CN100435755C - 药物洗脱支架 - Google Patents
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Abstract
一种药物洗脱支架，由起支撑作用的支架和覆盖在支架表面的载药涂层构成，其特征在于，其中载药涂层由重量百分比为0.5-99.5%的聚合物和0.5-99.5%的活性成分组成；所述的活性成分为Mytrolimus(CCI-779)。涂层材料为苯乙烯含量在35～55wt%的苯乙烯-异丁烯-苯乙烯的三嵌段共聚物。所述支架可用于心血管，由于采用了合适的活性成分和载体，因此具有十分显著的治疗效果，试验结果表明：支架植入28天后，血管内膜几乎无增生、血管受损后无狭窄发生；苯乙烯-异丁烯-苯乙烯的三嵌段共聚物具有良好的生物相容性，并且Mytrolimus涂层支架对抑制血管损伤后内膜增生有良好的效果，能够有效的抑制再狭窄发生。
Description
技术领域
本专利涉及一类医疗器械，具体涉及一种防止血管成形术后血管内膜过度增厚的药物洗脱支架。
技术背景
动脉血管支架是心血管及外周血管阻塞病变进行介入治疗的主要手段，自1986年Sigwart等在人体放置第一例冠状动脉支架以来，该技术的应用普及速度飞快，目前已占该疾病治疗的80％以上，并迅速向其他血管和腔体扩展。
但同时该技术的最大缺点是支架后再狭窄的发生，发生率目前为20％到30％。再狭窄是血管成形术后病变血管的再次闭塞，是长期血管开放的主要限制因素，严重威胁术后病人的健康。
支架术后再狭窄主要由血管壁内膜增厚导致。血管经支架扩张后造成血管壁的内皮细胞和平滑肌细胞损伤，会引起血栓和炎症反应。伴随血小板的细胞生长因子的释放，如PDGF、EGF等，刺激血管平滑肌细胞的增殖和迁移。被激活的平滑肌细胞由收缩显型转变为合成显型，受损后3天内，20％到40％的中膜平滑肌细胞进入细胞增殖周期。新合成的细胞迁移到平滑肌内膜层，分泌大量的细胞外基质。同时，炎症细胞会侵袭损伤部位，进入血管壁的更深层。功能紊乱的内皮细胞也对平滑肌细胞的增殖和迁移有所贡献。直到受损部位的内皮重新长成，内膜增殖才逐渐减慢，然而细胞外基质增多进一步引起内膜增厚。这多种生物过程同时作用导致了术后血管的再狭窄的发生。
许多药物制剂已经验证具有抑制血管再狭窄的作用。然而，病人全身服用抗增生的药物并没有在病变处产生显著效果。而且全身服用达到治疗有效浓度的一些药物，可能已经超过了其对人体产生毒性的最小浓度。
运用药物洗脱支架预防再狭窄的发生，已经取得了明显的疗效。药物洗脱支架一般由支架和其表面的载药涂层构成。用支架携载药物，可以获得药物在病变处的局部释放，从而在局部组织浓度高而全身浓度很低的情况下有效的抑制血管再狭窄的发生。如申请人在先申请的专利，申请号：02146905.9。
目前研究发现，Mytrolimus(CCI-779)及其它Rapamycin的衍生物，能够抑制mTOR(Rapamycin靶蛋白)激酶活性，从而起到抑制细胞增殖的作用。
经生长因子刺激后，人、鼠冠状动脉平滑肌细胞内4E-BP1和S6K激酶发生磷酸化而被激活(Hidalgo M，Rowinsky EK，et al.Oncogene2000；19：6680)。4E-BP1和S6K激酶是细胞周期内G1期到S期过程中极为重要的蛋白。4E-BP1磷酸化后释放被其扣押的eIF-4E，eIF-4E与eIF-4G、4B、4A组成mRNA的翻译启动因子，与cyclin D1等调节因子一同开启促进细胞增殖的蛋白合成。S6K激酶磷酸化后能进一步使核糖体处于能翻译合成蛋白的活化状态。与之相应，代表细胞进入增殖周期的cyclin B1、cyclin D1、cyclin E、Cdk1、Cdk2、PCNA蛋白水平升高，从而刺激血管平滑肌细胞进入增殖阶段。
