一種人工血管支架及其製備方法
2023-12-08 01:47:21 1
專利名稱：一種人工血管支架及其製備方法
技術領域：
本發明涉及生物材料及醫療器械技術領域，具體涉及一種人工血管 支架及其製備方法。
背景技術：
蠶絲是由甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸等十八種胺基酸所組成的天然蛋 白質，是一種由家蠶分泌的天然纖維狀高聚物，主要由重複的
Gly-Ala-Gly-Ala-Ser多肽單元所組成。蠶絲的結構特性決定了它所具有 的生物活性，組成絲素的主要胺基酸對人體有特殊的作用功能。
我國的蠶絲資源豐富，是世界上產絲大國，而且也是世界上第一個 生產和應用絲綢的國家。數千年來蠶絲是作為衣料服飾用品而開發利用
來，將它作為食品添加劑和在化妝品上的應用已進行了廣泛的研究。而 用蠶絲製作的手術用縫線也有多年的應用歷史，反映了蠶絲用於非衣料 領域的可能性，顯示了蠶絲蛋白對人體的安全性、親和性、無過敏反應 等優點。
蠶絲蛋白優良的物理化學性質，尤其是其良好的生物相容性，使其 具有作為新型生物材料的潛力。與現有的其他生物醫用材料相比，蠶絲 蛋白避免了複雜、煩瑣的合成工藝，提純操作簡便。各種動物實驗和臨 床試驗結果都顯示了蠶絲蛋白無毒性、無刺激性、具有良好的生物相容 性。因此，蠶絲蛋白可作為醫用材料應用於多個領域。目前，蠶絲蛋白 除已用於外科手術縫合線、食品添加劑和化妝品工業外，還用於酶固定化電極、創面覆蓋材料、抗凝血材料、透析膜及隱形眼鏡等。此外，人 們還探索將蠶絲蛋白用於細胞培養基、人造皮膚及藥物控制釋放材料的 可能性。
心腦血管病是威脅中老年人健康的頭號殺手，每年導致數十萬人死
亡或致殘。自上世紀70年代以來，經管腔內球嚢成形手術廣泛應用於治 療由動脈粥樣硬化所導致的血管狹窄。雖然球嚢成形術的即刻治療效果 令人滿意，但其手術併發症特別是再狹窄的發生率高，限制其在臨床的 廣泛應用。血管內支架成形術是在球嚢擴張的同時在狹窄部位植入支架， 支架對抗血管分層和彈性回縮所導致的再狹窄，能顯著降低介入治療的 急性或亞急性缺血併發症。但是支架的長期置入，刺激血管平滑肌細胞 遷移並大量增殖，引起血管內膜增生，從而導致支架內再狹窄。
支架內再狹窄是一個相當複雜的過程，涉及到許多相互作用的機理， 其中血管內的血栓形成和血管平滑肌細胞的遷移、增殖和細胞外基質的
增生是發生支架內再狹窄的主要原因。因此，用抗凝血和抗增生藥物可 以有效的預防和治療再狹窄。考慮到全身給藥的低藥效和高副作用，血 管內局部緩釋給藥成為一種可行的首選方案。近年來，雷帕黴素和紫杉 醇藥物塗層支架成功應用於臨床，並在治療支架內再狹窄方面取得極大 的成功，顯示了藥物塗層支架在治療再狹窄方面的潛力。
與棵支架相比，儘管現有的藥物支架在治療血管再狹窄方面取得了 很大的進步，但是，多年的臨床結果分析發現，藥物支架沒有提高患者 的生存率，而且藥物塗層可能產生一些不良效果，如能夠導致患者死亡 的遲發性血栓和生物惰性聚合物產生的慢性炎症反應。如何發揮藥物支 架預防再狹窄的優點，並克服其不足之處，成為科研工作者、醫生和器 械生產廠商的必須解決的問題。
發明內容
本發明是基於如下的構思而成蠶絲蛋白為天然生物材料，有良好 的生物相容性，尤其是優良的血液相容性，可被人體緩慢吸收、代謝、 無毒副作用，發明人將蠶絲蛋白作為一種塗層材料應用於人工血管支架， 它能夠攜載藥物，不僅達到藥物的耙向輸送和緩釋的目的，而且克服了 傳統的藥物支架可能產生一些不良效果，如能夠導致患者死亡的遲髮型 血栓和生物惰性聚合物產生的慢性炎症反應。
