CN108619581A - 药物涂层、介入医疗器械及褪黑素在药物涂层中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种药物涂层、介入医疗器械及褪黑素在制备该药物涂层中的应用，所述药物涂层包含有褪黑素以及用于调节释放褪黑素的基质，且所述药物涂层设置在介入医疗器械上，这样可以解决褪黑素在血管介入治疗中无法得到应用的问题。具体的，本发明的药物涂层通过基质来调节和控制褪黑素的释放速率，以此避免褪黑素半衰期短的问题，进而实现褪黑素的缓慢长效释放，同时将褪黑素以涂层的方式设置于介入医疗器械上，可以将褪黑素药物定向地输送至血管内皮损伤部位，以此解决生物利用度低的问题。

Description

药物涂层、介入医疗器械及褪黑素在药物涂层中的应用

技术领域

本发明属于医疗设备领域，特别涉及一种药物涂层、介入医疗器械以及褪黑素在制备该药物涂层中的应用。

背景技术

血管内层主要由单层的内皮细胞和基膜构成，中层主要有平滑肌细胞构成。新生内膜的形成主要通过内皮细胞的迁移、增殖、以及内皮祖细胞的动员、归巢和分化共同作用，而血管内膜增生的主要原因是由于平滑肌细胞的快速增生所导致的。

通常地，有效的药物涂层能够降低血管腔内介入治疗后再狭窄的发生率，被认为是血管腔内介入治疗领域的里程碑。对于药物涂层的研究，目前主要集中在涂层载体、涂层药物以及涂层工艺上。其中，涂层药物的研究发展较快，但临床应用最多的依然是紫杉醇与雷帕霉素，以通过抑制平滑肌以及内膜的过度增生从而预防再狭窄的发生。但这些药物在抑制血管腔内再狭窄的同时易引起正常细胞的毒性反应，将破坏血管正常的生理性自我修复。这主要由于介入医疗器械以及抗增殖药物的持续刺激，使得血管壁不能够快速地形成完整连续的内皮层所致。血管内皮细胞是血管壁的重要组成成分，其具有调节血管舒缩、调控血管平滑肌细胞的生长和增殖、抑制血小板黏附、合成以及分泌细胞因子等重要生理功能，对于维持血管的正常功能具有重要的意义。据报道，血管腔内再狭窄以术后3～6个月为高峰期，6个月以后的发生率明显降低。若在血管成形术后的3～6个月内，内皮层仍不能有效地修复，便极其容易引起血管腔内再狭窄。因此，如何在抑制内膜过度增殖的同时，快速内皮化成为发展新的血管介入医疗器械的研究热点和主要策略。

既往通过体外细胞培养的研究表明，褪黑素对损伤的血管内皮细胞具有保护作用，并还具有修复内皮细胞的迁移功能，同时还具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤、调节免疫、调节生殖与性信号等广泛的生物学效应。但是，由于褪黑素的生物利用度低，半衰期短，且需要频繁的大剂量给药，因此，在血管介入治疗中并未得到临床应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种药物涂层和介入医疗器械以及褪黑素在制备该药物涂层中的应用，以解决褪黑素无法在血管介入治疗中得到临床应用的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种药物涂层，包含褪黑素以及用于调节释放褪黑素的基质。