Rapamycin能够通过抑制4E-BP1和S6K激酶的磷酸化来实现其抗增生作用；Mytrolimus还可以通过抑制细胞增殖周期的蛋白水平升高，阻止细胞进入S期(Shile H，et al.Current Opinion in Pharmacology 2003，3：371-377)。Rapamycin-FKBP-12复合物能抑制Rb磷酸化，非磷酸化的Rb能扣押转录因子E2F，从而阻止蛋白合成。例如，Rapamycin在实验中显示能够抑制VEGF引起的平滑肌细胞生长，同时抑制cyclin D1和P21的增高(YuY，Sato JD.J Cell Physiol 1999；178：235.Vinals F，Chambard JC，Pouyssegur J，et al.JBC 1999；274：26776)；在动物实验中，Rapamycin造成猪心外膜动脉严重丧失对血清素和轻度丧失对缓激肽的反应性舒张能力，表明其会使NO介导的血管舒张功能发生障碍(Jeanmart H，Malo O，Carrier M，et al.JHeart Lung Transplant 2002：21：990)等。
Mytrolimus是Raparmycin的可溶性酯化衍生物，可以产生类似Rapamycin的生物学作用。
药物载体，作为药物洗脱支架的重要组成部分，要求具有不产生有毒物质、在支架扩张过程中不破碎、不粘联球囊等性质。US006545097介绍了一种苯乙烯-异丁烯-苯乙烯的三嵌段共聚物，该聚合物在生物体内稳定，不产生任何有毒物质，并且可以通过改变苯乙烯与异丁烯的比例，调节聚合物的粘性和抗张强度。
CN02146905.9介绍了增强载药层与支架间结合力的方法，即在载药层与支架之间可具有一底层，以提高载药层与支架的结合力，底层由一种或几种聚合物组成。
但是，目前公开报道的技术，均没有提及如何将Mytrolimus(CCI-779)与苯乙烯-异丁烯-苯乙烯的三嵌段共聚物用于药物洗脱支架，尤其是没有提及采用何种类型的苯乙烯-异丁烯-苯乙烯的三嵌段共聚物，因此如何将Mytrolimus(CCI-779)与苯乙烯-异丁烯-苯乙烯的三嵌段共聚物用于药物洗脱支架，以满足临床治疗的需要，是人们所十分关心的问题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种以Mytrolimus(CCI-779)为活性成分，以苯乙烯-异丁烯-苯乙烯的三嵌段共聚物为涂层材料的药物洗脱支架，以满足临床治疗的需要。
本发明的药物洗脱支架，由起支撑作用的支架和覆盖在支架表面的载药涂层构成，其特征在于，其中载药涂层由重量百分比为0.5-99.5％的聚合物和0.5-99.5％的活性成分组成；
所述的活性成分为一种雷帕霉素(Rapamycin)的衍生物，Mytrolimus(CCI-779)。Mytrolimus在低浓度下即具有生物学作用，容易通过血管组织扩散，具有抗增生和抗炎症的双重效果，并且允许正常的重新内皮化。此药物制剂，可以混入生物稳定的高聚物载体通过浸涂或喷涂的方法涂敷于支架表面，随支架放置在血管病变部位，实现从支架表面持续的缓慢释放，既限制了局部平滑肌细胞的增生又减少了炎症反应等增生的促进因素，从而可以增强对再狭窄的限制作用。
发明人发现，涂层材料同样是药物洗脱支架的关键技术因素。本发明所述的苯乙烯-异丁烯-苯乙烯的三嵌段共聚物能够满足发明所述支架的各方面技术要求。Mytrolimus是Rapamycin的可溶性酯化衍生物，生物利用度明显提高，但是这类化合物在极性条件下化学稳定性稍差。本发明选用的涂层材料，属于非极性材料，不仅生物相容性良好，在生物体内也十分稳定，不产生任何降解产物，不会在支架涂层内产生加速Mytrolimus分解的环境从而使药物失去应有的疗效，有利于药物按照设计需要稳定释放。
另外，涂层材料的机械性能影响着支架的临床安全性，主要包括粘性、硬度和抗张强度等：
粘性太强，涂层容易与输送系统发生粘连，可能产生两种不良结果，一是，输送系统能回撤，但涂层在输送系统回撤过程中发生撕裂，引起急性、亚急性血栓；二是，输送系统不能回撤，需要用外科手术将输送系统取出，增加了病人的痛苦和手术医生的负担。
涂层材料的硬度大小直接与涂层材料的抗拉强度有关。硬度太小，涂层材料的抗拉强度低，不能承受球囊扩张过程中机械力的作用，容易造成涂层破损，给临床应用带来安全隐患。
涂层材料的抗张强度太大，支架的机械性能将受到涂层厚度的影响，在此情况下，支架的命名压力将要变化，还会产生支架贴壁不良等问题，另外，抗张强度大，会降低材料的断裂伸长率，从而使涂层在球囊扩张后出现裂纹，同样会给临床安全造成挑战。
经过发明人大量的试验，发明人选用的涂层材料为：
