專利名稱：血管支架的制作方法
血管支架
本申請涉及血管支架，具體為冠脈支架。
支架在醫(yī)學(xué)上用作植入物，以保持身體內(nèi)器官的中空結(jié)構(gòu)的開放 和/或阻塞(狹窄)后的重新開放。通常來說，在這種情況下，將壓縮 形式的管狀小支架導(dǎo)入到相關(guān)器官中，然后展開以支撐器官的壁。
支架對于開放血管是特別重要的，并且在此特別是在冠狀血管的 區(qū)域中(冠脈支架)。作為血栓(血凝塊)、血脂或鈣在血管壁上沉 積的結(jié)果導(dǎo)致的冠狀血管狹窄或阻塞，是心肌區(qū)域供血不足的常見原 因，因此是心肌梗塞的常見原因。用于防止或消除這種狹窄的支架通 常包括小的管狀網(wǎng)格構(gòu)架，所述構(gòu)架被導(dǎo)入相關(guān)血管中，利用球囊導(dǎo) 管放射狀展開，以便將血管拓寬到足夠的尺寸。
然而，這種涉及血管支架的療法慣常產(chǎn)生所謂的再狹窄問題。這 是指由于在支架上沉積和/或組織在支架上過度生長而引起的血管再度 狹窄，這是由血小板和凝集因子在支架的"外源材料"(通常為金屬 或塑料材料)上的活化誘導(dǎo)的。再狹窄通常需要對受影響的血管重新 治療。
一段時間以來，現(xiàn)在已經(jīng)使用藥物涂層支架(藥物洗脫支架，DES ) 來避免或減少這種問題。這些支架具有涂層，從中釋放出抑制組織形 成的特定活性物質(zhì)(例如抗增殖劑、細胞抑制藥物或免疫抑制劑)。 通過使用這樣的支架，相關(guān)血管的再狹窄風(fēng)險將被顯著降低(參見M.C. Morice等，New England Journal of Medicine 2002 (346) 1773-1780)。
藥物涂層支架被公開在例如已公布的專利申請US 2005/0019404
5Al中。
然而，在最近的研究中發(fā)現(xiàn)，對于在冠狀血管狹窄后植入了藥物 涂層支架的患者來說，死亡率高于用無涂層的金屬支架治療的患者。
該研究的定量結(jié)果是，在支架植入后6個月到3年之間的時期內(nèi)，前一 個提到的患者組中心肌梗塞導(dǎo)致的死亡概率比后一個提到的患者組高 32% (參見B. Lagerqvist等，New England Journal of Medicine 2007 (356) 1009-1019)。
本發(fā)明的目標(biāo)是提供支架，使用該支架不必使用抗增殖活性物質(zhì) 也能降低再狹窄的風(fēng)險。
根據(jù)本發(fā)明，該目標(biāo)通過在簡介中描述的血管支架類型來實現(xiàn)， 該支架包括形穩(wěn)材料的載體，以及一個或多個至少部分放置在載體上 的層，所述層是基于交聯(lián)明膠的材料，在生理條件下可被再吸收，其 中載體與層之間和/或各個層之間的粘附可以被失效。
這種粘附的失效，促進了在生理條件下一個或多個層與本發(fā)明的 支架分離。本發(fā)明的血管支架在人類或動物體內(nèi)使用期間所暴露于的 生理條件，即具體來說血液中的普遍條件，在這種情況下可以由所謂 的生理標(biāo)準(zhǔn)條件來定義，并可以在體外重建。在本發(fā)明的背景中，生 理標(biāo)準(zhǔn)條件是指在37。C下在PBS緩沖液(pH7.2)中溫育。
優(yōu)選， 一個或多個可再吸收材料的層可以各個脫離。在本發(fā)明的 意義上，層的脫離是指形成層的可再吸收材料至少部分與下面的層或 載體二維分離。換句話說，發(fā)生的是層的仍然具有一定結(jié)構(gòu)完整性的 部分或片段脫離。這種分離過程應(yīng)該被視為與層在分子水平上的連續(xù) 降解或再吸收相反，在后一種情況下，層在上述意義上的脫離發(fā)生之 前，基本上完全被再吸收了。本發(fā)明的支架的有利作用基于這樣的事實，即由于粘附的失效以 及一個或多個可再吸收材料層與血管支架分離，已經(jīng)在支架表面上形 成的細胞、組織或血栓也與支架分離，并被血流從血管的相關(guān)區(qū)域移 除。因此，該過程導(dǎo)致支架的清理及其表面的更新，從而完全不需要 使用抗增殖劑或類似的活性物質(zhì)即可防止或至少延遲再狹窄。
對于本發(fā)明來說，在層與載體之間和/或?qū)又g最初存在粘附是重 要的，以便通過可控地使粘附失效，有可能以有目的的定時和可預(yù)先 確定的方式進行二維層的部分分離，并且支架表現(xiàn)出確定的性質(zhì)，直 到分離開始。
根據(jù)本發(fā)明提供使各個層之間粘附失效的可能性，可以通過各種 不同的措施來實現(xiàn)。首先，可以在可再吸收材料的各個層之間提供在 生理條件下可溶的材料的粘附性層。對于這樣的粘附性層來說，可以 設(shè)想各種不同的材料，例如低分子量、可溶的膠原水解物。
