專利名稱：血管內(nèi)器具用多功能生物兼容涂層的制作方法
關(guān)于聯(lián)邦發(fā)起的研究與發(fā)展的聲明本發(fā)明是在國家衛(wèi)生研究院(National Institutes of Health)撥款No.1 R43 HL072624-01的撥款部分支持的研究進程中進行的。美國政府對本發(fā)明享有某些專利。
背景本發(fā)明的實施方案涉及生物兼容涂層，及其形成和使用方法。
用來構(gòu)建或涂布種類繁多的血液接觸器具例如導(dǎo)管、血管移植物、體外循環(huán)回路、和化學傳感器的聚合物材料可以由顯示出良好血兼容性的材料制成。然而，這些器具的一個持久性問題是，它們在一些情況下當與血液直接接觸時可能引起活體內(nèi)血栓形成反應(yīng)。血液凝結(jié)連串事件始于該材料表面上的蛋白質(zhì)吸附，隨后血小板粘合和活化。然后一系列凝結(jié)因子使可溶的血纖維蛋白原轉(zhuǎn)化成不可溶的血纖維蛋白，后者截留活化的血小板，從而導(dǎo)致血栓形成。
已經(jīng)調(diào)研了旨在發(fā)展血液更可兼容的聚合物材料的眾多思路。一種戰(zhàn)略包括將肝素包埋到要與血液接觸的器具的聚合物表面上。然而，血栓形成并沒有完全消除。這可能部分地由于如下事實該聚合物表面上肝素的數(shù)量可能不足以有效地防止凝結(jié)，和/或包埋的化學種可能沒有充分結(jié)合抗凝血酶III，同時結(jié)合對于抑制血纖維蛋白單體形成所必需的凝血酶。進而，肝素并沒有抑制血小板活性而且可能在某種程度上實際上引起血小板活化。
減少或消除血栓形成的另一條思路包括使聚合物摻雜前列環(huán)素(PGI2)或?qū)GI2包埋到該聚合物表面。然而，這些摻雜的聚合物并沒有顯示出增強的活體內(nèi)血液兼容性，這是由于要么PGI2釋放量不夠，要么包埋后生物功能喪失的緣故。
已經(jīng)探索了試圖進行聚合物表面改性來達到提高血液兼容性的其它思路。這些包括浸漬凝血調(diào)節(jié)蛋白、接種內(nèi)皮細胞(EC)、以及抑制蛋白質(zhì)粘合和細胞粘合。盡管這些不同的思路全都取得了不同程度的成功，但無一能產(chǎn)生一種非血栓形成性聚合物材料。
也已經(jīng)有人顯示氧化氮(NO)有若干重要生理功能，包括其獨特的血管舒張性能、抗癌效能、抗血小板活性、和抗細胞增生屬性。盡管NO是一種穩(wěn)定自由基，但它對血紅蛋白和氧可能是高度反應(yīng)性的，從而能將NO輸送到靶部位并與其結(jié)合。的確，在使用水溶性NO供體/加合物或NO發(fā)生劑作為NO輸送劑方面，已經(jīng)取得了很多進展。例如，已經(jīng)有人顯示重氮二醇化(diazeniumdiolated)脯氨酸(PROLI/NO)當輸注到血液中時能緩解肌肉痙攣。此外，已經(jīng)有人報告，二亞甲基三胺重氮二醇化物(DETA/NO)能實質(zhì)性地抑制血管受傷后細胞的過度增殖，而且糖基化重氮二醇化物具有抗腫瘤活性。
然而，使用這樣的水溶性重氮二醇化物及其它NO供體和疏水性基體來形成生物兼容性涂層可能是有問題的。例如，分散于硅橡膠基體中的(Z)-1-[N-甲基-N-[6-(N-甲基銨基己基)氨基]]重氮-1--1，2-二醇化物(MAHMA/NO)在一些情況下可以防止血管內(nèi)傳感器表面上的血栓形成。該化合物當用于體外循環(huán)回路內(nèi)壁上的聚合物涂層內(nèi)時可以大大降低血小板活性。然而，MAHMA/NO及其相應(yīng)的二胺前體傾向于從該聚合物基體表面溶出，并與NO的氧化性中間體反應(yīng)而生成潛在有毒的亞硝胺。
概要本發(fā)明的實施方案通過提供一種適配得能實質(zhì)上消除當與血液接觸時的血栓形成的聚合物涂層而實質(zhì)性地解決了以上列舉的缺點。該聚合物涂層包括一個第一聚合物層和一個第二聚合物層。介于第一聚合物層與第二聚合物層之間的是一個摻雜了氧化氮供體和氧化氮發(fā)生劑中至少一種的聚合物基體層。該氧化氮供體和/或氧化氮發(fā)生劑能釋放或發(fā)生NO。一種生物活性劑要么包埋到第二聚合物的表面，要么摻入聚合物基體層。
附圖簡要說明本發(fā)明的實施方案的目的、特點和優(yōu)點將通過參照以下詳細說明和附圖變得顯而易見，其中

