預防或治療血液透析中血管通路和其它血管移植物故障的裝置及方法

2023-07-20 23:42:31 3

專利名稱：預防或治療血液透析中血管通路和其它血管移植物故障的裝置及方法
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背景技術：
血液透析中血管通路和其它血管移植物的故障對天然血管(靜脈或動脈)或者對處於或遠離復原位置的修復導管管腔的危害變得日益明顯。管腔危害呈現出或者是管腔狹窄或者是管腔閉塞，其是管腔內血栓和/或血管增生反應的結果。移植物故障的病因可能和多種物理(例如引起血液動力學紊亂的切應力)、化學和/或生物刺激有關，也與感染以及異體排斥有關，異體排斥可以解釋為什麼不含有異體物(在這個例子中，例如是聚四氟乙烯，PTFE)的瘻管比含有插入PTFE移植物的血管通路移植物能保持更長時間的開通。
本發明一般涉及用於預防、壓制(抑制)或治療血液透析中血管通路和其它血管移植物故障的治療用移植物、裝置以及方法。
血管通路移植物，尤其是血液透析通路移植物是本領域公知的。在美國每年大約要進行100,000起血管通路治療。血液透析中血管通路可以經如下幾種方法之一構建動靜脈瘻管(例如，Brecisa-Cimino)，或移植物，在動脈和靜脈之間插入修復組織(如PTFE)或生物組織(如靜脈)。這種移植物通常由管狀或圓柱狀的、具有適當生物相容性、基本上為惰性的材料例如聚四氟乙烯(PTFE)的片段構建而成。事實上，PTFE是用於修復透析通道最常用的材料。一種方法是將PTFE片段通過外科手術插入手臂、前臂或大腿的動脈和靜脈中間。然後就可利用此移植物重現血管通道的功能以進行血液透析。
放置通道移植物後，動脈和靜脈的縫合位置將經歷復原過程。通常由於靜脈末端變窄(狹窄)的原因，每年這些移植物的百分之六十發生故障。相似的故障也發生在動脈循環中的PTFE移植物上，該移植物的遠端也有受到相似影響的傾向。眾所周知，用於管狀動脈通路移植手術或外周血管手術(例如，髂骨大動脈、股骨-股骨、腿彎部股骨、大腿脛骨等)中的V型移植物和/或其它移植導管，易發生功能異常或故障。在動脈通路移植物狹窄的產生沒有靜脈末端通路移植物狹窄的產生迅速。在人的透析通路狹窄中已經有對可導致靜脈中和鄰近的移植物口處內膜增生的平滑肌細胞的增生與遷移的描述。由於移植物的狹窄日益變得嚴重，所以使得移植物產生功能障礙而且血液透析不理想。如果移植物的狹窄不能得到治療，那麼最終將導致閉塞和移植物故障。
通路移植物的靜脈末端會出現如此顯著的狹窄傾向的原因是多方面的。對這一點獨有的特性包括對動脈壓和動脈流速的暴露、在血管壁和周圍組織中的聲學(振動)能量的耗散、移植物的反覆穿刺、以及經處理血液的灌輸。此外，移植物的靜脈末端可浸在有絲分裂原中，此有絲分裂原可在血液通過透析管時或是在針穿刺激活血小板的時侯被釋放。
組織樣本採集於手術修復期間狹窄的PTFE移植物的移植-靜脈吻合處，該樣本表現出顯著的管腔變窄，其特徵在於(i)平滑肌細胞的存在，(ii)外-細胞基質的積聚，(iii)在新內膜(neointima)和動脈外膜內的血管生成，(iv)列於PTFE移植物材料上的活性巨噬細胞層的存在。多種細胞活素以及細胞生長刺激因子，比如象來源於血小板的生長因子(PDGF)、鹼性纖維原細胞生長因子(bFGF)、和血管內皮生長因子(VEGF)，可由靜脈新內膜內的平滑肌細胞/成肌纖維細胞、列於PTFE移植物兩側的巨噬細胞、以及新內膜和動脈外膜的血管中表達。已表明巨噬細胞、特異性細胞活素(bFGF、PDGF和VEGF)以及新內膜和動脈外膜中的血管生成可能是導致靜脈新內膜增生(VNH)的發病機理，也是PTFE透析移植物中發生血管增生反應的證明。
患有慢性腎功能衰竭病人的生存依賴於適宜的定期透析治療。如果不可能進行透析(例如由於血管通路功能異常或故障的結果)，那麼將導致快速的臨床惡化，除非這種形勢得到治療，否則病人會死亡。在美國，血管通路功能異常是導致血液透析病人發病和住院的最重要的原因，每年預計花費大約是十億美元。靜脈新內膜增生的特徵是狹窄以及並發血栓，其為絕大多數導致PTFE透析移植物故障的病理作出了解釋。儘管存在大量問題並且花銷巨大，但是目前對預防或治療在PTFE透析移植物中的靜脈新內膜增生仍沒有有效的治療方法。因此，對特定介質和過程的幹預可以成功地減少發生血管通路功能異常的大多人數並降低花銷。
一旦出現狹窄，目前的治療方法之一是藉助於非手術性的、基於諸如球囊血管成形術的皮下導管的治療方法來縮減或消除狹窄以及恢復流過移植物中的血流(允許進行足量的血液透析)。一方面，球囊血管成形術包括將球囊導管置於阻塞處，通過擠壓對血管內壁產生反抗的材料來使球囊充氣膨脹以此加大血管的最小管腔直徑(MLD)，從而擴張血管。根據受阻的長度和嚴重程度，可以重複多次進行這一過程(通過充氣膨脹和放氣縮小球囊)。完成後，將球囊導管從系統中取出。
儘管球囊血管成形術能作為「單獨」過程應用，但是它往往要伴隨著使用被稱為支架的配置。支架是一種可擴張性腳架或支撐物裝置，其放置在血管系統中以防止血管機械性彈回並降低原始受阻位置處發生再變窄(再狹窄)的可能性。支架是「球囊擴張式支架」或者是「自擴張式支架」，當將其置於血管內時其緊貼血管內壁。無論是否放置支架，這種治療方式都會產生很高的失效危險，即在治療位置外發生再變窄(再狹窄)的危險性很大。除非移植物通路內出現的狹窄能得到有效和永久的治療，否則總會傾向於出現移植障礙。如果發生移植障礙，除非患者接受腎移植，否則患者不得不經受血管內治療過程，即非手術性的、基於導管的皮下過程重複進行血管手術，例如通過血管切除術「去除」移植物中的血凝塊，或者在不同位置放置另外的血管通路移植物或分流器(有時會用到)。由於重複手術存在明顯問題而且移植的適用性也有限，所以需要提供一種既有效又持久(耐用)的方法來預防和治療透析移植物狹窄。
大多數降低或預防血管增生反應(被確信是發生再狹窄的病理生理學基礎)的通用方法是基於對血管腔和移植物腔的治療選擇。有一種通用新方法是在血管的管腔內放置塗覆有藥物或含有藥物的支架。用於塗覆支架的藥物例子包括從Wyeth Ayerst公司(Sirolimus)得來的商用雷帕黴素、以及從Bristol-Myers Squibb公司(Taxol)得來的商用紫杉醇。在這個基於支架的方法中，雷帕黴素或紫杉醇從支架中逐漸釋放出來並經內膜(血管壁的最內層)到外膜(血管壁的最外層)擴散進入血管壁。研究表明，雷帕黴素和紫杉醇有助於抑制平滑肌細胞增生。
使用合成型基質材料(乙烯/醋酸乙烯共聚物，EVA)和具有抗增生活性(例如肝素)的抗凝血藥物通過動脈壁或血管壁從血管周空間或血管外空間的輸送已被表明。此方法有兩點不足肝素是水溶性物質，會從血管壁迅速消失，而且乙烯/醋酸乙烯共聚物是非生物降解性材料，這一點潛在地提高了對其在體內長期作用的關注。
如果用基於基質材料的系統局部輸送治療製劑，那麼該基質材料優選具有以下特性1.基質材料必須裝載足量的治療製劑。
2.基質材料必須以適當的、確定的速率釋放治療製劑。
3.基質材料應該優選可移植的和可生物降解的。從而，不需要在給藥後從受者組織中物理移除該基質材料並避免了對殘留基質長期作用的關注。
4.基質及其降解產物都不應引起嚴重的炎症或組織增生反應，也不應改變或幹擾受者的天然防禦系統或復原。
5.裝置(包括基質材料和藥物)應具有足夠的柔韌性以覆蓋血管周圍。及6.裝置應該可調節地固定在防止其向非目標區域移動的位置上。
