專利名稱：帶有包含磷腈的涂層的植入物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有具有抗血栓形成(antithrombogene)性質(zhì)和還包含藥學活性物質(zhì)的生物適應(yīng)性包被(berzug)的人造植入物，以及它們的制備方法。
人們認為人造植入物帶來的最嚴重的并發(fā)癥是外源性表面上凝血細胞增加的沉積作用?，F(xiàn)有技術(shù)描述了人血液與外源性表面例如人造心臟瓣膜接觸形成這樣的血栓(參見Metronic Hall公司，BadHomburg，Carmeda BioActive Oberflche(CBSA)的信息資料，第1-21頁；B.D.Ratner，“血液適應(yīng)性突變(The Blood CompatibilityCatastrophe)”，J.of Biomed.Mat.Res.，Vol.27，283-287；和C.W.Akins，“機械心血管修復(fù)術(shù)”(Mechanical Cardiac ValvularProstheses)，The Society of Thoracic Surgeons，161-171(1991))。例如全球市場上出現(xiàn)的人造心臟瓣膜都是由熱解碳組成并且表現(xiàn)出增大的發(fā)生血栓的趨勢(參考C.W.Akins，上文)。
在DE-C-19613048中使用聚合物聚[二(三氟乙氧基)磷腈]涂敷人造植入物，從下面的文獻中得知它的有效抗血栓形成作用Holleman Wiberg，“Stickstoffverbindung des Phosphors”[磷的氮化合物]，Lehrbuch der anorganischen Chemie[無機化學教科書]，666-669，91-100版，Walter de Gruyter Verlag(1985)，和Tur，Vinogradova等，“Entwicklungstendenzen beiPolymeranalogen Umsetzungen von Polyphosphazen”[聚磷腈的類聚合物反應(yīng)發(fā)展趨勢]，Acta Polymerica 39，424-429，No.8，(1988)。具體地，DE-C-19613048描述了一種人造植入物，其包括作為基質(zhì)的植入物材料，和對該基質(zhì)的表面至少部分涂敷的生物適應(yīng)性包被，所述包被含有具有下面的通式(I)的抗血栓形成聚合物 其中R1至R6是相同或不同的，并且代表烷氧基，烷基磺酰基，二烷基氨基或芳基氧基，或者具有作為雜原子的氮原子的雜環(huán)烷基或雜芳基；該專利文獻還描述了這樣的人造植入物的制備方法。
與植入物是否涂敷有本發(fā)明的抗血栓形成材料無關(guān)，如心臟瓣膜和模型(Stents)(參見DE-A-19753123)存在的問題是它們有再狹窄傾向，即作為對植入物的生物學反應(yīng)，血管由于平滑肌細胞在血管壁中的增殖而變窄。Swanson和Gershlick(Stent，Vol.2，66-73(1999))描述了對植入物涂敷合適的活性物質(zhì)的多種途徑。這些包括使用聚合物涂敷的模型，提示見第68頁，其中聚合物可以作為活性物質(zhì)的儲備庫。然而，該文獻立即建議該方法不被推崇，因為在一項其中模型涂敷有各種生物可降解聚合物(另外已知所有的這些聚合物在體外是生物適應(yīng)性的)的試驗研究中體內(nèi)發(fā)現(xiàn)有增加的發(fā)炎傾向。此外，美國專利5788979和5980972描述了用生物可降解聚合物的涂敷材料，其中所述涂層還可包含藥物活性物質(zhì)。