进一步的，所述基质选自以下中的一种或多种的组合：

非特异性粘附聚合物；

特异性生物粘附聚合物，所述特异性生物粘附聚合物通过受体-配体亲和作用吸附到特定的上皮细胞表面；以及

与血管内皮的电特性相匹配的聚合物。

进一步的，所述非特异性粘附聚合物选自聚丙烯酸、多糖或它们的衍生物中的一种或多种的组合。

进一步的，所述非特异性粘附聚合物选自纤维素、透明质酸、藻酸盐、瓜耳胶、黄原胶以及果胶中的一种或多种的组合。

进一步的，所述特异性生物粘附聚合物选自以下中的一种或多种的组合：

抗体或表面接枝抗体的聚合物；

外源凝集素；以及

纤毛蛋白。

进一步的，所述与血管内皮的电特性相匹配的聚合物选自硫酸鱼精蛋白、聚丙烯胺、聚乙烯亚胺、聚二烯丙基二甲基氯化铵、壳聚糖、明胶以及亚精胺中的一种或多种的组合。

进一步的，所述褪黑素以颗粒形式存在于所述药物涂层中，且所述褪黑素的颗粒的粒径为10纳米～1000纳米或1微米～200微米。

进一步的，所述颗粒中还包含有基质，或所述颗粒之间包含有基质。

进一步的，所述褪黑素占所述药物涂层的质量百分比为0.5％～50％。

进一步的，所述药物涂层还包含表面活性剂。

进一步地，本发明还提供了一种褪黑素在制备预防和抑制血管再狭窄的药物涂层中的应用，其中，所述药物涂层包含用于调节释放褪黑素的基质。

更进一步地，本发明另提供了一种介入医疗器械，包括器械本体以及设置在所述器械本体上的上述任意一项所述的药物涂层。

进一步的，所述器械本体为一介入支架或球囊，所述药物涂层涂覆在所述介入支架或所述球囊的至少部分表面上。

综上，本发明提供的药物涂层、介入医疗器械以及褪黑素在制备预防和抑制血管再狭窄的药物涂层中的应用具有如下优点：

本发明提供的药物涂层包含有褪黑素以及用于调节释放褪黑素的基质，这样的药物涂层可以用于血管介入治疗药物或医疗器械上，解决褪黑素无法在血管介入治疗中得到临床应用的问题，继而可以解决在抑制血管内膜过度增殖的同时，快速实现血管的内皮化，达到对内皮细胞的修复与保护以及对血管舒缩的调节的功效，从而较好地预防和抑制血管再狭窄。具体来说，本发明的药物涂层通过基质来调节和控制褪黑素的释放速率，以此避免褪黑素半衰期短的问题，从而避免大剂量给药问题，进而实现褪黑素的缓慢长效释放。

特别地，所述药物涂层设置在介入医疗器械上，通过介入医疗器械将含褪黑素的药物涂层定向地输送至血管内皮损伤部位，以此来避免褪黑素生物利用度低的问题。更特别地，本发明的褪黑素以颗粒形式存在于药物涂层中，且颗粒的粒径为纳米或微米级，以此来更好地控制褪黑素的释放速率以及生物利用率，使得褪黑素可以在体内得到更有效的利用。

再则，本发明的基质选用对于人体血管组织具有特殊亲和力的聚合物材料，例如非特异性粘附聚合物，特异性生物粘附聚合物，或者与血管内皮的电特性相匹配的聚合物，可以增强药物涂层在血管内壁上的粘附性，以避免褪黑素被血流带走，从而提升褪黑素的生物利用率，同时不会对人体产生毒副作用，提高了血管介入治疗的安全性和有效性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的设有药物涂层的介入支架在测试过程中的药物释放率；

图2是本发明实施例提供的被设有药物涂层的介入支架覆盖后血管在纵向剖切下所观察到的血管内皮细胞的显微形态；

图3是本发明实施例提供的被裸支架覆盖后血管在纵向剖切下所观察到的血管内皮细胞的显微形态。

附图标记说明如下：

C-扁平细胞；S-内皮细胞。

具体实施方式

本发明的核心思想在于提供一种药物涂层，包含有褪黑素和用于调节释放褪黑素的基质，且该药物涂层设置在介入医疗器械上，如此一来，一方面解决了褪黑素生物利用度低以及半衰期短的问题，另一方面在血管介入治疗时，在抑制内膜过度增殖的同时，可以实现血管的快速内皮化，从而更好地预防和抑制血管再狭窄。

以下结合附图1至3，以及具体实施例对本发明提出的药物涂层、介入医疗器械以及褪黑素在制备预防和抑制血管再狭窄的药物涂层中的应用作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

