CN110496250A - 光控可降解聚合物支架及其制备方法 - Google Patents

光控可降解聚合物支架及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了光控可降解聚合物支架及其制备方法，光控可降解聚合物支架，其表面具有负载吲哚菁绿的ZIF‑8晶体层。在PLGA支架的表面构建光热涂层(即包裹光敏剂吲哚菁绿的ZIF‑8晶体层)，PLGA支架完成辅助治疗的使命后，在808nm近红外光照射下通过光热涂层的光热效应，升高光热涂层局部温度到其玻璃化转变温度以上，加快PLGA支架的降解速率，减少其滞留时间，使其与机体组织愈合周期相匹配，减少支架长期滞留所引起的并发症，即医护人员可利用通过光热效应调控PLGA支架的降解速率；ZIF‑8晶体与吲哚菁绿(即ICG)，均具有良好的组织相容性，不会对机体造成威胁。

Description

光控可降解聚合物支架及其制备方法
技术领域
本发明涉及医用可降解聚合物支架制备技术领域，尤其涉及光控可降解聚合物支架及其制备方法。
背景技术
心血管疾病是全世界面临的可导致死亡的最普遍疾病之一，其中闭塞性血管疾病是罪魁祸首。目前对大多数患者最有效的治疗方法是经皮冠状动脉植入血管支架治疗，目前所使用的传统金属支架如316不锈钢，钴铬合金，镍钛合金等虽然拥有良好的腐蚀性能和力学性能，但是，这些支架会在血管内永久存在，作为一种异物干扰血管壁的修复，引起血管炎症和动脉粥样硬化，增加了支架内再狭窄的风险程度，需要后续手术移去支架，会带来对患者的二次伤害。
为了克服永久性支架所带来的问题，可降解血管支架正受到越来越多研究者的关注，可降解血管支架在完成辅助机体治愈的使命后，能够逐渐降解，减少晚期血栓发生的概率，避免了炎症反应，因此，可降解吸收血管支架的研制和应用被认为是介入治疗的第四次革命。这种新型支架植入后可以给血管提供暂时性的力学支撑，当急性期过去，支架作用完成、血管重新塑性后，它可以在体内逐渐降解并被机体吸收，增强血管的舒张和收缩，提高晚期血管腔面积的增加和扩大重塑等，使血管治愈并恢复到更天然的状态，从而避免了局部炎症等不良反应的发生。常见的用于制作可降解血管支架的材料主要有镁合金、铁合金以及可降解高分子材料，镁合金支架降解速率过快，力学支撑过早丧失限制了其大规模的临床应用；铁合金支架的降解速率过慢，降解产物在血管内长期滞留，损害血管壁的完整性；而生物可降解聚合物细胞相容性好，植入血管后形成血栓、异物反应及新生内膜增生现象均可得到抑制，内皮化更完全，因此，生物可降解聚合物在心血管支架领域的研究非常活跃。
聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)是乳酸(LA)和羟基乙酸(GA)按一定比例开环共聚而成的生物可降解材料，通过改变LA和GA的比例控制PLGA的降解速度，其降解产物为二氧化碳和水，无毒性。PLGA的生物相容性好，力学性能优异，已经通过FDA认证，可用于手术缝线、暂时性支架和药物缓释载体，是目前制备组织工程支架的首选材料，并且已经被成功用于构建了血管组织工程支架。