優(yōu)選的載體具有在顯微鏡下光滑、封閉的表面。當(dāng)將層施加到載 體上時，這防止了材料沉積在孔中，從而產(chǎn)生基于強制聯(lián)鎖效應(yīng)的粘 附。這也特別適用于使用小的管狀網(wǎng)格構(gòu)架形式的載體的情況，所述 管狀網(wǎng)格構(gòu)架也特別適合本發(fā)明。在載體具有網(wǎng)格構(gòu)架結(jié)構(gòu)的情況下， 實現(xiàn)了特定的優(yōu)點，即在層的二維分離過程中，沒有從生理學(xué)來說過 大并因此在醫(yī)學(xué)上具有危險的層碎片釋放到血液循環(huán)中。
在載體具有網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的情況下，優(yōu)選百標(biāo)是載體網(wǎng)的涂層，其橫 截面優(yōu)選完全被層和/或多個層包圍。即使在載體網(wǎng)涂層后，網(wǎng)之間的 空間優(yōu)選仍保持開放。
然后有可能展開支架而不威脅到載體上的層、即載體網(wǎng)上的層的 完整性。
7此外，也可以在可再吸收材料的各個層之間提供分離層，這將在 下面進一步更詳細討論。
可再吸收材料的各個層之間(和/或載體與鄰近的層之間)的粘附 失效，還特別可以基于材料在生理條件下的至少部分降解，其中降解 主要是指那些最終也導(dǎo)致材料的再吸收的過程。在這種情況下，可再 吸收材料的降解性質(zhì)可以有目的地通過各種措施加以影響，例如使用 不同分子量的明膠，和/或?qū)⑵渌锞酆衔锱c基于明膠的材料混合。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，粘附可以根據(jù)明膠交聯(lián)度來失效。 明膠的交聯(lián)度較高，導(dǎo)致基于明膠的材料降解(以及再吸收)較慢， 從而根據(jù)該參數(shù)，可以用簡單的方式調(diào)整各個層的分離行為。
在特別優(yōu)選的方式中，明膠的交聯(lián)方式是使得一個或多個可再吸 收材料層內(nèi)的交聯(lián)度朝載體的方向降低。層的面向載體一側(cè)上明膠的 交聯(lián)度較低所達到的效果是，該區(qū)域中材料的降解發(fā)生較快，因此與 載體(和/或與下方的層)的粘附失效，而在層的外側(cè)，由于明膠的交 聯(lián)度較高，保持了一定的結(jié)構(gòu)完整性，實現(xiàn)了以前描述的層的至少部 分的二維分離。
形成載體的形穩(wěn)的材料，優(yōu)選在生理條件下是惰性的材料，特別 是金屬和/或塑料材料。作為載體，可以使用特別是小管或軟管形式的 可展開的網(wǎng)格構(gòu)架或類似結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的血管支架優(yōu)選用于心血管區(qū)域，在本文中具體是用于治 療冠狀血管(冠脈支架)，因為在這里，血管狹窄可能導(dǎo)致心肌梗塞。 但是，支架同樣可用于治療身體其它區(qū)域的狹窄。
通過將層以部分安排在載體上，可能已經(jīng)達到本發(fā)明的至少降低
再狹窄風(fēng)險的效果。但是，如果至少一個層覆蓋了載體表面的大約75%
8以上，特別是大約90%以上，則是優(yōu)選的。在特別優(yōu)選的方式中，至少 一層覆蓋了載體的基本整個表面。
根據(jù)本發(fā)明，使用明膠作為可再吸收材料的層的基礎(chǔ)材料提供的 優(yōu)點在于，明膠是基本上可完全再吸收的產(chǎn)品，身體對其的耐受性極 好，并可以制造成可復(fù)制的純度和質(zhì)量。
而且，在本發(fā)明的構(gòu)架內(nèi)，就促進血管生成、即血管再生的方面 來說，明膠具有特別有利的效果。與此相關(guān)的研究顯示，通過將含有 明膠的成型體導(dǎo)入到人類或動物的身體中，發(fā)生了局部的血管生成促 進效應(yīng)。這不僅適用于有孔的成型體，在其中觀察到毛細血管生長到
有孔結(jié)構(gòu)中(參見德國專利申請IO 2005 054 937)，而且也特別適用于 無孔的成型體，例如薄膜，其中在成型體周圍的區(qū)域中觀察到了血管 生成促進效應(yīng)。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，開頭提到的使用藥物涂層支架的死亡率較高的原因， 主要在于在涂層支架中使用的抗增殖活性物質(zhì)的不良副作用，即阻止 相關(guān)血管周圍區(qū)域中的血管生成。在狹窄事件中，身體的自然反應(yīng)是 通過再生血管來橋跨阻塞。因為該過程被抗增殖劑等抑制，如果仍然 發(fā)生了再狹窄的話，沒有側(cè)支血管可用，結(jié)果是心肌梗塞(P.Meier等， Journal of American Cardiology 2007 (49) 15-20)。
在本發(fā)明的支架中塀棄抗增殖活性物質(zhì)的可能性，意味著不僅避 免了血管生成抑制效應(yīng)，而且相反，通過基于明膠的材料刺激了血管 生成。