首先，本实施例提供了一种药物涂层，包含有褪黑素和基质，其可设置在介入医疗器械上，并进一步通过介入医疗器械输送至人体内，以起到预防和抑制血管再狭窄的作用。

具体来说，所述药物涂层可通过所述介入医疗器械被定向地输送至人体血管的内皮损伤部位，进而通过药物释放令褪黑素作用于血管内皮损伤部位，以促使血管恢复正常机能并同时预防和治疗血管再狭窄。显然地，药物释放过程中，褪黑素可以起到保护以及修复被损伤的血管内皮细胞的作用，还可以起到辅助血管正常生理机能恢复的作用，并且基于对血管内皮细胞的修复与保护、以及对血管舒缩的调节，褪黑素另可以调控血管平滑肌细胞的生长和增殖，以此达到预防和抑制血管再狭窄的目的。而且，所述药物涂层中的基质可用于调节和控制褪黑素的释放速率，以解决褪黑素半衰期短的问题。

可选地，所述褪黑素占药物涂层的质量百分比为0.5％～50％，但所述基质占药物涂层的质量百分比本发明不作特别的限定，以按实际的药物释放需求来调配。

进一步地，为了增加褪黑素的生物利用度，所述药物涂层设置在介入医疗器械上，通常该药物涂层设置在介入医疗器械的至少部分表面上。由于血管腔内再狭窄通常以血管介入手术后的3至6个月内最容易发生，因此，所述药物涂层优选在完成血管介入手术后的六个月内完成药物释放，以更好地预防和抑制血管再狭窄。

更进一步，所述基质优选对于人体血管组织具有特殊亲和力的材料，优选为聚合物。所述基质可选自非特异性粘附聚合物，包括但不限于聚丙烯酸、多糖或它们的衍生物中的一种或多种的组合。进一步的，所述非特异性粘附聚合物可以是纤维素、透明质酸、藻酸盐或不同的树胶，如瓜耳胶、黄原胶以及果胶，也可以是这些物质中多种的组合。

在其他实施例中，所述基质还可以是与血管内皮的特性相匹配的聚合物，例如带正电荷的材料，以与血管内皮带负电荷的特性相匹配。所述与血管内皮的特性相匹配的聚合物可选自硫酸鱼精蛋白、聚丙烯胺、聚乙烯亚胺、聚二烯丙基二甲基氯化铵、壳聚糖、明胶以及亚精胺中的一种或多种的组合。

在另一实施例中，所述基质再可以是通过受体-配体亲和作用吸附到特定的上皮细胞表面的特异性生物粘附聚合物。该特异性生物粘附聚合物包括但不限于以下中的一种或多种的组合：抗体或表面接枝抗体的聚合物；外源凝集素；以及纤毛蛋白。

为了提升褪黑素的生物利用率，所述褪黑素较佳地以颗粒形式存在于所述药物涂层中。特别地，褪黑素的颗粒的粒径的范围可选为10纳米～1000纳米，或1微米～200微米。由于纳米药物与传统药物相比，具有更高的生物利用度，更好的溶解性、靶向性以及缓控释放性能，故而，纳米粒或微米粒的药物制剂在人体血管中的释放行为可以更好地适应特定病变区域的用药需求，由此提升制剂的使用效果。

褪黑素的颗粒既可以是包覆有基质的功能性纳米粒或微米粒(即具有特殊亲和力或具有电荷特性)，还可以是褪黑素自体形成的纳米粒或微米粒。当纳米粒或微米粒由褪黑素自体形成时，根据纳米粒以及微米粒本身的药物释放性能和所需的药物释放速率，可以选择在纳米粒或微米粒之间加入基质，以获取同时包含基质和褪黑素的药物涂层。此处，发明人将基质调入褪黑素的颗粒中，有助于褪黑素形成纳米粒或微米粒。

