DE69729778T2

DE69729778T2 - Stent zur Dilatation von stenotischen Schäden eines Blutgefässes

Info

Publication number: DE69729778T2
Application number: DE69729778T
Authority: DE
Inventors: Takashi Fujinomiya-shi Kitaoka; Kazuhiko Fujinomiya-shi Hagiwara; Yousuke Fujinomiya-shi Moriuchi
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1996-09-25
Filing date: 1997-09-25
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2017-09-26
Also published as: EP0832618B1; DE69729778D1; US6174326B1; EP0832618A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Stent (endoluminale Gefäßprothese) verwendet für die Dilatation einer stenotischen Läsion eines Blutgefäßes.
PTCA (perkutane transluminale Koronarangioplastie) ist eine weithin angewendete Behandlung von stenotischen Krankheiten von Koronararterien, wie etwa Stenokardie und myokardialer Infarkt. Bei der PTCA wird die stenotische Läsion des Blutgefäßes (Koronararterie) von innen geöffnet, um den Blutfluss dadurch zu ermöglichen.
Um die Restenose des Blutgefäßes nach der Blutgefäßdilatation zu verhindern, wurde ein dehnbares, intraluminales Transplantat ("Stent"), wie im US Patent 4,733,665 offenbart, entwickelt.
Ein Stent ist eine zylindrische medizinische Vorrichtung verwendet um die innere Öffnung eines Körperganges (Ductus), wie etwa eines Blutgefäßes oder eines Gallenganges zu erhalten. Der bzw. das Stent wird in den Körpergang in einem kompakten oder gefalteten dünnen Zustand eingebracht. Wenn der Stent an seiner Zielstelle (Stenoseläsion) positioniert ist, wird der Stent ausgedehnt und gegen die innere Wand des Lumens an den Ort gepresst, und steht dort, um als eine strukturelle Stütze für das Lumen zu dienen.
Es gibt zwei Mechanismen für die Stentausdehnung. Einer ist der Mechanismus, wo der Stent radial auswärts von der Innenseite durch eine externe Kraft geschoben wird, nämlich durch Anordnen eines Ballons innerhalb des Stents und Aufblasen des Ballons. Die andere ist der Mechanismus, wo ein Stent, der seine Ursprungsform wiederherstellen kann, in eine kompakte Form gefaltet wird, und die Kraft zur Aufrechterhaltung einer derartigen kompakten Form wird entfernt, damit sich der Stent selbst in eine radial auswärtige Richtung durch seine eigene wiederherstellende Kraft ausdehnen kann.
Der Stent der ersten Sorte, welcher in einer radial auswärtigen Richtung durch die äußere Kraft des aufgeblasenen Ballons ausgedehnt wird, wird ein ballon-ausgedehnter Stent genannt und der Stent dieser Art ist nicht selbst ausdehnbar. Der ballon-ausgedehnte Stent wird aus einem Metallmaterial hergestellt, welches unwahrscheinlich seine Ursprungsform wiederherstellt, wenn der Stent einmal ausgedehnt ist, und im Blick auf die biologische Sicherheit sind die bevorzugten Materialien in einem Körper inaktiv, wie etwa rostfreier Stahl, Tantal und ähnliche.
Der Stent, der sich durch seine eigene, wiederherstellende Kraft ausdehnt, wird selbstausdehnender Stent genannt, und der Stent dieser Art wird mit einer Einrichtung für das Zusammenziehen versehen und ist selbst ausdehnbar. Zum Beispiel kann der Stent zusammengezogen und in einer Röhre aufgenommen werden mit einem äußeren Durchmesser kleiner als der innere Durchmesser der Zielläsion, und wenn das distale Ende der Röhre einmal die Zielläsion erreicht hat, kann der Stent aus der Röhre herausgeschoben werden, um seine Selbstausweichung zu ermöglichen. Wie vorher beschrieben sollte der sich selbst ausdehnende Stent seine Ursprungform wiederherstellen können und daher ist ein derartiger Stent aus rostfreiem Stahl, einer superelastischen Legierung oder einer Formgedächtnislegierung (eine Nickel-Titan-Legierung in den letzteren zwei Fällen).
Von den selbst ausdehnbaren Stents wird einer unter Verwendung einer superelastischen Legierung (Formgedächtnislegierung) in JP-B-5-43392 offenbart.
Wie vorher beschrieben, sind die meisten der derzeitig erhältlichen Stents aus Metall hergestellt. Metall wurde mit Blick auf die ihm eigenen physikalischen Eigenschaften und besonderen Funktionen als auch die Sicherheit und die Kompatibilität mit dem Gewebe ausgewählt. Metall ist jedoch vom Standpunkt des Blutes ein völlig fremdes Material und das Blut induziert Thrombusbildung und Blutplättchenaktivierung, um die Migration und Proliferation von vaskulären Glattmuskelzellen (VSMC) zu induzieren.
Da der Stent im Allgemeinen eine komplexe Netzstruktur hat, ist die Platzierung immer mit einigem Risiko der Verschmälerung oder Blockade der Blutgefäße durch Thrombusbildung oder durch Migration und Proliferation von vaskulären Glattmuskelzellen verbunden, und dies ist der Grund, warum der Patient ein antithrombogenes Mittel, wie etwa Heparin oder Warfarin für etwa zwei Wochen nach der Stentplatzierung verabreicht kriegt, bis die innere Oberfläche des Stents im Wesentlichen mit Hemangioendothelialzellen bedeckt ist. Eine derartige Verabreichung von antithrombogenem Mittel kann in dem Auftreten von Blutungskomplikationen von der Arterie an der Punktierungsstelle oder aus dem Umfeld resultieren.
Wenn die Restenose kurz nach der Stentplatzierung, induziert durch Migration und Proliferation der vaskulären glatten Muskelzellen durch die Blutplättchenaktivierung verhindert werden könnte, könnte die Dosierung und die Zeitspanne der antithrombogenen Verabreichung reduziert oder auf Null gesetzt werden, wobei die Ergebnisse die kürzere Dauer des Krankenhausaufenthaltes und verminderte Blutungskomplikationen sein sollten.