WO99/16477描述了防止過量細胞增殖和威脅形成的另一種方法。在這種情況下，對植入物涂敷上述式(I)的放射性標記聚合物，優(yōu)選存在磷放射性同位素的聚合物。據(jù)說放射性輻射發(fā)射(32P的β-輻射)防止失控細胞生長，這導(dǎo)致例如對模型植入物的再狹窄。但是，當使用放射性材料時，一定要考慮阻礙這樣的植入物無并發(fā)癥使用的安全性要求和副作用。
因此，本發(fā)明的目的是提供不僅具有出色的機械性能而且還有抗血栓形成和抗再狹窄性能以改善這樣的植入物的生物適應(yīng)性和耐受性的人造植入物。此外，本發(fā)明的另一個目的是提供這樣的植入物的制備方法。
令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，上面定義的式(I)的聚合物具有對于藥物活性物質(zhì)的突出的基質(zhì)性質(zhì)，并且當對植入物材料涂敷這些活性物質(zhì)時，活性物質(zhì)以控制方式將它們遞送到它的周圍。還令人驚奇地證明，在式(I)的聚合物的生物降解中沒有炎癥反應(yīng)。這使得有可能控制釋放活性物質(zhì)，不只是通過擴散和溶解過程，而且還通過基質(zhì)的生物降解和加入的活性成分的相關(guān)釋放，沒有發(fā)生不期望的炎癥反應(yīng)。
因此，本發(fā)明涉及一種人造植入物，其包括作為基質(zhì)的植入物材料和對該基質(zhì)的表面至少部分涂敷的生物適應(yīng)性包被(berzug)，所述包被含有具有下面的通式(I)的抗血栓形成聚合物 其中R1至R6是相同或不同的，并且代表烷氧基，烷基磺?；?，二烷基氨基或芳基氧基，或者具有作為雜原子的氮原子的雜環(huán)烷基或雜芳基，和至少一種其他的(另外的)藥學活性物質(zhì)(下面簡稱為“活性物質(zhì)”)。
在通式(I)的聚合物中，優(yōu)選的是至少R1至R6之一是由至少一個氟原子取代的烷氧基。
在通式(I)的聚合物中，烷氧基，烷基磺?；投榛被械耐榛抢缇哂?-20個碳原子的直鏈或支鏈烷基，其中烷基可以例如由至少一個鹵原子，例如氟原子取代。
烷氧基的例子是甲氧基，乙氧基，丙氧基和丁氧基，其優(yōu)選可以由至少一個氟原子取代。特別優(yōu)選2，2，2-三氟乙氧基。
烷基磺?；睦邮羌谆酋；?，乙基磺?；酋；投』酋；?。
二烷基氨基的例子是二甲基氨基，二乙基氨基，二丙基氨基和二丁基氨基。
芳基氧基中的芳基是例如具有一個或多個芳香環(huán)系的化合物，其中芳基可以例如由至少一個上面定義的烷基取代。
芳基氧基的例子是苯氧基和萘氧基和它們的衍生物。
雜環(huán)烷基是例如含有3-7個原子，其中至少一個成環(huán)原子是氮原子的環(huán)系。所述雜環(huán)烷基可以例如由至少一個上面定義的烷基取代。雜環(huán)烷基的例子是哌啶基，哌嗪基，吡咯烷基和嗎啉基和它們的衍生物。
雜芳基是例如具有一個或多個芳香環(huán)系的化合物，其中至少一個成環(huán)原子是氮原子。所述雜芳基可以例如由至少一個上面定義的烷基取代。雜芳基的例子是吡咯基，吡啶基，吡啶子基(Pyridinolyl)，異喹啉基和喹啉基和它們的衍生物。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方案中，生物適應(yīng)性包被含有抗血栓形成聚合物聚[二(三氟乙氧基)磷腈]。