可选地，所述药物涂层还包含有表面活性剂，可用于制备褪黑素粒子。更可选地，所述表面活性剂由Tween80和Span80混合而成。应当知晓的是，Tween 80由失水山梨醇单油酸酯与环氧乙烷聚合而成，而Span 80为失水山梨糖醇脂肪酸酯。

更进一步，本实施例提供的介入医疗器械，具体包括器械本体以及设置在所述器械本体上的所述药物涂层，由此，通过介入医疗器械将本实施例的含有褪黑素的药物涂层靶向施加于血管内皮损伤部位，以此来避免褪黑素药物生物利用度低的问题，从而实现褪黑素在病变部位的缓慢长效释放。

本实施例中，可以通过超声雾化技术、切割液滴成球技术、高压静电成球技术、超临界技术或喷雾冷冻等技术，将药物涂层设置在所述器械本体的至少部分表面上。

一个实施例中，所述器械本体为一介入支架，在另一实施例中，所述器械本体为一可充盈的球囊。若所述器械本体为介入支架，所述药物涂层可涂覆在所述介入支架的表面上；优选的，所述介入支架的外表面上可开设若干凹槽，令药物涂层填充在所述凹槽中。若所述器械本体为球囊，所述药物涂层可直接涂覆在球囊的外表面上。

接下去，为了对本发明的药物涂层在预防和抑制血管中所能达到的优点作进一步地说明，下述实施例将结合药物涂层的制备、以及相关的实验数据和实验结果，来凸显上述实施例的特点和特征，但不应以下述实施方式作为对本发明的限定。

实施例一

在制备药物涂层之前，需预先制备褪黑素颗粒，具体制备方法如下：

步骤一：量取3ml乙醇以及7ml水，组成混合溶液；

步骤二：称取100mg明胶溶于步骤一制成的混合溶液中，待充分溶解后取1ml，加入133mg褪黑素，并在60℃水浴下溶解配制成溶液A；

步骤三：称取200mg聚乳酸溶解于10ml二氯甲烷中，待充分溶解后将溶液A逐滴加入其中，配制成溶液B；

步骤四：电磁搅拌溶液B约45分钟，并结合超声震荡30分钟，便可得到W/O型(即油包水)乳状液体；

步骤五：另量取3.33mlTween 80以及0.67mlSpan 80混合于16ml二氯甲烷中，配制成溶液C；

步骤六：在1000转/分钟的电磁搅拌下，将前述含有褪黑素的W/O型乳状液体逐滴加入溶液C中，且待电磁搅拌30分钟后，以及混合溶液升温至39℃而使二氯甲烷挥发至10ml时，再超声震荡乳化30分钟，以形成初乳液体；

步骤七：在1000转/分钟的电磁搅拌下，将所述初乳液体逐滴加入50ml的壳聚糖溶液(质量百分比1％)中，且待电磁搅拌45分钟后，调整为慢速搅拌(300转/分钟)4小时以上，以缓慢地将乙醇和二氯甲烷蒸发，以得到W/O/W型复乳液体；

步骤八：离心(4000转/分钟)若干次，每次15分钟，取沉淀，并去离子水清洗三次，得到含明胶、聚乳酸、壳聚糖褪黑素纳米粒。

进而，取得上述褪黑素纳米粒后，便可以进一步制备包含褪黑素纳米粒的药物涂层，具体的制备过程如下：

步骤S11：将上述制得的褪黑素纳米粒加入5毫升的注射用水中，制成含褪黑素纳米粒的悬浮液；

步骤S12：取外表面雕刻有凹槽的金属支架，将上述含有游离态褪黑素悬浮液通过微量移液注射的方式均匀填充于金属支架的所述凹槽中；

步骤S13：冷冻干燥并压握金属支架，即可制得设置在金属支架上的药物涂层。

实施例二

在制备药物涂层之前，预先制备褪黑素颗粒，具体制备方法如下：

首先，称取133mg的褪黑素粉剂，在60℃下，将褪黑素粉剂溶解于10ml乙醇溶液中，并加入1000mg的海藻酸钠；之后，电磁搅拌45分钟，以及超声震荡30分钟，形成乳状液体；继而，在1000转/分钟的电磁搅拌下，将该乳状液体逐滴加入20ml的二氯甲烷体系中，(量取3.33mlTween 80以及0.67mlSpan80混合于16ml二氯甲烷中。)，且待电磁搅拌30分钟后，冷冻干燥，去离子水清洗三次，得到含海藻酸钠和褪黑素的褪黑素纳米粒。