用於在上下文中的可移植裝置內輸送藥物的聚合物基質材料或者是天然的或者是合成的，其實例包括但不限於由化學物質組成的聚合物，例如聚乙二醇酸，或聚羥基丁酸酯、EVA，或天然聚合物，例如膠原、纖維蛋白，或多糖，例如殼聚糖。然而，並不是所有的基質材料都是理想的，不適宜的方面包括差機械性質、潛在的免疫原性、以及花費。此外，有些物質還能產生有毒的降解產物，並誘導炎症或增生反應。
膠原是公知的用於輸送藥物的基質材料，其具有生物相容性、生物可降解性以及再吸收性。膠原作為可生物降解藥物裝置的製造材料的應用已經並且正在通過認真研究。U.S.6,323,184，6,206,931，4,164,559，4,409,332，6,162,247。目前的焦點涉及到抗生素、以及諸如生長因子之類的生理活性蛋白質和肽的藥物製劑的輸送。
經掃描電鏡觀察，膠原基質是帶有紋理表面和不同孔尺寸的凝聚多層薄膜形態。它可在從0.001微米到100微米甚至更大的有效孔尺寸的寬範圍內被生產。內部孔網絡(多孔材料)產生大的表面積，並作為微儲庫儲存和輸送治療製劑。這幾個特性使得膠原成為藥物輸送的極好的理想基質材料。膠原表現出高度的柔韌性和機械耐性，以及固有的水可溼性、半透性和一致的流動性。更重要的是，膠原是天然存在的物質，可生物降解並無毒。此外，膠原具有良好的可生物降解性，完成降解或再吸收的時間即用於藥物輸送的膠原基質的耐性可被改變。
第二個適於藥物輸送的蛋白基質是纖維蛋白。纖維蛋白基質由交聯的纖維蛋白單元組成，交聯的纖維蛋白單元是經凝血酶修飾的纖維蛋白原分子的錯綜網絡。此基質與天然血塊相似，與天然血塊相比，纖維蛋白基質內的孔尺寸可被控制在0.001毫微米到0.004毫微米內，所以被稱作微孔。膠原基質和纖維蛋白基質孔尺寸的差異使得帶有截然不同的釋放速率的治療製劑可以結合。
纖維蛋白基質被製成幹粒狀(cf.，PCT/EP99/08128)。這種由HyQSolvelopment，Bühlmhle，Germany製造的製劑含有D-甘露醇、D-山梨醇、纖維蛋白原水溶液以及凝血酶組織混懸液。這種製劑用流化床制粒法製備。幹纖維蛋白原的用途多種多樣傷口癒合、促進癒合以及動態平衡。然而，由於這樣的製劑不允許靶向形狀的固體顆粒在血管壁周圍，而且精確劑量的輸送也是困難的，所以限制了其在藥物輸送中的應用。由於幹纖維蛋白顆粒的低多孔性和容量，所以其物理穩定性也差。
另一種具有可能使用的再吸收性的天然聚合物基質材料是殼聚糖。殼聚糖被證實是一種可使用的具生物相容性的氨基多糖和能夠控制局部輸送的試劑釋放的基質。殼聚糖移植物不會產生系統和局部副作用或免疫反應，並且易於生物降解。殼聚糖可通過使用高溫氫氧化鈉將惰性殼多糖(分子量1×106)水解到分子量為5×105的降解來製備。多孔性不可控是這種基質材料的缺點。
發明簡要說明本發明的獨特之處至少有以下兩個方面1)儘管用於預防、抑制或治療血管增生反應(平滑肌細胞增生、再狹窄、血管阻塞)的大多數通用方法都是從血管內部(即動脈和/或靜脈)或移植物管腔道中預防、抑制或治療血管增生反應，但是本發明是一種在血管外或血管周即從血管或移植物管腔外部並通過血管壁預防、抑制或治療血管增生反應的方法。2)所有的通用治療方法都是在變窄或狹窄已經確實發生後才進行的。一方面本發明是一種預防或抑制血管增生疾病的方法，並對比在治癒血管增生疾病方面的區別。
在進一步的實施方案中，本發明提供了一种放置於血管或移植物外表面的植入式修復裝置，然後該裝置將會釋放抗血管增生藥物或製劑，例如雷帕黴素、紫杉醇、他克莫司以及其它的細胞周期抑制劑或具有類似功能的製劑。除了可再吸收性的基質材料例如蛋白質、和抗增生製劑之外，這種植入式裝置可選擇地包括可抑制血管壁的膜介質和外膜膠原聚積的製劑、以及可減少血管壁鈣化的藥物。本發明提供了一種預防或治療新內膜增生(一種血管增生性反應的表現)以及鈣化的方法，該方法是通過在血管外輸送有效量的、低水溶性的抗增生製劑來實現的，其中的抗增生製劑可單獨或與輔料及其它的抗增生製劑結合起來輸送雷帕黴素是應用於本發明中具有抗增生活性的特別優選的藥物。也可使用適宜藥物的混合物。雷帕黴素從外部並經過血管壁和/或移植物壁擴散到靜脈和/或動脈和/或移植物的內部。在裝置被植入後不久，雷帕黴素(以及其它具有抗增生作用的藥物)從外部進入並通過血管壁的釋放開始，然後此藥物將抑制在血液透析和其它血管移植物內和/或它們吻合位置的平滑肌細胞增生。因此，一方面本發明提供了一種抑制血管通道移植物或分流器的平滑肌細胞增生的方法，該方法是通過從血管通道血管壁外部將藥物逐漸釋放或定時釋放至血管內部，即在血管外或血管周輸送而實現的。另一方面，本發明提供一種修復裝置，該裝置包括具有圓柱狀外型、吸收有抗增生藥物的蛋白內層、以及可選擇的外支撐物部分或骨架物或層。在一個實施方案中，吸收的蛋白層是膠原，外部骨架支撐物結構是PTFE片。在本實施方案中，抗增生藥物優選雷帕黴素。紫杉醇(或泰素)是另一種適用於本發明實施方案的抗增生藥物或製劑。
本發明的第三個實施方案是提供一種抑制血液透析中通路移植物狹窄的方法，該方法包括在移植物或血管結構上和/或吻合處放置修復裝置(如上所述的)，然後在預期位置(例如縫合處)將修復裝置固定。
本發明的裝置可以使用生物相容性基質材料，如膠原、纖維蛋白或殼聚糖。選擇特定基質材料的一個重要因素是材料的多孔性和生物降解速率的可控性。由於基質材料將產生輸送儲庫並控制製劑輸送的動力學，所以基質材料的使用是重要的。
本發明的優選裝置包括吸收有雷帕黴素的膠原基質材料，此裝置被置於便於血管外輸送製劑的位置。
在優選的實施方案中，將大約120微克/cm2的雷帕黴素(範圍50微克到10mg/cm2)與膠原基質材料層結合，該層在乾燥狀態下厚度為0.3到2.0mm，然後將其植入或包裹在血管壁或移植物壁的外部。
本發明的另一方面是輸送藥物或製劑到血管壁或移植物壁外表面的裝置是「自固定式」。如果在最後階段膠原和光學活性物質結合在一起，例如從Sigma Chemical，St Louis，MO得來的FITS(螢光素異硫氰酸鹽)或Bengal Rose，那麼膠原裝置就能夠對血管壁產生更好的粘性。紫外線對裝置的螢光放射將會激活這些光學活性物質，進而提高粘合力。纖維蛋白密閉劑和乙醯化膠原也被發現能提高膠原基質材料對血管壁外部的粘合力。
早期工作表明了局部血管損傷和加速鈣化間的關係。近來，對於人類的研究表明基質Gla-蛋白(Gla-protein)基質(蛋白-羧酸酯化的維生素K依賴性羧化酶)由正常血管平滑肌細胞和骨細胞進行基本表達。高水平的Gla-蛋白mRNA和非羧酸酯化的蛋白質在動脈粥樣硬化血管組織中被發現。這種羧酸酯化的蛋白對於預防或延緩血管鈣化的發生是必須的(Price，P.等，「Warfarin causes rapid calcification of the elastic lamellae inrat a rteries and h eart valves，」Atheroscler Thromb Vasc Biol，(1998)181400-1407)。這些數據表明，由損傷引起的鈣化必須被有效抑制。防止鈣聚積藥物的介入有助於延緩鈣化，並且有助於預防、抑制或治療血管增生過程。本發明一方面是通過即時激活羧化酶(這裡是指Gla-蛋白)使局部輸送的維生素K抵銷與血管損傷有關的鈣化作用，從而確保其它的鈣連蛋白功能完全，並不會結合過多的鈣(Hermann，S.M.等，「Polymorphisms of the human matrix Gla-protein gene(MGP)vascularcalcification and myocardial infarction，」，Atheroscler Thromb Vasc Biol，(2000) 202836-2893.)，也可以使用維生素K和其它抗增生藥物的混合物。