苯乙烯含量在35～55wt％的苯乙烯-异丁烯-苯乙烯的三嵌段共聚物。该聚合物可以通过改变苯乙烯与异丁烯的比例调节聚合物的机械性能。
对于苯乙烯-异丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物，材料的硬度、抗张强度与苯乙烯含量成正比；材料的断裂伸长率与苯乙烯含量成反比。也就是，随着苯乙烯嵌段所占比例的增加，涂层材料的硬度增大，断裂伸长率降低，韧性越差。苯乙烯含量低于35wt％时，涂层材料的粘性大、硬度小、抗拉强度低，不能够满足支架扩张时承受力的需要，涂层容易撕裂。而苯乙烯含量高于55wt％时，虽然材料硬度可以满足要求，但涂层的断裂伸长率低，会限制支架的扩张或者在支架扩张后出现裂纹。在专利所选定的苯乙烯与异丁烯比例范围内，可以避免涂层材料因上述问题而引起的对支架安全性的影响。
为了提高载药层与支架的结合力，可在载药涂层与支架之间可具有一底层。
载药涂层厚度为0.1-100微米；
底层厚度为0.1～10微米。
本发明的支架可采用常规的方法进行制作，如02146905.9专利公开的方法。
所述支架可用于心血管，由于采用了合适的活性成分和载体，因此具有十分显著的治疗效果，试验结果表明：支架植入28天后，血管内膜几乎无增生、血管受损后无狭窄发生；苯乙烯-异丁烯-苯乙烯的三嵌段共聚物具有良好的生物相容性，并且Mytrolimus涂层支架对抑制血管损伤后内膜增生有良好的效果，能够有效的抑制再狭窄发生。
附图说明
图1不同剂量Mytrolimus对PDGF诱导的人体大动脉平滑肌细胞增殖的抑制作用。
图2不同浓度Mytrolimus对PDGF诱导的小鼠平滑肌细胞增殖的抑制作用。
图3不同浓度Mytrolimus对人体内皮细胞的毒性作用。
图4经球囊扩张的苯乙烯-异丁烯-苯乙烯的三嵌段共聚物涂层支架(苯乙烯含量30wt％)。
图5经球囊扩张的苯乙烯-异丁烯-苯乙烯的三嵌段共聚物涂层支架(苯乙烯含量35wt％)。
图6经球囊扩张的苯乙烯-异丁烯-苯乙烯的三嵌段共聚物涂层支架(苯乙烯含量50wt％)。
图7经球囊扩张的苯乙烯-异丁烯-苯乙烯的三嵌段共聚物涂层支架(苯乙烯含量55wt％)。
图8经球囊扩张的苯乙烯-异丁烯-苯乙烯的三嵌段共聚物涂层支架(苯乙烯含量65wt％)。
图9不含药物的支架植入猪冠状动脉内28天后，受损血管组织切片。
图l0含药物(Mytrolimus)的支架植入猪冠状动脉内28天后，受损血管组织切片。
具体实施方式
实施例1
人体大动脉平滑肌细胞在含有PDGF的平滑肌细胞基本培养液(SmGM)中培养3天，观察不同剂量的Mytrolimus对PDGF诱导细胞增殖的抑制作用(图1)。与同样条件下培养液中加入20ng/ml PDGF诱导细胞增殖而不加入药物时的MTS吸收值(大约是1.5)比较，图中结果显示，Mytrolimus的IC50值大约是500ng/ml。小鼠平滑肌细胞在添加0.25％FBS和PDGF的DMEM培养液中培养48小时，观察不同剂量的Mytrolimus对PDGF诱导细胞增殖的抑制作用(图2)。图中结果显示，Mytrolimus的IC50值大约是0.3micro M，而Rapamycin的IC50值大约是1micro M。相比较，Mytrolimus与Rapamycin在抑制PDGF诱导的平滑肌细胞增殖方面具有相似的作用。
实施例2
血清培养液培养的小鼠平滑肌细胞，加入20％FBS和100nM的Mytrolimus 24小时。用流式细胞仪测定在每个细胞循环阶段的细胞数，G0/G1期细胞占80％，S期细胞占7％，G2/M期细胞占13％。与在培养液中只加入20％FBS激发细胞分裂的结果(G0/G1期细胞占58％，S期细胞占22％，G2/M期细胞占17.5％)相比，Mytrolimus能够使血清诱导的平滑肌细胞循环停止在G0/G1期，抑制细胞的生长和分裂，从而抑制受损血管的新内膜增殖。
实施例3
Mytrolimus对平滑肌细胞迁移的影响用改良的Boyden箱在体外进行。不同浓度的药物加入到平滑肌细胞培养液中，培养48小时后对迁移行为进行评价。认为有PDGF诱导而无药物作用时细胞的迁移率为100％，评价Mytrolimus对人体大动脉和小鼠平滑肌细胞迁移的抑制作用(表1)。结果显示，其IC50值大约是2ng/ml，Mytrolimus与Rapamycin在抑制平滑肌细胞迁移方面具有相似的作用。