In der Zwischenzeit wurden verschiedene Verfahren zu dem Zweck entwickelt, medizinische Vorrichtungen antithrombogen zu machen.
Das US-Patent 3 810 781 offenbart ein Verfahren zur Verleihung von Antithrombogenizität an eine Oberfläche eines Plastikharzes, wobei ein kathionisches oberflächenaktives Mittel auf der Plastikoberfläche absorbiert wird, und Heparin, welches mit Glutaraldehyd quer vernetzt wird, ionisch an das oberflächenwirksame Mittel gebunden wird.
Das US-Patent 4 118 485 offenbart ein Verfahren zur Verleihung von Antithrombogenizität an eine Oberfläche eines Substrats eines Plastikharzes, Glas oder Metall, wobei das Substrat mit einer Heparin-quaternäres Amin-Komplexverbindung beschichtet wird und die Oberfläche weiterhin mit Glutaraldehyd behandelt wird, um eine Schiff'sche Basis zu bilden, um dadurch die Substratoberfläche mit Antithrombogenizität zu versehen. Dort ist ebenfalls ein Verfahren offenbart, in dem die Substratoberfläche mit einem Heparin-quaternäres Amin (Benzalkoniumchlorid)-Komplexverbindung beschichtet wird, um der Substratoberfläche Antithrombogenizität zu verleihen.
In diesem Verfahren jedoch wird das Heparin, die Heparin-quaternäre Aminverbindung oder die Heparinquaternäre Amin-Glutaraldehydverbindung an die Substratoberfläche durch eine IPN (interpenetrating network)-Struktur oder intermolekulare Kraft angeheftet und daher wird die Heparin-Substratbindung nicht ausreichend stark wie in dem Fall einer kovalenten Bindung.
EP-A-679373 offenbart ein Verfahren, in dem das Stent durch Vakuumabscheidung einer Parylenharzbeschichtung auf dem Stent mit Antithrombogenizität versehen wird.
JP-B-638851 offenbart verschiedene Verfahren für die kovalente Bindung von Heparin oder eines Derivats davon an die Oberfläche von verschiedenen Plastikharzmaterialien. In diesen Verfahren wird das Heparinderivat kovalent an die Substratoberfläche gebunden, und das Heparinderivat wird nur unwahrscheinlich von der Oberfläche entfernt. Jedoch ist in dem Fall eines Metallmaterials, welches weniger aktiv als das Plastikmaterial ist, unbekannt, ob ein derartiges Heparinderivat kovalent an die Metalloberfläche durch das selbe Vorgehen gebunden werden kann. Selbst wenn ein derartiges Heparinderivat kovalent an die Metalloberfläche eines Stents gebunden werden könnte, ist es nach wie vor unbekannt, ob das Heparinderivat wirkungsvoll die Migration und Proliferation der vaskulären Glattmuskelzellen unterdrücken kann.
Rostfreier Stahl, das am häufigsten für einen Stent eingesetzte Material, ist röntgendurchlässig, und da ein Stent eine Netzstruktur hat und die Weite des rostfreien Stahlgegenstandes, welcher ein Netz bildet, eine Dicke von 0,2 mm hat, war es ziemlich schwierig, die genaue Position und Geometrie des röntgendurchlässigen rostfreien Stahlstents während und nach der Operation zu bestimmen. Ein röntgendichter Marker wurde an dem Katheter vorgesehen, um die Position des Stents anzuzeigen. Derartige röntgendichte Marker auf dem Katheter jedoch sind weit entfernt davon, befriedigend zu sein, da es ein beträchtiges Risiko gibt, dass der Stent von der vorbestimmten Stelle auf dem Katheter entfernt wird. Zusätzlich resultierte die Unmöglichkeit der direkten Bestimmung der Kathetergeometrie oftmals in einem Mangel der Entdeckung ungenügender Stentausdehnung und "elastischer Zurückfaltung", welches das Zurückkehren des einmal ausgedehnten Stents in seinen anfänglich unausgedehnten Stents Zustand durch die Wiederherstellungstendenz ist, die in einem bestimmten Umfang allen Metallmaterialien innewohnt.
Um eine derartige Situation zu überwinden, offenbart EP-A-679372 ein Stent versehen mit einem röntgendichten Marker. Ein mit einem Metall zu dem Zwecke der Verleihung von Röntgendichte platzierter Stent leidet jedoch an dem Risiko der Induktion der Verschmälerung und der Blockierung des Blutgefäßes an der Stelle, an der es platziert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Mit Blick auf die vorher beschriebene Situation ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Stent zur Verfügung zu stellen, mit einer langfristigen Antithrombogenizität als auch einer hervorragenden Gewebenachformbarkeit.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Stent zur Verfügung zu stellen, dessen Lokalisierung und Geometrie durch Röntgenstrahlung bestätigt werden kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Stents zur Verfügung zu stellen.
Derartige Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch die angehängten Ansprüche erzielt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die 1(a) und 1(b) sind Ausfaltungsansichten einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stents.
Die 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stents.
Die 3 ist eine Querschnittsansicht, die eine Einheit des Stents der 2 zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Der erfindungsgemäße Stent umfasst ein Metallsubstrat.
Bevorzugt ist das für das Stentsubstrat verwendete Material ein biokompatibles Material, wie etwa rostfreier Stahl, Tantal, eine superelastische Nickel-Titan (Ni-Ti)-Legierung oder ein thermoplastisches Polymer.
Der Stent der vorliegenden Erfindung ist nicht bezüglich seiner Form begrenzt. Jedoch ist er bevorzugt in einer radialen Richtung ausdehnbar, vom zusammengezogenen Zustand zum ausgedehnten Zustand und in einer axialen Richtung flexibel.