所述其它藥學活性物質(zhì)優(yōu)選是有機(低或較高分子量的)化合物，特別是抗促細胞分裂(antimitogener)活性物質(zhì)，例如細胞抑制劑(例如Paclitaxel等)，PDGF抑制劑(例如Tyrphostine等)，Raf-1激酶抑制劑，白細胞整聯(lián)蛋白阻斷的單克隆抗體，反義活性劑(例如質(zhì)粒DNA等)，過氧化物歧化酶，自由基捕獲劑(例如丙丁酚等)，甾族化合物，他汀類(Statin)(例如色伐他汀(cerivastatin)等)，皮質(zhì)類固醇(例如甲氨喋呤，地塞米松，甲基強的松龍(Methylprednisolan)等)，腺苷酸環(huán)化酶抑制劑(例如毛喉萜等)，生長激素抑制素類似物(例如Angiopeptin等)，抗凝血酶活性物質(zhì)(例如阿加曲班等)，一氧化氮供體(Stickstoffoxiddonator)，糖蛋白-IIb/IIIa-受體拮抗劑(例如尿激酶衍生物，阿昔單抗，Tirofiban等)，抗凝血劑(例如活化的蛋白質(zhì)C，PEG-水蛭素，前列腺素類似物等)，血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)，唑嘧胺等，和它們的混合物。
期望生物適應(yīng)性包被中活性物質(zhì)的含量盡可能高以有效防止再狹窄。已經(jīng)可以證明了所述包被的至多50％重量可以由活性物質(zhì)組成而對所述包被的機械性能基本上沒有損傷。根據(jù)本發(fā)明，包被中活性物質(zhì)的比例在0.01-50％重量的范圍內(nèi)，優(yōu)選0.2-30％重量。這大約等于聚合物與活性物質(zhì)重量比是1∶0.0001至1∶1，優(yōu)選1∶0.05至1∶0.5。
根據(jù)本發(fā)明的人造植入物的生物適應(yīng)性包被具有例如1nm至大約100微米的厚度，優(yōu)選10nm至大約10微米，特別優(yōu)選至大約1微米。
對用作本發(fā)明的基質(zhì)的植入物材料沒有特別的限制。可以是任何植入物材料，例如塑料，金屬，金屬合金和陶瓷。例如，所述植入物材料可以是熱解碳的人造心臟瓣膜或如DE-A-19753123中描述的模型。
在根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的人造植入物的實施方案中，在基質(zhì)表面和生物適應(yīng)性包被之間提供有含有粘結(jié)促進劑的層。
所述粘結(jié)促進劑或間隔物是例如，有機硅化合物，優(yōu)選氨基-終端的硅烷或者以氨基硅烷為基礎(chǔ)的化合物或者烷基膦酸。氨基丙基三甲氧基硅烷是特別優(yōu)選的。
粘結(jié)促進劑特別改善包被與植入物材料表面的粘結(jié)，這是通過粘結(jié)促進劑與植入物材料表面之間通過例如，離子鍵和/或共價鍵的偶聯(lián)，和通過粘結(jié)促進劑與包被反應(yīng)成分，特別是與抗血栓形成聚合物，通過例如，離子鍵和/或共價鍵的其它偶聯(lián)進行的。
另外提供了根據(jù)本發(fā)明的人造植入物的制備方法，其中通過使基質(zhì)與下面的物質(zhì)反應(yīng)而將生物適應(yīng)性包被涂敷到基質(zhì)上(a)抗血栓形成聚合物或者其前體和活性物質(zhì)的混合物或者(b)得到初始(primren)聚合物包被的抗血栓形成聚合物或者其前體，并且接著將活性物質(zhì)涂敷/滲入到初始聚合物包被之中。
特別是對于變化方法(a)，特別優(yōu)選的是濕法化學方法，因為活性物質(zhì)常常對劇烈反應(yīng)條件敏感。在這種情況下，基質(zhì)浸到含有抗血栓形成聚合物和活性物質(zhì)的溶液中，并任選地隨后通過加熱或通過用真空去除溶劑。反復(fù)該過程直到涂層具有期望的厚度。