圖1A是一種基材上聚合物涂層的一種實施方案的半示意視圖1B是一種基材上聚合物涂層的一種替代實施方案的半示意視圖；圖2A是一種基材上聚合物涂層的一種替代實施方案的半示意視圖；圖2B說明包埋生物活性劑的替代實施方案；圖3A是一種基材的內(nèi)表面上聚合物涂層的實施方案的半示意頂視圖；圖3B是一種基材的外表面上聚合物涂層的替代實施方案的半示意頂視圖；圖4是一幅記錄曲線圖，說明在肝素包埋期間和之后從有摻入了KTpClPB和4％DBHD/NO的增塑PVC涂層和PVC-NH2頂涂層的SR導(dǎo)管套(d＝0.1cm，h＝2.5cm)產(chǎn)生的NO表面通量(A-PVC∶DOS＝1∶2，有頂涂層；B-PVC∶DOS＝1∶1，有頂涂層；C-PVC∶DOS＝2∶1，有頂涂層；a-在25℃與MES平衡；b-在25℃，在MES中與Hep/EDC/NHS反應(yīng)；c-在25℃用Na2HPO4洗滌；d-在25℃用4M NaCl洗滌；e-在25℃用水洗滌；f-在37℃浸入PBS中；A(a+b+c+d+e)＝總NO的～5％，B(a+b+c+d+e)＝總NO的～2％，且C(a+b+c+d+e)＝總NO的1％以下)；和圖5是一幅記錄曲線圖，說明在肝素包埋期間和之后從有摻入KTpClPB和4％DBHD/N2O2的增塑PVC涂層和PVC-NH2頂涂層的SR導(dǎo)管套(d＝0.1cm，h＝2.5cm)產(chǎn)生的NO表面通量(A-PVC∶DOS＝1∶1，有頂涂層；B-PVC∶DOS＝2∶1，有頂涂層；a-包埋Hep-CHO(pH＝3.5)，50℃；b-在37℃浸入PBS中；A(a)＝總NO的～27％，且B(a)＝總NO的～12％)。
詳細描述該聚合物涂層的實施方案可以有利地用于血管內(nèi)器具例如血管移植物、斯埋特固定模、導(dǎo)管、體外循環(huán)回路、和化學傳感器上。如以上所討論的，已經(jīng)進行了先有嘗試，以消除與血管內(nèi)器具相聯(lián)系的血栓形成(即摻入NO供體)，然而，與這些不同技術(shù)相聯(lián)系的問題還不得不克服。
通過將另外的內(nèi)皮細胞(EC)劑添加到這些涂層的表面中，可以進一步提高NO釋放涂層或NO發(fā)生涂層的有效性。例如，一種給定聚合物薄膜顯示出減少血栓形成所需要的NO通量水平當有一種適當增效劑連接到該表面上(例如凝血調(diào)節(jié)蛋白)或從該表面釋放出來(例如前列環(huán)素)時可能降低。不受任何理論約束，相信有較低通量的工程薄膜可能有利地使NO的長期釋放成為可能，從而使NO的效益可以延長到比單獨使用NO釋放涂層可以達到的還長(其非限制性實例包括有親脂性重氮二醇化物的涂層)。
聚合物涂層的實施方案可以有利地仿效襯在所有健康血管內(nèi)壁的非血栓形成性EC，而且可以有利地使用能抑制血液材料相互工作用的化學表面片斷(例如顯示出減少蛋白質(zhì)和細胞粘合的聚合物表面)。不受任何理論約束，相信仿效內(nèi)皮細胞和有能協(xié)同工作的各化學種可以防止血栓形成和(血管)狹窄。對EC的非血栓形成性質(zhì)和抗細胞增生性質(zhì)有貢獻的分子包括氧化氮(NO)、前列環(huán)素(PGI2)、凝血調(diào)節(jié)蛋白(TM)、和乙酰肝素硫酸鹽。將這些藥劑摻入聚合物基體中或上，使得它們要么從聚合物中釋放出來要么以生物活性形式存在于聚合物表面上，從而形成了實質(zhì)上真正生物仿真的而且在功能性結(jié)果方面模擬EC的多功能涂層實施方案。在該多功能聚合物涂層的一種實施方案中，包括這些天然存在EC衍生的抗血小板劑、抗凝血劑和/或抗細胞增生劑中2種或多種。
因此，本文中所述的涂層的實施方案實質(zhì)上解決了與放置血管內(nèi)器具相聯(lián)系的、拖延至今的血栓形成和(血管)狹窄問題。如本文中所述，這些聚合物涂層實施方案有利地模擬了人體血管內(nèi)襯的內(nèi)皮細胞，該細胞有格外的抗凝血性(thromboresistivity)。不受任何理論約束，相信聚合物涂層中或上氧化氮供體(其非限定性實例包括分立的和聚合物的重氮二醇化物)或發(fā)生劑(其非限定性實例包括含銅(II/I)離子/銅金屬聚合物基體)的NO釋放和天然存在內(nèi)皮細胞劑的組合實質(zhì)上完全消除該器具與血液接觸時的血栓形成。相信這可能至少部分地由于實質(zhì)性地提高的、血液和涂層中所使用材料的生物兼容性的緣故。進而，該涂層的實施方案也可以包括NO釋放或發(fā)生與其它可能有助于防止(血管)再狹窄、血栓形成、炎癥、和/或諸如此類的非天然存在化學種的藥物輸送的組合。
本文中所使用的“NO供體”這一術(shù)語一般系指具有與其共價鍵合的NO釋放片斷使得當暴露于適當條件時該一個/多個化學官能度能釋放NO的藥劑?！癗O發(fā)生劑”這一術(shù)語一般系指能直接引起NO從各試劑產(chǎn)生而無與其共價鍵合的NO釋放片斷的藥劑。
現(xiàn)在參照圖1A，說明了一種其上有一個聚合物涂層10的血管內(nèi)器具12的實施方案。要理解的是，可以使用任何適用的血管內(nèi)器具12，包括但不限于血管移植物、斯坦特固定模、導(dǎo)管、體外循環(huán)回路、化學傳感器等。