因此， 一方面，本發(fā)明的血管支架由于支架表面的自身清理效應(yīng) 而降低或延遲了再狹窄的風(fēng)險，另一方面，得益于明膠的血管生成促 進效應(yīng)，同時促進了相關(guān)血管周圍區(qū)域中側(cè)支血管的生成。如果仍然 發(fā)生再狹窄，特別是在支架的所有層都已經(jīng)分離之后，側(cè)支血管可用作天然的旁路系統(tǒng)。
摒棄抗增殖劑還提供了其它優(yōu)點。例如，這些活性物質(zhì)不僅阻止 了可能導(dǎo)致再狹窄的組織沉積物，而且使支架內(nèi)皮化。內(nèi)皮化在支架 周圍產(chǎn)生與血液成分相容的結(jié)締組織層，從而防止支架材料上血小板 和凝血因子的活化，即該過程抵制了支架區(qū)域中的血栓形成。
本發(fā)明的可再吸收材料優(yōu)選主要由交聯(lián)的明膠形成。這是指與材 料中使用的任何其它成分相比，明膠占最大的部分。
特別適合的明膠類型是豬皮明膠，它優(yōu)選具有高分子量，并具有
大約160到320 g的布盧姆值(Bloom value)。
為了保證本發(fā)明的支架的最佳生物相容性，優(yōu)選使用內(nèi)毒素含量 特別低的明膠作為起始材料。內(nèi)毒素是在動物原材料中存在的微生物 的代謝產(chǎn)物或片段。明膠的內(nèi)毒素含量用每克的國際單位數(shù)(I.U./g) 來表示，并根據(jù)LAL試驗來測定，其執(zhí)行描述在歐洲藥典第四版中(Ph. Eur. 4)。
為了保持內(nèi)毒素含量盡可能低，在明膠生產(chǎn)過程中盡可能早地破 壞微生物是有利的。此外，在生產(chǎn)過程中應(yīng)該觀察恰當(dāng)?shù)男l(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。
因此，明膠的內(nèi)毒素含量可以通過在生產(chǎn)過程中的特定措施而急 劇降低。這些措施主要包括使用新鮮的原材料(例如豬皮)避免儲存 期，在明膠生產(chǎn)馬上開始之前仔細清潔整個生產(chǎn)工廠，以及任選更換 生產(chǎn)廠的離子交換器和過濾系統(tǒng)。
在本發(fā)明的構(gòu)架內(nèi)使用的明膠優(yōu)選具有大約1,200 1.U./g以下的內(nèi) 毒素含量，更加優(yōu)選為大約200 1.U./g以下。最佳內(nèi)毒素含量為大約50 1.U./g以下，在每種情況下都按照LAL試驗測定。與此相比，許多可商購的明膠具有超過20,000 1.U./g的內(nèi)毒素含量。
通過將這樣的可溶明膠按照本發(fā)明進行交聯(lián)，將明膠轉(zhuǎn)化成不溶 性的、但是可以在生理條件下可再吸收的材料。在這種情況下，材料 的再吸收和/或降解速度取決于明膠的交聯(lián)度，并可以在相當(dāng)寬的范圍 內(nèi)進行調(diào)整，這在上面已經(jīng)提到。具體來說，各個層分開的時間點， 可以根據(jù)各自的明膠交聯(lián)度來預(yù)先選擇。
基于交聯(lián)明膠的成型物、其再吸收性質(zhì)和制造，描述在已公布的 專利申請DE 10 2004 024 635 Al中。
明膠的交聯(lián)可以通過化學(xué)和酶交聯(lián)劑二者來實現(xiàn)。在化學(xué)交聯(lián)劑 中，優(yōu)選使用甲醛交聯(lián)，它同時實現(xiàn)了滅菌。
優(yōu)選的酶交聯(lián)劑是谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶。
制造基于交聯(lián)明膠的成型體的適當(dāng)程序是兩階段交聯(lián)過程，在第 一個階段中，明膠在溶液中部分交聯(lián)。然后從部分交聯(lián)的明膠溶液制 造成型體，并進行第二個交聯(lián)步驟。
具體來說，第二個交聯(lián)步驟可以通過氣體相交聯(lián)劑、優(yōu)選甲酵的 作用來進行。
按照本方法，本發(fā)明的血管支架可以通過將基于明膠材料的部分 交聯(lián)的溶液施加到載體表面上來制造，例如通過將載體浸入溶液。在 溶液干燥后，獲得具有可再吸收材料層的載體，然后將其進行第二個 交聯(lián)步驟，例如用氣體相甲醛。
該第二個交聯(lián)步驟是獲得優(yōu)選的交聯(lián)度梯度的簡單方法，因為交 聯(lián)劑只能夠從層的外側(cè)滲透到層中，這導(dǎo)致外側(cè)的交聯(lián)度較高，而面
11向載體的內(nèi)側(cè)的交聯(lián)度較低。
在本發(fā)明的構(gòu)架內(nèi)，同樣可以設(shè)想在溶液中不提供明膠的交聯(lián)， 而是僅僅在將層施加到載體上之后進行單一的交聯(lián)步驟。
可再吸收材料優(yōu)選含有一種或多種軟化劑。這增加了材料的柔性， 對于支架在植入后展開來說可能特別有利。足夠的柔性使得在支架展 開過程中，高度可能防止至少一個層變得損壞或從載體上機械分離。
優(yōu)選的軟化劑是例如甘油、低聚甘油、低聚乙二醇、山梨糖醇和
