技术领域
[0001] 本
发明涉及一种核壳结构纳微粒涂层血管支架及其制备方法,特别涉及同轴静电喷射涂层制备技术,属于医疗器械技术领域。
背景技术
[0002] 动脉粥样硬化性
疾病(AS)是严重危害人类健康的一大类心
血管疾病。对狭窄和完全闭塞的
冠状动脉施行经皮冠状动脉介入
治疗(PCI),已成为世界公认的治疗冠心病最有效的手段之一。而单纯的金属裸支架植入支架内
再狭窄的发生率仍较高。将药物与支架结合是目前介入治疗中防止再狭窄的有效手段,目前置入的血管支架中大多为药物洗脱血管支架。实践证明
药物洗脱支架显著降低了再狭窄的发生率。临床使用的药物洗脱支架主要为雷帕霉素支架和紫杉醇支架。
[0003] 虽然雷帕霉素和紫杉醇这两种药物可抑制内皮增生、延缓损伤内皮的愈合以及内皮对支架的
覆盖,虽然在一定程度上抑制了早期支架内再狭窄的发生,然而晚期血栓形成率仍较高。且这两种抗
肿瘤药物毒性较大,改变它们在支架中的的缓释方式以减小它们对细胞的毒性或选用其他毒性相对较小的药物是药物洗脱支架的一个突破点。苏州大学阮长耿教授及其团队建立了一组苏州(SZ)系列单抗,分别作用于血小板膜糖蛋白以及相关的
血浆蛋白,如vW因子、
纤维蛋白原等,在抗血栓治疗中的潜在价值。Kyung Seob Lim等构建了阿昔单抗联合α-硫辛酸支架,并检测了它的抗增殖和抗炎效果,与裸支架相比
炎症反应有所减轻。抗肿瘤药物β-榄香烯能够在抑制平滑肌
细胞增殖和迁移的同时对血管内皮细胞有一定的保护作用,是一种很有价值的抗血管再狭窄药物。多西他赛是紫杉醇类似物,较紫杉醇更高效低毒,在血管内再狭窄上具有很好的适用前景。
[0004] 医学植入材料的
生物相容性和疗效可以通过对
植入物表面涂层的改进得到增强。
聚合物纳微粒可增加生物利用度、减小毒
副作用、靶向传递药物并实现药物缓
控释,被视为现今理想的药物载体。目前用于制备载药纳微粒的传统技术有
溶剂挥发法、共沉淀法、
喷雾干燥法、
超临界流体技术以及复乳法等。静电喷射技术因其高效、简便、微球可控释放等优势以 广泛应用于医学植入材料的涂层制备之中。利用静电喷射技术制备纳微粒
涂层支架可视情况改变支架的载药量,且核壳结构可实现对不同药物的缓释控制,具有较好的研究前景。
[0005] 基于上述背景,考虑利用同轴静电喷射技术得到核壳结构纳微粒涂层血管支架,选择更优的药物,以核壳结构微粒形式包载多种药物,改变药物的缓释方式,从而使得到的血管支架更符合需求。
发明内容
[0006] 在一个方面,本发明的目的在于提供一种核壳结构纳微粒涂层血管支架,可应用于医疗器械技术领域。本发明即所述支架包含:一个具有外表面的金属支架体部,具有较好的机械性能;一层均匀的药物涂层,涂层由具有核壳结构的载药纳微粒均匀沉积而成,具有一定的空间结构,利于细胞的粘附,可包载多种药物,因核壳结构纳微粒壳层可包载一类作用效果的药物,核层包载另外一类作用效果的药物,实现不同药物的时序性释放,达到良好的缓释效果,利于损伤血管的修复。
[0007] 所述的核壳结构纳微粒涂层血管支架由体部和涂层两部分构成。体部可由316L不锈
钢、高氮无镍
不锈钢、
钛合金、镁合金、钴合金等金属制成。涂层由包载一种或多种药物的直径为500-1500nm静电喷射微粒均匀沉积于支架体部表面构成,其中包载的药物可为雷帕霉素、紫杉醇、肝素、地塞米松、β-榄香烯、血小板受体拮抗剂、多西他赛、
他汀类药物等。涂层药物载体材料均可使用壳聚糖、PLA、PGA、PLGA、PCL、PEG、PVP、交联聚酯共聚物等一种或两种材料,如壳聚糖微球对于蛋白类药物有较好的缓释效果,选用壳聚糖作为单抗类药物载体;选用PLGA、PLA、PCL等作为雷帕霉素等的载体。
[0008] 本发明的另一个目的在于提供上述核壳结构纳微粒涂层血管支架的制备方法,具体步骤如下:
[0009] 1)血管支架的清洗:将血管支架分别依次放入75%