用于該方法的合適的溶劑選自極性質(zhì)子惰性溶劑，例如酯類(例如乙酸乙酯，乙酸丙酯，乙酸丁酯，丙酸乙酯，丁酸乙酯等)，酮類(例如丙酮，乙基甲基酮等)，酰胺類(例如二甲基甲酰胺等)，亞砜類(例如DMSO等)和砜類(例如環(huán)丁砜等)。乙酸乙酯是特別優(yōu)選的。溶液中聚合物的濃度是0.001-0.5M，優(yōu)選0.01-0.1M?；钚晕镔|(zhì)的濃度取決于期望的聚合物與活性物質(zhì)的比例。浸入時間優(yōu)選是10秒至100小時的范圍。在真空，在空氣或者保護氣體下進行干燥步驟，溫度范圍是例如大約-20℃至大約300℃，優(yōu)選0℃至200℃，和特別優(yōu)選20℃至100℃。
DE19613048中提到的另外的方法還可以用于穩(wěn)定的活性物質(zhì)，例如以涂敷聚二氯磷腈并且接著與反應(yīng)性化合物反應(yīng)的方法，熔融或升華的方法進行。這些方法特別對于變化方法(b)的第一步是可用的，其中活性物質(zhì)在第二步被涂敷或滲入，然后優(yōu)選通過例如上面描述的溫和(schonend)濕法化學方法進行第二步。
在使用聚二氯磷腈的方法中，對基質(zhì)的表面涂敷聚二氯磷腈和活性物質(zhì)的混合物，并且與選自下面的反應(yīng)性化合物中的至少一種反應(yīng)脂肪族或芳香族醇類或它們的鹽，烷基砜類，二烷基胺類，和具有作為雜原子的氮原子的脂肪族或芳香族雜環(huán)，相應(yīng)于R1至R6的上文定義。這里，優(yōu)選在惰性氣氛下對基質(zhì)的表面涂敷聚二氯磷腈，任選地偶聯(lián)在粘結(jié)促進劑上，并且與反應(yīng)性化合物反應(yīng)?；蛘呖梢栽跍p壓下或空氣中涂敷聚二氯磷腈，并且任選地偶聯(lián)在粘結(jié)促進劑上。
式(I)的聚合物例如聚[二(三氟乙氧基)磷腈]的制備由六氯環(huán)三磷腈起始在本領(lǐng)域是公知的。Korsak等，Acta Polymerica 30，No.5，第245-248頁(1979)充分描述了六氯環(huán)三磷腈的聚合作用。Fear，Thower和Veitch，J.Chem.Soc.，第1324頁(1958)描述了聚合作用制備的聚二氯磷腈的酯化。
在根據(jù)本發(fā)明方法的優(yōu)選的實施方案中，在涂敷聚合物或聚合物前體和活性物質(zhì)的混合物之前，或者在涂敷聚合物或聚合物前體之前對基質(zhì)表面涂敷上面定義的粘結(jié)促進劑，并且例如通過離子鍵和/或共價鍵偶聯(lián)至該表面。然后，將例如聚二氯磷腈的抗血栓形成聚合物涂敷給涂敷有粘結(jié)促進劑的基質(zhì)表面，并且例如通過離子鍵和/或共價鍵偶聯(lián)至粘結(jié)促進劑。
通過濕法化學方法或者在溶液中或者從熔融物或者通過升華或者噴霧法，可以對基質(zhì)涂敷粘結(jié)促進劑。Marco Mantar，第23頁，Univ.Heidelberg(1991)的畢業(yè)論文中描述了在羥基化表面上基于氨基酸的粘結(jié)促進劑的濕法化學偶聯(lián)。
在涂敷聚二氯磷腈，粘結(jié)促進劑，或抗血栓形成聚合物之前用例如過氧一硫酸(Caroscher Sure)將基質(zhì)表面氧化清潔。UlmanAbraham，表面性質(zhì)分析(Analysis of Surface Properties)，“AnIntroduction to Ultrathin Organic Films”，108，1991中描述了以同時羥基化作用將表面氧化清潔，例如可以用于塑料，金屬或陶瓷的植入物。
總之，已經(jīng)確認根據(jù)本發(fā)明的人造植入物令人吃驚地保持作為基質(zhì)的植入物材料的出色的機械性能并且由于根據(jù)本發(fā)明涂敷的包被是例如通過直接從溶液中的沉積，所以不只是具有抗血栓形成性而且還具有抗-再狹窄性質(zhì)，這大大改善了這樣的人造植入物的生物適應(yīng)性和可實用性。通過X-射線光電子能譜(XPS)容易證明這些令人吃驚的結(jié)果。