聚合物涂層10可以包括彼此附著并與其緊密接觸的2層或更多層。本文中所公開的涂層10的層14、16、18中可以采用各種疏水性聚合物材料。這些包括但不限于聚氯乙烯(PVC)、硅橡膠(SR)、聚氨酯(PU)、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚己內(nèi)酯、聚丙交酯、聚乙醇酸交酯、聚(丙交酯共乙醇酸交酯)、聚(N-異丙基丙烯酸胺)、聚丙烯酰胺、其共聚物、和/或其混合物等材料。要理解的是，層14、16、18中每一個都可以是聚合物基體。還要理解的是，該聚合物基體可以是增塑的或無增塑的，如所希望的那樣。進而，為外層16、18選擇的聚合物一般將是能從諸如共價附著和/或分散的重氮二醇化物型NO加合物中釋放出NO者。
在一種實施方案中，一個層14(即第一層)在器具12上建立。這個層14包括一種聚合物材料，該材料適配得能實質(zhì)上防止隨后的層16、18中可能存在的任何化合物滲移到器具12中和/或能實質(zhì)上促進涂層10中層14、16、18之間的粘合。層14中使用的聚合物材料的適用非限定性實例包括聚氯乙烯、聚對苯二亞甲基、硅橡膠、聚氨酯、聚甲基丙烯酸酯、聚(N-異丙基丙烯酰胺)、聚丙烯酰胺、底漆化合物、及其混合物。要理解的是，層14可以是一種聚合物材料密實層。在一種實施方案中，層14的密度范圍在約10～約100μm之間。
聚合物涂層10的實施方案進一步包括一個配置于層14上的活性層16(即聚合物基體層)。該活性層16可以包括一種聚合物基體材料。要理解的是，該聚合物基體材料可以是增塑的。聚合物基體材料的非限定性實例包括增塑的聚乙烯醇、聚氯乙烯(PVC)、硅橡膠(SR)、聚氨酯(PU)、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚己內(nèi)酯、聚丙交酯、聚乙醇酸交酯、聚(丙交酯共乙醇酸交酯)、聚(N-異丙基丙烯酰胺)、聚丙烯酰胺、其共聚物、和/或其混合物。
活性層16包括NO供體/加合物或發(fā)生劑20。要理解的是，活性層16中NO供體或NO發(fā)生劑20的添加可以要么與器具12上活性層16的建立同時進行，要么在該活性層16建立之后進行。
在一種非限定性實施方案中，NO發(fā)生劑20是一種含有銅(II/I)離子/銅金屬或其它過渡金屬離子和/或金屬的聚合物基體。可以形成適用含金屬離子聚合物基體的其它金屬和/或金屬離子的適用非限定性實例包括鈣、鎂、鈷、錳、鐵、鉬、釩、鋁、鉻、鋅、鎳、其它過渡金屬、其離子、和/或其混合物。含銅(II/I)離子/金屬聚合物基體的具體實例包括但不限于銅(H)二苯并[e，k]-2，3，8，9-四苯基-1，4，7，10-四氮雜環(huán)十二-1，3，7，9-四烯(銅(II)-DTTCT)、銅(H)-三環(huán)萜及其聚合物衍生物、磷酸銅、金屬銅、等等及其混合物。
在另一種實施方案中，NO供體20選自分立的NO加合物和聚合物的NO加合物。要理解的是，所選擇的NO加合物20也是一種當該聚合物在生理條件下暴露于溶液和/或血液時能自發(fā)釋放NO的加合物。NO加合物20的一些非限定性實例包括受保護的和分立的N-重氮二醇化物、聚合物系N-重氮二醇化物、亞硝基硫醇、有機硝酸酯、金屬亞硝基、C系重氮二醇化物、和/或其混合物。
聚合物中NO的自發(fā)釋放可能受到NO加合物20與水環(huán)境之間發(fā)生的至少一種過程制約。這種包括但不限于水或其它血液成分在有機聚合物中/內(nèi)擴散和離子化中至少一種；緩沖劑離子與聚合物內(nèi)離子之間的離子交換；帶胺氮化合物質(zhì)子化產(chǎn)生NO；水經(jīng)由仲胺部位去質(zhì)子化產(chǎn)生氫氧化有機銨或經(jīng)由鈉或其它金屬離子去質(zhì)子化產(chǎn)生金屬氫氧化物。
本文中所指的“分立的NO加合物”是那些有共價附著到小分子上或聚合物填料(例如官能化硅石微?；蜮佄⒘?上的NO釋放片斷的化合物。要理解的是，分立的NO加合物一般不是聚合物。那些有其共價附著到聚合物主鏈上的NO釋放片斷的化合物一般簡稱為“聚合物NO加合物”。適用的聚合物NO加合物的非限定性實例包括但不限于重氮二醇化硅橡膠(DACA/N2O2)、重氮二醇化甲基丙烯酸酯、重氮二醇化聚氨酯、重氮二醇化聚氯乙烯、和/或其混合物。要理解的是，一般來說，無論分立的NO加合物還是聚合物NO加合物都沒有附著于其上的保護基。然而，在一種其分立NO加合物和/或聚合物NO加合物有良性保護基的實施方案中，要理解的是，當該保護基釋放出來時產(chǎn)生一種良性化學種。又進一步，該NO加合物或聚合物加合物的良性保護基可以在NO釋放之前和/或期間脫除。進而，當利用非良性的保護基時，要理解的是，該保護基是在該器具應(yīng)用(例如NO釋放)之前去除的。