表1不同剂量Mytrolimus对平滑肌细胞迁移的抑制作用
实施例4
将Mytrolimus加入到人体内皮细胞的培养液中，培养3天后用LDH分析法评价其对人体内皮细胞产生的细胞毒性(图3)。结果显示，Mytrolimus与Rapamycin对人体内皮细胞的影响相似，CC50值分别大约是10microM和2microM。Mytrolimus与Rapamycin对受损血管的重新内皮化过程具有相似的影响。
实施例5
支架底层处理
取0.2g乙烯-乙烯醇共聚物和0.1g聚甲基丙烯酸丁酯，加入10mlDMAc，在80℃条件下分散均匀，喷涂于冠脉支架(不局限于冠脉，也可是颈动脉、肾动脉、颅内动脉等)表面，将支架置于80℃真空烘箱中，固化2小时，纯净水洗去残留的DMAC，干燥后待用。
实施例6
将0.2g的苯乙烯-异丁烯-苯乙烯的三嵌段共聚物，在室温下加入到10ml四氢呋喃中配制成均匀溶液，再加入0.1g Mytrolimus混和均匀，喷涂于支架或具有底层的支架表面，将支架置于真空烘箱中烘干。图4到图8分别是苯乙烯含量分别为30，35，50，55，65wt％时，得到载药涂层的总重量在750ug，涂层厚度为10的支架经球囊扩张后的照片。
图中的结果说明了苯乙烯-异丁烯比例对涂层性能的影响。苯乙烯含量低时，聚合物粘性大、强度低，在球囊扩张过程中容易与球囊粘连，造成涂层撕裂，；苯乙烯含量高时，聚合物断裂伸长率降低，扩张后涂层出现明显的开裂现象，这些都给支架应用带来一定的安全隐患。而苯乙烯含量在所选范围时，如35，50，55wt％，涂层的机械性能能够满足支架经球囊扩张的要求。如图5至图8所示，支架扩张后，涂层均匀且完整无破损。
实施例7
将用上述聚合物做载体，载有180ug Mytrolimus的冠脉涂层支架植入健康猪冠状动脉内，评价其对血管损伤后内膜增生的抑制效果，并与不含药物的聚合物涂层支架进行对照。
图9和图10是两种支架植入28天后的血管组织切片照片，图9是聚合物涂层支架植入血管切片；图10是药物涂层支架植入血管切片。
图中，左图为对照组血管，右图为植入28天后的血管。
由图9和图10可见，植入Mytrolimus涂层支架的血管内膜几乎无增生、血管受损后无狭窄发生；对照组血管壁存在一定的增生。动物实验结果说明，苯乙烯-异丁烯-苯乙烯的三嵌段共聚物具有良好的生物相容性，并且Mytrolimus涂层支架对抑制血管损伤后内膜增生有良好的效果，能够有效的抑制再狭窄发生。
实施例8
实施例5中，室温分散均匀的苯乙烯-异丁烯-苯乙烯的三嵌段共聚物和Mytrolimus的10ml混合溶液，喷涂于颅内支架表面，将支架置于真空烘箱中烘干。
Claims (8)
1.一种药物洗脱支架，由起支撑作用的支架和覆盖在支架表面的载药涂层构成，其特征在于，其中载药涂层由重量百分比为0.5-99.5％的聚合物和0.5-99.5％的活性成分组成；
所述的活性成分为Mytrolimus(CCI-779)；
所说的聚合物为苯乙烯含量为35～55wt％的苯乙烯-异丁烯-苯乙烯的三嵌段共聚物。
2.根据权利要求1所述的药物洗脱支架，其特征在于，在载药涂层中加入抗凝血制剂。
3.根据权利要求2所述的药物洗脱支架，其特征在于，抗凝血制剂选自Cilostazol，噻氯吡啶，硫酸氯吡格雷中的一种。
4.根据权利要求3所述的药物洗脱支架，其特征在于，抗凝血制剂以载药涂层的总重量计，为5％～20％。
5.根据权利要求1～4任一项所述的药物洗脱支架，其特征在于，在载药涂层与支架之间具有一底层。
6.根据权利要求5所述的药物洗脱支架，其特征在于，底层材料选自乙烯-乙烯醇共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物或苯乙烯-异丁烯嵌段共聚物中的一种。
7.根据权利要求6所述的药物洗脱支架，其特征在于，底层厚度为0.1～10微米。
8.根据权利要求1所述的药物洗脱支架，其特征在于，载药涂层厚度为0.1-100微米。
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