甘露糖醇?？稍傥詹牧现熊浕瘎┑暮績?yōu)選為大約12到大約40 wt.%， 更優(yōu)選為大約16到大約25 wt.%。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，在載體上放置了多個可再吸收材料 的層。通過提供在每種情況下優(yōu)選單獨分開的多個層，本發(fā)明的支架 表面可以反復(fù)免除沉積物，因此可以顯著延長再狹窄風(fēng)險降低的時間 期間。血管支架優(yōu)選包含2到5層可再吸收材料。
本發(fā)明的具有多個層的支架，通過連續(xù)多次執(zhí)行上面概述的方法 步驟(施加任選部分交聯(lián)的明膠溶液，干燥以及第二次交聯(lián))，相對 容易制造。
每層內(nèi)明膠的交聯(lián)度優(yōu)選朝載體的方向降低。這促進了粘附的失 效，用于分離每個單獨的層。
可再吸收材料的各個層有利地可從外向內(nèi)相繼脫離。這樣的相繼 脫離已經(jīng)被下述事實所促進，即在每種情況下，位于更內(nèi)部的層在一 定程度上受到位于上面的層的保護而免于降解。即使在所有的層都具 有同樣的平均明膠交聯(lián)度的情況下，這也同樣適用。
12然而，如果各個層的平均交聯(lián)度朝鄰近載體的層的方向增加，則 是優(yōu)選的。通過內(nèi)部層的高程度交聯(lián)，這些層的降解和脫離可以被進 一步延遲。此外，各個層的分離行為可以被目的地適應(yīng)相應(yīng)的需要， 即具體來說適應(yīng)支架上沉積物和/或組織形成的預(yù)期強度。理想的是，
直到最內(nèi)層脫離為止的時間，長得足以允許在該脫離發(fā)生之前，由基 于明膠的材料的血管生成促進效應(yīng)促進的側(cè)支血管得以產(chǎn)生。
各個層的平均交聯(lián)度可以例如這樣的方式進行選擇，其使得最外
層在大約1到2周后脫離，鄰近載體的最內(nèi)層在大約3到6個月后脫離。
所指的時間段是指本發(fā)明的支架暴露于生理條件、即具體來說是插入 到血管中的時間。
在前述制造方法中，各個層的不同交聯(lián)度，可以通過明膠溶液中 不同的交聯(lián)劑濃度，和/或通過在第二個交聯(lián)步驟中交聯(lián)劑的不同濃度 或反應(yīng)時間來實現(xiàn)。
各個可再吸收材料層的厚度優(yōu)選在大約5到大約50 pm的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案， 一個或多個分離層布置在多個可 再吸收材料層之間和/或所述層的外側(cè)。利用這樣的分離層，可以實現(xiàn) 多種有利效應(yīng)。
首先，多個層之間的粘附可以通過分離層降低。隨著相應(yīng)的最外 層中基于明膠的材料的逐漸降解，該層的粘附失效和分離被分離層加 速，其中分離層本身保持在位于下方的層的外側(cè)。
優(yōu)選分離層使用可再吸收材料。該材料優(yōu)選具有比至少一個層中 基于明膠的材料更長的再吸收時間，以便在該層脫離時，分離層仍然 存在于層的外側(cè)面上。分離層可以由例如脫離蠟形成。
可以通過放置在相應(yīng)的最外層上的分離層實現(xiàn)的另一種效應(yīng)，是 可以減少支架表面上的細胞和組織沉積物，這是因為分離層對這些沉 積物具有粘附抑制效應(yīng)。這也進一步抵制了再狹窄的風(fēng)險。如果沉積
物的程度降低，也可以選擇可再吸收材料層的脫離時間推后。
至少一個分離層優(yōu)選包含改性的明膠。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過明膠的化 學(xué)改性，可以獲得針對細胞的粘附抑制效應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，提供了將改性的明膠包含在基于 明膠材料的一個或多個層中。以這種方式，可以獲得的效應(yīng)與在改性 明膠的分離層的情況下相當(dāng)。
盡管分離層可以在很大程度上或基本上完全由改性明膠形成，但 就應(yīng)當(dāng)避免對明膠的交聯(lián)能力和降解行為的不利影響而言，改性明膠 在層中的可能含量是受限的。
改性明膠優(yōu)選用脂肪酸基團改性的明膠。這種改性的一個例子是 使用十二烯基琥珀酸酯改性明膠。
在這里，改性具體是在明膠的賴氨酸基團的游離氨基處進行。優(yōu)
選，改性明膠的大約10到大約80%的賴氨酸基團被脂肪酸基團改性。
獲得粘附抑制效應(yīng)的另一種可能方法是明膠的陰離子改性，例如 側(cè)鏈的琥珀酸化。
本發(fā)明的這些以及其它的優(yōu)點，將通過下面的實施例并參考附圖
詳細描述。圖具體顯示
圖l:本發(fā)明的支架在植入前處于壓縮狀態(tài)的圖；圖2:本發(fā)明的支架在植入后處于展開狀態(tài)的圖； 圖3:本發(fā)明的支架的結(jié)構(gòu)細節(jié)圖； 圖4:本發(fā)明支架的層的示意性橫截面圖； 圖5和6:與改性明膠的粘附抑制效應(yīng)有關(guān)的圖； 圖7:在小鼠皮下組織中血管生成的照片圖8a到C:在存在基于交聯(lián)明膠的各種血管生成促進物質(zhì)的情況 下，血管生成增加的照片圖；以及