然而，相对于金属材料，聚合物材料的拉伸强度不足。而拉伸强度与支架的径向强度直接相关。根据血管支架使用过程中的力学要求，可降解聚合物支架需要更高的支架壁厚。更高的支架壁厚一方面会产生更多的流体扰动，增加急性血栓的发生概率，另一方面也会延长支架在体内降解的周期，目前的聚乳酸支架降解需要三年半时间，但是临床推荐的双联抗血小板治疗仅十二个月，支架降解过程所释放的降解产物会造成炎症，需要延长血小板治疗的时间。因此，研发一种可根据组织治愈情况，智能调控降解速率的聚合物支架势在必行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够调控降解速率的光控可降解聚合物支架及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：光控可降解聚合物支架，其表面具有负载吲哚菁绿的ZIF-8晶体层。
为了解决上述技术问题，本发明还采用以下技术方案：光控可降解聚合物支架制备方法，包括如下步骤，
将六水硝酸锌溶于去离子水中，搅拌均匀，制得六水硝酸锌溶液；
将吲哚菁绿溶于去离子水中，搅拌均匀，制得吲哚菁绿溶液；
将2-甲基咪唑溶于去离子水中，搅拌均匀，制得2-甲基咪唑溶液；
将吲哚菁绿溶液加入六水硝酸锌溶液中，搅拌均匀,制得第一混合溶液；
将2-甲基咪唑溶液加入到所述第一混合溶液中，搅拌均匀，制得第二混合溶液；
将PLGA支架浸泡于第二混合溶液中，干燥后得到光控可降解聚合物支架。
本发明的有益效果在于：在PLGA支架的表面构建光热涂层(即包裹光敏剂吲哚菁绿的ZIF-8晶体层)，PLGA支架完成辅助治疗的使命后，在808nm近红外光照射下通过光热涂层的光热效应，升高光热涂层局部温度到其玻璃化转变温度以上，加快PLGA支架的降解速率，减少其滞留时间，使其与机体组织愈合周期相匹配，减少支架长期滞留所引起的并发症，即医护人员可利用通过光热效应调控PLGA支架的降解速率；ZIF-8晶体与吲哚菁绿(即ICG)，均具有良好的组织相容性，不会对机体造成威胁。
附图说明
图1为ZIF-8涂层包裹ICG前后的形貌对比图；
图2为ZIF-8涂层包裹ICG前后的傅里叶变换红外光谱图；
图3为PLGA支架玻璃化转变与温度的关系图；
图4为在808nm近红外光照射下，负载有光热涂层的PLGA支架的光热曲线图；
图5为光照前后PLGA支架的表面形貌对比图；
图6为PLGA支架在第二混合溶液中反应1h、5h及10h后表面形貌对比图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
光敏剂吲哚菁绿是一种FDA(即美国食品药品监督管理局)批准的诊断荧光染料，同时也被证实具有良好的光热与光动效应；ZIF-8是一种新型的金属有机框架材料，具有良好的生物相容性，能够充当吲哚菁绿的载体。
本发明最关键的构思在于：在PLGA支架表面构建光热涂层，后期利用光热效应调节PLGA支架的降解速率。
光控可降解聚合物支架，其表面具有负载吲哚菁绿的ZIF-8晶体层。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：在PLGA支架的表面构建光热涂层，当PLGA支架完成辅助组织治愈的目的后，利用808nm近红外光照射，可升高光热涂层局部温度到PLGA的玻璃化转变温度以上，加快PLGA支架的降解速率，减少其滞留时间，使其与机体组织愈合周期相匹配，减少支架长期滞留所引起的并发症；ZIF-8晶体与吲哚菁绿(即ICG)，均具有良好的组织相容性，不会对机体造成威胁。
进一步的，所述ZIF-8晶体层的表面设有药物涂层。