通過下面的實施例進一步詳細說明本發(fā)明。
實施例實施例1A在直徑是5.0毫米并且安瓿中壓力是1.3Pa(10-2mmHg)的安瓿中在250±1℃下通過六氯環(huán)三磷腈的聚合作用制備基于聚[二(三氟乙氧基)磷腈]的聚二氯磷腈。為此首先在惰性氣氛下制備0.1M的聚二氯磷腈溶液(5毫升溶劑中0.174克)。無水甲苯用作溶劑。然后在用作溶劑的無水四氫呋喃中的2，2，2-三氟乙醇鈉(8毫升無水四氫呋喃，0.23克鈉，1.46毫升2，2，2-三氟乙醇)在該溶液中進行酯化。
B為了對人造植入物表面進行氧化清潔和同時的羥基化作用，將基質(zhì)在1∶3的30％H2O2和濃硫酸(過氧一硫酸)的混合物中，在80℃的反應(yīng)溫度下放置2小時。該項處理之后，用18MΩ·cm并且大約pH5的0.5升的去離子水洗滌基質(zhì)，并且隨后在氮氣流中干燥。
C為了用粘結(jié)促進劑涂敷植入物的表面，將根據(jù)實施例1.B用過氧一硫酸氧化清潔過的人造植入物在室溫下在2％氨基丙基三甲氧基硅烷的無水乙醇溶液中浸入30分鐘。然后用4-5毫升無水乙醇洗滌基質(zhì)并且置于105℃的干燥柜中1小時。
實施例2A在含有0.0121克丙丁酚的0.1M聚[二(三氟乙氧基)磷腈]的乙酸乙酯溶液(5毫升乙酸乙酯中0.121克)中在室溫下將根據(jù)實施例1B和1C預(yù)處理過的人造植入物處理24小時。然后用4-5毫升乙酸乙酯洗滌如此制備的人造植入物，并且在氮氣流中干燥。
B在含有0.0242克唑嘧胺的0.1M聚[二(三氟乙氧基)磷腈]的乙酸乙酯溶液(5毫升乙酸乙酯中0.121克)中在室溫下將根據(jù)實施例1B和1C預(yù)處理過的人造植入物處理24小時。然后用4-5毫升乙酸乙酯洗滌如此制備的人造植入物，并且在氮氣流中干燥。
通過光電子能譜檢查實施例2A和2B得到的人造植入物的表面，測定它們的元素組成，它們的化學計量和包被層的厚度。結(jié)果表明聚[二(三氟乙氧基)磷腈]成功地被作為粘結(jié)促進劑的氨基丙基三甲氧基硅烷固定，并且包被厚度達到大于2.4nm。此外，分析(NMR)還證明唑嘧胺和丙丁酚以相應(yīng)的量包埋在包被中。
實施例3在含有0.0121克丙丁酚的0.1M聚[二(三氟乙氧基)磷腈]的乙酸乙酯溶液(5毫升乙酸乙酯中0.121克)中，在70℃下將根據(jù)實施例1B清潔過的人造植入物處理24小時。然后用4-5毫升乙酸乙酯洗滌如此處理的人造植入物，并且在氮氣流中干燥。
通過光電子能譜檢查如此制備的人造植入物，測定它們的元素組成，它們的化學計量和包被層的厚度。結(jié)果表明聚[二(三氟乙氧基)磷腈]與植入物表面偶聯(lián)，并且層厚度達到大于2.1nm。此外證明丙丁酚以相應(yīng)的量包埋在包被中。
實施例4A在0.1M聚[二(三氟乙氧基)磷腈]的乙酸乙酯溶液(5毫升乙酸乙酯中0.121克)中，在室溫下將根據(jù)實施例1B和1C預(yù)處理過的人造植入物處理24小時。然后用4-5毫升乙酸乙酯洗滌如此制備的人造植入物，并且在氮氣流中干燥。
B室溫下將實施例4A獲得的基質(zhì)浸入色伐他汀的乙酸乙酯溶液(5毫升乙酸乙酯中0.0121克色伐他汀)。在氮氣流中干燥之后，分析證明聚[二(三氟乙氧基)磷腈]層中含有色伐他汀。
權(quán)利要求