乙醇溶液、丙
酮、蒸馏
水中依次超声振荡清洗5-10min,去除支架表面残留的油污、灰尘等杂质,然后放入铬
酸洗液中浸泡10—20min,再用蒸馏水超声振荡彻底清洗20min,然后在
真空干燥箱中50℃干燥24小时。
[0010] 2)涂料的配制:分别配置内外喷头所需涂料,将聚合物载体材料与其溶剂混合溶解形成均匀溶液,再将药物溶解于所配涂料中。内层涂料为药物与溶剂或者药物与聚合物及其溶剂。所述聚合物载体浓度范围为 2-10%(g/100ml)。
[0011] 3)药物涂层的制备:将一个或多个支架
串联置于可控匀速旋转装置上,支架经
导线接地成电中性,将配制好的涂料分别注入5ml-15ml
注射器中,由微量进样
泵将涂料输送至同轴
喷嘴处,涂料从与高压静电发生器相连的同轴喷嘴急速喷出,涂料缩小为纳米或微米尺度的液滴,其表面因聚集了大量电荷,在
电场力作用下伸长为圆锥形的
泰勒锥,溶剂挥发,液滴缩小碎裂为纳微尺度的颗粒,沉积于支架体部表面,并形成一层均匀涂层。 [0012] 4)药物涂层干燥和消毒:核壳结构纳微粒涂层血管支架制备完毕后置于真空干燥箱中干燥48h,并用环
氧乙烷消毒法、紫外照射消毒法、Co60照射消毒法中的一种消毒后封装。
[0013] 所述静电喷射过程参数为:可控匀速旋转接收装置转速为30-90r/min,针尖与匀速旋转接收装置距离为5-15cm,外液注射速率为0.5-1.5ml/h,内液注射速率为0.1-0.5ml/h,电喷
电压为8-15kv,
喷涂时间为30s-10min。
[0014] 所述静电喷射同轴喷头直径为:内部针头内径0.5-1mm;外部针头内径0.8-1.8mm。
[0015] 本发明上述方案,具有以下优点:
[0016] (1)血管支架的涂层由核壳结构纳微粒均匀沉积而成,涂层具有一定的粗糙度和亲水性,具有良好的生物相容性,利于细胞粘附。
[0017] (2)核壳结构纳微粒壳层可包载一类作用效果的药物,核层包载另外一类作用效果的药物,实现不同药物的时序性释放,达到良好的缓释效果,利于损伤血管的修复。 [0018] (3)本发明制备工艺简单,设备要求低,制备效率高。
附图说明
[0019] 图1为同轴静电喷射核壳结构纳微粒涂层血管支架示意图。将一个或多个支架[8]串联置于可控匀速旋转装置[9]上,支架经导线接地成电中性。将配好的电喷液[3]分别注入5ml注射器[4]中,并将注射器安放在微量进样泵[5]中,注射器[4]通过电喷液输送管[2]与同轴喷头[1]相连。高压静电发生器[7]通过
电缆线[6]与同轴喷头[1]的喷嘴相连,电喷液经微量进样泵
增压,由输送管送至喷嘴,电喷液从与高压静电发生器相连的喷嘴急速喷出,电喷液缩小为纳米或微米尺度的液 滴,其表面因聚集了大量电荷,在电场力作用下伸长为圆锥形的泰勒锥,溶剂挥发,液滴缩小碎裂为纳微尺度的颗粒[10],沉积于支架体部表面,并形成一层均匀涂层。
[0020] 图2为同轴电喷喷头及微粒形成示意图。外层电喷液经由输送管送入外层喷头[11],内层电喷液经由输送管送入内层喷头[12],内外电喷液在带高压电的喷嘴处短暂
接触,随即在高压电的作用下,电喷液缩小为纳米或微米尺度的液滴,其表面因聚集了大量电荷,在电场力作用下伸长为圆锥形的泰勒锥,溶剂挥发,液滴缩小碎裂为纳微尺度的颗粒[10],沉积于支架[8]表面,形成一层均匀涂层。
[0021] 图3为采用本发明得到的核壳结构纳微粒涂层示意图。电喷内液与电喷外液在带高压电的喷嘴处短暂接触,电喷液在高压静电作用下溶剂挥发,溶液缩小碎裂成为纳微粒,所得纳微粒[14]外层为溶剂挥发后外层电喷液的聚合物与药物[15]组成的壳层,内层为溶剂挥发后内层电喷液的聚合物与药物[16]组成的核层,纳微粒均匀沉积于支架丝表面[13]。