Der Stent hat typischerweise eine zylindrische Form, welche in der Form einer Spule, eines Netzes oder eines Balges ist und der Stent kann entweder eine einzelne Einheit oder einen Zug von zwei oder mehr Einheiten umfassen. Die 1 ist eine Ausführungsform des Stents in seinem zusammengezogenen Zustand. (a) ist eine ausgefaltete Ansicht des zusammengezogenen Zustands und (b) ist eine ausgefaltete Ansicht des ausgedehnten Zustands.
Eine perspektivische Ansicht des beispielhaften erfindungsgemäßen Stents wird in der 2 gezeigt. Der Stent 1 der vorliegenden Erfindung hat ein kovalent daran gebundenes antithrombogenes Mittel 2 und eine plattierte röntgendichte Metallschicht 3, abgeschieden auf wenigstens einem Teil des Stents. In der 2 gezeigten Ausführungsform, deren Teil querschnittsweise in der 3 gezeigt wird, ist das antithrombogene Mittel 2 kovalent an die Oberfläche des Stents gebunden, die in Kontakt mit dem Blut kommt, und die röntgendichte plattierte Metallschicht 3 ist auf der Stentoberfläche abgeschieden, die nicht mit dem Blut in Kontakt kommen wird. Mit anderen Worten, wird die äußere Oberfläche des Stents mit einer plattierten Metallschicht 3 belegt und die Rückseite und die Flanke der äußeren Oberfläche des Stents sind kovalent mit dem antithrombogenen Mittel 2 verbunden.
Die Oberfläche des Stents ist behandelt, um Antithrombogenizität und Röntgendichte aufzuweisen. Die Oberfläche wird zunächst röntgendicht und dann antithrombogen gemacht.
Beispielhafte röntgendichte Behandelungen schließen das Plattieren eines röntgendichten Metalls, wie etwa Gold, Silber, Platin, Iridium, Tantal und Ähnliche auf die Stentoberfläche ein. Es wurde bisher als schwierig angesehen, jede weitere Oberflächenbehandlung auf der röntgendichten metallplattierten Oberfläche durchzuführen, da viele röntgendichte Metalle Edelmetalle sind und die röntgendichte metallplattierte Oberfläche inaktiv ist, und kein Versuch wurde unternommen, um die metallplattierte Oberfläche thrombobeständig zu machen. Es ist die vorliegende Erfindung, die erstmals das Vorsehen eines Stents mit sowohl Röntgendichte und Antithrombogenizität durch ein zweckmäßiges Verfahren ermöglicht, nämlich durch Metallplattierung des Stents auf einer gewünschten Oberfläche und nachfolgende Durchführung der antithrombogenen Behandlung auf einer anderen erwünschten Oberfläche. Der Stent ist an der äußeren Oberfläche, die nicht in Kontakt mit dem Blut kommen wird, oder einem Teils davon mit Metall plattiert. Mit Blick auf die Röntgendichte wird der Stent bevorzugt entlang seiner gesamten Länge plattiert, um eine befriedigende Sichtbarkeit zu ermöglichen. Das bevorzugte röntgendichte Material ist Gold mit Blick auf seine hervorragende Stabilität. Jedes Metall weist Röntgendichte auf und daher sollte das Metall in einer Dicke plattiert werden, die eine Angiografie nach der Stentplatzierung ermöglicht. Im Fall von Gold wird wird die röntgendichte Schicht bevorzugt in einer Dicke von 10 bis 40 μm plattiert.
Wenn ein Stent von zylindrischer Form auf seiner äußeren Oberfläche plattiert wird, sollte die Plattierung nach dem Maskieren der inneren Oberfläche durchgeführt werden, um die Metallablagerung darauf zu verhindern. Bevorzugt wird ein Metallzylinderrohr an beiden Enden verspundet, so dass die Plattierungsflüssigkeit nicht darin eindringen kann. Nachfolgend wird das versiegelte Zylinderrohr metallplattiert und dann wird dem Zylinderrohr eine Form eines Stents durch Stanzen oder Laserbehandlung gegeben.
Der Stent wird wie im Folgenden beschrieben antithrombogen gemacht.
(1) Die Oberfläche des Stents wird zunächst mit einem Oxidationsmittel behandelt.
Beispielhafte Oxidationsmittel sind Halogengas, Ozon, Chromsäurederivate und ähnliche, wobei Ozon bevorzugt ist. Die Behandlung mit Ozon ist eine der stärksten Oxidationsbehandlungen und daher für die Aktivierung der chemisch inaktiven Oberfläche eines Metalls, wie etwa rostfreier Stahl, geeignet.
Im Verlauf der Oxidation durch Ozon wird die Substratoberfläche nicht nur chemisch aktiviert sondern ebenfalls physikalisch aktiviert, um in einer Oberflächenaufrauung zu resultieren. Die gebildeten feinen Oberflächenunregelmäßigkeiten werden als ein Anker für das bei der Heparinimmobilisierung verwendete Kopplungsmittel dienen. Die Unreinheiten auf der Oberfläche, welche mit dem Verankern des Kopplungsmittels interferieren können, werden ebenfalls durch die Oxidation durch Ozonbehandlung abgebaut, was eine starke Heparinimmobilisierung ermöglicht.
Ozon wird in einem Ozon-Generator durch Oxidation von Sauerstoff erzeugt, und die Ozonbehandlung wird durch in Kontakt bringen des dadurch erzeugten Ozons mit dem Stent durchgeführt. Die Ozonbehandlung wird bei einer Ozonkonzentration, Sauerstoff (Ozon)-Fließgeschwindigkeit, Reaktionstemperatur und Reaktionsdauer durchgeführt, die angemessen gemäß dem Material des zu behandelnden Stents ausgewählt wird. Wenn die behandelte Oberfläche eine Metalloberfläche ist, kann die Ozonbehandlung unter strengeren Bedingungen durchgeführt werden, als in dem Fall der Behandlung einer organischen Harzoberfläche.
Die Ozonkonzentration ist bevorzugt im Bereich von 20 bis 100 mg/l. Eine Ozonkonzentration von weniger als 20 mg/l wird in einer ungenügenden Oberflächenaktivierung resultieren, während eine Ozonkonzentration von mehr als 100 mg/l das Risiko einer ungleichmäßigen Reaktion nach sich ziehen kann.
