专利名称：一种人工血管支架及其制备方法
技术领域：
本发明涉及生物材料及医疗器械技术领域，具体涉及一种人工血管 支架及其制备方法。
背景技术：
蚕丝是由甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸等十八种氨基酸所组成的天然蛋 白质，是一种由家蚕分泌的天然纤维状高聚物，主要由重复的
Gly-Ala-Gly-Ala-Ser多肽单元所组成。蚕丝的结构特性决定了它所具有 的生物活性，组成丝素的主要氨基酸对人体有特殊的作用功能。
我国的蚕丝资源丰富，是世界上产丝大国，而且也是世界上第一个 生产和应用丝绸的国家。数千年来蚕丝是作为衣料服饰用品而开发利用
来，将它作为食品添加剂和在化妆品上的应用已进行了广泛的研究。而 用蚕丝制作的手术用缝线也有多年的应用历史，反映了蚕丝用于非衣料 领域的可能性，显示了蚕丝蛋白对人体的安全性、亲和性、无过敏反应 等优点。
蚕丝蛋白优良的物理化学性质，尤其是其良好的生物相容性，使其 具有作为新型生物材料的潜力。与现有的其他生物医用材料相比，蚕丝 蛋白避免了复杂、烦瑣的合成工艺，提纯操作简便。各种动物实验和临 床试验结果都显示了蚕丝蛋白无毒性、无刺激性、具有良好的生物相容 性。因此，蚕丝蛋白可作为医用材料应用于多个领域。目前，蚕丝蛋白 除已用于外科手术缝合线、食品添加剂和化妆品工业外，还用于酶固定化电极、创面覆盖材料、抗凝血材料、透析膜及隐形眼镜等。此外，人 们还探索将蚕丝蛋白用于细胞培养基、人造皮肤及药物控制释放材料的 可能性。
心脑血管病是威胁中老年人健康的头号杀手，每年导致数十万人死
亡或致残。自上世纪70年代以来，经管腔内球嚢成形手术广泛应用于治 疗由动脉粥样硬化所导致的血管狭窄。虽然球嚢成形术的即刻治疗效果 令人满意，但其手术并发症特别是再狹窄的发生率高，限制其在临床的 广泛应用。血管内支架成形术是在球嚢扩张的同时在狭窄部位植入支架， 支架对抗血管分层和弹性回缩所导致的再狭窄，能显著降低介入治疗的 急性或亚急性缺血并发症。但是支架的长期置入，刺激血管平滑肌细胞 迁移并大量增殖，引起血管内膜增生，从而导致支架内再狭窄。
支架内再狹窄是一个相当复杂的过程，涉及到许多相互作用的机理， 其中血管内的血栓形成和血管平滑肌细胞的迁移、增殖和细胞外基质的
增生是发生支架内再狭窄的主要原因。因此，用抗凝血和抗增生药物可 以有效的预防和治疗再狭窄。考虑到全身给药的低药效和高副作用，血 管内局部緩释给药成为一种可行的首选方案。近年来，雷帕霉素和紫杉 醇药物涂层支架成功应用于临床，并在治疗支架内再狭窄方面取得极大 的成功，显示了药物涂层支架在治疗再狭窄方面的潜力。
与棵支架相比，尽管现有的药物支架在治疗血管再狭窄方面取得了 很大的进步，但是，多年的临床结果分析发现，药物支架没有提高患者 的生存率，而且药物涂层可能产生一些不良效果，如能够导致患者死亡 的迟发性血栓和生物惰性聚合物产生的慢性炎症反应。如何发挥药物支 架预防再狭窄的优点，并克服其不足之处，成为科研工作者、医生和器 械生产厂商的必须解决的问题。
发明内容
本发明是基于如下的构思而成蚕丝蛋白为天然生物材料，有良好 的生物相容性，尤其是优良的血液相容性，可被人体緩慢吸收、代谢、 无毒副作用，发明人将蚕丝蛋白作为一种涂层材料应用于人工血管支架， 它能够携载药物，不仅达到药物的耙向输送和緩释的目的，而且克服了 传统的药物支架可能产生一些不良效果，如能够导致患者死亡的迟发型 血栓和生物惰性聚合物产生的慢性炎症反应。
本发明的目的是提供一种带有药物涂层的人工血管支架，该药物涂 层可以方便的负载多种药物，生物相容性好，可被人体緩慢吸收、代谢、 无毒副作用，实现了药物的定向緩释，同时也降低了血管支架的制造成 本。
本发明的另一目的是提供制备上述人工血管支架的制备方法。