要進一步理解的是，分立的氧化氮加合物既可以共價地附著到聚合物基體上也可以分散于其中。分立的重氮二醇化物的一些實例包括但不限于以金屬陽離子穩(wěn)定的陰離子型重氮二醇化物、兩性離子型重氮二醇化物、和受保護的分立重氮二醇化物(例如O2受保護分立重氮二醇化物)。在一種摻入受保護氧化氮加合物20(例如受保護N-重氮二醇化物)或氧化氮發(fā)生劑20的實施方案中，要理解的是，該受保護氧化氮加合物20可以實質(zhì)上分散在整個聚合物基體中。
本方法的實施方案實質(zhì)上避免了NO釋放前體物材料的毒性，同時保護受控的NO通量。這可以通過提高分立重氮二醇化物分子的親脂性和/或使這樣的片斷直接地共價附著到聚合物(例如硅橡膠、甲基丙烯酸酯系聚合物等)上來實現(xiàn)。這樣的聚合物的抗凝血性當進行活性試驗時可以得到改善，而且在此類材料的表面上血小板粘合和活化作用顯著降低。
用來制備該聚合物涂層的實施方案的NO供體20的非限定實例是從有如下通用線型結(jié)構(gòu)的二烷基六亞甲基二胺化合物衍生的重氮二醇化物 生成有如下通式的相應(yīng)N-重氮二醇化物衍生物
式中R是一種有1～12個碳原子的烷基或一種支化側(cè)鏈。要理解的是，該R基團可以是特征上不同的。例如，一個R基團可以是丙基，而另一個R基團可以是丁基。在一種實施方案中，R基團可以是氫。再進一步，該衍生物中胺與胺之間存在的亞甲基間隔范圍可以是x＝1～x＝6。
用來生成重氮二醇化物的母體結(jié)構(gòu)的其它非限定性實例可以是任何一種含有伯胺或仲胺的化合物，包括但不限于 式中R和R’可以是氫；正烷基；支化烷基；脂肪族烴；環(huán)狀和/或芳香族胺側(cè)鏈；酮；醛；酰胺；醚；酯；烯烴；炔烴；和/或其混合物。從母體結(jié)構(gòu)A可以生成的重氮二醇化物的實例包括下列 從母體結(jié)構(gòu)B可以生成的重氮二醇化物的實例包括下列
作為一個非限定性實例，鈉離子是以為了穩(wěn)定各重氮二醇化物而作為抗衡離子的結(jié)構(gòu)a、a’、b、和b’說明的。要理解的是，其它金屬離子例如鋰、鉀、銅、和/或等的離子、和/或其混合物可以是能使這些化學種穩(wěn)定的合適金屬陽離子。
如所說明的，在聚合物涂層10的活性層16的實施方案中，可以使用有前面提到的二胺主鏈的重氮二醇化物或含有一個胺部位的化合物或含有3個或更多個胺部位的化合物。在一種實施方案中，1摩爾重氮二醇化物化學種當暴露于水或在相對高溫時容易離解成2摩爾NO(g)和1摩爾供體胺。
在(如圖1A和1B中所說明的)一種實施方案中，活性層16除NO供體或發(fā)生劑20外還可以有一種或多種摻入其中的生物活性劑22。生物活性劑22可以是一種抗凝血劑、抗血小板劑、抗細胞增生劑、抗微生物劑、抗病毒劑、和/或其混合物。具體生物活性劑22包括但不限于肝素、乙酰型肝素、硫酸乙酰肝素、前列環(huán)素、凝血調(diào)節(jié)蛋白、和/或其混合物。在這種實施方案中，要理解的是，生物活性劑22可以實質(zhì)上均勻地分散在整個活性層16中。在一種實施方案中，生物活性劑22分散于活性層16內(nèi)并從該層內(nèi)釋放出來。
聚合物涂層10的實施方案可以任選地包括一個頂層18(例如第二聚合物層)。頂層18可以充當一個有助于控制位于活性層16的氧化氮和/或其它生物活性劑22的釋放的阻透層。此外，頂層18也可以防止活性層16直接暴露于血液。沒有頂層18，摻雜到聚合物基體中的藥劑(NO供體或發(fā)生劑20和/或生物活性劑22)在一些情況下可能與血液相互作用(即在聚合物表面上形成電荷或聚集在表面上等)。然而，要理解的是，在有分散于活性層16內(nèi)的生物活性劑22的實施方案中，既可以使用頂層18(圖1A)也可以不使用頂層18(圖1B)，因為NO和/或生物活性劑22的釋放可能受將其摻入其中的聚合物基體控制。
如所指出的，圖1B說明一種無頂層18的聚合物涂層10的實施方案。在一種非限定性實例中，活性層16包括NO供體20(例如分立的或聚合物的重氮二醇化物)或發(fā)生劑20和前列環(huán)素(作為生物活性劑22)。在本實例中可以任選地將頂層18脫除，因為其釋放可能受到嵌入了NO供體或發(fā)生劑20和前列環(huán)素的聚合物基體組合物控制。
又進一步，聚合物涂層10的一種替代實施方案包括任選地分散于整個頂聚合物層18中的生物活性劑22(未顯示)。要理解的是，這種實施方案可以包括分散于整個活性層16中的NO供體20(其非限定性實例包括分立的N-重氮二醇化物)或NO發(fā)生劑20。
現(xiàn)在參照圖2A，公開了聚合物涂層10的一種替代實施方案。如所說明的，聚合物涂層10包括頂層18。在頂層18的表面上包埋了一種生物活性劑?？梢越?jīng)由頂層18包埋到聚合物涂層10的表面中的適用生物活性劑22包括但不限于肝素、乙酰型肝素、前列環(huán)素、凝血調(diào)節(jié)蛋白、及其混合物。