圖9:兩層基于明膠的材料的時間依賴性分離行為的照片圖。


圖1和2顯示了本發(fā)明的血管支架的實施方案，它們具體用作冠脈 支架。支架包含由金屬或塑料材料制成的小的管狀網(wǎng)格構(gòu)架形式的載 體，在其表面上布置有多層基于交聯(lián)明膠的可再吸收材料。
圖l顯示了處于壓縮狀態(tài)的支架。處于這種狀態(tài)的支架只具有相對 小的橫截面，因此可以被導(dǎo)入受狹窄影響的血管區(qū)域。
在被植入后，支架通過例如球囊導(dǎo)管拓寬，即放射狀展開，使得 患病的血管被支架張開和支撐。支架的這種展開狀態(tài)顯示在圖2中。載 體的網(wǎng)格構(gòu)架和可再吸收材料層都足夠柔性，使得這種展開過程能夠 發(fā)生。
圖3顯示了本發(fā)明的支架的構(gòu)架結(jié)構(gòu)的放大細節(jié)。載體的網(wǎng)格構(gòu)架 由多個互連的網(wǎng)形成，其中層被放置在這些網(wǎng)的表面上。優(yōu)選在本情 況下，載體的總表面的盡可能大的比例被覆蓋。
圖3中顯示的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的幾何形狀和/或網(wǎng)的安排，在本情況下僅
僅是舉例。但是，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)應(yīng)該被設(shè)計成使得通過網(wǎng)的彎曲或變形， 支架可以展開。
沿著例如線A-A穿過載體的網(wǎng)10的橫截面示意圖顯示在圖4中。具有例如100到200)Lim范圍直徑的網(wǎng)，被三個層圍繞，即鄰近網(wǎng)10的內(nèi)層 21，中層22和外層23。作為本實施方案的替代，可以提供一個、兩個 或三個以上的層。
所有的層都由在生理條件下可再吸收的基于交聯(lián)明膠的材料形 成。為了增加層的柔性，材料可以另外包含軟化劑，例如甘油。
在三個層21、 22和23中的每層內(nèi)，明膠的交聯(lián)度優(yōu)選朝載體的網(wǎng) IO的方向降低。這意味著例如外層23在其內(nèi)側(cè)面、即面向中層22的側(cè) 面處，具有比其外側(cè)面20處低的交聯(lián)度。
這種逐漸的交聯(lián)度，在生理條件下導(dǎo)致層23的內(nèi)側(cè)面處基于明膠 的材料較快降解，因此在預(yù)選的時間后，導(dǎo)致與層22的粘附的失效， 并導(dǎo)致層23與層22上至少部分地二維分離。同時，已經(jīng)在層23的外側(cè) 面20上、即支架的表面上形成的細胞或組織沉積物，通過血流從相關(guān) 的血管區(qū)域移除。在該分離之后，層22成為外層，因此對于該層可以 重復(fù)剛剛描述的過程。
在各個層21、 22和23中，明膠的平均交聯(lián)度優(yōu)選朝網(wǎng)10的方向增 加，即層23的平均交聯(lián)度最低和層21最高。
例如，選擇各個層中的交聯(lián)度，使得在將血管支架導(dǎo)入血管中之 后，層23在大約1到2周脫離，層22在大約4到8周脫離，層21在大約3到 6個月脫離。
各個層21、 22和23優(yōu)選具有大約5到大約50pm范圍內(nèi)的厚度。
在各個層21、 22和23之間，和/或在層23的外側(cè)面20上，可以布置 分離層。另一方面，這樣的分離層可以加速各個層之間粘附的失效， 和/或抵制細胞和組織的粘附。
16分離層和/或?qū)?1、 22和23可以特別含有改性明膠。以這種方式， 可以降低細胞對未改性明膠的粘附，正如在下面的實施例l中證明的。
實施例l:通過改性明膠抑制細胞粘附
明膠中賴氨酸基團的氨基可以使用琥珀酸酐轉(zhuǎn)變成琥珀酸化的形
式，結(jié)果使明膠材料的pKs值，從在未改性的明膠中發(fā)現(xiàn)的8到9，降低 到大約4。
另一種改性明膠的可能方式是將賴氨酸基團的氨基轉(zhuǎn)變成十二烯 基琥珀?；鶊F。在這種情況下，pKs值減小到大約5，同時發(fā)生由脂肪 酸基團引起明膠輕度疏水。
在這兩種情況下，對于以這種方式處理的明膠來說，細胞粘附顯 著降低，使用豬軟骨細胞的實施例，這在下面描述的試驗中得到了證實。
改性明膠的賴氨酸基團的轉(zhuǎn)變程度優(yōu)選為30%以上。在十二烯基 琥珀酸化明膠的情況下，40到50%的轉(zhuǎn)變程度通常就明顯足夠，而在琥 珀酸化明膠的情況下，賴氨酸基團的80%到幾乎完全轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的結(jié)果最 好。
圖5和6顯示了出于試驗?zāi)康氖┘釉诓ＡП砻嫔系拿髂z材料測試區(qū) 域的細胞粘附結(jié)果，明膠材料是從豬皮明膠(MW119kDa)，和同樣 類型的分別在賴氨酸基團上大約95%被琥珀酸化的明膠(圖5)，和大 約45%十二烯基琥珀酸化的明膠(圖6)制造的。在每種情況下，測試 了未改性明膠與改性明膠比率為100:0、 80:20、 50:50和0:100的混合物。