[0022] 图4为利用扫描电镜(SEM)观察到的不含涂层的316L不锈钢裸支架和喷涂核壳结构纳微粒涂层后支架表面形貌图。所制备的涂层纳微粒核层电喷液为β榄香烯注射液,壳层电喷液为血小板膜糖蛋白受体IIIa拮抗剂sz-21的壳聚糖
醋酸溶液,喷涂前将316L不锈钢裸支架清洗干净,并用扫描电镜(SEM)观察支架表面形貌,如图4,可以观察到清洗后的金属支架表面较光滑,没有污物。
具体实施方式
[0023] 下面结合附图和
实施例对本发明做详细说明,本实施例以本发明方案为前提进行实施,给出了详细的实施方式和具体操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。 [0024] 实施例1
[0025] 本实施例内层涂料为β-榄香烯注射液,外层涂料为血小板膜糖蛋白受体IIIa拮抗剂sz-21的壳聚糖醋
酸溶液,在相应实验条件下进行喷涂。
[0026] (1)将316L不锈钢金属裸支架分别依次放入75%乙醇溶液、丙酮、蒸馏水中依次超声振荡清洗5-10min,去除支架表面残留的油污、灰尘等杂质,然后放入铬酸洗液中浸泡10—20min,再用蒸馏水超声振荡彻底清洗20min,然后在真空干燥箱中50℃干燥24小时。 [0027] (2)称取2mg sz-21粉末溶于1ml90%醋酸溶液中,混匀制成药物溶液,再称取
20mg壳聚糖溶于前述1ml药物溶液中,磁力搅拌使壳聚糖完全溶解,并超声除去溶液中的气泡,制成电喷外液。取浓度为5μg/ml的榄香烯注射液1ml为电喷内液。 [0028] (3)将一个或多个支架串联置于可控匀速旋转装置上,支架经导线接地成电中性,将配制好的内外电喷前驱液分别注入两个一次性5ml注射器中,由微量进样泵将涂料输送至同轴喷嘴处,内液流速0.1ml/h,外液流速0.6ml/h,外加高压14kv,同轴针尖与匀速旋转支架距离为5cm,接收时间1min。外层涂料包裹内层涂料在高压电作用下从同轴喷嘴急速喷出,形成核壳结构纳微粒均匀沉积于支架体部表面,并形成一层均匀涂层。 [0029] (4)核壳结构纳微粒涂层血管支架制备完毕后置于真空干燥箱中干燥48h,紫外照射消毒2-10h后封装。
[0030] 图4为清洗后的316L不锈钢金属裸支架扫描
电子显微镜形貌图。通过扫描电子显微镜,可以观察到清洗后的金属支架表面较光滑,没有污物,而核壳结构纳微粒涂层血管支架表面有一层均匀的涂层,可看到均匀的纳微粒。
[0031] 实施例2
[0032] 本实施例内层涂料为含有抗增殖药物多西他赛的PLGA电喷液,外层涂料为血小板膜糖蛋白受体IIIa拮抗剂sz-21的壳聚糖醋酸溶液,在相应实验条件下进行喷涂。 [0033] (1)将316L不锈钢金属裸支架分别依次放入75%乙醇溶液、丙酮、蒸馏水中依次超声振荡清洗5-10min,去除支架表面残留的油污、灰尘等杂质,然后放入铬酸洗液中浸泡10-20min,再用蒸馏水超声振荡彻底清洗20min,然后在真空干燥箱中50℃干燥24小时。 [0034] (2)称取2mg sz-21粉末溶于1ml90%醋酸溶液中,混匀制成药物溶液,再称取
20mg壳聚糖溶于前述1ml药物溶液中,磁力搅拌使壳聚糖完全溶解,并超声除去溶液中的气泡,制成电喷外液。称取1mg多西他赛溶于1ml二氯甲烷中,再称取30mgPLGA(50:50)溶于前述1ml溶液,混匀制成电喷内液。
[0035] (3)将一个或多个支架串联置于可控匀速旋转装置上,支架经导线接地成电中性,将配制好的内外电喷前驱液分别注入两个一次性5ml注射器中,由微量进样泵将涂料输送至同轴喷嘴处,内液流速0.2ml/h,外液 流速0.8ml/h,外加高压10kv,同轴针尖与匀速旋转支架距离为5cm,接收时间1min。外层涂料包裹内层涂料在高压电作用下从同轴喷嘴急速喷出,形成核壳结构纳微粒均匀沉积于支架体部表面,并形成一层均匀涂层。 [0036] (4)核壳结构纳微粒涂层血管支架制备完毕后置于真空干燥箱中干燥48h,紫外照射消毒2-10h后封装。