特徵為炎症反應的急性反應是對限制動態平衡中的幹擾的償試。炎症反應的特點包括白細胞聚集、增多的纖維蛋白沉積和細胞因子的釋放。合成的糖皮質激素例如地塞米松的加入能降低這種炎症反應，而且最終可減緩血管增生過程。由於抗增生製劑和合成的糖皮質激素的藥理作用機理不同，所以期望有著不同「作用機理」的製劑可產生協同作用。因此將這些製劑中的兩種或更多種聯用會起作用。
由此，本發明提供了一種預防、抑制或治療新內膜增生的方法，該方法是通過在血管外(例如血管周)局部輸送有效量的、低水溶性抗血管增生製劑(例如雷帕黴素)來實現的，其中的抗血管增生製劑可單獨或與其它抗增生製劑和輔料結合起來輸送。一方面，本發明是一种放置於血管或移植物外表面的修復裝置，該裝置包括結合有藥物的再吸收性的蛋白基質。然後該裝置釋放可抑制血管平滑肌細胞增生(抗血管增生)的藥物。此藥物的例子包括雷帕黴素、紫杉醇、他克莫司、其它細胞周期抑制劑或具有類似功能的製劑。可以使用適宜的藥物和/或添加劑的混合物。除了可再吸收性的蛋白基質和抗增生製劑之外，這種植入式裝置可選擇地包括可抑制血管壁的膠原聚積的製劑、以及有助於降低血管壁鈣化的藥物。雷帕黴素是用於本發明中特別優選的藥物。雷帕黴素(或其它藥物)從外部釋放，並經過血管壁和/或移植物壁擴散到靜脈和/或動脈和/或移植物內部。在吻合位置的癒合期雷帕黴素(或有相似活性或類似性質的藥物)從外部進入並通過血管壁的釋放發生，然後該藥物將發揮預防、抑制/壓制或治療平滑肌細胞增生的作用，從而完成癒合。因此，一方面本發明提供了一種在血管通道移植物或分流器吻合末端抑制血管增生反應的方法，該方法是通過從血管外部將藥物逐漸釋放或定時釋放至血管內部，即通過外血管源的血管周輸送而實現的。另一方面，本發明是一種修復裝置，該裝置包括抗增生吸收蛋白內層、以及可選擇的外支撐物部分或骨架物或層。在一個實施例中，吸收的蛋白層是膠原，外部骨架支撐物結構是PTFE片。在本實施例中，抗增生藥物優選雷帕黴素支撐物或其它的具有類似功能的藥物。
本發明的另一個實施方案是一種抑制血液透析中通路移植物狹窄的方法，該方法包括在移植物或血管結構上和/或吻合處放置修復裝置(如上所述的)，然後在預期位置(例如縫合處)將修復裝置固定。
附圖簡要說明

圖1A、圖1B、圖2A和圖2B表明本發明的優選實施方案。
圖2A和圖2B表明本發明的另一個實施方案，其中使用了外支撐物或骨架物。
圖3A-3C表明本發明的自聯鎖實施方案。
圖4是本發明自聯鎖設計的另一個實施例。
圖5表明圖1A-1B/圖2A-2B中所示的基本裝置，其包括有助於保持外套形狀的外部線支撐或外部框架結構。
圖6-13表明對於不同的血管修復需求，本發明的藥物-釋放外套各種可能的配置。
圖14表明用四環素和雷帕黴素飽和的膠原釋放速率，基中用四種不同的方法將雷帕黴素和膠原基質材料結合起來。
圖15是結合有不同抗增生藥物的膠原基質對平滑基細胞生長抑制的比較。
圖16是雷帕黴素、他可莫司和三種劑量的紫杉醇對人平滑肌細胞作用效果的比較。
圖17是雷帕黴素、他可莫司和三種劑量的紫杉醇對人內皮細胞作用效果的比較。
圖18A、圖18B、圖19A、圖19B和圖20表明應用本發明取得的某些結果。
發明詳細說明一方面，本發明提供一種能夠預防、抑制或治療血管增生的修復裝置，該裝置適於血管外藥物或製劑的輸送，該製劑包括藥物或結合有藥物的製劑-釋放基質材料。
基質材料基質材料可以是天然來源或是合成製得的，或是兩者的結合物。本發明的裝置可以使用生物相容性、可生物降解的再吸收基質材料，例如膠原、纖維蛋白或殼聚糖。也可以使用適宜的生物相容性、非生物降解性基質。基質材料可以選自可降解和不可降解材料的組合、或是兩種或更多可生物降解物質(例如，膠原加纖維蛋白)的結合，或是兩種或多種非生物降解性材料的聯合。選擇特定基質材料的重要因素是材料的多孔性，以及在使用時生物降解的速率可控性。由於基質材料將產生輸送庫或儲庫並控制製劑輸送的動力學，所以基質材料的使用是重要的。整個基質的厚度、多孔性和生物降解速率等特徵不需相同。也可以想到，由於從藥物中產生聚合物(例如抗增生藥物)，所以基質和藥物是一體並且是相同的，隨著聚合物的降解而釋放藥物。
膠原(I型)是本發明藥物釋放外套優選的生物相容性、可生物降解的再吸收基質材料。膠原可來自於動物或人類、或用DNA重組技術生產。其它類型的膠原，例如II型、III型、V型和XI型，可以單獨使用或是和I型膠原聯合使用。儘管片層或薄膜形狀的膠原基質是本發明的優選實施例，但是其它形狀的膠原，例如凝膠狀、纖維狀、海綿狀和管狀等也可以使用。眾所周知，膠原的再吸收速率可以通過蛋白質的交聯而改變。
治療製劑為了預防、抑制或治療主要由新內膜增生而引起的平滑肌增生反應，在本發明中將使用具有明顯抗血管增生性質的治療製劑。應該理解的是，就目前所知平滑肌增生被認為是導致移植物障礙中狹窄和腔道損傷的主要原因。本發明不是解釋障礙的作用機理。換言之，申請人不希望被任何移植障礙理論所限制而縮小其發明的範圍。具有明顯抗增生效果的藥物包括但並不限於雷帕黴素、紫杉醇、其它的紫杉烷類物質、他克莫司、放線菌素D、angiopeptin、vassenoids、flavoperidol、激素例如雌激素、滷夫酮、基質金屬蛋白酶抑制劑、核糖體(ribosimes)、幹擾素和反義化合物。也可以使用母體化合物的類似物，例如雷帕黴素、紫杉醇和他克莫司的類似物。其它治療試劑的例子包括抗炎化合物、地塞米松和其它的類固醇、抗血小板製劑，包括阿斯匹林、氯吡格雷、IIBIIIA拮抗劑、抗凝血酶、抗凝血劑，包括未分餾和分餾的肝素、抑制素、鈣通道拮抗劑、蛋白酶抑制劑、乙醇、肉毒桿菌黴素和基因物質。也可使用血管細胞、骨髓細胞和幹細胞。
這些製劑可以單獨或以結合物的形式與基質結合。取決於治療製劑，製劑可以通過物理、化學和/或生物學方法與基質結合。可以使用結合技術。也應該理解，不要求藥物濃度與整個基質的相同(通常也不會相同)。
應該理解的是，從基質材料(外套)釋放藥物到達並通過血管壁的過程僅僅表明了一種可能的藥物輸送過程。例如，藥物可以通過刺激或引發而釋放，例如光、溫度變化、壓力、超聲-電離能、電磁或磁場。藥物也可以以前藥或無活性的形式存在於基質中。刺激應用是指經上述引發使藥物成為活性形式然後釋放。下面說明這種應用，已經知道通過應用可見光或紫外線可激活卟啉和補骨脂素，然後它們可以從基質上釋放到吸收或限制部位。光的應用改變了藥物的結構，切斷了藥物與蛋白儲庫或蛋白源的結合。因此，按照本發明，藥物從基質或儲庫中釋放，釋放到達並通過血管壁，然後進入血管腔。