由上述描述可知，为满足不同治疗要求，PLGA支架上还可以负载药物，可通过光热效应调控负载药物的释放速率，提高治疗效果。
进一步的，所述药物涂层中的负载药物包括雷帕霉素、紫杉醇、克拉匹多和依维莫司中的至少一种。
光控可降解聚合物支架制备方法，包括如下步骤，
将六水硝酸锌溶于去离子水中，搅拌均匀，制得六水硝酸锌溶液；
将吲哚菁绿溶于去离子水中，搅拌均匀，制得吲哚菁绿溶液；
将2-甲基咪唑溶于去离子水中，搅拌均匀，制得2-甲基咪唑溶液；
将吲哚菁绿溶液加入六水硝酸锌溶液中，搅拌均匀,制得第一混合溶液；
将2-甲基咪唑溶液加入到所述第一混合溶液中，搅拌均匀，制得第二混合溶液；
将PLGA支架浸泡于第二混合溶液中，干燥后得到光控可降解聚合物支架。
由上述描述可知，PLGA支架表面负载吲哚菁绿的ZIF-8晶体层构建过程简单，操作简便。
进一步的，所述第二混合溶液中，六水硝酸锌与2-甲基咪唑的摩尔分数比为1：75，吲哚菁绿溶液的浓度大于零且小于或等于0.3mg/ml。
进一步的，制备第一混合溶液时，采用逐滴加入的方式将吲哚菁绿溶液加入六水硝酸锌溶液中；制备第二混合溶液时，采用逐滴加入的方式将2-甲基咪唑溶液加入到所述第一混合溶液中。
进一步的，PLGA支架在第二混合溶液中的浸泡时间为5-72小时。
进一步的，还包括如下步骤，
将PLGA材料溶于二氯甲烷溶液中，制得PLGA溶液；
将负载药物溶于甲醇溶液中，制得负载药物溶液；
将PLGA溶液与负载药物溶液共混，得到聚合物药物溶液；
将聚合物药物溶液涂敷在光控可降解聚合物支架表面并干燥，制得具有药物涂层的光控可降解聚合物支架。
由上述描述可知，药物涂层构建过程简单，操作简便。
进一步的，所述负载药物包括雷帕霉素、紫杉醇、克拉匹多和依维莫司中的至少一种。
进一步的，所述PLGA溶液中，聚乳酸与羟基乙酸的摩尔比为1：1、5：1或17：3。
实施例一
本发明的实施例一为：光控可降解聚合物支架，其表面具有负载吲哚菁绿的ZIF-8晶体层。
可选的，所述ZIF-8晶体层的表面设有药物涂层，所述药物涂层中的负载药物包括雷帕霉素、紫杉醇、克拉匹多和依维莫司中的至少一种。
本实施例还提供一种光控可降解聚合物支架制备方法，包括如下步骤，
将六水硝酸锌溶于去离子水中，搅拌均匀，制得六水硝酸锌溶液；
将吲哚菁绿溶于去离子水中，搅拌均匀，制得吲哚菁绿溶液；
将2-甲基咪唑溶于去离子水中，搅拌均匀，制得2-甲基咪唑溶液；
将吲哚菁绿溶液逐滴加入六水硝酸锌溶液中，搅拌均匀,制得第一混合溶液；
将2-甲基咪唑溶液逐滴加入到所述第一混合溶液中，搅拌均匀，制得第二混合溶液，所述第二混合溶液中，六水硝酸锌与2-甲基咪唑的摩尔分数比为1：75，吲哚菁绿溶液的浓度大于零且小于或等于0.3mg/ml；
将PLGA支架浸泡于第二混合溶液中，浸泡时间为5-72小时，真空干燥后得到光控可降解聚合物支架。
进一步的，还包括如下步骤，
将PLGA材料溶于二氯甲烷溶液中，制得质量浓度为1.7％(w/v)的PLGA溶液；
将负载药物溶于甲醇溶液中，制得质量浓度为17％(w/v)的负载药物溶液，所述负载药物包括雷帕霉素、紫杉醇、克拉匹多和依维莫司中的至少一种；
将PLGA溶液与负载药物溶液共混，得到聚合物药物溶液，可选的，负载药物溶液与PLGA溶液的质量比为3:10；
将聚合物药物溶液通过溅射的方式涂敷在光控可降解聚合物支架表面并真空干燥，制得具有药物涂层的光控可降解聚合物支架。