可以采用各種不同方法將生物活性劑22包埋到聚合物涂層10的表面中。圖2B說明實現(xiàn)生物活性劑22(例如肝素)包埋的2種備選方法的非限定實例。這些備選方法中每一種都包括先在頂層18上形成表面官能團(例如用于結(jié)合肝素的NH2基或用于結(jié)合凝血調(diào)節(jié)蛋白的COOH基)，使其適配得能共價地和/或離子型地鍵合到所選擇的生物活性劑22上。在一種實施方案中，生物活性劑22可以經(jīng)由一種連接劑(其非限定性實例是可以將凝血調(diào)節(jié)蛋白連接到胺化表面上的六亞甲基二異氰酸酯(HMDI)鍵合到該表面上。在圖2B所說明的實例中，生物活性劑22是肝素，頂層18進行胺化而生成NH2基團。一般來說，規(guī)則包埋是由通過酰胺鍵包埋生物活性劑22形成的；而端點包埋是由通過胺鍵包埋生物活性劑22形成的。在圖2B所說明的第一個非限定性實例中，將EDC/NHS活化肝素經(jīng)由酰胺鍵包埋到胺化PVC表面上而形成包埋；而在圖2B所說明的第二個非限定性實例中，將重氮化肝素的末端醛基反應(yīng)到帶有伯胺的表面上，隨后用氰基硼氫化鈉還原，形成經(jīng)由胺鍵的端點包埋肝素。要理解的是，生物活性劑22可以無規(guī)地或均勻地包埋在頂層18的表面上。然而，在本文以上所述的任意一種包埋實例中，生物活性劑22一般并沒有在頂層18上形成一個連續(xù)或均勻的層。
圖3A是器具12的內(nèi)表面上建立的聚合物涂層10的一種實施方案的頂視圖。如所說明的，聚合物涂層10包括直接建立于器具12的內(nèi)表面上的層14、其次建立的聚合物基體層16、和建立得使其能給涂層10提供一個外表面的頂層18。
圖3B是器具12的外表面上建立的聚合物涂層10的一種替代實施方案的頂視圖。如所說明的，聚合物涂層10包括直接建立于器具12的外表面上的層14，其次建立的聚合物基體層16，和建立得使其能給涂層10提供一個外表面的頂層18。
要理解的是，本文中所述的聚合物涂層10的實施方案不限于與一種其它抗凝血劑或抗血小板劑組合的NO供體/發(fā)生劑。該NO供體/發(fā)生劑可以與2種或更多種其它抗凝血劑和/或抗血小板劑組合使用(其非限定性實例包括NO+肝素+前列環(huán)素；NO+乙酰型肝素+凝血調(diào)節(jié)蛋白；NO+前列環(huán)素+凝血調(diào)節(jié)蛋白；NO+肝素+前列環(huán)素+凝血調(diào)節(jié)蛋白等)。
進而，層14、16、18中每一層都可以由任何一種適用技術(shù)使用沉積用聚合物/溶劑混合物建立。此類技術(shù)的若干非限定性實例包括旋涂、浸涂、噴涂、簾涂、電涂等。可以使用的其它技術(shù)包括化學蒸氣沉積(CVD)和等離子體聚合。然而，要理解的是，CVD和等離子體聚合技術(shù)一般不太適合于沉積活性層16。進而，由于作為沉積的結(jié)果而生成反應(yīng)性副產(chǎn)物的可能性，等離子體聚合一般也不太適合于沉積頂層18。
實驗摻雜了NO供體的肝素包埋聚合物薄膜。肝素是一種廣泛使用的抑制劑，這部分地是由于如下事實的緣故其與抗凝血酶III的二元復(fù)合物能結(jié)合和抑制因子Xa和凝血酶兩者，這兩種蛋白酶適合于血纖維蛋白原向血纖維蛋白的最終轉(zhuǎn)化。
PVC管材的內(nèi)壁(或SR導(dǎo)管套的外表面)涂布一個PVC層(44mg/mL，在THF中)，隨后涂布一個摻雜了10mg NO供體(N，N-二丁基六亞甲基二胺重氮二醇化物或聚合物系NO供體)的增塑PVC層(133mg聚氯乙烯、66mg癸二酸二辛酯(DOS)和15.7mgKTpClPB；在3～4mL THF中)，最后涂布一個胺化PVC頂涂層(44mg/mL，在THF中)。NO供體數(shù)量以及PVC/DOS比例可以因所希望的應(yīng)用而異。該胺化PVC可以合成如下(A)使PVC與各種二胺例如1，6-二氨基己烷、1，12-二氨基十二烷或有氨基封端的聚環(huán)氧乙烷(PEO)反應(yīng)，或(B)讓以EDC/NHS(1-乙基-3-(3-二甲胺基丙基)碳化二亞胺鹽酸鹽和N-羥基琥珀酰亞胺)預(yù)活化的羧基化PVC與以上所示各種二胺反應(yīng)。肝素是經(jīng)由(A)EDC/NHS活化的包埋或(B)使用NaBH3CN還原的端點包埋(也見圖2B)共價地包埋到該器件上的。
(A)讓涂布了胺化PVC的PVC管材(或SR導(dǎo)管套)與MES緩沖劑(0.05M，pH 5.6)平衡約30min。肝素的羧基(Hep-COOH)是使用EDC(碳化二亞胺)和NHS(N-羥基琥珀酰亞胺)在MES緩沖劑中活化的。預(yù)活化約10min之后，將有涂層的PVC管材添加到EDC/NHS活化的肝素溶液中。反應(yīng)約2小時后，肝素化管材的內(nèi)壁(或SR導(dǎo)管套的外表面)用0.1M Na2HPO4、4MNaCl和蒸餾水洗滌。肝素化的表面是通過將氮氣吹到它上面而迅速干燥的。