在測試中，每種情況下，將20,000個豬軟骨細胞在測試區(qū)域上37 'C下溫育4小時。除去過量的細胞，洗滌表面，將殘留在表面上的細胞
17固定，用于隨后在光學(xué)顯微鏡下進行分析。使用人軟骨細胞獲得可比 的結(jié)果。
圖中指示的百分率表示在執(zhí)行了前面描述的程序之后，在薄膜測 試區(qū)域上發(fā)現(xiàn)的細胞與溫育使用的數(shù)量相比的比例。
對于兩種類型的改性明膠來說，在只使用改性明膠的情況下，獲 得了接近零的群體效應(yīng)。
化學(xué)改性的明膠對細胞粘附的這種顯著抑制，可以在本發(fā)明的構(gòu) 架內(nèi)利用，以減少支架相應(yīng)外層上的細胞和組織沉積物。
優(yōu)選布置在各個層之間的分離層，在這種情況下可以含有直至 100%的非常高比例的改性明膠。作為這些分離層，位于上方的層脫離 后，在每種情況下形成了支架的表面，因此可以實現(xiàn)本發(fā)明支架的非 常強的粘附抑制效應(yīng)。
實施例2:促進血管生成
下面的實施例目的在于證明基于明膠的材料的局部血管生成促進 效應(yīng)。
從基于明膠的材料制造薄膜
通過兩階段交聯(lián)過程，制造了具有三種不同交聯(lián)度的明膠薄膜(薄
膜A、 B和C)。
對于三個批次25 g的豬皮明膠(300g Bloom)的每一批，將9 g 85 wt，。甘油溶液與66g蒸餾水混合，將明膠在6(TC的溫度溶解。在將溶 液超聲除氣后，為了進行第一個交聯(lián)步驟，加入水性甲醛溶液(2.0 wt.%，室溫)，即在A批次中加入3.75g該溶液，在B和C批次的每 種中加入6.25g溶液。將混合物勻化，在大約6(TC下使用刮刀施加到聚乙烯支撐物上，
厚度為大約250 |im。
在3(TC和30%相對空氣濕度下干燥大約一天后，從PE支撐物上 取下薄膜，在同樣條件下進一步干燥大約12小時。為了進行第二個交 聯(lián)步驟，將干燥的薄膜(厚度大約50 pm)在室溫下在干燥器中暴露于 17wt.M水性甲醛溶液的平衡蒸汽壓下。在薄膜A和B的情況下，暴露 于甲醛蒸汽的時間是2小時，在薄膜C的情況下是17小時。
在這樣生產(chǎn)的成形體中，薄膜A整體上具有最低的交聯(lián)度，薄膜 C整體上具有最高的交聯(lián)度，薄膜B介于之間。這反映在薄膜的不同 降解行為中，其中在動物實驗中(參見下面)，所述薄膜在生理條件 下的再吸收時間在大約14天(薄膜A)到大約21天(薄膜C)之間。
在動物實驗中證實血管生成促進效應(yīng)
在動物實驗中研究了明膠薄膜A、 B和C的體內(nèi)血管生成促進效 應(yīng)。作為試驗動物，使用Charles River公司(Sulzfeld) 10周齡的Balb/C 系小鼠，體重為20 g。
在每種情況下，使用5x5mi^前面描述的明膠薄膜片作為基材。 在每種情況下，將兩片特定交聯(lián)度的薄膜皮下植入到小鼠頸后區(qū)域中。 為此，將動物麻醉，刮掉頸后皮毛。使用手術(shù)鉗夾起一片頸部皮膚， 切出大約lcm長的切口。通過該切口用鈍頭手術(shù)鉗產(chǎn)生皮下囊袋，使 用手術(shù)鉗將每種薄膜兩片插入到其中。使用兩條單扣縫線封閉傷口。
12天后，殺死動物，目測評估植入物質(zhì)的血管生成效應(yīng)。
圖7顯示了小鼠皮下組織相應(yīng)區(qū)域的陰性對照，其中沒有進行血 管生成促進物質(zhì)的植入。只觀察到了相對輕微的血管分布，這對于小
19鼠的皮下皮膚組織來說是正常的。
圖8a到8c顯示了在植入后12天殺死相應(yīng)的小鼠后，植入薄膜片 A、 B和C的區(qū)域中皮下皮膚組織的照片。薄膜片的位置用黑色方塊標(biāo) 出(對于相應(yīng)薄膜來說指代字母為A、 B或C)，因為薄膜本身在照片 中難以看見。為了實驗，某些薄膜用考馬斯亮藍染色，在圖8a中可以 看到。
所有三張照片中在植入的薄膜片周圍的區(qū)域中，顯示出顯著增加 的血管生成。血管的數(shù)量和尺寸都明顯大于圖7的陰性對照。該結(jié)果 證明，血管生成可以通過在生理條件下可再吸收的、基于交聯(lián)明膠的 材料局部刺激。
基于交聯(lián)明膠的材料的這種局部血管生成促進效應(yīng)，在本發(fā)明的 血管支架中，產(chǎn)生了特別有利的效應(yīng)。含有明膠的材料層在用支架治 療的血管區(qū)域中刺激了側(cè)支血管的產(chǎn)生，使得在例如所有的層完全脫 離后，如果發(fā)生再狹窄的話，可以顯著降低心肌梗塞的風(fēng)險。
實施例3:多個基于明膠的材料層的時間依賴性分離行為 為了能夠?qū)Χ鄬踊诮宦?lián)明膠的材料的時間依賴性分離行為進行 定性和定量測定，進行了下面描述的試驗。