1.包括作為基質(zhì)的植入物材料和對該基質(zhì)的表面至少部分涂敷的生物適應(yīng)性包被的人造植入物，所述包被包括具有下面通式(I)的抗血栓形成聚合物 其中R1至R6是相同或不同的，并且代表烷氧基，烷基磺?；?，二烷基氨基或芳基氧基，或者具有作為雜原子的氮原子的雜環(huán)烷基或雜芳基，和至少一種其它藥學活性物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的人造植入物，其中至少R1至R6之一是由至少一個氟原子取代的烷氧基。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的人造植入物，其中所述抗血栓形成聚合物是聚[二(三氟乙氧基)磷腈]。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一的人造植入物，其中所述其它藥學活性物質(zhì)是抗促細胞分裂活性物質(zhì)，特別是細胞抑制劑，PDGF拮抗劑，特別是唑嘧胺，或Raf-1激酶抑制劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一的人造植入物，其中所述其它藥學活性物質(zhì)是自由基捕獲劑(特別是丙丁酚)，反義活性物質(zhì)(特別是質(zhì)粒DNA)，他汀類(特別是色伐他汀等)，或GP-IIb/IIIa受體拮抗劑(特別是阿昔單抗)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一的人造植入物，其中抗血栓形成聚合物與活性物質(zhì)之比是1∶0.0001至1∶1，優(yōu)選1∶0.05至1∶0.5。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一的人造植入物，其中在基質(zhì)表面和生物適應(yīng)性包被之間提供有含有粘結(jié)促進劑的層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的人造植入物，其中所述粘結(jié)促進劑是有機硅化合物，特別是氨基丙基三甲氧基硅烷。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8之一的人造植入物的制備方法，其中通過使基質(zhì)與下面的物質(zhì)反應(yīng)而將生物適應(yīng)性包被涂敷到基質(zhì)上(a)抗血栓形成聚合物或者其前體和活性物質(zhì)的混合物或者(b)得到初始聚合物包被的抗血栓形成聚合物或者其前體，并且接著將活性物質(zhì)涂敷/滲入到初始聚合物包被之中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中通過濕法化學方法，特別是通過使基質(zhì)與抗血栓形成聚合物和活性物質(zhì)的混合物反應(yīng)而涂敷包被。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中用于濕法化學涂敷的溶劑選自極性質(zhì)子惰性溶劑并且優(yōu)選乙酸乙酯。
12.根據(jù)權(quán)利要求9-11的方法，其中在涂敷生物適應(yīng)性包被之前在基質(zhì)的表面涂敷粘結(jié)促進劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及有具有抗凝血酶性質(zhì)并且還包含藥學活性成分的生物適應(yīng)性表面的人造植入物，以及它們的制備方法。
文檔編號A61K47/08GK1469759SQ01817306
公開日2004年1月21日 申請日期2001年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月11日
發(fā)明者S·納格爾, M·博克斯貝格爾, S 納格爾, 慫貢錘穸 申請人:波利曾尼克斯有限責任公司