(B)讓涂布了胺化PVC的PVC管材(或SR導(dǎo)管套)在50℃在NaBH3CN(1mg/mL)的存在下與重氮化肝素(10mg/mL)反應(yīng)約2小時。用NaOH/HCl將溶液pH調(diào)整到3.5。反應(yīng)之后，肝素化的管材內(nèi)壁(或SR導(dǎo)管套外表面)用0.1M Na2HPO4、4M NaCl和蒸餾水洗滌。肝素化的表面通過將氮氣吹到它上面而迅速干燥。
在每次包埋期間和之后都測定NO釋放量。已發(fā)現(xiàn)，該涂層的表面NO釋放沒有受到表面結(jié)合的肝素干擾，而且表面NO通量在至少24小時內(nèi)可保持在10×10-10mol·cm-2·min-1以上(圖4和5)。圖5也說明一種顯示肝素包埋2小時后的NO通量的插入爆破圖。表面結(jié)合的肝素是用反因子Xa試驗評估的，并顯示出抗凝血劑活性(0.1～100mIU/cm2聚合物表面)。
雖然詳細描述了若干實施方案，但對于業(yè)內(nèi)技術(shù)人員來說顯而易見的是，所公開的實施方案是可以修飾的。因此，以上描述要視為例示性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種血管內(nèi)器具用聚合物涂層，包含一個第一聚合物層；一個第二聚合物層一個配置于第一聚合物層與第二聚合物層之間的聚合物基體層，該聚合物基體層摻雜了氧化氮供體和氧化氮發(fā)生劑中至少一種，該氧化氮供體和氧化氮發(fā)生劑中至少一種能釋放NO和/或發(fā)生NO；和一種生物活性劑，系包埋到第二聚合物層的表面中和摻入聚合物基體層中至少一種；其中該聚合物涂層適配得當與血液接觸時能實質(zhì)上消除血栓形成。
2.權(quán)利要求1定義的聚合物涂層，其中該生物活性劑是抗凝血劑、抗血小板劑、抗增生劑、抗微生物劑、及其混合物中至少一種。
3.權(quán)利要求1定義的聚合物涂層，其中該生物活性劑包含肝素、乙酰型肝素、前列環(huán)素、凝血調(diào)節(jié)蛋白、及其混合物中至少一種。
4.權(quán)利要求1定義的聚合物涂層，其中第一聚合物層和第二聚合物層中至少一層包含聚氯乙烯、硅橡膠、聚氨酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚己內(nèi)酯、聚丙交酯、聚乙醇酸交酯、聚(丙交酯共乙醇酸交酯)、聚(N-異丙基丙烯酰胺)、聚丙烯酰胺、其共聚物、及其混合物中至少一種。
5.權(quán)利要求1定義的聚合物涂層，其中該氧化氮發(fā)生劑是一種含有金屬/金屬離子的聚合物基體。
6.權(quán)利要求5定義的聚合物涂層，其中該含有金屬/金屬離子的聚合物基體包含銅、鈣、鎂、鈷、錳、鐵、鉬、釩、鋁、鉻、鋅、鎳、其離子、及其混合物中至少一種。
7.權(quán)利要求5定義的聚合物涂層，其中該含有金屬/金屬離子的聚合物基體包含銅(II)二苯并[e，k]-2，3，8，9-四苯基-1，4，7，10-四氮雜環(huán)十二-1，3，7，9-四烯、銅(II)三環(huán)萜及其聚合物衍生物、磷酸銅、金屬銅、及其混合物。
8.權(quán)利要求1定義的聚合物涂層，其中該氧化氮供體是分立的氧化氮加合物和聚合物的氧化氮加合物中至少一種。
9.權(quán)利要求8定義的聚合物涂層，其中分立的氧化氮加合物包含分立的N-重氮二醇化物、亞硝基硫醇、有機硝酸酯、金屬亞硝基、C-系重氮二醇化物、及其混合物中至少一種。
10.權(quán)利要求9定義的聚合物涂層，其中分立的N-重氮二醇化物包含用金屬陽離子穩(wěn)定的陰離子型重氮二醇化物、兩性離子型重氮二醇化物、及其混合物中至少一種。
11.權(quán)利要求8定義的聚合物涂層，其中聚合物的氧化氮加合物包含聚合物系N-重氮二醇化物。
12.權(quán)利要求1定義的聚合物涂層，其中包埋是由共價鍵合和離子型鍵合中至少一種完成的。
13.一種血管內(nèi)器具用聚合物涂層，包含一個 密聚合物層；一個配置于該 密聚合物層上的聚合物基體層，該聚合物基體層摻雜了氧化氮供體和氧化氮發(fā)生劑中至少一種，讀氧化氮供體和氧化氮發(fā)生劑中至少一種能釋放NO和/或發(fā)生NO；一個配置于該聚合物基體層上的胺化聚合物層；和一種經(jīng)由離子型鍵合和共價鍵合中至少一種包埋到該胺化聚合物層的表面的生物活性劑。
14.權(quán)利要求13定義的聚合物涂層，其中該生物活性劑是抗凝血劑、抗血小板劑、抗增生劑、抗微生物劑、及其混合物中至少一種。
15.權(quán)利要求13定義的聚合物涂層，其中該生物活性劑包含肝素、乙酰型肝素、前列環(huán)素、凝血調(diào)節(jié)蛋白、及其混合物中至少一種。