所述PLGA溶液中，聚乳酸与羟基乙酸的摩尔比为1：1、5：1或17：3；PLGA溶液的分子量为30000-250000。
实施例二
请参照图1至图5，本发明的实施例二为：光控可降解聚合物支架制备方法，包括如下步骤，
制备ZIF-8/ICG涂层(即光热涂层)
将六水硝酸锌溶于10ml去离子水中，搅拌均匀，制得六水硝酸锌溶液；
将吲哚菁绿溶于10ml去离子水中，搅拌均匀，制得吲哚菁绿溶液；
将2-甲基咪唑溶于20ml去离子水中，搅拌均匀，制得2-甲基咪唑溶液；
将吲哚菁绿溶液逐滴加入六水硝酸锌溶液中，搅拌均匀，制得第一混合溶液，将第一混合溶液放置在室温条件下备用；
将2-甲基咪唑溶液加入到所述第一混合溶液中，搅拌均匀，制得第二混合溶液，第二混合溶液中2-甲基咪唑与六水硝酸锌的摩尔分数比为75；1，ICG的浓度为0.1mg/ml；
将PLGA支架浸泡于第二混合溶液中，浸泡时间10小时，真空干燥，制得表面涂敷光热效应涂层的血管支架(即光控可降解聚合物支架)。所制得的ZIF-8/ICG涂层形貌可参考图1，PLGA支架呈现出ZIF-8晶体结构，负载ICG之后，晶体形貌没有明显改变，但晶粒尺寸变小。
对ZIF-8/ICG涂层进行傅里叶变换红外光谱分析，图2为ZIF-8涂层包裹ICG前后的傅里叶变换红外光谱图。从图2中可知，负载ICG后，样品在1016cm-1和1088cm-1出现明显的吸收峰，与ICG的特征峰一致，证实光敏剂ICG(吲哚菁绿)被成功的负载在PLGA支架表面。
图3为通过差示扫描量热法测量制备PLGA支架所用PLGA的玻璃化转变温度测试结果图，从图3中可知，制备PLGA支架所用PLGA的玻璃化转变温度在48℃左右。
图4为在808nm近红外光照射下，负载有光热涂层的PLGA支架的光热曲线图，从图4中可知，照射10min后，PLGA支架的温度超过其玻璃化转变温度，达到50度。
图5为光照前后PLGA支架的表面形貌对比图，从图5中可观察到，光照之后，PLGA支架的表面产生明显的破损。
实施例三
本发明的实施例三为：光控可降解聚合物支架制备方法，包括如下步骤，
制备ZIF-8/ICG涂层(即光热涂层)
将0.11g六水硝酸锌溶于5ml去离子水中，搅拌均匀，制得六水硝酸锌溶液；
将0.05g吲哚菁绿溶于5ml去离子水中，搅拌均匀，制得吲哚菁绿溶液；
将2.27g2-甲基咪唑溶于10ml去离子水中，搅拌均匀，制得2-甲基咪唑溶液；
将吲哚菁绿溶液逐滴加入六水硝酸锌溶液中，搅拌均匀，制得第一混合溶液；
将2-甲基咪唑溶液加入到所述第一混合溶液中，搅拌均匀，制得第二混合溶液；
将PLGA支架浸泡于第二混合溶液中，真空干燥，制得表面涂敷光热效应涂层的血管支架(即光控可降解聚合物支架)。
进一步的，将PLGA材料溶于二氯甲烷溶液中得到1.7％(w/v)的PLGA溶液；
将负载药物溶于甲醇溶液中制得17％(w/v)的负载药物溶液，所述负载药物包括雷帕霉素、紫杉醇、克拉匹多和依维莫司中的至少一种；
将PLGA溶液与负载药物溶液共混，得到的聚合物药物溶液，负载药物溶液与PLGA溶液的质量比为3:10；
通过溅射的方式将聚合物药物涂层涂敷在光控可降解聚合物支架表面。
实施例四
请结合图6，本发明的实施例四为：光控可降解聚合物支架制备方法，包括如下步骤，
制备ZIF-8/ICG涂层(即光热涂层)
将0.11g六水硝酸锌溶于20ml去离子水中，搅拌均匀，制得六水硝酸锌溶液；