Die Sauerstoff (Ozon-)Fließgeschwindigkeit ist bevorzugt im Bereich von 50 bis 1.000 ml/min. Eine Fließgeschwindigkeit von weniger als 50 ml/min kann in örtlicher Reaktion resultieren, und eine Fließgeschwindigkeit von mehr als 1.000 ml/min ist unwirtschaftlich, da einiges Ozon nicht an der Oberflächenaktivierung beteiligt sein wird.
Die Reaktionstemperatur kann durch erhöhen der Temperatur innerhalb des Bereiches von 0 bis 70°C gemäß der Beschaffenheit des Materials bestimmt werden, wenn die Stentoberfläche bei normaler Temperatur nicht oxidierbar ist.
Die Reaktionsdauer ist bevorzugt innerhalb des Bereichs von 30 bis 120 Minuten. Die Reaktion wird schwierig zu steuern sein, wenn die Ozonbehandlung innerhalb von 30 Minuten durchgeführt wird. Eine Reaktionsdauer von mehr als 120 Minuten ist zu lang und ineffizient.
(2) Als Nächstes wird ein antithrombogenes Mittel kovalent an die Stentoberfläche durch ein Kopplungsmittel mit zwei oder mehr Aminogruppen und einem Quervernetzungsmittel mit zwei oder mehr Aldehyd- oder Epoxidgruppen gebunden.
Die aktivierte Oberfläche reagiert mit einem Kopplungsmittel mit zwei oder mehreren Aminogruppen, welche temporär die ionische Bindung des antithrombogenen Moleküls (bevorzugt das Heparinmolekül) an die aktivierte Oberfläche ermöglicht. Beispielhafte Kopplungsmittel schließen Polyethylenimin, Polyethylenglycoldiamin, Ethylendiamin und Tetramethylendiamin ein.
Das Heparinmolekül wird in Kontakt mit der Substratoberfläche gebracht, die folglich angeheftete Aminogruppen hat, um das Heparin an das Substrat ionisch zu binden. Das Heparin wird temporär an die Substratoberfläche für die kovalente Bindung in dem nachfolgenden Schritt angeheftet.
Das Heparinmolekül, das in Kontakt mit der Substratoberfläche gebracht wird, kann das Heparinmolekül selbst sein. Das Heparinmolekül ist jedoch bevorzugt eines, bei denen ein Teil seiner N-Sulfatgruppenreste desulfatiert und in primäre Aminreste umgewandelt ist. Der Prozentsatz der primären Aminogruppe in dem Heparinmolekül ist jedoch bevorzugt so eingestellt, um in dem Bereich von 5 bis 25% zu sein, da Heparin proportional zu dem Grad einer derartigen Desulfatierung deaktiviert wird. Wenn Heparin oder aminiertes Heparin für das antithrombogene Mittel verwendet wird, wird der Stent ausreichende Antithrombogenizität für etwa zwei Wochen nach der Stentplatzierung in der Läsion behalten. Die Verwendung von Heparin oder des aminierten Heparins resultiert ebenfalls in einer hohen Wiederherstellung des Körpergewebes.
Das antithrombogene Mittel kann alternativ eine Verbindung umfassen, welche antithrombogen ist und die Migration von Glattmuskelzellen unterdrücken kann, wie etwa ein Calciumantagonist, ein Inhibitor des Angiotensin-umwandelnden Enzyms oder ein Antagonist des Rezeptors des Blutplättchenmembranglycoproteins (2II-3III-Antagonist). Das antithrombogene Mittel sollte ebenfalls ionisch an die Aminogruppe binden können.
(a) Das Kopplungsmittel kann an die Substratoberfläche durch Aufbringen der Lösung des Kopplungsmittels auf die Substratoberfläche durch Beschichten oder Eintauchen angeheftet werden. Die Lösung kann auf einen pH von 4 bis 12 eingestellt werden, da ein pH außerhalb dieses Bereichs in dem Ionenausfluss in einigen Substratmetallmaterialien resultieren kann und in einem Verlust an aktivierter Oberfläche resultiert. Die Reaktionstemperatur ist bevorzugt in dem Bereich von 0°C bis weniger als 80°C. Eine Reaktionstemperatur von niedriger als 0°C resultiert in reduzierter Reaktivität, während eine Reaktionstemperatur oberhalb 80°C mit dem Risiko der Denaturierung des Kopplungsmittels verbunden ist. Die Reaktionsdauer ist bevorzugt von 10 Minuten bis 24 Stunden. Eine Reaktionsdauer von weniger als 10 Minuten resultiert in ungenügender Reaktion, während eine Reaktionsperiode von mehr als 24 Stunden mit dem Risiko der Denaturierung des Kopplungsmittels bei bestimmten pH oder Temperaturen verbunden ist.
Als Nächstes wird das antithrombogene Mittel, bevorzugt Heparin, ionisch an das Substrat mittels Aufbringen der Heparinlösung auf die Substratoberfläche mit dem daran angehefteten Kopplungsmittel durch Beschichten oder Eintauchen aufgebracht. Die aufgebrachte Lösung ist bevorzugt auf einen pH von 2 bis 5 eingestellt, da ein pH von weniger als 2 in einer reduzierten Heparinstabilität resultiert, während ein 5 übersteigender pH in der Reduktion der positiven Ladung der Substratoberfläche resultiert, was zu einer reduzierten Menge an gebundenem Heparin führt.