本發明的目的是提供一種帶有藥物塗層的人工血管支架，該藥物塗 層可以方便的負載多種藥物，生物相容性好，可被人體緩慢吸收、代謝、 無毒副作用，實現了藥物的定向緩釋，同時也降低了血管支架的製造成 本。
本發明的另一目的是提供製備上述人工血管支架的製備方法。
管支架、頸動脈血管支架、顱內血管支架、大動脈血管支架、外周血管 支架等，均可通過市售的途徑獲得；本發明所使用的蠶絲蛋白可以採用 常規的方法從蠶絲中提取製備，也可以從市售途徑獲得。其它所涉及的 材料及輔料如未特別說明均為本領域內常規使用的並可通過市售途徑獲
3曰付。
本發明的人工血管支架，是由支架本體和支架本體表面的塗層構成， 其中所述塗層包含載藥層，所述載藥層包含蠶絲蛋白和藥物。
所述塗層的材料主要是蠶絲蛋白，根據需要也可以包括膠原、明膠、 殼聚糖、海藻酸鈉、透明質酸等一種或多種成份。
優選的，所述載藥層具有主要由蠶絲蛋白形成的負載藥物的微孔結 構；也可以是主要由蠶絲蛋白與藥物形成的緻密混合層。所述微孔結構是主要由蠶絲蛋白形成的相互連通的空隙和密集的微孔組成的，該結構 可以方便地負載多種藥物。
更優選的，所述塗層還包括一蠶絲蛋白形成的緻密底層，該緻密底層 在支架本體和載藥層之間。增加緻密底層後，塗層材料可牢固地粘附在 血管支架本體上，在支架的壓握和釋放過程中保持塗層的完整性，無脫 落，不開裂，並能夠攜載藥物，達到藥物的靶向輸送和緩釋的目的。 進一步優選的，所述塗層還包括一控制藥物釋放速度的頂層。 上述負載的藥物不受藥物性質的限制，包括水溶性或脂溶性化學藥 物，優選蛋白類藥物和/或核酸類藥物。這些藥物具有抑制血小板激活， 防止血栓形成，抗平滑肌細胞遷移或增殖，促進內皮細胞增殖等作用。
製備本發明的人工血管支架主要涉及蠶絲蛋白微孔塗層的形成，可 以是水溶性高分子成孔法、鹽析法和相分離法，或者以上方法的一種或 多種的共同應用。下面具體說明本發明的人工血管支架的製備方法。
製備本發明的人工血管支架的一種方法，包括如下步驟
1) 、用水或有機溶劑將蠶絲蛋白溶解，攪拌均勻，配製重量百分比 濃度為1%-20%的蠶絲蛋白溶液，再加入明膠水溶液，混合均勻，離心收 集上清液；
2) 、將步驟l)所得上清液均勻地覆蓋在血管支架本體的表面，對血 管支架進行熱或化學試劑變性處理，用純水洗滌血管支架，乾燥後置於 純水中，煮沸，直到塗層中的明膠完全溶出，用純水洗滌，塗層乾燥後 形成微孔結構；
3) 、將步驟2)所得的血管支架置於藥物溶液中，使藥物負載於塗層 的微孔中，取出乾燥，即得。上述的製備方法，其中步驟1 )所述的明膠溶液重量百分比濃度為5
-20%,明月交溶液與蠶絲蛋白溶液的體積比不超過1: 1。
上述的製備方法，在步驟2)之後增加採用y-射線照射、真空乾燥
一熱處理和一元醇或多元醇處理中的一種或者多種方法聯合處理的步
驟，以使蠶絲蛋白塗層的晶體結構發生變化，從而達到不溶化目的。
上述製備方法中，步驟2)中煮沸時，明膠從塗層中完全溶出，隨著
明膠的溶出，血管支架的塗層中也就形成了相互連通的空隙和塗層中密
集的微孔。
製備本發明的人工血管支架的另一種方法，包括如下步驟
1)、用水或有機溶劑將蠶絲蛋白溶解，攪拌均勻，配製重量百分比 濃度為1% - 20%的蠶絲蛋白溶液；
2 )、將步驟1 )所得的蠶絲蛋白溶液均勻地覆蓋在血管支架本體的表 面，進行熱或化學試劑變性，再用純水浸潤，然後進行冷凍和升溫乾燥， 使塗層形成微孔結構；
3)、將步驟2)的血管支架置於藥物溶液中，使藥物負載於塗層的微 孔中，取出乾燥，即得。
上述的製備方法，其中步驟2)中可採用浸塗或噴塗的方法將蠶絲蛋 白溶液均勻地覆蓋在血管支架本體的表面。