輔劑本發明的裝置可選擇地包括能實現其它目的的製劑，例如可抑制膠原聚集和有助於降低血管壁鈣化的製劑。Selye及其同事的早期研究工作表明了局部血管損傷和過度鈣化的關係。近來，對人類的研究表明，基質Gla-蛋白(Gla-protein)(蛋白-羧酸酯化的維生素K依賴性羧化酶)由正常血管平滑肌細胞和骨細胞進行基本表達。高水平的Gla-蛋白mRNA和非羧酸酯化的蛋白質在動脈粥樣硬化血管組織中被發現。這種羧酸酯化的蛋白對於預防或延緩血管鈣化的發生是必須的(Price，P.等，「Warfarin causes rapid calcification of the elastic lamellae in rat arteriesand heart valves，」Atheroscler Thromb Vasc Biol，(1998)181400-1407)。這些數據表明，由損傷引起的鈣化必須被有效抑制。防止鈣聚積藥物的介入有助於延緩鈣化和再狹窄過程。本發明中，通過即時激活羧化酶(這裡是指Gla-蛋白)使局部輸送的維生素K中和與血管損傷有關的鈣化作用，從而確保其它的鈣連蛋白功能完全，並不會結合過多的鈣(Hermann，S.M.等，「Polymorphisms of the human matrix Gla-protein gene(MGP)vascular c alcification a nd myocardial infarction，」Atheroscler Thromb VascBiol，(2000)202836-2893.)，也可以使用維生素K和其它抗增生藥物的混合物。特徵為炎症反應、對任何損傷(這裡是指手術損傷)的急性反應是對限制動態平衡中的幹擾的嘗試。炎症反應的特點包括白細胞聚集、增多的纖維蛋白沉積和細胞因子的釋放。合成的糖皮質激素例如地塞米松的加入能降低這種炎症反應，而且最終可減緩再狹窄過程。由於抗增生製劑和合成型糖皮質激素的藥理作用機理不同，因此期望有著不同「抗再狹窄作用機理」的製劑可產生協同作用。因此將這些製劑中的兩種或更多種聯用會起作用。
根據目前公開的內容，本領域所屬技術人員可想起使用眾多的其它抗增生或抗狹窄藥物以及其它適宜的治療物質和輔劑。
外套的製備方法鑑於上述公開的內容，本領域所屬技術人員可想起幾種製備修復裝置和應用該修復裝置的可能方法。
單獨或單一層裝置在本發明的優選實施方案中，蛋白基質為I型牛膠原片層或薄膜，藥物為雷帕黴素。因為膠原具有可生物降解性和再吸收性，所以對於基質而言膠原是特別優選的實施例。基質的耐用性反映了完成膠原再吸收的時間，多孔性會影響膠原的藥物粘合能力，這兩個特點均可控制和變化。作為例子，雷帕黴素可以灌充、吸收、飽和、分散或固定在相對較平的膠原片層中。以大約120微克/cm2(範圍50微克-2毫克/cm2)的雷帕黴素和膠原基質結合，該基質是厚度為0.3-2.0mm的乾燥形式的薄片。與膠原片(外套)結合的藥物被調成管狀(圓柱狀)或其它幾何形狀，該藥物直接固定在天然血管的外部、移植吻合位和/或靜脈、動脈或移植物本身上。該裝置通過縫合或鎖環固定。縫合材料本身可以和抗血管增生藥物結合。在這方面，被選的抗增生製劑滲透入血管壁，藥物從膜中的釋放速度可變化，而且可持續到膠原基質完全被吸收。也可以使用他克莫司、紫杉醇、其它的紫杉烷類物質、flavoperidol、抗敏感劑、或紫杉醇、雷帕黴素和他克莫司的類似物、以及其它本領域所屬技術人員公知的輔劑。
兩層或雙層裝置另一方面，本發明提供一種雙層的修復裝置，該裝置包括抗增生-吸收內基質層和外部支撐物骨架物或層。在這個實施方案中，內部基質材料是I型膠原片層或薄膜，外部骨架支撐物材料結構是PTFE片層。在此實施方案中，抗增生藥物為雷帕黴素。可以應用多種技術將膠原片吸附到PTFE片層上，例如物理縫合、粘合、鎖環或化學鍵合。然後，將這兩個外殼複合物捲成管狀或其它幾何變體。然後複合裝置或外套經適宜修整，以便其可應用於預期的位置上動脈、靜脈、移植吻合位等，然後PTFE外套的自由邊緣通過粘合、縫合或鎖環等相互連接。這就在血管結構或移植物外部穩定了整個裝置。而後，藥物滲透入血管或修復材料壁，而該藥物在手術構建移植物後癒合反應的主要部分的壁裡抑制平滑肌細胞增生。
在血管或修復表面的外部放置膠原以後，經過一段時間，人體將膠原吸收，留下完整的外部支撐物骨架或結構。本領域所屬技術人員將會理解，被選擇來吸收藥物的蛋白層可為人體再吸收，這是本發明一個可選擇的優選例子。不會被吸收的PTFE傾向於保持可再吸收的蛋白層在適當的位置，使藥物有足夠長的時間滲透入血管、移植物或修復材料壁中。PTFE除了能支撐物釋放到內膜或基質材料裡的藥物外，它還具有其它外層潛在優點。儘管藥物預期的效果是藥物抑制平滑肌細胞增生反應的能力，但正是這種增生反應形成了良好(堅固)的手術疤痕。手術吻合位置的微小疤痕可潛在地導致移植物的斷裂或動脈瘤的生成。外部PTFE骨架作為附加的加固層，並可預防性的治療與微小疤痕、移植物斷裂和/或動脈瘤的生成有關的問題。外部的PTFE層可使藥物與血管或移植物壁的外層面並排貼近，從而限制了其向周圍組織和皮膚的擴散。本發明也意圖使修復裝置外部骨架或支撐物層本身可生物降解。因此，與可再吸收內部藥物釋放的膠原層相結合的可再吸收的外部骨架物(這兩層具有相同或不同的降解和吸收速率)將使得血管或移植物結構產生癒合，而不必在癒合後遺留外來物質。本領域所屬技術人員根據以上公開可以理解的是，眾多的其它此類材料也適用於本發明。例如，Dacron聚酯也是一種適宜作為外部支撐物結構的材料。
本發明的進一步目的是提供一種能自固定在血管壁外表面的裝置。如果在最後階段，膠原和光學活性物質結合在一起，例如從SigmaChemical，St Louis，MO，USA得來的FITS(螢光素異硫氰酸鹽)或BengalRose，那麼膠原裝置就能夠對血管壁產生更好的粘性。紫外線對裝置產生的螢光放射將會激活這些光學活性物質，進而提高粘合力。纖維蛋白密閉劑和乙醯化膠原也被發現能提高膠原基質材料對血管壁外部的粘合力。
本發明的另一個實施方案是一種抑制血液透析中血管通路移植物狹窄的方法，該方法包括在移植物或血管結構和/或吻合處放置修復裝置(如上所述的)，然後在預期位置(例如縫合處)將修復裝置固定。
圖1A、圖1B、圖2A和圖2B表明本發明的優選實施方案。圖1A表明本發明的矩形基質材料片層2，其中分配或分布有製劑3(如斑點所示)。圖1B表明的是圖1A所示的本發明的另一個實施方案，其中在含藥基質材料3中形成有洞4。本領域所屬技術人員應該理解，洞4的直徑可被調節以使其適應在其內通過的任何血管或移植物結構的外直徑。在一個實施方案中，洞4的直徑為6毫米。
圖2A和圖2B表明本發明的另一個實施方案，其中使用了外支撐物或外骨架物或外裝置5。當基質材料片層2被捲成或盤繞成圓柱狀時，外支撐物5在基質材料片層2的外部。外骨架裝置如聚四氟乙烯(PTFE)和滌綸片層是在目前可想到的支撐材料範圍中。本領域所屬技術人員也將會想到使用其它此類外部骨架支撐裝置。圖2B表明具有洞4(其直徑是變化的)的本發明的實施方案。
圖3A、圖3B和圖3C表明本發明使用聯鎖設計的實施方案，其中矩形製劑-釋放片層或基質材料的一邊與鄰近的另一邊聯鎖。更具體地講，圖3A表明含有置於或分散在矩形基質材料2中的製劑3(如圖中的斑點所示)的矩形基質材料2。圖3A中也表明在含製劑基質材料的邊緣7附近設有一系列V型的槽6。在對側邊緣8與槽6相配合的是一系列突出部9。該突出部9呈箭頭狀。然而，突出部9與槽6的其它組合方式也在本發明的預期範圍內。因此本發明的外套實施例的裝配包括將邊緣8卷向邊緣7(如圖3B所示)，然後把突出部9插入到槽6中。圖3C所示的突出部9從管狀結構的內側插入到槽6中去，意味著突出部9上的尖1 0從組織的內側穿到了外側。如圖所示，突出部9的底邊11與V型槽6配合以將平面結構固定成血管尺寸的圓柱形外套12。血管外套12還限定了管腔14。管腔14與血管尺寸相同，以使外套12的內表面可與血管結構的外表面粘合接觸。在這種方式中，在本發明使用的血管結構上和外圍處配置有藥物或製劑-釋放血管尺寸的外套。