Die Reaktionstemperatur ist bevorzugt in dem Bereich von 0 bis 80°C, da eine Reaktionstemperatur von niedriger als 0°C in einer signifikant reduzierten Ionbindungsrate des Heparins resultiert, während eine Reaktionstemperatur von höher als 80°C in einer reduzierten Heparinstabilität resultiert. Die Reaktionsdauer ist bevorzugt von 10 Minuten bis 24 Stunden, da eine Reaktionsdauer von weniger als 10 Minuten in einer ungenügenden Ionbindung resultiert, während eine Reaktionsdauer von mehr als 24 Stunden in einer reduzierten Heparinaktivität resultiert. Die Heparinkonzentration ist bevorzugt 0,05% oder mehr und bevorzugt gleich oder niedriger als die Sättigungskonzentration.
b) Als Nächstes wird eine Verbindung mit wenigstens zwei Aldehyd- oder Epoxidgruppen als ein Quervernetzungsmittel zwischen dem Kopplungsmittel und dem Heparinmolekül reagieren gelassen, um das antithrombogene Mittel, bevorzugt Heparin, an die Substratoberfläche kovalent zu binden. Beispielhafte Quervernetzungsmittel sind Glutaraldehyd und Ethylenglycoldiglycidylether. Wenn ein Dialdehydderivat als das Quervernetzungsmittel verwendet wird, ist die gebildete kovalente Bindung unstabil und eine nachfolgende Stabilisierung durch Reduktion ist erforderlich.
Die Bildung einer kovalenten Bindung durch ein Quervernetzungsmittel kann durch Aufbringen einer Lösung des Quervernetzungsmittels auf die Substratoberfläche durch Beschichten oder Eintauchen durchgeführt werden. Die Lösung des Quervernetzungsmittels hat bevorzugt eine Konzentration im Bereich von 0,1 bis 0,5%, da eine Konzentration. von weniger als 0,1% in einer ungenügenden Quervernetzung resultiert, und eine Konzentration höher als 0,5% die Heparinaktivität nachteilig beeinflusst. Der pH ist bevorzugt im Bereich von 2 bis 5, da ein pH von weniger als 2 in einer reduzierten Heparinstabilität resultiert, und ein pH höher als 5 in der schnellen Abgabe des ionisch gebundenen Heparins von dem Substrat vor der Quervernetzung resultiert. Die Reaktionstemperatur ist bevorzugt im Bereich von 0 bis 60°C, da eine Reaktionstemperatur niedriger als 0°C in einer ungenügenden Reaktion resultiert, und eine Reaktionstemperatur höher als 60°C wird die Heparininaktivierung induzieren. Die Reaktionsdauer ist bevorzugt im Bereich von 30 Minuten bis 24 Stunden, da eine Reaktionsdauer kürzer als 30 Minuten ungenügend für die Vollendung der Quervernetzung ist, und eine Reaktionsdauer länger als 24 Stunden wird die Heparininaktivierung induzieren.
Wenn ein Dialdehydderivat als das Quervernetzungsmittel verwendet wird, ist, wie vorher erwähnt, die gebildete kovalente Bindung unstabil. Die gebildete unstabile Bindung (Schiff'sche Base) wird nachfolgend durch Aufbringen einer Lösung eines Reduktionsmittels durch Beschichten oder Eintauchen stabilisiert. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Reduktionsmittel zu der Lösung zugegeben, welche der Quervernetzungsreaktion unterzogen wird, und dann kann die Heparinimmobilisierung als eine Reaktion in der Reaktionskaskade vollendet werden, und die Reduktion kann ohne Brechen der unstabilen kovalenten Bindung vollendet werden. Das Reduktionsmittel in einer wenigstens stöchiometrischen Menge zu der zu reduzierenden Bindung wird für die Reduktion verwendet. Die Zugabe des Reduktionsmittels in einer kleineren Menge bei einer höheren Konzentration ist bevorzugt, um die Änderung in Reaktionsbedingungen, wie etwa der Temperatur und der Konzentration des Quervernetzungsmittels, zu vermeiden. Die Reaktionsdauer sollte auf nicht mehr als 2 Stunden beschränkt werden, um dadurch die Heparininaktivierung zu vermeiden.
Die vorliegende Erfindung wird in weiteren Einzelheiten mit Bezug auf die Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben, welche keineswegs den Umfang der Erfindung begrenzen.
BEISPIELE
Beispiel 1
Eine Platte aus rostfreiem Stahl (Material: SUS 316L) von 1 mm Dicke wurde in Proben von 8 mm × 8 mm geschnitten. Die Probeplatten wurden mit Ozon bei einer Ozonkonzentration von 88 mg/l behandelt und einer Sauerstofffließgeschwindigkeit von 800 ml/min für Reaktionsdauern von 0, 30, 60, 120 und 180 Minuten. Die Probeplatten wurden auf ihren Prozentsatz an elementarem Sauerstoff auf ihrer Oberfläche durch Elektronspektroskopie für chemische Analyse (hiernach als ESCA abgekürzt) überprüft. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1 Prozentsatz an elementarem Sauerstoff auf ozonbehandelten Proben
Der Prozentsatz an elementarem Sauerstoff wird im Wesentlichen bei einer Reaktionsdauer von 60 Minuten konstant, und es war wahrscheinlich, dass das Oxid auf der Probenoberfläche bei der Reaktionsdauer von 60 Minuten gesättigt wurde. Daher würde eine Reaktionsdauer von mehr als 60 Minuten unnötig sein, während eine Reaktionsdauer von weniger als 60 Minuten in einer ungenügenden Reaktion resultieren würde, da der Prozentsatz des Oxids auf der Stentoberfläche weiter ansteigt. Durch Messung des Prozentsatzes des elementaren Sauerstoffs, wie vorher beschrieben, war es möglich zu bestätigen, dass die Substratoberfläche durch Ozonbehandlung aktiviert wird und die optimalen Bedingungen für die Ozonbehandlung von SUS 316L zu bestimmen. Für andere Metallsubstratmaterialien können optimale Bedingungen in einer ähnlichen Art und Weise bestimmt werden.