将0.05g吲哚菁绿溶于20ml去离子水中，搅拌均匀，制得吲哚菁绿溶液；
将2.27g 2-甲基咪唑溶于20ml去离子水中，搅拌均匀，制得2-甲基咪唑溶液；
将吲哚菁绿溶液逐滴加入六水硝酸锌溶液中，搅拌均匀，制得第一混合溶液；
将2-甲基咪唑溶液加入到所述第一混合溶液中，搅拌均匀，制得第二混合溶液；
将PLGA支架浸泡于第二混合溶液中反应1-10小时，真空干燥，制得表面涂敷光热效应涂层的血管支架(即光控可降解聚合物支架)。
图6为PLGA支架在第二混合溶液中反应1h、5h及10h的表面形貌对比图。从6可以观察到随着反应时间的延长，涂层结构越来越致密，涂层所含孔隙密度逐渐减少。
综上所述，本发明提供的光控可降解聚合物支架及其制备方法，光控可降解聚合物支架具备良好的组织相容性和血液相容性，可通过近红外光调控其降解速率和负载药物的释放速率，可应用于医用植入体的制备。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.光控可降解聚合物支架，其特征在于：其表面具有负载吲哚菁绿的ZIF-8晶体层。
2.根据权利要求1所述的光控可降解聚合物支架，其特征在于：所述ZIF-8晶体层的表面设有药物涂层。
3.根据权利要求2所述的光控可降解聚合物支架，其特征在于：所述药物涂层中的负载药物包括雷帕霉素、紫杉醇、克拉匹多和依维莫司中的至少一种。
4.光控可降解聚合物支架制备方法，其特征在于：包括如下步骤，
将六水硝酸锌溶于去离子水中，搅拌均匀，制得六水硝酸锌溶液；
将吲哚菁绿溶于去离子水中，搅拌均匀，制得吲哚菁绿溶液；
将2-甲基咪唑溶于去离子水中，搅拌均匀，制得2-甲基咪唑溶液；
将吲哚菁绿溶液加入六水硝酸锌溶液中，搅拌均匀,制得第一混合溶液；
将2-甲基咪唑溶液加入到所述第一混合溶液中，搅拌均匀，制得第二混合溶液；
将聚合物支架浸泡于第二混合溶液中，干燥后得到光控可降解聚合物支架。
5.根据权利要求4所述的光控可降解聚合物支架制备方法，其特征在于：所述第二混合溶液中，六水硝酸锌与2-甲基咪唑的摩尔分数比为1：75，吲哚菁绿溶液的浓度大于零且小于或等于0.3mg/ml。
6.根据权利要求4所述的光控可降解聚合物支架制备方法，其特征在于：制备第一混合溶液时，采用逐滴加入的方式将吲哚菁绿溶液加入六水硝酸锌溶液中；制备第二混合溶液时，采用逐滴加入的方式将2-甲基咪唑溶液加入到所述第一混合溶液中。
7.根据权利要求4所述的光控可降解聚合物支架制备方法，其特征在于：聚合物支架在第二混合溶液中的浸泡时间为5-72小时。
8.根据权利要求4所述的光控可降解聚合物支架制备方法，其特征在于：还包括如下步骤，
将PLGA材料溶于二氯甲烷溶液中，制得PLGA溶液；
将负载药物溶于甲醇溶液中，制得负载药物溶液；
将PLGA溶液与负载药物溶液共混，得到聚合物药物溶液；
将聚合物药物溶液涂敷在光控可降解聚合物支架表面并干燥，制得具有药物涂层的光控可降解聚合物支架。
9.根据权利要求8所述的光控可降解聚合物支架制备方法，其特征在于：所述负载药物包括雷帕霉素、紫杉醇、克拉匹多和依维莫司中的至少一种。
10.根据权利要求8所述的光控可降解聚合物支架制备方法，其特征在于：所述PLGA溶液中，聚乳酸与羟基乙酸的摩尔比为1：1、5：1或17：3。
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