16.權(quán)利要求13定義的聚合物涂層，其中該 密聚合物層與胺化聚合物層中至少一層包含聚氯乙烯、硅橡膠、聚氨酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚己內(nèi)酯、聚丙交酯、聚乙醇酸交酯、聚(丙交酯共乙醇酸交酯)、聚(N-異丙基丙烯酰胺)、聚丙烯酰胺、其共聚物、及其混合物中至少一種。
17.權(quán)利要求13定義的聚合物涂層，其中該氧化氮發(fā)生劑是一種含有金屬/金屬離子的聚合物基體。
18.權(quán)利要求17定義的聚合物涂層，其中該含有金屬/金屬離子的聚合物基體包含銅、鈣、鎂、鈷、錳、鐵、鉬、釩、鋁、鉻、鋅、鎳、其離子、及其混合物中至少一種。
19.權(quán)利要求17定義的聚合物涂層，其中該含有金屬/金屬離子的聚合物基體包含銅(II)二苯并[e，k]-2，3，8，9-四苯基-1，4，7，10-四氮雜環(huán)十二-1，3，7，9-四烯、銅(II)三環(huán)萜及其聚合物衍生物、磷酸銅、金屬銅、及其混合物。
20.權(quán)利要求13定義的聚合物涂層，其中該氧化氮供體是分立的氧化氮加合物和聚合物的氧化氮加合物中至少一種。
21.權(quán)利要求20定義的聚合物涂層，其中分立的氧化氮加合物包含分立的N-重氮二醇化物、亞硝基硫醇、有機硝酸酯、金屬亞硝基、C-系重氮二醇化物、及其混合物中至少一種。
22.權(quán)利要求21定義的聚合物涂層，其中分立的N-重氮二醇化物包含有金屬陽離子穩(wěn)定的陰離子型重氮二醇化物、兩性離子型重氮二醇化物、及其混合物中至少一種。
23.權(quán)利要求20定義的聚合物涂層，其中聚合物的氧化氮加合物包含聚合物系N-重氮二醇化物。
24.一種血管內(nèi)器具，包含一種基材；和一種施用到該基材的表面的涂層，該涂層包含一個第一聚合物層；一個配置在第一聚合物層上的聚合物基體層，該聚合物基體層摻雜了分立的氧化氮加合物和聚合物的氧化氮加合物中至少一種，該分立的氧化氮加合物和聚合物的氧化氮加合物中至少一種能釋放NO；一個配置在該聚合物基體層上的第二聚合物層；和一種生物活性劑，系包埋到第二聚合物層表面、摻入第二聚合物層中、和摻入聚合物基體層中至少一種；其中該聚合物涂層適配得當與血液接觸時能實質(zhì)上消除血栓形成。
25.權(quán)利要求24定義的血管內(nèi)器具，其中該生物活性劑是抗凝血劑、抗血小板劑、抗增生劑、抗微生物劑、及其混合物中至少一種。
26.權(quán)利要求24定義的血管內(nèi)器具，其中該生物活性劑包含肝素、前列環(huán)素、凝血調(diào)節(jié)蛋白、及其混合物中至少一種。
27.權(quán)利要求24定義的血管內(nèi)器具，其中第一聚合物層和第二聚合物層中至少一層包含聚氯乙烯、硅橡膠、聚氨酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚己內(nèi)酯、聚丙交酯、聚乙醇酸交酯、聚(丙交酯共乙醇酸交酯)、聚(N-異丙基丙烯酰胺)、聚丙烯酰胺、其共聚物、及其混合物中至少一種。
28.權(quán)利要求24定義的血管內(nèi)器具，其中分立的氧化氮加合物包含分立的N-重氮二醇化物、亞硝基硫醇、有機硝酸酯、金屬亞硝基、C-系重氮二醇化物、及其混合物中至少一種。
29.權(quán)利要求28定義的血管內(nèi)器具，其中分立的N-重氮二醇化物包含有金屬陽離子穩(wěn)定的陰離子型重氮二醇化物、兩性離子型重氮二醇化物、及其混合物中至少一種。
30.權(quán)利要求24定義的血管內(nèi)器具，其中聚合物的氧化氮加合物包含聚合物系N-重氮二醇化物。
31.權(quán)利要求24定義的血管內(nèi)器具，其中該生物活性劑摻入聚合物基體層中，且其中第二聚合物層不是由等離子體聚合形成的。
32.權(quán)利要求24定義的血管內(nèi)器具，其中包埋是由共價鍵合和離子型鍵合中至少一種完成的。
33.一種血管內(nèi)器具用聚合物涂層，包含一個聚合物層；一個配置在該聚合物層上的聚合物基體層，該聚合物基體層摻雜了氧化氮供體和氧化氮發(fā)生劑中至少一種，該氧化氮供體和氧化氮發(fā)生劑中至少一種能釋放NO和/或發(fā)生NO；和一種分散在聚合物基體層內(nèi)的生物活性劑。
34.權(quán)利要求33定義的聚合物涂層，其中該生物活性劑是前列環(huán)素、肝素、乙酰型肝素、凝血調(diào)節(jié)蛋白、及其混合物之一。
35.權(quán)利要求33定義的聚合物涂層，進一步包含一個配置在聚合物基體層上的頂聚合物層。
36.權(quán)利要求33定義的聚合物涂層，其中該氧化氮發(fā)生劑是一種含有金屬/金屬離子的聚合物基體。
37.權(quán)利要求36定義的聚合物涂層，其中該含有金屬/金屬離子的聚合物基體包含銅、鈣、鎂、鈷、錳、鐵、鉬、釩、鋁、鉻、鋅、鎳、其離子、及其混合物中至少一種。