Beispiel 2
Die Probeplatten des Beispiels 1 wurde in eine 0,5%-ige wässrige Lösung von Polyethylenimin (hiernach als PEI abgekürzt) für 5 Stunden eingetaucht, um PEI auf der Probenoberfläche zu immobilisieren. Die Proben wurden durch eine Abriebsuntersuchung durch Reiben der Probenoberfläche mit einem Polyethylenterephthalatfilm und Analysierung jeder Probe durch ESCA überprüft, um dadurch zu bestätigen, dass PEI nicht nur in einem ungebundenen Zustand vorhanden ist, sondern an die Probenoberfläche gebunden. Das im ESCA gemessene Element war Stickstoff aus PEI. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2 Prozentsatz von elementarem Stickstoff auf jeder Probenoberfläche
Die Entfernung des PEI war klar in der nicht-ozonbehandelten Probe (die Probe mit der Ozonbehandlungsdauer von 0 Minuten), und es wurde nachgewiesen, dass eine maximale Menge von PEI immobilisiert wird, wenn die Probenplatten für eine Reaktionsdauer von 60 Minuten ozonbehandelt werden. Wie vorher beschrieben, wird die Substratoberfläche wirkungsvoll durch Ozonbehandlung aktiviert, und die in Beispiel 1 für SUS 316L bestimmten optimalen Bedingungen sind wirksam für die Immobilisierung von PEI.
Beispiel 3
Um das Heparin ionisch an das Probensubstrat zu binden, wurde eine Lösung von Heparin, wobei ein Teil seiner N-Sulfatgruppenreste desulfatiert und in primäre Aminreste umgewandelt wurden (die Synthese des aminierten Heparins wurde gemäß JP-B-8-38851 durchgeführt), wurde durch Lösung des aminierten Heparins in 50 mM Succinatpuffer pH 4,0 in einer Konzentration von 0,05 durchgeführt, und die Probesubstrate des Beispiels 2, welche für 60 Minuten ozonbehandelt wurden, wurden in der Lösung bei 45°C für 2 Stunden eingetaucht. Die Proben dieses Schritts (in welchem Heparin an das Substrat über einen Ionenbindung angeheftet wird) werden als Proben A bezeichnet.
Alle Proben A (außer die Proben welche keiner weiteren Behandlung unterzogen werden) wurden einer Serie von wie im Folgenden beschriebenen Behandlungen unterzogen, um das Heparin an das Substrat durch eine kovalente Bindung anzuheften.
Die Proben A wurden in 2 ml wässrigen Lösungen von 0,1%, 0,2%, 0,3% beziehungsweise 0,5% Glutaraldehyd (welches als das Quervernetzungsmittel dient) bei 55°C für 2 Stunden eingetaucht. Nach dem Eintauchen wurden 0,2 ml einer wässrigen Lösung von Natriumcyanoborhydrid bei einer Konzentration 20 Mal höher als die der Glutaraldehydlösung zu jeder Glutaraldehydlösung zugegeben, und die Lösung wurde gründlich gerührt und bei 55°C für 2 Stunden stehen gelassen, um die Bindungsstellen zu reduzieren. Die Proben wurden dann in destilliertes Wasser bei 55°C für eine Stunde eingetaucht, um das überschüssige Quervernetzungsmittel und das Reduktionsmittel zu entfernen. Die resultierenden Proben wurden als B1-, B2-, B3- und B4-Proben bezeichnet.
Das vorher beschriebene Vorgehen wurde wiederholt, außer dass die Quervernetzungs- und Reduzierungsreaktion bei 4°C durchgeführt wurde. Die Proben wurden als C1-, C2-, C3- und C4-Proben bezeichnet.
Die Proben wurden durch Umwälzung physiologischer Kochsalzlösung bei 37°C für 3 Tage bei einer Fließgeschwindigkeit von 410 ml/min gewaschen, und die Proben wurden auf ihre auf ihrer Oberfläche verbleibenden Heparinaktivität unter Verwendung eines kommerziell erhältlichen Messbausatzes (Test-Team Heparin kit, Daiichi-Kagaku Yakuhin) überprüft. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 gezeigt.
Tabelle 3(1) Auf der Probenoberfläche verbleibende Heparinaktivität [IU × 10^–3/cm²]
Tabelle 3(2) Auf der Probenoberfläche verbleibende Heparinaktivität [IU × 10^–3/cm²]
Die Wirkungen der Quervernetzung auf die Heparinimmobilisierung waren aus den Ergebnissen der nicht-quervernetzten Probe A ersichtlich, welche eine klare Reduktion der Heparinaktivität durchmachte. Eine optimale Quervernetzung in Beispiel 3 resultierte bei einer Temperatur von 4°C und einer Glutaraldehydkozentration von 0,2% oder 0,3%.
Beispiel 4
Die Probe C3, welche die optimalen Ergebnisse im Beispiel 3 aufwies und die Kontrastprobe (unbehandelte rostfreie Stahlprobe, SUS 316L) wurden einer Ethylenoxidgassterilisation unterzogen (hiernach als EOG-Sterilisation bezeichnet) und dann einem Blutplättchen-Ausdehnbarkeitstest. Die Sterilisation wurde unter den Bedingungen einer Temperatur von 50°C, Feuchtigkeit von 65%, EOG-Druck von 0,7 kg/cm², Reaktionsdauer von 3 Stunden durchgeführt und EOG wurde durch dreimaliges Wiederholen des Vorgangs von Druckreduktion und Lufteinleitung entfernt. Die Proben wurden für 7 Tage nach der Sterilisation gelassen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 5 gezeigt. Die Reaktivität der Probenoberfläche mit den Blutplättchen kann aus den Ergebnissen bestimmt werden.
Das Vorgehen des Blutplättchen-Ausdehnbarkeitstests und seine Signifikanz sind im Folgenden beschrieben.
Die Probenoberfläche wurde mit blutplättchenreichem Plasma (hiernach als PRP bezeichnet) für eine festgesetzte in Kontakt gebracht, die eine voreingestellte Anzahl von Blutplättchen Zeit enthält, und die Proben wurden auf ihr antithrombogener Grad durch die Anzahl und die Morphologie der Blutplättchen überprüft, die an die Probenoberfläche anhefteten.