為了便于目測評估，這里使用的載體不是支架的網(wǎng)格構(gòu)架，而是 平的聚乙烯支撐物，其上以較大面積施加了兩層可再吸收材料。在本 發(fā)明的構(gòu)架內(nèi)，同樣組成的可再吸收材料可以施加到本發(fā)明的血管支 架的載體的表面上。
為了能夠在試驗中觀察到兩層可再吸收材料之間的差異，將第一 個層用白色顏料(二氧化鈦)染色，第二個層用紅色食品染料(Candurin 酒紅)染色。出于同樣的原因，制造了比在本發(fā)明支架的構(gòu)架內(nèi)優(yōu)選的厚度更厚的層。
第一個試驗批次3-1如下進行
將20 g豬皮明膠(300 g Bloom) 、 8g甘油、1 g 二氧化鈦和69 g 蒸餾水混合，在室溫下將明膠浸泡30分鐘。然后通過將混合物加熱到 6(TC使明膠溶解，將溶液勻化并超聲除氣。
使用刮刀將該明膠溶液以大約550pm的厚度施加到平的聚乙烯載 體上，以便在載體上形成第一層可再吸收材料。
為了進行明膠的交聯(lián)，將帶有第一個層的聚乙烯載體在室溫下在 干燥器中暴露于10 wt.n/。水性甲醛溶液的平衡蒸汽壓下17小時。
因為甲醛蒸汽基本上只能從遠離載體的一側(cè)滲透到可再吸收材料 層中，因此通過該方法獲得朝載體方向減小的明膠交聯(lián)度。
然后將第一層基于明膠的材料在26匸和10%相對空氣濕度下干燥 過夜。干燥過的層的厚度為大約100pm。
將帶有交聯(lián)的第一個層的載體冷卻到大約4'C。為了產(chǎn)生分離層， 將Boeson脫離蠟噴灑在層上，用軟布均勻鋪開。
用于第二層可再吸收材料的明膠溶液按照與第一層的溶液相同的 方式制造，其中20g明膠、4g甘油、73g蒸餾水、以及代替二氧化鈦 的1 gCandurin酒紅被用作起始材料。
將得到的溶液同樣以大約55(Him的厚度施加到提供有脫離蠟的第 一層可再吸收材料上。
第二層同樣地按照第一層的描述使用甲醛蒸汽進行交聯(lián)，區(qū)別只在于暴露于交聯(lián)劑的時間僅僅2小時，而不是17小時。結(jié)果，第二層 具有比第一層低的平均交聯(lián)度，其中在第二層內(nèi)，明膠的交聯(lián)度同樣 朝載體的方向降低。
干燥按照第一層所描述的方式進行。干燥后，第二層的厚度為大 約70 (im。
通過在37。C下在PBS緩沖液(pH7.2)中溫育，測定了兩個基于 明膠的材料層在生理條件下的時間依賴性分離行為。利用這些生理標(biāo) 準(zhǔn)條件，有可能重建例如本發(fā)明血管支架在體內(nèi)使用過程中的普遍條 件的條件。
圖9顯示了在PBS緩沖液中溫育5、 6、 7、 10、 11和12天后， 試驗批次3-1的具有兩層的載體的照片。
可以在上方三張照片看到，在溫育第5天到第7天之間，發(fā)生了 第二 (外)層粘附的失效和該層與位于下方的第一層的分離。在圖9 上方三張照片中，最初染為紅色的第二層表現(xiàn)為暗區(qū)域，而染為白色 的第一層可見為明顯更亮的區(qū)域。在5天后，第二層的大約20%已經(jīng) 分離，可見到第一層的各個白色斑點。6天后，第二層的大約65%已經(jīng) 分離，第二層基本上僅出現(xiàn)在載體的右下方區(qū)域中。溫育7天后，第 二層最終已經(jīng)基本上完全分離。在試驗批次的整個區(qū)域上，現(xiàn)在可以 看到第一層，其中該層己經(jīng)部分膨脹和起泡，但是基本上仍然完整。
第一層基于明膠的材料與載體的分離基本上發(fā)生在溫育的第10 天到第12天之間，可以在圖9的底部三張照片中看到。在第一層(白 色區(qū)域)的分離過程中，聚乙烯載體作為暗背景變得可見。在溫育10 天后，第一層的大約35%已經(jīng)從載體分離，11天后大約80%、和12 天后大約95%。
22描述的結(jié)果證實，使用多層基于交聯(lián)明膠的可再吸收材料，有可 能利用在各個層中不同的平均交聯(lián)度來實現(xiàn)分離行為的控制，達到在 每種情況下，在下方層開始分離以前，外部層已經(jīng)基本上完全分離的 效應(yīng)。利用這種效應(yīng)，在本發(fā)明的血管支架的情況下，由于多個可再 吸收材料層的相繼分離，有可能實現(xiàn)支架表面的重復(fù)更新。
試驗也進一步證明，通過使基于明膠的材料層之間的粘附失效， 將發(fā)生層與下方的層或與載體至少部分的二維分離。這由相應(yīng)層內(nèi)側(cè) 處的較低明膠交聯(lián)度進行促進。
第二個試驗批次3-2以與前面描述的試驗批次3-1相同的方式進 行，區(qū)別在于摒棄了兩層基于明膠的材料之間的分離層(Boeson脫離 蠟)。在該批次中，第一層的厚度為大約80pm，第二層的厚度為大約 100 (im。
在試驗批次3-2中，也觀察到了兩個層的相繼分離行為。但是， 在該情況下，在溫育6天后，第一層的大約20%已經(jīng)分離，溫育7天 后大約55%，只在溫育IO天后才幾乎100%。
在13天后，批次3-2的第二層仍基本上完整。18天后大約20%、 25天后大約70%的第二層已經(jīng)分離。