上述的製備方法，其中步驟2)中所述的冷凍和升溫乾燥處理是首先 採用程序降溫的方法冷凍到-4(TC - -80°C，冷凍速度為-0. 5°C/min--5 。C/min，使塗層中的水分結晶，然後在保持高真空的條件下程序升溫，速 度為-O. rC/min--2°C/min，直至達到室溫，使塗層徹底乾燥。在冷凍 和升溫乾燥處理中通過調節冷凍工藝參數可以調控支架塗層的孔隙率和 孔結構。上述的製備方法，在步驟2)之後增加採用Y-射線照射、真空乾燥 —熱處理和一元醇或多元醇處理中的一種或者多種方法聯合處理的步 驟，以使蠶絲蛋白塗層的晶體結構發生變化，從而達到不溶化目的。
上述的製備方法，在步驟3)中負載的藥物優選蛋白類藥物和/或核
酸類藥物，可通過浸泡滲透或電泳的方法使藥物負載於塗層的微孔中。
製備本發明的人工血管支架的又一種方法，包括如下步驟
1) 、用水或有機溶劑將蠶絲蛋白溶解，攪拌均勻，配製重量百分比 濃度為1% - 20%的蠶絲蛋白溶液；
2) 、將上述蠶絲蛋白溶液與藥物混合均勻，噴塗或浸塗在血管支架 本體表面，乾燥，即得。
前面所提及的製備方法中，蠶絲蛋白溶液的重量百分比濃度優選1% -5%。根據需要還可以在步驟1)製得的蠶絲蛋白溶液中加入一定濃度的 添加劑，如膠原、明膠、殼聚糖、海藻酸鈉、透明質酸等其中的一種或 多種成份。
本發明提供一種製備多孔蠶絲蛋白塗層支架的方法，製備時間短， 條件溫和，以塗層中的微孔作為蛋白類或核酸類等藥物的載藥庫，通過 蠶絲蛋白塗層所載藥物的緩慢釋放，從而提高藥物在靶血管處的利用效 率；支架塗層中的蠶絲蛋白是一種天然蛋白質，生物相容性好，可被人 體緩慢吸收、代謝、無毒副作用達到更加安全、有效地預防和治療血管 狹窄疾病，而且克服了傳統的藥物支架可能產生一些不良效果，如能夠 導致患者死亡的遲髮型血栓和生物惰性聚合物產生的慢性炎症反應。
本發明的人工血管支架具有以下有益效果1)作為支架塗層材料的 蠶絲蛋白是一種天然蛋白質，生物相容性好，可被人體緩慢吸收、代謝、 無毒副作用；2)蠶絲蛋白的來源廣泛，價格低廉，而且製備條件溫和，容易實現工業化；3)用蠶絲蛋白製備的塗層材料強度高，血管支架在 壓握和擴張時塗層不會開裂和脫落；4)以具備^:孔結構的支架塗層為 載體，可以方便的負載多種藥物，實現藥物的定向緩釋，降低支架的制 造成本；5)通過對塗層結構的靈巧設計，可以隨意控制藥物的釋放過程。
圖1多孔支架整體電鏡照片 圖2多孔支架表面電鏡照片 圖3多孔支架塗層截面電鏡照片
具體實施例方式
實施例1
5g蠶絲加入到200ml, 2%的碳酸鈉水溶液中，98。C處理60min,重複 3次，烘乾後用50%溴化鋰水溶液溶解，然後將上述溶液用多層無紡布過 濾，去除雜質，再裝入透析袋，用流水透析三天，得到l. 5%的蠶絲蛋白 溶液。將不鏽鋼血管支架本體分別用丙酮和純水清洗，晾乾，然後將蠶 絲蛋白溶液均勻的噴塗在支架本體上。將塗層支架^:於真空乾燥箱中， 在37。C乾燥24小時。將塗層支架置於分析純乙二醇中，處理72h,用蒸 餾水洗滌，再將塗層支架在真空乾燥箱中37。C乾燥24h,即可在血管支 架本體上附有蠶絲蛋白形成的緻密底層。
實施例2
配製100ml濃度為20%的蠶絲蛋白水溶液，再加入100ml濃度為 10%的明膠水溶液，混合均勻，高速冷凍離心，收集上清液。將不鏽鋼 血管支架本體浸入上述混合溶液，浸塗後在2(TC下乾燥20h,重複上述 步驟，直到塗層重量達到1000ug，從而在血管支架本體表面上形成一層均勻的塗層，然後將塗層支架置於25%的丙三醇水溶液中處理lh。用水 洗滌支架，將塗層支架置真空烘箱中，6(TC真空乾燥12h。再將塗層支 架置於純水中，煮沸2h,重複3次，直到塗層中的明膠完全溶出，用水 洗滌，乾燥，即得塗層中具有均勻孔隙的血管支架，調節蠶絲和明膠的 比例，可得到塗層中具有不同孔隙率的血管支架。