管支架、颈动脉血管支架、颅内血管支架、大动脉血管支架、外周血管 支架等，均可通过市售的途径获得；本发明所使用的蚕丝蛋白可以采用 常规的方法从蚕丝中提取制备，也可以从市售途径获得。其它所涉及的 材料及辅料如未特别说明均为本领域内常规使用的并可通过市售途径获
3曰付。
本发明的人工血管支架，是由支架本体和支架本体表面的涂层构成， 其中所述涂层包含载药层，所述载药层包含蚕丝蛋白和药物。
所述涂层的材料主要是蚕丝蛋白，根据需要也可以包括胶原、明胶、 壳聚糖、海藻酸钠、透明质酸等一种或多种成份。
优选的，所述载药层具有主要由蚕丝蛋白形成的负载药物的微孔结 构；也可以是主要由蚕丝蛋白与药物形成的致密混合层。所述微孔结构是主要由蚕丝蛋白形成的相互连通的空隙和密集的微孔组成的，该结构 可以方便地负载多种药物。
更优选的，所述涂层还包括一蚕丝蛋白形成的致密底层，该致密底层 在支架本体和载药层之间。增加致密底层后，涂层材料可牢固地粘附在 血管支架本体上，在支架的压握和释放过程中保持涂层的完整性，无脱 落，不开裂，并能够携载药物，达到药物的靶向输送和緩释的目的。 进一步优选的，所述涂层还包括一控制药物释放速度的顶层。 上述负载的药物不受药物性质的限制，包括水溶性或脂溶性化学药 物，优选蛋白类药物和/或核酸类药物。这些药物具有抑制血小板激活， 防止血栓形成，抗平滑肌细胞迁移或增殖，促进内皮细胞增殖等作用。
制备本发明的人工血管支架主要涉及蚕丝蛋白微孔涂层的形成，可 以是水溶性高分子成孔法、盐析法和相分离法，或者以上方法的一种或 多种的共同应用。下面具体说明本发明的人工血管支架的制备方法。
制备本发明的人工血管支架的一种方法，包括如下步骤
1) 、用水或有机溶剂将蚕丝蛋白溶解，搅拌均匀，配制重量百分比 浓度为1%-20%的蚕丝蛋白溶液，再加入明胶水溶液，混合均匀，离心收 集上清液；
2) 、将步骤l)所得上清液均匀地覆盖在血管支架本体的表面，对血 管支架进行热或化学试剂变性处理，用纯水洗涤血管支架，干燥后置于 纯水中，煮沸，直到涂层中的明胶完全溶出，用纯水洗涤，涂层干燥后 形成微孔结构；
3) 、将步骤2)所得的血管支架置于药物溶液中，使药物负载于涂层 的微孔中，取出干燥，即得。上述的制备方法，其中步骤1 )所述的明胶溶液重量百分比浓度为5
-20%,明月交溶液与蚕丝蛋白溶液的体积比不超过1: 1。
上述的制备方法，在步骤2)之后增加采用y-射线照射、真空干燥
一热处理和一元醇或多元醇处理中的一种或者多种方法联合处理的步
骤，以使蚕丝蛋白涂层的晶体结构发生变化，从而达到不溶化目的。
上述制备方法中，步骤2)中煮沸时，明胶从涂层中完全溶出，随着
明胶的溶出，血管支架的涂层中也就形成了相互连通的空隙和涂层中密
集的微孔。
制备本发明的人工血管支架的另一种方法，包括如下步骤
1)、用水或有机溶剂将蚕丝蛋白溶解，搅拌均匀，配制重量百分比 浓度为1% - 20%的蚕丝蛋白溶液；
2 )、将步骤1 )所得的蚕丝蛋白溶液均匀地覆盖在血管支架本体的表 面，进行热或化学试剂变性，再用纯水浸润，然后进行冷冻和升温干燥， 使涂层形成微孔结构；
3)、将步骤2)的血管支架置于药物溶液中，使药物负载于涂层的微 孔中，取出干燥，即得。
上述的制备方法，其中步骤2)中可采用浸涂或喷涂的方法将蚕丝蛋 白溶液均匀地覆盖在血管支架本体的表面。
上述的制备方法，其中步骤2)中所述的冷冻和升温干燥处理是首先 采用程序降温的方法冷冻到-4(TC - -80°C，冷冻速度为-0. 5°C/min--5 。C/min，使涂层中的水分结晶，然后在保持高真空的条件下程序升温，速 度为-O. rC/min--2°C/min，直至达到室温，使涂层彻底干燥。在冷冻 和升温干燥处理中通过调节冷冻工艺参数可以调控支架涂层的孔隙率和 孔结构。上述的制备方法，在步骤2)之后增加采用Y-射线照射、真空干燥 —热处理和一元醇或多元醇处理中的一种或者多种方法联合处理的步 骤，以使蚕丝蛋白涂层的晶体结构发生变化，从而达到不溶化目的。