Illustrativer wurde menschliches Venenblut (mit 3,8% zugesetztes Natriumcitrat) zentrifugiert, um PRP (blutplättchenreiches Plasma) abzutrennen, und eine weitere Zentrifugation wurde durchgeführt, um blutplättchenarmes Plasma (hiernach als PPP bezeichnet) zu erhalten. Die derartig hergestellten PRP und PPP wurden verwendet, um eine PRP herzustellen, in der die Anzahl der enthaltenden Blutplättchen auf 10 × 10⁴/μl eingestellt ist. 200 μl des eingestellten PRP wurden auf eine 8 × 8 mm-Probe getropft und eine Polystyrolpetrischale wurde auf dem Tröpfchen angeordnet, um die Flüssigkeitsdicke auf 2 mm einzustellen. Nach Stehenlassen für 30 Minuten wurde die Probe gewaschen, mit 1% wässriger Glutaraldehydlösung fixiert und mit einem Elektronmikroskop beobachtet und fotografiert. Die Anzahl der an die Flächeneinheit der Probe angehefteten Blutplättchen wurde auf der elektronmikroskopischen Fotografie für jede der im Folgenden beschriebenen morphologischen Kategorien gezählt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4 Ergebnisse des Blutplättchen-Ausdehnbarkeitstest [/0,03 mm²]

Typ I: Die Blutplättchen machten eine Änderung ihrer Morphologie von scheibenförmiger normaler Morphologie zu kugelförmiger Morphologie durch. Wenige Pseudopoden wurden beobachtet.
Typ II: Einige oder mehrere Pseudopoden wurden beobachtet. Die Zellen begannen sich auszudehnen.
Typ III: Die Zellen dehnten sich vollständig aus und fielen zusammen.

Die Oberflächenreaktivität des rostfreien Stahlsubstrats zu den Blutplättchen war durch die Heparinbeschichtung reduziert, und resultierte in der Antithrombogenizität des Substrats.
Beispiel 5 und Vergleichsbeispiele 1 und 2
Neun Rohre aus rostfreiem Stahl (Material: SUS 316L; Länge: 20 mm; äußerer Durchmesser: 1,4 mm; Wanddicke: 0,1 mm) wurden in ballon-ausdehnbare Stents mit Laser gearbeitet. Von diesen Stentproben wurden 3 Stentproben mit Heparin unter den Bedingungen des Beispiels 3 Probe C3 beschichtet, (hiernach als HC (Heparin-beschichtete) Proben bezeichnet; Beispiel 5); und 3 Stentproben wurden durch ein herkömmliches Verfahren, nämlich mit Heparin-Benzalkonium, beschichtet (Heparin-Dimethylstearylbenzylchlorid) für Kontrastzwecke (hiernach als HB (Heparin-Benzalkonium) Proben bezeichnet; Vergleichsbeispiel 1). Die verbleibenden 3 Stentproben wurden ohne weitere Behandlung verwendet (hiernach als NH (Nicht-Heparin) Proben bezeichnet; Vergleichsbeispiel 2).
Die Proben wurden durch Umwälzung physiologischer Kochsalzlösung bei 37°C für 14 Tage bei einer Fließgeschwindigkeit von 410 ml/min gewaschen. Die Stents wurden auf ihre Heparinaktivität durch Wiederholen des Vorgehens des Beispiels 3 überprüft. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 5 gezeigt.
Tabelle 5 Heparinaktivität nach Waschen [IU × 10^–3/cm²] (n = 3)
Diese Ergebnisse demonstrieren, dass die Aktivität für eine verlängerte Zeitspanne durch Heparinisierung der Substratoberfläche gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aufrecht erhalten werden kann.
Beispiel 6 und Vergleichsbeispiele 3 und 4
Das Vorgehen des Beispiels 5 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 wurde wiederholt, um 3 Sorten von Stents (3 Stents/Sorte) zu erzeugen. Die resultierenden 9 Stents wurden durch EOG-Sterilisation unter den Bedingungen des Beispiels 4 sterilisiert und die Stents wurden für 7 Tage stehen gelassen, um das EOG zu entfernen. Die Stents wurden dann in die abdominale Aorta (Blutgefäßdurchmesser, 3 mm) von 9 weißen Kaninchen (Kitayama-Rabeth) jeweils mit einem Gewicht von 2,5 bis 3,0 kg, von ihrer femoralen Arterie unter Verwendung eines Ballonkatheters eingeführt, und der Katheter wurde in der abdominalen Aorta nach dem Ausdehnen angeordnet. Der verwendete Ballon hat einen aufgeblasenen Durchmesser von 3 mm. Während der Operation wurde eine antikoagulative Behandlung durch Heparinverabreichung durchgeführt. Zwei Wochen nach der Operation wurde den Tieren Heparin verabreicht und diese durch übermäßige Gabe eines Betäubungsmittels getötet, um den Stent zu entfernen. Wenig oder keine Thrombusanheftung wurde in dem Fall von drei Stents der HC-Proben gefunden. Auf der anderen Seite wurde in den HB- und NH-Stentproben eine große Anzahl von Thrombi (genug um eine Stenose zu induzieren) in 2/3 der Stents beobachtet, und Thrombusanheftung in einem moderaten Umfang wurde in dem verbleibenden 1/3 der Stents gefunden.
Das Blutgefäß, in welchem der Stent platziert war, wurde in Paraffin eingebettet, um eine Weichgewebe-Probe für die Pathologie herzustellen und die Probe wurde auf Hämangioendothelialzellen untersucht. Kein neoblastisches Glattmuskelgewebe wurde in den Fällen der HC- und HB-Stentproben gefunden, während neoblastische Zeichen in einem Fall der NH-Stentproben bemerkt wurden. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 6 gezeigt. Tabelle 6 Ergebnisse der Tierversuche (n = 3)

O: Thrombus oder neoblastische Zeichen wurden in 0/3 der Fälle beobachtet.
Δ: Thrombus oder neoblastische Zeichen wurden in 1/3 der Fälle beobachtet.
X: Thrombus oder neoblastische Zeichen wurden in allen 3 Fällen gefunden.