进而，取得所述褪黑素纳米粒后，便可以制备包含该褪黑素纳米粒的药物涂层，具体的制备过程如下：

步骤S21：将上述制得的褪黑素纳米粒加入5ml的注射用水中，制成含褪黑素纳米粒的悬浮液；

步骤S22：提供一金属支架，将上述含有褪黑素纳米粒的悬浮液通过切割液体成球的方式均匀填充于金属支架的凹槽中；

步骤S23：充分干燥并压握金属支架，即得到设置在金属支架上的药物涂层。

实施例三

在制备药物涂层之前，预先制备褪黑素纳米粒，具体制备方法与实施例1一致。

进而，取得上述褪黑素纳米粒后，便可以制备包含褪黑素纳米粒的药物涂层，具体的制备过程如下：

步骤S31：将上述制得的褪黑素纳米粒加入5ml的注射用水中，制成含褪黑素纳米粒的悬浮液；

步骤S32：向上述含褪黑素纳米粒的悬浮液中，加入5mg的氯化钠以及1mg的褪黑素，制成含有游离态褪黑素的另一悬浮液；

步骤S33：提供一球囊，将含游离态褪黑素的另一悬浮液通过超声喷涂设置在球囊的表面上；

步骤S34：冷冻干燥球囊，即制得设有药物涂层的球囊。

继而，通过上述实施例将药物涂层设置在金属支架或球囊上后，本实施例还对设有药物涂层的支架作了药物释放测试，具体测试的过程包括：

将200毫升的清水加入药物溶出仪(型号为Rcz-6C1型)，待所述药物溶出仪的温度上升至37℃后，将安装了六个支架(具体为实施例一所述的金属支架)的浆杆降到最低，以使支架浸没在液面以下，同时将浆杆的转速设定为100rpm。随后测试过程中，所述浆杆带动支架旋转，而所述药物溶出仪保持固定，且整个测试过程注意避光。

其中，药物释放所使用的清水的更换周期为5天，且取样后利用HPLC(高效液相色谱仪)测量清水溶液中褪黑素的含量，并通过换算取得褪黑素在各个取样段的释放率如图1所示，图1中，取样周期依次设定为1小时，6小时，24小时，7天，1个月，2个月，3个月。

进而由图1的测试结果可见，随着时间的推移，褪黑素在清水溶液中的质量百分比逐渐增加，由最初的8％增加到80％，实现了褪黑素的缓慢长效释放。应当知晓的是，图1中的横坐标为取样周期(以日期/天计量)，纵坐标为褪黑素的释放率(即褪黑素在清水溶液中的质量百分比％)。

此外，本实施例另对支架(即设有药物涂层的支架)作了血管修复效果测试，具体的测试过程包括：

将经环氧乙烷灭菌后的支架以及裸支架(即不含有药物涂层)分别植入实验对象的腹主动脉，且手术结束后待观察3个月后，取被支架覆盖的血管纵剖后使用浓度2.5％的戊二醛溶液固定，并进行电镜观察其内皮细胞形态，最终如图2和图3所示，其中，支架与血管的直径比设定为1.3：1。

图2示出了植入设有药物涂层的支架后，血管内皮的修复状况，具体可见：血管内皮由一层不规则的扁平细胞C组成；在可见视野下，血管内皮有血浆覆盖，但仍可见血管内皮细胞排列紧密，细胞状态良好，形态饱满，其长轴方向与血流方向一致；部分细胞表面含有微绒毛，且细胞连接处可见细胞边缘互相重叠，尤其在血管内膜表面未观察到炎症细胞和血栓形成。