圖4A和圖4B表明本發明的第二個聯鎖實施方案。在這個實施方案中，使用了本發明的帶狀物。製劑-釋放外套16包括拉長的藥物或製劑-釋放基質材料17(圖未示，單獨或與外部支撐裝置結合應用)。在基質材料17相對的兩端形成兩個鎖18。與鎖18配合的是其內可插入鎖18的窗口19，以致於外套16就配置成靠近其作用的血管結構外部。如圖4B所示，鎖18可以從內側向外側插入到窗口19中。在可選擇的實施方案中，鎖18可以從外套結構的外側向內側插入窗口19中。圖4A還表明典型的分流器開口20，其包括兩個分流連接翼或片21。
圖5表明本發明的另一個實施方案，其中使用了外部線支撐或框架裝置。外部的線框架20纏繞在本發明的優選實施方案的裝置上，即設在血管24周圍的PTFE和經藥物塗覆的膠原基質材料22上。
圖6-13表明各種動脈-靜脈瘻管。這幾幅圖展示的是，本發明的藥物釋放外套或基質材料26被植入、包裹或放置在各種瘻管32周圍。在每幅圖中，靜脈結構為28，動脈結構為30。箭頭34表示血流方向。
圖10-13表明本發明另一個實施方案，其中有本發明使用的移植物，例如PTFE移植物36。如圖13所示，移植物36本身可以包括帶有本發明的藥物或製劑36(如圖中的斑點所示)的基質材料。
本發明外套的進一步應用包括使用內部吸收有藥物的蛋白層作為藥源或藥物儲庫。在這個應用中，被選藥物可以定時得到補充，例如通過針刺外套，然後輸送額外的藥物，或者是在外套內建立一個藥物儲庫，使藥物能夠從儲庫中逐漸釋放。
實施例下列實施例旨在闡明為輸送抗增生藥物或其它的治療劑而製備基質的裝置及方法。實施例旨在闡明本發明，而不具有限制意義。
實施例1不同抗增生製劑的抑制作用將預製膠原基質放入不同的抗增生藥物溶液中，直至達到飽和。抗增生藥物選自能代表具有多種活性的化合物，該化合物可抑制平滑肌細胞和纖維原細胞，而不抑制膠原酶和彈性蛋白酶(膠原酶和彈性蛋白酶可酶性地抑制膠原聚積是再狹窄的一個原因)。膠原基質用濃度為25g/ml的化合物飽和、凍幹、在37℃下用0.066M的磷酸緩衝液(pH為7.4)洗滌24小時、然後切割成密度大約為5g/cm2的圓盤狀。洗滌後將直徑為15mm的圓盤物消毒，放入24孔培養板中，接種的密度為5000細胞/cm2。五天後，通過顯色底物水解和分光光度法在等份介質中測定細胞數量、測量酶活性。數據見表1。
表1不同抗增生製劑的抑制作用在體外對比實驗中，實驗製劑紫杉醇和雷帕黴素的作用相似。
實例2不同類型基質結合雷帕黴素的容量在接下來的體外研究中，將檢測不同基質結合雷帕黴素的能力。按照實例1中的描述製備含有雷帕黴素的預製膠原基質(BioMend，SulzerCalcitek，Inc or Biopatch，Ethicon Inc，含有膠原藻酸鹽)，最初雷帕黴素的濃度是250∏g/ml。預製殼聚糖(使用公開在Almin，C.，Chunlin，H.，Juliang，B.等在「Antibiotic loaded chitosan bar.In vitro，in vivo study of a possibletreatment for osteomyelitis，」Clin Orthop第239-247頁(1999年9月)中的技術)和纖維蛋白基質(應用實施例5中提及的技術)也被置於雷帕黴素濃度為250Πg/ml的DMSO溶液中直至飽和。蒸發溶劑後，基質就和藥物結合在一起，然後在37℃下用0.066M的磷酸緩衝液(pH為7.4)洗滌24小時。
為了比較基質容量，將螢光雷帕黴素衍生物載入1.88cm2相同厚度的基質表面上。與0.14M的氯化鈉溶液孵化後，剩餘的雷帕黴素用二甲基亞碸(DMSO)提取，產率用螢光光度法測定，數據見表2。
表2基質對雷帕黴素的容量如所預期的那樣，發現蛋白基質的容量比殼聚糖基質要高，纖維蛋白或膠原作為輸送抗增生藥物的治療基質的有效性取決於基質中特定基質組合物或添加成分或所需物的壽命。
實施例3脂質體輸送系統脂質體代表了一種形式的藥物輸送系統，它能控制生物活性製劑的釋放。其被用於藥學製劑中，尤其是用在水不溶性藥物中，雷帕黴素就是一個典型的例子。脂質體俘獲顯示其對給藥後的藥物動力學和組織分布都有相當大的影響。測定的製劑包括非離子脂質體製劑，非離子脂質體製劑或者由二月桂酸甘油酯(Sigma Chemicals，St Louis MO)、膽固醇(Sigma Chemicals，St Louis MO)、以及硬酯醯-10-聚氧烯烴(SigmaChemicals，St Louis MO)以56∶12∶32的重量比組成(製劑1)，或者由含有異丙醇肉蔻酸酯(Sigma Chemicals，St Louis MO)和礦物油(SigmaChemicals，St Louis MO)以非離子濃度為40％水醇的水包油脂質體乳液組成(製劑2)。雷帕黴素以250g/ml的濃度溶解在二甲基亞碸或異丙醇中並包裹在每一種製劑中，生成的脂質體用於預製膠原片層的表面以形成雷帕黴素的最高表面密度。樣本在37℃下用0.066M的磷酸緩衝液(pH為7.4)洗滌24小時。為了比較基質的容量，使用載有螢光雷帕黴素衍生物的脂質體，螢光雷帕黴素衍生物被置於面積為1.88cm2的盤中。與0.14M的氯化鈉溶液孵化後，含有剩餘雷帕黴素的基質用二甲基亞碸(DMSO)提取，測定螢光產率。
表3脂質體輸送系統與飽和膠原基質結合雷帕黴素的能力相比，脂質體輸送系統並不具有明顯的優勢，但是，這種脂質體途徑可用於其它的抗增生藥物。
實施例4片狀膠原膜的製備為了製備帶紋理、表面呈中性、片狀的膠原膜，需獲得等分的水不溶性纖維膠原懸浮液。三升濃度為5-18％(優選12％)的冷凍膠原懸浮液在40℃下於濃度為0.3-0.6M(優選0.52M)的醋酸中溶脹過夜。在攪拌器中用三升碎冰將溶脹的混懸液分散10-20分鐘(優選12分鐘)，然後在Ultra-Turrax(α，瑞典)中均化30分鐘。得到的漿料通過一系列孔徑從250m減小到20m、安裝在過濾器架中(Millipore)的過濾器(收集器，Bellco，英國)過濾。在0.04-0.09mbar、優選0.06mbar下脫氣後，漿料與2升冷卻的0.1-0.05M的NaOH混合，最後調節pH值到7.4±0.3。在基質形成前，中性混懸液在4-6℃下只能貯存幾個小時。中性懸浮液作為製備含有雷帕黴素的飽和或分散形式的基質的基礎。中性懸浮液在室溫下於完全疏水的表面上可以直接形成厚度為3mm的溼膜。生成的乾燥膜厚度大約為60-70m。3到5ml的漿料覆蓋了10cm2的面積。在這樣的表面上可以形成幾個層。這些層將作為通過將膠原膜加入到雷帕黴素、秦素或其組合物的溶液中製備的飽和形式的抗增生製劑的基礎。由中性漿料和雷帕黴素或其它懸浮液中製劑組成的組合物可以用來製備含有分散態活性成分的膜。
