；进样体积：50μL(满定量环进样)；试样溶液配制成适当浓度。

4)研究结果

表8载药层的降解结果

载药层降解时间	质量损失率	重均分子量减失率
			7天	2％～12％	2％～15％
14天	5％～15％	40％～60％
			21天	10％～20％	50％～80％
28天	20％～40％	80％～95％
			45天	70％～80％	85％～95％
60天	90％～100％	90％～100％或肉眼观察无固态样品

实际应用效果：

通过上述工艺制备的冠脉药物洗脱支架，由于其底部涂层和载药层之间的交错对插作用，使得底部涂层和载药层之间的结合非常的稳固，具体表现为不同时间点的载药层降解周期非常的稳定，这样更有利于均匀控制载药层中药物的缓释释放。

且冠脉药物洗脱支架的药物释放能够更好地再狭窄。现在业界公认的再狭窄的机理：在支架经过度扩张植入后，血管组织受到损伤，内膜撕裂受损，引发过度愈合反应：在植入后24小时，支架钢筋周围开始出现发炎细胞和小块血栓，并伴随血小板和纤维蛋白富集；一周后，血栓机化，并可见巨噬细胞；二到四周后，虽仍可见一些慢性发炎细胞，但主要的细胞种类为已分化的平滑肌细胞，平滑肌细胞迁移增生导致了支架内再狭窄。由美国Cordis公司(Cypher药物支架的制造商)的数据可知，支架植入后的一个月是组织受伤增生的主要时期。J.S.Forrester等(A paradigm for restenosis based on cellbiology：clues for the development of new preventive therapies″，J.S.Forrester etal.，J.Am.Coll.Cardiol.，17，758(1991))发表了再狭窄基于细胞生物学模型的文章，阐述了随着时间的推移不同反应阶段，包括血小板沉积期、白细胞募集期、SMC迁移/增殖期和基质沉积期(如图1所示)。

通过本发明的上述工艺制备的冠脉药物洗脱支架能够在30天内均匀释放药物，能够在平滑肌细胞增生期(30天左右)有效地抑制平滑肌细胞增殖。药物随着可降解载药层的降解完全释放完毕，能够真正的实现药物的零残留，这样在内皮细胞愈合的时期，支架表面没有残留药物抑制内皮细胞的修复过程，使血管的内皮化过程顺利完成。

而现在市售的冠脉药物洗脱支架大多达不到符合再狭窄机理的药物释放曲线，要么药物释放过于快速，在需要抑制平滑肌细胞增殖的时候，药物已经提前释放完毕，达不到抑制平滑肌增生的目的，导致再狭窄。要么药物释放过慢或药物释放后在载药层中仍存在药物残留，使得内皮细胞修复过程受到抑制，导致内皮化过程不能顺利进行，影响了支架的远期安全性能。

本发明的发明人比较了通过本发明的方法制备的冠脉药物洗脱支架产品SAMP和美国强生公司生产的冠脉药物洗脱支架产品Cypher、美国美敦力公司生产的冠脉药物洗脱支架产品Endeavor三种支架的药物释放量随时间的变化。

如图2所示，本发明的药物洗脱支架中的药物释放速度与生理再狭窄机制完全吻合，Endeavor产品释药速度过快，在需要抑制平滑肌细胞增殖的时候，药物已经提前释放完毕，达不到抑制平滑肌增生的目的，导致再狭窄；而Cypher产品释药速度过慢，则药物释放后在载药层中仍存在药物残留，使得内皮细胞修复过程受到抑制，导致内皮化过程不能顺利进行。因此，从这方面而言，本发明的药物洗脱支架效果亦是更好的。

从上述本发明的药物洗脱医疗器械的制备工艺及实际的药物释放结果上看，本发明的冠脉药物洗脱支架具有更好的应用效果。

Claims (13)

1.一种药物洗脱医疗器械的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)制备底部涂层：底部涂层溶液由一种或多种高分子单体和相应的有机溶剂组成，高分子单体含量为0.5％-80％(v/v)，有机溶剂含量为20％-99.5％(v/v)；底部涂层溶液中可以加入电解质以增强底部涂层溶液的导电率，电解质的浓度在1.0×10^-4M-5.0×10^-1M的范围内；

将高分子单体溶解在有机溶剂中，可选地加入电解质载体，配制成所述底部涂层溶液；

将医疗器械浸没在底部涂层溶液中，在溶液中通入0.1-5bar的惰性气体，在医疗器械表面形成惰性气体保护，在医疗器械和电极之间通入3-30V的电压，通过电子极化反应将底部涂层溶液中的高分子单体均匀连接到医疗器械表面，底部涂层与医疗器械表面通过金属键或共价键进行连接，经过引发的单体将通过自由基聚合的方式连接到医疗器械表面，反应时间为30-270分钟，最终形成底部涂层；

(2)底部涂层干燥：底部涂层制备完后，在室温或者高温条件下，在空气、氮气或其它气氛或真空环境下进行干燥；

(3)制备载药层：

载药层溶液包含一种或多种可降解聚合物、一种或多种目标药物和相应的有机溶剂，其中可降解聚合物的含量为0.5％-30％(wt％)，药物的含量为0.1％-10％(wt％)，其余部分为有机溶剂；