上述的制备方法，在步骤3)中负载的药物优选蛋白类药物和/或核
酸类药物，可通过浸泡渗透或电泳的方法使药物负载于涂层的微孔中。
制备本发明的人工血管支架的又一种方法，包括如下步骤
1) 、用水或有机溶剂将蚕丝蛋白溶解，搅拌均匀，配制重量百分比 浓度为1% - 20%的蚕丝蛋白溶液；
2) 、将上述蚕丝蛋白溶液与药物混合均匀，喷涂或浸涂在血管支架 本体表面，干燥，即得。
前面所提及的制备方法中，蚕丝蛋白溶液的重量百分比浓度优选1% -5%。根据需要还可以在步骤1)制得的蚕丝蛋白溶液中加入一定浓度的 添加剂，如胶原、明胶、壳聚糖、海藻酸钠、透明质酸等其中的一种或 多种成份。
本发明提供一种制备多孔蚕丝蛋白涂层支架的方法，制备时间短， 条件温和，以涂层中的微孔作为蛋白类或核酸类等药物的载药库，通过 蚕丝蛋白涂层所载药物的緩慢释放，从而提高药物在靶血管处的利用效 率；支架涂层中的蚕丝蛋白是一种天然蛋白质，生物相容性好，可被人 体緩慢吸收、代谢、无毒副作用达到更加安全、有效地预防和治疗血管 狭窄疾病，而且克服了传统的药物支架可能产生一些不良效果，如能够 导致患者死亡的迟发型血栓和生物惰性聚合物产生的慢性炎症反应。
本发明的人工血管支架具有以下有益效果1)作为支架涂层材料的 蚕丝蛋白是一种天然蛋白质，生物相容性好，可被人体緩慢吸收、代谢、 无毒副作用；2)蚕丝蛋白的来源广泛，价格低廉，而且制备条件温和，容易实现工业化；3)用蚕丝蛋白制备的涂层材料强度高，血管支架在 压握和扩张时涂层不会开裂和脱落；4)以具备^:孔结构的支架涂层为 载体，可以方便的负载多种药物，实现药物的定向緩释，降低支架的制 造成本；5)通过对涂层结构的灵巧设计，可以随意控制药物的释放过程。
图1多孔支架整体电镜照片 图2多孔支架表面电镜照片 图3多孔支架涂层截面电镜照片
具体实施例方式
实施例1
5g蚕丝加入到200ml, 2%的碳酸钠水溶液中，98。C处理60min,重复 3次，烘干后用50%溴化锂水溶液溶解，然后将上述溶液用多层无纺布过 滤，去除杂质，再装入透析袋，用流水透析三天，得到l. 5%的蚕丝蛋白 溶液。将不锈钢血管支架本体分别用丙酮和纯水清洗，晾干，然后将蚕 丝蛋白溶液均匀的喷涂在支架本体上。将涂层支架^:于真空干燥箱中， 在37。C干燥24小时。将涂层支架置于分析纯乙二醇中，处理72h,用蒸 馏水洗涤，再将涂层支架在真空干燥箱中37。C干燥24h,即可在血管支 架本体上附有蚕丝蛋白形成的致密底层。
实施例2
配制100ml浓度为20%的蚕丝蛋白水溶液，再加入100ml浓度为 10%的明胶水溶液，混合均匀，高速冷冻离心，收集上清液。将不锈钢 血管支架本体浸入上述混合溶液，浸涂后在2(TC下干燥20h,重复上述 步骤，直到涂层重量达到1000ug，从而在血管支架本体表面上形成一层均匀的涂层，然后将涂层支架置于25%的丙三醇水溶液中处理lh。用水 洗涤支架，将涂层支架置真空烘箱中，6(TC真空干燥12h。再将涂层支 架置于纯水中，煮沸2h,重复3次，直到涂层中的明胶完全溶出，用水 洗涤，干燥，即得涂层中具有均匀孔隙的血管支架，调节蚕丝和明胶的 比例，可得到涂层中具有不同孔隙率的血管支架。
实施例3
配制5%的蚕丝蛋白水溶液，采用喷涂的方法涂支架本体表面，溶液 流量0. 25ml/min，喷淋时间30秒，重复上述步骤，直到重量达到200ug, 干燥后在支架本体表面形成连续的底层。将含底层的支架置于80%的乙 醇水溶液中处理24h,用水洗涤，室温下真空干燥。再在含底层的支架上 喷涂含5%蚕丝蛋白和2. 5%壳聚糖的混合溶液，直到涂层重量达到1000ug, 自然晾干。然后将支架用水浸润，迅速置于-8(TC超低温冰箱冷冻2h，再 迅速转移到已经预冷的冻干机中，冷冻干燥18h，形成带^f鼓孔的涂层结构。 再将上述带微孔的涂层支架置于电热恒温干燥箱中6(TC热处理24h，形 成涂层不溶于水的带微孔的血管支架。