製備基質材料的一個重要因素是其內形成裝置的蛋白載體的多孔性。多孔性可以通過乾燥速率、溫度以及原始膠原的特性進行調節。因為多孔性控制著藥物釋放的動力學，所以多孔性是重要的。基質具有足夠的孔以結合小分子，如雷帕黴素(分子量為914.2)，並具有足夠的耐久性以維持裝置的形狀是需要的。實驗用膠原基質樣本的有效孔尺寸在0.002到0.1微米間。研究表明孔尺寸為0.004微米的基質具有較高的結合容量(在飽和實驗中與雷帕黴素結合)。此外，具有較大孔徑的膠原基質容易破碎。由於基質與抗增生藥物的結合容量對其應用至關重要，所以用三種不同濃度的雷帕黴素和從商業上可得到的具有最佳孔密度的膠原來製備雷帕黴素-膠原基質組合物。三種不同濃度分別標記為高、中、低，濃度分別為120±5g/cm2、60±4g/cm2、30±3g/cm2。這些基質都不發生破碎，也不產生雷帕黴素分布不均勻的現象。不同的密度能調節藥物的釋放動力學。
實施例5製備結合有抗增生藥物的植入式纖維蛋白基質裝置一般來說，為了得到載有抗增生製劑的纖維蛋白基質裝置，需要按下述方法製備水溶性纖維蛋白原和凝血酶溶液。商用纖維蛋白原可從諸如Sigma，American Red Cros購得，或是通過公知的技術從血漿製備。可選擇地，由重組方法製備的纖維蛋白原也適用。商用活性凝血酶可從Sigma或Johnson and Johnson的凝血酶、當前美國專利、凝血酶原取得。為了得到用於製備基質的纖維蛋白原和凝血酶溶液，必要成分被計量、稱量並溶解在約900ml的去離子水中。表4和表5分別公開了製備預製基質的纖維蛋白原和凝血酶溶液的優選成分。
表4中的甘油作為增塑劑。其它的增塑劑也適用於本發明。TRIS緩衝液用於調節pH值。適宜的可選擇的TRIS緩衝液包括HEPES、Tricine和pKa在6.8至8.3之間的其它緩衝液。Triton X-100是非離子去垢劑和穩定劑，也可以用其它去垢劑和穩定劑代替。辛酸可用具有防變性功能的其它製劑代替，例如褐藻酸。
表4纖維蛋白原溶液成分
表5凝血酶成分纖維蛋白原轉變成纖維蛋白是製備基質最重要的反應，因為它控制著基質的材料性質，例如柔韌性、孔尺寸以及纖維質量密度。這些特性決定了其它分子在基質內擴散的難易程度，以及在基質被吸收前維持其完整性態的時間長短。
在表5中，白蛋白是凝血酶的穩定劑。凝血酶控制著纖維蛋白基質的形成速率。優選存在因子XIII，但其並不是必需的。因子XIII使纖維蛋白共價交聯，使得基質更加穩定。鈣離子是激活凝血酶的必須物質。曲格列酮(Sankyo，Japan)是噻唑烷酮衍生物，它能減少血管壁膠原的聚集。(Yao L，Mizushige K，Murakami K等，Troglitozone decreases collagenaccumulation in prediabetic stage of a type II diabetic rat model.Heart 200084209-210)優選地，在加入下一組分前先將每一種組分完全溶解。如果需要，在最後一種組分溶解後，調節pH值到7.0-7.4，並且用水將溶液體積調至1升。然後將溶液脫氣。兩種溶液都通過泵分散，經混合室到達非粘連的、優選疏水表面上以形成約為2mm厚的膜。然後在約30乇的壓力下，將該膜在約20℃到60℃的溫度範圍內乾燥約3到6小時。膜中的水分殘留量約為總溼重的10％，優選低於3％。
將乾燥的固體雷帕黴素加入到該表面上，以形成密度範圍為100到500 g/cm2的膜。第二層纖維蛋白基質在這一層的表面上形成，使藥物夾在這兩層纖維蛋白之間。
在本發明的一個實施方案中，還可加入(和/或)抗增生/抗再狹窄製劑如雷帕黴素或泰素、抗排異反應藥物如雷帕黴素或他克莫司、抗炎藥物和/或抗反義寡核苷酸，用來進抗再狹窄作用。加入的這些固體物質作為對上述夾芯纖維蛋白-雷帕黴素複合物的補充。
實施例6製備交聯殼聚糖基質的方法為了提高殼聚糖基質結合抗增生藥物的容量，使用交聯纖維蛋白。將50ml濃度為10％到25％(優選12％)的冷凍殼聚糖懸浮液，輕緩地與5到25ml的丙烯酸脫水氯化物混合30分鐘，以乙醯化該聚合物。之後，加入濃度為250g/ml的雷帕黴素的DMSO溶液，強力混合，然後倒到殼聚糖基質的表面以發生自發交聯形成共軛雷帕黴素。由於殼聚糖的多微孔結構，此方法可將基質的結合容量從15％提高到45％。
實施例7通過分散、固定和固定-分散法將雷帕黴素結合到膠原基質中除了浸潤技術以外，雷帕黴素還可以通過分散法、固定法和固定-分散法這三種不同的方法與膠原基質結合。
I)分散法通過非交聯乾燥的、高度純化的、從Elastin Product Co.，Inc.(Owensville，MO)得到的凍幹的牛膠原製備水不溶性膠原的水性漿料。將這種膠原和增溶緩衝液冷卻到2-8℃，優選4℃，然後強力混合以製備含有10-21％(優選12％)膠原蛋白質的膠原漿料。該漿料含有9％的增塑劑、15％的甘油、濃度為250g/ml的雷帕黴素DMSO溶液以及水。該溶液的粘度是50,000cps。與雷帕黴素混合後，立即將8％的戊二醛加入到漿料中(每升漿料加100-350ml)。水性漿料必須是均勻的並且經過脫氣，調節pH為6.0-7.1。將溶液不斷強力混合，然後通過泵分散於非粘性表面上，以形成約為2mm厚的膜。所有的過程均在4℃下進行。然後將膜在接近45℃、15乇的壓力條件下乾燥約3-7小時，直至水份殘留量低於總重的約10％。將藥物溶液的使用和乾燥步驟重複進行三次。
II)固定法用來自於Elastin Product Co.的相同膠原進行製備。冷凍體積為12％的膠原漿料，並通過抗增生藥物的酯化作用與雷帕黴素結合。酯化作用是在2-4℃下與0.9M的N-羥基琥珀醯亞胺(Pierce Biochemical，Rockford，IL)在0.9M的N-二環己基碳化二亞胺(Pierce Biochemical，Rockford，IL)的存在下持續2天完成的。共軛物是通過在攪拌的膠原懸浮液表面，滴定雷帕黴素的活性N-羥基琥珀醯亞胺酯溶於DMSO的溶液而製備的，反應的pH保持在7.0到8.5之間，優選7.8。乾燥後，含有共軛的雷帕黴素的膜用pH為7.4含有0.02M碳酸氫鈉的0.15M NaCl洗滌。HPLC測定顯示基質中沒有游離的雷帕黴素。雷帕黴素酯與胺基酸殘基的氨基或羥基反應，與膠原形成共價連接。如此固定後，雷帕黴素隨著基質在體內或體外降解-溶蝕而被釋放。Nakano等人通過對恆河猴的六個月的自然代謝過程，對膠原(SM-10500)的降解和再吸收進行研究，參照Nakano M，Nakayama Y，Kohda A等Acute subcutaneous toxicity ofSM-10500 in rats.Kisoto Rinsho(Clinical Report)1995；291675-1699。
為了研究雷帕黴素從基質中釋放的速率，將樣本在37℃下用0.066M磷酸緩衝液(pH為7.4)洗滌24小時，然後切割成面積為1.88cm2的圓盤狀，並在pH為7.0時放入含有0.14M NaCl、0.05M Tris緩衝液、0.5％白蛋白、0.1mg/ml膠原酶的24孔培養基板中。膠原酶的加入能提高膠原基質的溶蝕，並且有利於雷帕黴素的釋放。在不同的時間間隔從孔中收集等份試樣。
同樣製備分散和共軛形式的組合物。在所有形式的組合物中，雷帕黴素的含量均為5.0g/cm2。將樣本放入孔中，加入1ml含有血清的洗脫介質。每小時取等份試樣。