實施例3
配製5%的蠶絲蛋白水溶液，採用噴塗的方法塗支架本體表面，溶液 流量0. 25ml/min，噴淋時間30秒，重複上述步驟，直到重量達到200ug, 乾燥後在支架本體表面形成連續的底層。將含底層的支架置於80%的乙 醇水溶液中處理24h,用水洗滌，室溫下真空乾燥。再在含底層的支架上 噴塗含5%蠶絲蛋白和2. 5%殼聚糖的混合溶液，直到塗層重量達到1000ug, 自然晾乾。然後將支架用水浸潤，迅速置於-8(TC超低溫冰箱冷凍2h，再 迅速轉移到已經預冷的凍幹機中，冷凍乾燥18h，形成帶^f鼓孔的塗層結構。 再將上述帶微孔的塗層支架置於電熱恆溫乾燥箱中6(TC熱處理24h，形 成塗層不溶於水的帶微孔的血管支架。
實施例4
取5ml的EP管若干，各加入4ml無水乙醇，置於500ml燒杯中。向 燒杯中加入300ml無水乙醇，使EP管浸沒，將燒杯用封口膜封口，置於 -src的超低溫冰箱中，冷凍過夜，備用。將血管支架本體分別用丙酮和 純水超聲清洗3次，5(TC烘乾。採用噴塗的方法在支架本體上塗100ug 蠶絲蛋白底層，用乙醇處理24h。然後在有底層的支架上噴塗蠶絲溶液， 直到重量達到800ug,自然晾乾。然後將支架用水浸潤30min，迅速置於 -80。C超低溫無水乙醇EP管中，將EP管置於超低溫水箱中暫時保存。打開凍幹機，設定預凍溫度-4(TC,達到設定的溫度後，迅速將含支架的EP
管從超低溫冰箱中轉移到凍幹機的冷阱中，立即抽真空進行主幹燥過程。
24h後支架乾燥完成，形成白色的塗層帶微孔的血管支架，置於玻璃乾燥 器中保存。
實施例5
配製50ml含2%蠶絲蛋白和1 %明膠的混合溶液，採用噴塗的方法塗 不^"鋼血管支架本體，介質流量O. 2ml/min，噴^^時間80s,直到塗層重 量達到1000ug。然後將上述血管支架用水浸潤l-5min，耳又出後迅速置 入凍幹機中，快速降溫到-4(TC，然後高真空冷凍乾燥20h，形成塗層帶 微孔的血管支架。將上述血管支架用乙醇處理10h後洗滌，乾燥，再將 其置於熱水中煮沸2h,溶出塗層中的明膠，從而在血管支架表面上形成 孔隙相互連通的微孔塗層。將微孔塗層支架浸泡於編碼VEGF蛋白的質粒 溶液中，減壓浸吸2h,取出後用純水沖洗表面吸附的藥物，真空乾燥12 h,製得圖1所示的人工血管支架。圖2是對圖1中人工血管支架的塗層 表面的標記1處的局部電鏡圖片，由圖2可見，蠶絲蛋白形成的緻密底 層2，塗層中相互連通的孔隙3，塗層表面中密集的微孔4。圖3中也可 以清楚的觀察到塗層表面中密集的微孔4。
實施例6
5g蠶絲加入到100ml, 0. 6%的氬氧化鈉水溶液中，60。C處理lh,用 純水洗滌3次，烘乾後用30%硝酸鎂水溶液溶解，將上述溶液過濾後均勻 的噴塗在支架本體上，重量為1200ug。將上述塗層支架放於真空乾燥箱 中，在37。C乾燥24小時。然後將支架置於60%乙醇水溶液中，脫鹽8h。 再將塗層支架置於分析純甲醇溶液中，處理24h,用蒸餾水洗滌3次，在真空乾燥箱中37。C乾燥24小時，即得塗層帶微孔的血管支架。調整硝酸
鎂水溶液中蠶絲蛋白的含量，可以獲得不同孔隙率的微孔支架。將微孔
支架固定在低壓電泳的正極，插入編碼FGF蛋白的腺病毒溶液中，以5V 電泳35min,取出支架，用純水衝洗表面吸附的藥物，真空乾燥12 h, 即可得到負載了核酸藥物的血管支架。
權利要求
1、一種人工血管支架，由支架本體和支架本體表面的塗層構成，其特徵在於所述塗層包含載藥層，所述載藥層包含蠶絲蛋白和藥物。
2、 如權利要求1所述的人工血管支架，其特徵在於所述載藥層具有主要由蠶絲蛋白形成的負載藥物的微孔結構。