該結(jié)果特別證實了，假定明膠的交聯(lián)度相同，通過使用分離層， 各個層與下方層的分離可以被加速(批次3-1的第二層與批次3-2的相 比)。批次3-2的第一層的較晚分離可能歸因于它的厚度較大，并被分 離層所遮蔽。
另一個試驗批次3-3以與批次3-2同樣的方式進行，區(qū)別在于在每 種情況下，在用刮刀施加之前，向第一層和第二層的明膠溶液中加入2 ml 1 wt.M的水性甲酸溶液。作為這種兩階段交聯(lián)的結(jié)果，該批次的兩個層都具有與批次3_1和3-2相比更高的平均交聯(lián)度。這再一次導(dǎo)致了
該批次的第一層的分離時間延后，在溫育25天后，該層只有不到大約 5%已經(jīng)從載體上分離。完全的分離只在32天后才發(fā)生。
權(quán)利要求
1.血管支架，特別是冠脈支架，包括形穩(wěn)材料的載體，以及一個或多個至少部分布置在載體上的基于交聯(lián)明膠材料的層，所述基于交聯(lián)明膠材料在生理條件下可再吸收，其中載體與層之間和/或各個層之間的粘附可以失效。
2. 權(quán)利要求1的血管支架，其中一個或多個可再吸收材料層可各個脫離。
3. 權(quán)利要求1或2的血管支架，其中在可再吸收材料的各個層之間，布置在生理條件下可溶材料的粘附性層。
4. 權(quán)利要求1到3任一項的血管支架，其中粘附可以根據(jù)明膠的交聯(lián)度而失效。
5. 權(quán)利要求4的血管支架，其中在一個或多個層內(nèi)，明膠的交聯(lián)度朝載體的方向降低。
6. 前述權(quán)利要求任一項的血管支架，其中載體從金屬和/或從塑料材料形成。
7. 前述權(quán)利要求任一項的血管支架，其中所述至少一個層覆蓋載體表面的大約75%以上。
8. 權(quán)利要求7的血管支架，其中所述至少一個層覆蓋載體表面的大約90%以上。
9. 權(quán)利要求8的血管支架，其中所述至少一個層覆蓋基本上全部的載體表面。
10. 前述權(quán)利要求任一項的血管支架，其中基于明膠的材料具有血管生成促進效應(yīng)。
11. 前述權(quán)利要求任一項的血管支架，其中可再吸收材料主要由交聯(lián)的明膠形成。
12. 前述權(quán)利要求任一項的血管支架，其中明膠的布盧姆值在大約160到大約320 g的范圍內(nèi)。
13. 前述權(quán)利要求任一項的血管支架，其中明膠的內(nèi)毒素含量按照LAL試驗測定為大約1,200 I.U./g以下，特別是大約200 I.U./g以下，。
14. 前述權(quán)利要求任一項的血管支架，其中明膠使用甲醛進行交聯(lián)。
15. 權(quán)利要求1到13任一項的血管支架，其中明膠使用谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶進行交聯(lián)。
16. 前述權(quán)利要求任一項的血管支架，其中可再吸收材料含有一種或多種軟化劑。
17. 前述權(quán)利要求任一項的血管支架，其中所述血管支架包含多層可再吸收材料。
18. 權(quán)利要求17的血管支架，其中所述血管支架含有2到5層可再吸收材料。
19. 權(quán)利要求17或18的血管支架，其中每層內(nèi)明膠的交聯(lián)度朝載體的方向降低。
20. 權(quán)利要求17到19任一項的血管支架，其中各個可再吸收材料層可從外側(cè)向內(nèi)相繼脫離。
21. 權(quán)利要求17到20任一項的血管支架，其中各個層中明膠的平均交聯(lián)度朝鄰近載體的層的方向增加。
22. 前述權(quán)利要求任一項的血管支架，其中層的厚度為大約5到大約50 ,。
23. 前述權(quán)利要求任一項的血管支架，其中一個或多個分離層布置在多個可再吸收材料層之間和/或?qū)拥耐鈧?cè)上。
24. 權(quán)利要求23的血管支架，其中所述至少一個分離層具有比基于明膠的材料層更長的再吸收時間。
25. 權(quán)利要求23或24的血管支架，其中所述至少一個分離層含有改 性明膠。
26. 前述權(quán)利要求任一項的血管支架，其中一個或多個層含有改性明膠。
27. 權(quán)利要求25或26的血管支架，其中改性明膠是用脂肪酸基團改性的明膠。
28. 權(quán)利要求27的血管支架，其中改性明膠的大約10%到大約80%的賴氨酸基團被脂肪酸基團改性。
全文摘要
為了提供不必使用抗增殖活性物質(zhì)就能夠降低再狹窄風(fēng)險的血管支架，提出了形穩(wěn)材料的載體，以及一個或多個至少部分布置在載體上的層，所述層是基于交聯(lián)明膠的材料，在生理條件下可再吸收，其中載體與層之間和/或各個層之間的粘附可以被失效。
文檔編號A61F2/91GK101678153SQ200880016126
公開日2010年3月24日 申請日期2008年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月16日
發(fā)明者克勞斯·弗萊克森哈爾, 邁克爾·阿勒斯 申請人:格利達股份公司