将所述药物和可降解聚合物与适合的有机溶剂混合，形成所述载药层溶液；

通过以下步骤将所述载药层溶液涂覆至所述底部涂层之上：

将步骤(2)制备的涂有底部涂层的医疗器械放置到器械台上，使所述涂有底部涂层的医疗器械沿其长度方向轴向匀速旋转，转速为500～3500转/分钟；在喷涂设备中通入0.5～10bar的惰性气体将载药层溶液雾化，控制喷雾流速在10-100微升/秒，喷雾体积在100-800微升，喷嘴到医疗器械的距离控制在5-70mm，喷涂圈数控制在5-50圈；载药层溶液中的溶剂对载药层中的可降解聚合物和底部涂层中的聚合物均形成高分子溶胀作用，使得底部涂层和载药层的高分子聚合物间形成良好的交错对插作用，从而有效地增加底部涂层和载药层之间的连接强度；和

(4)载药层干燥：载药层制备完后，在室温或者高温条件下，在空气、氮气或其它气氛或真空环境下进行干燥。

2.根据权利要求1所述的药物洗脱医疗器械的制备方法，其中所述载药层溶液通过喷雾的方式施用，每次喷雾少量的载药层溶液在底部涂层表面上，等待溶剂挥发完毕，载药层干燥后，再喷雾第二层载药层，从而更加精密地控制载药层的厚度和所载药物的含量，同时使得载药层更加的均匀和牢固。

3.根据权利要求1或2所述的药物洗脱医疗器械的制备方法，其中所述底部涂层溶液中的高分子单体选自丙烯腈、甲基丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸羟基乙酯、甲基丙烯酸羟基丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和丙烯酰胺中的一种或多种。

4.根据权利要求1或2所述的药物洗脱医疗器械的制备方法，其中所述载药层中可降解聚合物选自聚乳酸，聚乳酸羟基乙酸，聚己酸内酯、聚甘油葵二酸酯、聚碳酸酯和生物聚酯中的一种或多种。

5.根据权利要求1或2所述的药物洗脱医疗器械的制备方法，其中所述载药层中的药物选自抗肿瘤药物、抗生素药物、抗炎症药物、基因治疗药物、抗血小板药物和抗增殖药物中的一种或多种。

6.根据权利要求1或2所述的药物洗脱医疗器械的制备方法，其中所述底部涂层或载药层中的有机溶剂选自丙酮、氯仿、DMF、四氢呋喃、甲醇和乙醇中的一种或多种。

7.根据权利要求1或2所述的药物洗脱医疗器械的制备方法，其中所述底部涂层厚度为10纳米到10微米。

8.根据权利要求1或2的药物洗脱医疗器械的制备方法，其中所述载药层厚度为500纳米-20微米。

9.一种药物可控释放的药物洗脱医疗器械，其由权利要求1至8之任一项所述的方法制备，由以下部分组成：

(1)医疗器械本体；

(2)底部涂层：采用电化学方法在医疗器械本体表面制备一层生物相容性良好的底部涂层，底部涂层和医疗器械本体之间通过共价键或金属键进行连接；和

(3)载药层：底部涂层和载药层之间通过高分子聚合物的溶胀作用形成较强的交错对插作用，保证可降解的载药层均匀的降解，从而达到药物释放可控。

10.根据权利要求9所述的药物洗脱医疗器械，其中所述底部涂层厚度为10纳米到10微米，所述载药层厚度为500纳米-20微米。

11.一种药物可控释放的药物洗脱医疗器械，由以下部分组成：

(1)医疗器械本体；

(2)底部涂层：采用电化学方法将底部涂层溶液施用在医疗器械本体表面从而制备一层生物相容性良好的底部涂层，底部涂层和医疗器械本体之间通过共价键或金属键进行连接，其中所述底部涂层溶液由一种或多种高分子单体和相应的有机溶剂组成，高分子单体含量为0.5％-80％(v/v)，有机溶剂含量为20％-99.5％(v/v)，底部涂层溶液中可以加入电解质以增强底部涂层溶液的导电率，电解质的浓度在1.0×10^-4M-5.0×10^-1M的范围内；和

(3)载药层：通过将载药层溶液施用在底部涂层上，使载药层和底部涂层之间通过高分子聚合物的溶胀作用形成较强的交错对插作用，保证可降解的载药层均匀的降解，从而达到药物释放可控，其中所述载药层溶液包含一种或多种可降解聚合物、一种或多种目标药物和相应的有机溶剂，其中可降解聚合物的含量为0.5％-30％(wt％)，药物的含量为0.1％-10％(wt％)，其余部分为有机溶剂。

12.根据权利要求11的药物洗脱医疗器械，其中所述底部涂层中由高分子单体聚合而成的聚合物选自聚丙烯腈、聚甲基丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸丙酯、聚甲基丙烯酸羟基乙酯、聚甲基丙烯酸羟基丙酯、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯和聚丙烯酰胺中的一种或多种；所述载药层中的可降解聚合物选自聚乳酸、聚乳酸羟基乙酸、聚己酸内酯、聚甘油葵二酸酯、聚碳酸酯和生物聚酯中的一种或多种；所述药物选自抗肿瘤药物、抗生素药物、抗炎症药物、基因治疗药物、抗血小板药物和抗增殖药物中的一种或多种；所述底部涂层或载药层中的有机溶剂选自丙酮、氯仿、DMF、四氢呋喃、甲醇和乙醇的一种或多种。

13.根据权利要求11或12的药物洗脱医疗器械，其中所述底部涂层厚度为10纳米到10微米，所述载药层厚度为500纳米-20微米。

Images