图3示出了植入不含药物涂层的裸支架后，血管内皮的修复状况，具体可见：在可见视野下，血管内皮存在血浆覆盖，但多数内皮细胞S被压平，由此可知，裸支架位于血管内皮(基膜)与结缔组织之间或深入在血管平滑肌之间；裸支架向内皮表面突起处，内皮细胞S排列较疏松，细胞扁平，细胞间链接断裂，暴露出胶原纤维；血管内表面可见内皮细胞S痕迹，血管内皮细胞S排列相对疏松，细胞间间隔较大；在内皮细胞S中央略微隆起部位是细胞核所在位置，整个细胞向血管管腔内侧隆起，有部分细胞结构扁平，细胞间连接疏松；内皮细胞S表面存在血浆覆盖，但无法观察到微绒毛，且细胞扁平，有部分细胞萎缩。

需要说明的是，覆盖于血管内面的单层扁平上皮称为内皮(endothelium)，由一层扁平细胞(一种细胞的类型)组成，即正常的内皮是由扁平细胞构成的。图2中的“扁平细胞”即符合正常状态下内皮的状态，而图3中的“细胞扁平”是指对细胞形状的描述，显示出细胞处于损伤状态。

通过上述实验结果表明：裸支架对血管内皮层的持续刺激会引起内皮细胞的损伤，而含褪黑素的支架的内皮细胞形态正常，无炎症细胞以及血栓形成，血管介入治疗的效果好。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (13)

1.一种药物涂层，其特征在于，包含褪黑素以及用于调节释放所述褪黑素的基质。

2.如权利要求1所述的药物涂层，其特征在于，所述基质选自以下中的一种或多种的组合：

非特异性粘附聚合物；

特异性生物粘附聚合物，所述特异性生物粘附聚合物通过受体-配体亲和作用吸附到病变上皮细胞表面；以及

与血管内皮的电特性相匹配的聚合物。

3.如权利要求2所述的药物涂层，其特征在于，所述非特异性粘附聚合物选自聚丙烯酸、多糖或它们的衍生物中的一种或多种的组合。

4.如权利要求3所述的药物涂层，其特征在于，所述非特异性粘附聚合物选自纤维素、透明质酸、藻酸盐、瓜耳胶、黄原胶以及果胶中的一种或多种的组合。

5.如权利要求2所述的药物涂层，其特征在于，所述特异性生物粘附聚合物选自以下中的一种或多种的组合：

抗体或表面接枝抗体的聚合物；

外源凝集素；以及

纤毛蛋白。

6.如权利要求2所述的药物涂层，其特征在于，所述与血管内皮的电特性相匹配的聚合物选自硫酸鱼精蛋白、聚丙烯胺、聚乙烯亚胺、聚二烯丙基二甲基氯化铵、壳聚糖、明胶以及亚精胺中的一种或多种的组合。

7.如权利要求1所述的药物涂层，其特征在于，所述褪黑素以颗粒形式存在于所述药物涂层中，且所述褪黑素的颗粒的粒径范围为10纳米～1000纳米或1微米～200微米。

8.如权利要求7所述的药物涂层，其特征在于，所述颗粒中还包含有基质，或所述颗粒之间包含有基质。

9.如权利要求1所述的药物涂层，其特征在于，所述褪黑素占所述药物涂层的质量百分比为0.5％～50％。

10.如权利要求1所述的药物涂层，其特征在于，还包含表面活性剂。

11.褪黑素在制备预防和抑制血管再狭窄的药物涂层中的应用，其中所述药物涂层包含用于调节释放所述褪黑素的基质。

12.一种介入医疗器械，其特征在于，包括器械本体以及设置在所述器械本体上的如权利要求1至10中任意一项所述的药物涂层。

13.如权利要求12所述的介入医疗器械，其特征在于，所述器械本体为一介入支架或球囊，所述药物涂层涂覆在所述介入支架或所述球囊的至少部分表面上。