雷帕黴素的含量根據Ferron等人所述的過程測定(Ferron GM，Conway WD，and Jusko WJ.Lipophilic benzamide and anilide derivatives ashigh-performance liquid chromatorgraphy internal standardapplication tosirolimus(rapamycin)determination.J Chromatorgr Biomed Sci Appl 1997；Dec703243-251)。這些測定方法是通過批測定進行的，因此，表觀釋放速率0ml/min流速。結果列於表6，在圖14中有圖示說明，抗增生藥物的濃度單位是g/ml。
這些數據表明嵌入藥物的不同方式和藥物不同的溶解性有截然不同的動力學性質。與可溶性四環素相比而言，膠原基質用游離鹼飽和後，在短時間內就出現了釋放峰值，而水溶性差的雷帕黴素峰值要延遲幾小時出現。體外實驗已經表明，用可溶性抗生素，例如慶大黴素、cefotaxin、四環素或氯林可黴素，飽和的膠原能持續4天以有效濃度輸送這些抗生素。[Wachol-Drewek Z，Pfeifer M，Scholl E.「Comparative investigation ofdrug delivery of collagen implants saturated in antibiotic solutions andsponge containing gentamicin.」(Biomaterials 1996；171733-1738)]。
表6用四環素和雷帕黴素飽和的膠原的釋放速率，雷帕黴素用四種不同的方法與膠原基質結合。
其它的體內實驗也表明用慶大黴素飽和的膠原以濃度3g/g植入到肌肉組織中，能夠持續28天將抗生素輸送到血液中。然而，濃度低於最佳值。(Mehta S，Humphrey JS，Schenkman DI等「Gentamycin distributionfrom a collagen carrier.」J Orthop.Res.，1996；14749-754)。理論上說，可知血管周空間內膠原酶濃度低，血管周流速也低(每天僅幾毫升)，用雷帕黴素飽和的基質材料或許能產生體內輸送動力學，這將會維持抗增生藥有效的局部濃度長達幾星期的時間，以此預防或對抗平滑肌細胞增生過程。培養基介質中平滑肌細胞的抑制濃度範圍是0.001到0.005g/ml。在體外會達到或超過這樣的水平長達3周。此外，分散在膠原基質中的雷帕黴素可以在一個月或更長的時間內表現出抗增生作用。最後，共軛和結合形式的基質可以持續發揮治療作用，直至基質完全被溶蝕。
實施例8在雷帕黴素-膠原基質中雷帕黴素的生物活性評定雷帕黴素和膠原組合物最重要的參數是對平滑肌細胞(SMC)生長的抑制性。為了評價這個參數，在對照組織培養基表面接種密度為5,000細胞/cm2的SMC，然後檢測基質(見表7)。細胞的生長曲線見圖15。
放線菌素D能從藥物基質中快速釋放，短期內抑制細胞生長。移走介質中的可溶性放線菌素，洗滌幾次後介質或基質中不存在抗生素。結果是細胞開始照常增生。由於雷帕黴素的緩慢逐漸釋放，使得在整個觀察期間均能產生抑制細胞生長的作用。
細胞數
表7對用放線菌素D和雷帕黴素飽和的膠原基質對平滑肌細胞生長抑制的比較實施例9兩種不同類型的基質、膠原和纖維蛋白與抗增生藥物(單獨或合用)結合，以不同比率與維生素K一起加入到細胞培養基媒介中。細胞接種濃度相同，在第5天通過Alamar blue實驗檢測活細胞數量。數據見表8。
表8細胞生長抑制率(％)實施例10雷帕黴素和肝素與膠原基質的組合物的抗增生效果與基質結合的不同組分表現出協同的抗增生效果。應用分散態的雷帕黴素和溶解或固定的肝素組合物。為了固定肝素，將5ml濃度為1mg/ml到10mg/ml(優選5mg/ml)的冷凍肝素溶液與5到20ml(優選11.4ml)丙烯酸脫水氯化物，以約1l/min(優選2.5l/min)的速度混合。加入後，將混合物在4-8℃下攪拌30min。肝素化膠原用pH為7.4磷酸鈉緩衝鹽水充分洗滌。用Eosin A顯色試驗檢測固定在基質中的肝素濃度。應用這種方法，能將含量為0.01g/cm2到0.1g/cm2之間的肝素共價連接到基質上。
如果以1∶100的比例將懸浮液加入到介質中，那麼在培養基中與雷帕黴素結合的這種製劑將會對SMC生長起抑制作用，而單獨形式的製劑起較小的作用；單獨的肝素比例為1∶25，分散態雷帕黴素比率1∶65。每種藥物都能通過不同的機理抑制再狹窄的發生，因此當結合應用時，可以合理的預見到協同作用。肝素也能用於和抗增生藥物結合的飽和基質中。
實施例11持續的局部輸送地塞米松和雷帕黴素(或其它抗增生製劑)的組合物可同時抑制再狹窄和炎症反應。製備20％(重量/重量)的膠原漿料，其中加入2％(重量/重量)地塞米松懸浮液。噴射此混合物到塑料表面上以形成膜狀。最終膜的厚度範圍在1.92到2.14mm(平均2mm)內。此薄片是柔軟的並且具有機械穩定性。從基質(膠原加雷帕黴素)上釋放地塞米松的動力學特徵在於體外系統。將直徑15mm的薄片放入孔中，並浸在2.5ml磷酸緩衝溶液中。在從1到7天的時間內，每等份洗脫緩衝液中地塞米松的濃度由分光光度法測定。地塞米松在片狀製劑、乾燥形式以及釋放過程中的化學穩定性，通過HPLC測定。體外地塞米松的累積釋放量如表9所示。
在最初的三天中，發生超過50％的地塞米松釋放，6天後釋放曲線將保持平穩。在這段期間地塞米松的含量達到最高值，以此預防嚴重的炎症反應，而且與雷帕黴素一起發揮協同作用以降低再狹窄。與地塞米松釋放支架不同的是，血管周輸送不會抑制內皮細胞的再生，而直接作用於纖維原細胞和平滑肌細胞。
表9膠原基質中地塞米松的體外累積釋放量實施例12具有大孔和微孔的組合物能夠提高裝置的容量。將膠原和纖維蛋白基質混合就能獲得這樣的組合物。此外，膠原良好的機械特性能可提高纖維蛋白的穩定性。使用表4和表5中所公開的組分製備纖維蛋白-雷帕黴素載體基質(雷帕黴素密度為150ug/cm2)。形成第一乾燥纖維蛋白層後，按照實施例4公開的方法形成第二膠原層，即雷帕黴素和肝素層(雷帕黴素密度為128μg/cm2，肝素密度為5000U/cm2)。載藥的膠原纖維蛋白外套(厚度2mm)呈管狀結構，用高濃度的戊二醛(25％)達1分鐘以在外部形成交聯。乾燥後，製備如圖4所示的螺旋型外套。這個外套被平著纏繞十次，每次都形成一個螺旋。最終外套中雷帕黴素的容量為143μg/cm2。體外肝素釋放能持續7天。
肝素的濃度由實例10記載的方法測定，每天補充稀釋用緩衝液。數據見表10。
可知抑制SMC增生的有效肝素濃度是100u/ml。在這個實施例中，肝素可在最少4天內顯著抑制SMC的增生。此外，分散態肝素外套能防止分流器內表面形成血栓，以及長時間的血管壁損傷。除此以外，水溶性肝素的濃度可以提高到20,000單元/cm2，而不會改變基質的機械特性。因此，抗平滑肌細胞增生作用與抗血栓作用可被延長。
表10結合有雷帕黴素和肝素的膠原基質中肝素的釋放分布實施例13和14雷帕黴素、他克莫司和紫杉醇對人平滑肌細胞以及內皮細胞的體外作用效果的比較將人平滑肌細胞和內皮細胞(Clonetics，美國)接種(100,000個細胞)到24孔板中並過夜。兩種類型的細胞均在37℃、5％二氧化碳和95％空氣下，於OPTI-MEM(Gibco，Long Island，NY)和5％牛胎血清中生長和保存。將細胞分別與一定範圍濃度的雷帕黴素(10-100nM)、紫杉醇(0.1-10mM)以及他克莫司(10-100nM)接觸。每種類型的細胞都將生長24小時，最後4小時加入[3H]-胸苷。應用3H-胸苷吸收分析確定作為新DNA合成標誌的細胞增生的數量。培養72小時後，將細胞用冷磷酸緩衝鹽溶液(PBS)洗滌兩次，然後在每個孔中加入1ml甲醇，將平板在4℃下保存60分鐘，再用冷PBS洗滌一次，於每個孔中加入500微升0.2M的NaOH，平板在4℃下保存30分鐘。把各孔中的物質移入液閃瓶中，然後加入液體閃爍液，用液閃計數器定量放射活性，實驗結果表示每分鐘的液閃計數。