Beispiel 7
Von 2 Rohren aus rostfreiem Stahl (Material: SUS 316L; Länge: 20 mm; äußerer Durchmesser: 1,4 mm; Wanddicke: 0,1 mm) wurde ein Rohr auf seiner äußeren Oberfläche mit Gold in einer Dicke von 30 μm elektroplattiert. Die Rohre aus rostfreiem Stahl wurden in ballon-ausdehnbare Stents mit Laser verarbeitet und die Stents wurden mit Heparin unter den Bedingungen des Beispiels 3, Probe C3, beschichtet. Die Stents wurden dann mit einem Ballon ausgeweitet, um die Sichtbarkeit durch Radiografie zu überprüfen. Der goldplattierte Stent war radiografisch nicht nur in seiner äußeren Kontur sichtbar, sondern ebenfalls seine lasergeschnittene Gestaltung, während der nicht-plattierte Stent im Wesentlichen röntgendurchlässig war.
In den vorhergehenden Beispielen wurde der erfindungsgemäße Stent durch Merkmale des Falls eines rostfreien Stahlstents beschrieben. Es sollte jedoch festgehalten werden, dass die erfindungsgemäße antithrombogene Behandlung auf einen ballon-ausgeweiteten Stent angewendet werden kann, welcher mit Gold auf seiner gesamten Oberfläche plattiert ist, oder einen ausdehnbaren Stent, welcher mit einem geeigneten synthetischen Harz (siehe JP-B-6-38851 für den Harztyp, der für derartige Beschichtungen verwendet werden kann) nach optionaler röntgendichter Behandlung beschichtet wurde.
Die antithrombogene und/oder röntgendichte Behandlung der vorliegenden Erfindung kann nicht nur an Stents durchgeführt werden, sondern ebenfalls an verschiedenen medizinischen Metallmaterialien und Ausrüstungen, welche in Kontakt mit Blut gebracht wird.
NUTZEN DER ERFINDUNG
Wie vorher beschrieben, hat der erfindungsgemäße Stent mit einem auf seiner Oberfläche immobilisierten antithrombogenen Mittel eine starke Bindung zwischen dem Heparinmolekül und der Substratoberfläche verwirklicht, welche hervorragend gegenüber der herkömmlichen Beschichtung mit Heparin-Benzalkonium ist, und daher wird die antithrombogene Aktivität unter den strengen Bedingungen des Blutflusses aufrecht zu erhalten. Als eine Konsequenz wird die Verwendung des erfindungsgemäßen Stents die Restenose aufgrund der Anheftung des Thrombus der Läsion nach der Stentplatzierung vermeiden und die klinische Behandlung, wie etwa die Verabreichung des antithrombogenen Mittels, erleichtern.
Die Immobilisierung des antithrombogenen Mittels reduziert ebenfalls das Auftreten von Restenose durch vaskuläres Verdicken, induziert durch Migration und Proliferation von vaskulären Glattmuskelzellen.
Zusätzlich kann das im Wesentlichen röntgendurchlässige Stent gleichzeitig antithrombogen und röntgendicht in einer einfachen Art und Weise gemacht werden, durch Plattieren eines röntgendichten Materials auf den Stent vor der Immobilisierung des antithrombogenen Mittels auf der Stentoberfläche.

Claims

Röntgendichtes, antithrombogenes Stent mit einem zylindrischen Metallsubstrat, das eine äußere Oberfläche hat, wobei eine röntgendichte, metallplattierte Schicht (3) auf der äußeren Oberfläche ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche mit einem Oxidationsmittel behandelt ist, wobei ein antithrombogenes Mittel (2) kovalent an die Rückseite und die Flanken der äußeren Oberfläche durch ein Kopplungsmittel mit wenigstens zwei Aminogruppen und einem Vernetzungsmittel mit wenigstens zwei Aldehyd- und/oder Epoxidgruppen gebunden ist.
Röntgendichtes, antithrombogenes Stent nach Anspruch 1, wobei das Oxidationsmittel Ozon ist.
Röntgendichtes, antithrombogenes Stent nach Anspruch 1 oder 2, wobei das antithrombogene Mittel aminiertes Heparin ist.
Röntgendichtes, antithrombogenes Stent nach einem der Ansprüche 1–3, wobei das Metallsubstrat rostfreien Stahl umfasst.
Röntgendichtes, antithrombogenes Mittel nach einem der Ansprüche 1–4, wobei das Kopplungsmittel wenigstens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenimin, Polyethylenglycoldiamin, Ethylendiamin und Tetraethylendiamin ist.
Röntgendichtes, antithrombogenes Stent nach einem der Ansprüche 1–5, wobei das Vernetzungsmittel Glutaraldehyd oder Ethylenglycolglycidylether ist.
Röntgendichtes, antithrombogenes Stent nach einem der Ansprüche 1–6, wobei das Stent eine Form hat, ausgewählt aus einer Spulenform, einer Netzform oder einer Balgform.
Röntgendichtes, antithrombogenes Stent nach einem der Ansprüche 1–7, wobei das Metall der röntgendichten Schicht ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Gold, Silber, Platin, Iridium und Titan.
Röntgendichtes, antithrombogenes Stent nach einem der Ansprüche 1–8, wobei das röntgendichte Metall Gold ist.
Röntgendichtes, antithrombogenes Stent nach Anspruch 1, wobei die röntgendichte, metallplattierte Schicht auf dem Oberflächenabschnitt gebildet wird, der nicht mit Blut in Kontakt kommen wird.
Verfahren zur Herstellung eines Stents nach einem der Ansprüche 1–10 mit dem Schritt von: – Plattieren der äußeren Oberfläche des Stents mit einer röntgendichten Metallschicht; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte umfasst: – Behandeln der Oberfläche mit einem Oxidationsmittel; – kovalentes Binden eines antithrombogenen Mittels an die Rückseite und die Flanken der behandelten äußeren Oberfläche durch ein Kopplungsmittel mit wenigstens zwei Aminogruppen und einem Vernetzungsmittel mit wenigstens zwei Aldehyd- und/oder Epoxidgruppen.