38.權(quán)利要求33定義的聚合物涂層，其中該氧化氮供體包含分立的氧化氮加合物和聚合物的氧化氮加合物中至少一種。
39.一種用于實質(zhì)上消除血栓形成的方法，該方法包含將一種血管內(nèi)器具插入患者體內(nèi)，其中該血管內(nèi)器具有一種涂于其上的聚合物涂層，該聚合物涂層包括一個第一聚合物層；一個第二聚合物層一個配置于第一聚合物層與第二聚合物層之間的聚合物基體層，該聚合物基體層摻雜了氧化氮供體和氧化氮發(fā)生劑中至少一種，該氧化氮供體和氧化氮發(fā)生劑中至少一種能釋放NO和/或發(fā)生NO中；和一種生物活性劑，系包埋到第二聚合物層的表面中和摻入聚合物基體層中至少一種；其中該聚合物涂層適配得當與血液接觸時能實質(zhì)上消除血栓形成和血管再狹窄中至少一種。
40.權(quán)利要求39定義的方法，其中氧化氮發(fā)生劑包含一種含有金屬/金屬離子的聚合物基體。
41.權(quán)利要求40定義的方法，其中該含有金屬/金屬離子的聚合物基體包含銅、鈣、鎂、鈷、錳、鐵、鉬、釩、鋁、鉻、鋅、鎳、其離子、及其混合物中至少一種。
42.權(quán)利要求40定義的方法，其中該氧化氮供體包含分立的氧化氮加合物和聚合物的氧化氮加合物中至少一種。
43.權(quán)利要求39定義的方法，其中包埋是由共價鍵合和離子型鍵合中至少一種完成的。
44.血管內(nèi)器具上聚合物涂層的形成方法，該方法包含在該器具上建立一個第一聚合物層；使一個聚合物基體層摻雜氧化氮供體和氧化氮發(fā)生劑中至少一種，該氧化氮供體和氧化氮發(fā)生劑中至少一種能釋放NO和/或發(fā)生NO；在第一聚合物層上建立該聚合物基體層；在該聚合物基體層上建立一個第二聚合物層；和通過包埋到第二聚合物層表面和摻入聚合物基體層中至少一種建立一種生物活性劑；其中該聚合物涂層適配得當與血液接觸時能實質(zhì)上消除血栓形成。
45.權(quán)利要求44定義的方法，其中聚合物基體層的摻雜和聚合物基體層的建立是同時完成的。
46.權(quán)利要求44定義的方法，其中聚合物基體層的摻雜和聚合物基體層的建立是按順序完成的。
47.一種聚合物涂層，包含一個第一聚合物層；一個配置在第一聚合物層上的活性層，該活性層摻雜了分立的氧化氮加合物和聚合物的氧化氮加合物中至少一種，該分立的氧化氮加合物和聚合物的氧化氮加合物中至少一種能釋放NO；一個配置在該活性層上的第二聚合物層；和一種生物活性劑、系包埋到第二聚合物層表面、摻入第二聚合物層中、和摻入該活性層中至少一種；其中該聚合物涂層適配得當與血液接觸時能實質(zhì)上消除血栓形成。
48.權(quán)利要求47定義的聚合物涂層，其中該生物活性劑包含肝素、前列環(huán)素、凝血調(diào)節(jié)蛋白、及其混合物中至少一種。
49.權(quán)利要求47定義的聚合物涂層，其中分立的氧化氮加合物包含分立的N-重氮二醇化物、亞硝基硫醇、有機硝酸酯、金屬亞硝基、C-系重氮二醇化物、及其混合物中至少一種。
50.權(quán)利要求47定義的聚合物涂層，其中該聚合物的氧化氮加合物包含聚合物系的N-重氮二醇化物。
51.權(quán)利要求47定義的聚合物涂層，其中該生物活性劑是摻入活性層中的，且其中第二聚合物層不是由等離子體聚合形成的。
52.權(quán)利要求47定義的聚合物涂層，其中包埋是由共價鍵合和離子型鍵合中至少一種完成的。
53.一種血管內(nèi)器具，包含一種基材；和一種施用到該基材表面上的涂層，該涂層包含一個第一聚合物層；一個配置在第一聚合物層上的聚合物基體層，該聚合物基體層摻雜了一種氧化氮發(fā)生劑，該氧化氮發(fā)生劑能產(chǎn)生NO；一個配置在該聚合物基體層上的第二聚合物層；和一種生物活性劑，系包埋到第二聚合物層表面、摻入第二聚合物層中、和摻入聚合物基體層中至少一種；其中該聚合物涂層適配得當與血液接觸時能實質(zhì)上消除血栓形成。
全文摘要
使一種聚合物涂層適配得當與血液接觸時能實質(zhì)上消除血栓形成。該聚合物涂層包括一個第一聚合物層和一個第二聚合物層。介于第一聚合物層與第二聚合物層之間的是一種摻雜了氧化氮給體和氧化氮發(fā)生劑中至少一種的聚合物基體層。該氧化氮給體和/或氧化氮發(fā)生劑能釋放或發(fā)生NO.一種生物活性劑要么包埋到第二聚合物層的表面中，要么摻入該聚合物基體層中。
文檔編號A61F2/06GK101065079SQ200580036304
公開日2007年10月31日 申請日期2005年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月23日
發(fā)明者周崢嶸, M·E·邁爾霍夫, M·M·雷諾 申請人:密執(zhí)安大學評議會, 密執(zhí)安危機關(guān)注顧問公司(Mc3)