3、 如權利要求1所述的人工血管支架，其特徵在於所述載藥層是主 要由蠶絲蛋白與藥物形成的緻密混合層。
4、 如權利要求1所述的人工血管支架，其特徵在於所述塗層還包括 一主要由蠶絲蛋白形成的緻密底層，該緻密底層在支架本體和載藥層之 間。
5、 如權利要求1-4任一項所述的人工血管支架，其特徵在於所述 藥物包括水溶性或脂溶性化學藥物。
6、 如權利要求5所述的人工血管支架，其特徵在於所述藥物為蛋白 類藥物和/或核酸類藥物。
7、 一種人工血管支架的製備方法，包括如下步驟 1)、用水或有機溶劑將蠶絲蛋白溶解，攪拌均勻，配製重量百分比 濃度為1%-20°/。的蠶絲蛋白溶液，再加入明膠水溶液，混合均勻，離心收 集上清液； 2)、將步驟1)所得上清液均勻地覆蓋在血管支架本體的表面，對血 管支架進行熱或化學試劑變性處理，用純水洗滌血管支架，乾燥後置於 純水中，煮沸，直到塗層中的明膠完全溶出，用純水洗滌，塗層乾燥後 形成微孔結構； 3)、將步驟2)所得的血管支架置於藥物溶液中，使藥物負載於塗層 的微孔中，取出乾燥，即得。
8、 如權利要求7所述的製備方法，其中步驟l)所述的明膠溶液重量百分比濃度為5 - 20% ，明膠溶液與蠶絲蛋白溶液的體積比不超過1:1。
9、 如權利要求7所述的製備方法，其中在步驟2 )之後增加採用y -射線照射、真空乾燥一熱處理和一元醇或多元醇處理中的一種或者多種 方法聯合處理的步驟。
10、 一種人工血管支架的製備方法，包括如下步驟1)、用水或有機溶劑將蠶絲蛋白溶解，攪拌均勻，配製重量百分比 濃度為20%的蠶絲蛋白溶液；2 )、將步驟1 )所得的蠶絲蛋白溶液均勻地覆蓋在血管支架本體的表 面，進行熱或化學試劑變性，再用純水浸潤，然後進行冷凍和升溫乾燥， 使塗層形成微孔結構；3)、將步驟2)的血管支架置於藥物溶液中，使藥物負載於塗層的微 孔中，取出乾燥，即得。
11、 如權利要求IO所述的製備方法，其中步驟2)中所述的冷凍和 升溫乾燥處理是首先採用程序降溫的方法冷凍到-40°C - -80°C，冷凍速 度為-O. 5匸/!^11--5°(:/111111,使塗層中的水分結晶，然後在保持高真空的 條件下程序升溫，速度為-O. rC/min--2°C/min,直至達到室溫，使塗 層徹底乾燥。
12、 如權利要求IO所述的製備方法，其中在步驟2)之後增加採用 y-射線照射、真空乾燥一熱處理和一元醇或多元醇處理中的一種或者多種方法聯合處理的步驟。
13、 一種人工血管支架的製備方法，包括如下步驟1)、用水或有機溶劑將蠶絲蛋白溶解，攪拌均勻，配製重量百分比濃度為1°/。-20%的蠶絲蛋白溶液；2)、將上述蠶絲蛋白溶液與藥物混合均勻，噴塗或浸塗在血管支架本體表面，乾燥，即得。
全文摘要
本發明公開了一種人工血管支架及其製備方法，該人工血管支架由支架本體和支架本體表面的塗層構成，其特徵在於所述塗層包含載藥層，所述載藥層包含蠶絲蛋白和藥物。其中載藥層具有主要由蠶絲蛋白形成的負載藥物的微孔結構。將蠶絲蛋白溶液均勻地覆蓋在血管支架本體的表面，進行熱或化學試劑變性，再用純水浸潤，然後進行冷凍和升溫乾燥，使塗層形成微孔結構，將藥物負載於塗層的微孔中，取出乾燥，即得。本發明人工血管支架塗層材料的蠶絲蛋白是一種天然蛋白質，生物相容性好，可被人體緩慢吸收、代謝、無毒副作用，克服了傳統的藥物支架可能產生一些不良效果。
文檔編號A61L31/10GK101406713SQ20071004702
公開日2009年4月15日 申請日期2007年10月12日 優先權日2007年10月12日
發明者唐智榮, 羅七一, 鄭步中 申請人:微創醫療器械(上海)有限公司