實驗結果見表11和表12，分別對應圖16和圖17。雷帕黴素和紫杉醇可抑制人平滑肌細胞和內皮細胞(新DNA合成)的增生。他克莫司對人平滑肌細胞和少量內皮細胞中新DNA的合成表現出較佳的抑制作用。如果他克莫司被用於抑制平滑肌細胞增生，那麼此不同作用將極為重要，而且能夠被有利地開發。
表11雷帕黴素、他克莫司和紫杉醇(3種劑量)對人平滑肌細胞作用效果的比較
表12雷帕黴素、他克莫司和紫杉醇(3種劑量)對人內皮細胞作用效果的比較動物研究應用豬模型進行機理實驗研究。實驗共用6頭豬，2頭用於對照，4頭用於實驗。用6mm PTFE血管移植物將一側頸動脈和對側的頸靜脈吻合，這就形成了與人血液透析通路迴路構造相似的動靜脈(AV)迴路。與已知量的雷帕黴素(約500微克/cm2)結合的膠原外套繞在治療組動物的PTFE血管移植物遠端並位於鄰近靜脈吻合處。
30天後進行血管造影，以檢驗血管和移植物的開放性。將動物無痛處死並分離相應部分。雷帕黴素對細胞周期進行的抑制效果被認為是通過誘導周期抑制劑實現的。因此，經雷帕黴素治療的組織中p21的表達將會增多，而對照組中則沒有增加。換言之，p21的存在證實了觀察到的效果是由雷帕黴素產生的。
取治療組和非治療組的組織，製備RNA並反轉錄為cDNA，通過PCR技術放大管家基因、β-肌動蛋白和p21。
結果兩隻對照動物均出現了管腔道狹窄現象，這是靜脈吻合處(見圖8A和圖19A)的新內膜嚴重增生的結果。所有4隻治療動物的靜脈和移植物處均呈現出明顯更高的腔開放，並且新內膜出現最小限度的增生(見圖18B和圖19B)。從雷帕黴素治療組動物(圖20)的周吻合位置處能觀察到靜脈組織中p21 mRNA的表達，而對照組中則沒有。這就證明了包含在外套基質中的雷帕黴素是降低/有效消除新內膜增生的原因(血管增生反應的表達)，該外套是通過雷帕黴素誘導產生細胞增生抑制效果的有效媒介。
權利要求
1.一種預防或治療血管結構中血管增生疾病的方法，其包括以下步驟從血管外和局部給予血管結構抗增生有效量的抗增生製劑。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述的製劑包括雷帕黴素。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述的抗增生製劑是通過血管周給藥。
4.如權利要求1所述的方法，其中所述的血管外和局部給藥是通過一種植入式的、用來釋放抗增生製劑、位於血管周的血管外套實現的，所述的外套包括吸附有製劑的基質材料。
5.如權利要求4所述的方法，其中所述的外套基本上是包圍血管。
6.如權利要求4所述的方法，其中所述的基質材料包括纖維蛋白。
7.如權利要求4所述的方法，其中所述的製劑包括雷帕黴素和肝素。
8.如權利要求4所述的方法，其中所述的基質材料包括膠原。
9.如權利要求4所述的方法，其中所述的基質材料包括殼聚糖。
10.一種植入式、能給予抗增生製劑的血管周外套，所述外套適於與血管結構外部聯繫，其包括a)柔軟的、圓柱狀、可生物吸收的、製劑-釋放基質材料，所述材料具有血管尺寸的管腔，所述管腔基本上穿過所述的基質材料，所述的基質材料分散在其中；b)抗增生製劑。
11.如權利要求10所述的外套，還包括支撐裝置，所述的裝置成圓周地排列於所述基質材料的外部。
12.一種治療血液透析通路位置中血管增生疾病的方法，所述方法包括以下步驟從血管外和局部給予通道位置抗增生有效量的抗增生製劑。
13.一種抑制血管結構中血管增生反應的方法，所述方法包括以下步驟從血管的血管周和局部給予血管結構抗增生有效量的抗血管增生製劑。
14.一種治療血管結構中平滑肌細胞(SMC)增生的方法，所述方法包括以下步驟從血管周和局部給予血管結構抗平滑肌細胞有效量的抗平滑肌細胞製劑。
15.如權利要求13所述的方法，其中所述的血管結構是血液透析通路位置。
16.如權利要求13所述的方法，其中所述的血管結構是血管移植物。
17.如權利要求13所述的方法，其中所述的血管結構是移植物吻合處。
18.如權利要求13所述的方法，其中所述的血管結構是靜脈。
19.如權利要求13所述的方法，其中所述的血管結構是靜脈導管或吻合處。
20.一種通過從血管周和局部給予能預防、抑制或治療血管增生反應或平滑肌細胞增生的製劑來預防或延緩血液透析通路位置故障的方法。
21.如權利要求20所述的方法，其中所述血液透析血管通路的故障模型選自於血栓、感染、異體反應、腔道變窄或吻合處的閉塞、靜脈、動脈或修復導管的變窄或閉塞。
22.如權利要求20所述的方法，其中所述的從血管周和局部給予的製劑是通過與通路位置相連接的藥物釋放外套來輸送藥物而完成的。
23.如權利要求22所述的方法，其中所述的外套通過選自縫合、釘合、粘和或應用自聯鎖機理的固定技術與通路位置相連接。
24.如權利要求20所述的方法，其中所述用於預防、抑制或治療過度增生性血管疾病的製劑選自雷帕黴素或雷帕黴素類似物、紫杉醇、紫杉醇類似物、其它的紫杉烷類物質、他克莫司、他克莫司類似物、放線菌素D、地塞米松、類固醇、分餾肝素、未分餾肝素、金屬蛋白酶抑制劑、Flavoperidol、人體固有的不同血管、骨髓細胞、其它細胞、幹細胞、常規修飾的人類細胞、IIBIIIA拮抗劑及抗生素。
25.如權利要求22所述的方法，其中所述的外套由天然或合成的可生物降解性聚合物製得。
26.如權利要求22所述的方法，其中所述的外套由I型膠原製得。
27.如權利要求22所述的方法，其中所述的外套包括纖維蛋白。
28.如權利要求22所述的方法，其中所述的外套包括殼聚糖。
29.如權利要求22所述的方法，其中所述的外套包括可生物降解性材料。
30.如權利要求22所述的方法，其中所述的外套包括非生物降解性材料。
31.如權利要求22所述的方法，其中所述的藥物與基質材料套通過選自包括飽和、分散和固定的方法結合在一起。
32.如權利要求23所述的方法，其中所述的用於在通路位置保護藥物釋放外套的縫合處塗覆有抗增生藥物。
33.一種用於預防或延緩血液透析中血管通路位置故障的局部給予製劑的裝置。
34.如權利要求33所述的裝置，其包括結合有藥物的膠原基質材料，所述的基質材料呈螺旋形。
35.如權利要求34所述的裝置，其含有聯鎖部件。
36.一種包括結合有一種或多種抗增生藥物的血管移植物的裝置。
全文摘要
本發明提供一種通常放置在血管或移植物外部的修復裝置，該裝置能將抗增生藥物或試劑從藥物－釋放基質材料中釋放出來。本發明還公開了從血管周給予抗增生藥物的方法。
文檔編號A61P9/00GK1492759SQ02805296
公開日2004年4月28日 申請日期2002年1月16日 優先權日2001年1月16日
發明者西瑞蘭姆S·耶爾, 尼古拉斯N·基普希澤, 維克託V·尼古拉奇科, V 尼古拉奇科, 斯N 基普希澤, 西瑞蘭姆S 耶爾 申請人:血管治療有限責任公司