实施例4
取5ml的EP管若干，各加入4ml无水乙醇，置于500ml烧杯中。向 烧杯中加入300ml无水乙醇，使EP管浸没，将烧杯用封口膜封口，置于 -src的超低温冰箱中，冷冻过夜，备用。将血管支架本体分别用丙酮和 纯水超声清洗3次，5(TC烘干。采用喷涂的方法在支架本体上涂100ug 蚕丝蛋白底层，用乙醇处理24h。然后在有底层的支架上喷涂蚕丝溶液， 直到重量达到800ug,自然晾干。然后将支架用水浸润30min，迅速置于 -80。C超低温无水乙醇EP管中，将EP管置于超低温水箱中暂时保存。打开冻干机，设定预冻温度-4(TC,达到设定的温度后，迅速将含支架的EP
管从超低温冰箱中转移到冻干机的冷阱中，立即抽真空进行主干燥过程。
24h后支架干燥完成，形成白色的涂层带微孔的血管支架，置于玻璃干燥 器中保存。
实施例5
配制50ml含2%蚕丝蛋白和1 %明胶的混合溶液，采用喷涂的方法涂 不^"钢血管支架本体，介质流量O. 2ml/min，喷^^时间80s,直到涂层重 量达到1000ug。然后将上述血管支架用水浸润l-5min，耳又出后迅速置 入冻干机中，快速降温到-4(TC，然后高真空冷冻干燥20h，形成涂层带 微孔的血管支架。将上述血管支架用乙醇处理10h后洗涤，干燥，再将 其置于热水中煮沸2h,溶出涂层中的明胶，从而在血管支架表面上形成 孔隙相互连通的微孔涂层。将微孔涂层支架浸泡于编码VEGF蛋白的质粒 溶液中，减压浸吸2h,取出后用纯水沖洗表面吸附的药物，真空干燥12 h,制得图1所示的人工血管支架。图2是对图1中人工血管支架的涂层 表面的标记1处的局部电镜图片，由图2可见，蚕丝蛋白形成的致密底 层2，涂层中相互连通的孔隙3，涂层表面中密集的微孔4。图3中也可 以清楚的观察到涂层表面中密集的微孔4。
实施例6
5g蚕丝加入到100ml, 0. 6%的氬氧化钠水溶液中，60。C处理lh,用 纯水洗涤3次，烘干后用30%硝酸镁水溶液溶解，将上述溶液过滤后均匀 的喷涂在支架本体上，重量为1200ug。将上述涂层支架放于真空干燥箱 中，在37。C干燥24小时。然后将支架置于60%乙醇水溶液中，脱盐8h。 再将涂层支架置于分析纯甲醇溶液中，处理24h,用蒸馏水洗涤3次，在真空干燥箱中37。C干燥24小时，即得涂层带微孔的血管支架。调整硝酸
镁水溶液中蚕丝蛋白的含量，可以获得不同孔隙率的微孔支架。将微孔
支架固定在低压电泳的正极，插入编码FGF蛋白的腺病毒溶液中，以5V 电泳35min,取出支架，用纯水冲洗表面吸附的药物，真空干燥12 h, 即可得到负载了核酸药物的血管支架。
权利要求
1、一种人工血管支架，由支架本体和支架本体表面的涂层构成，其特征在于所述涂层包含载药层，所述载药层包含蚕丝蛋白和药物。
2、 如权利要求1所述的人工血管支架，其特征在于所述载药层具有主要由蚕丝蛋白形成的负载药物的微孔结构。
3、 如权利要求1所述的人工血管支架，其特征在于所述载药层是主 要由蚕丝蛋白与药物形成的致密混合层。
4、 如权利要求1所述的人工血管支架，其特征在于所述涂层还包括 一主要由蚕丝蛋白形成的致密底层，该致密底层在支架本体和载药层之 间。
5、 如权利要求1-4任一项所述的人工血管支架，其特征在于所述 药物包括水溶性或脂溶性化学药物。
6、 如权利要求5所述的人工血管支架，其特征在于所述药物为蛋白 类药物和/或核酸类药物。
7、 一种人工血管支架的制备方法，包括如下步骤 1)、用水或有机溶剂将蚕丝蛋白溶解，搅拌均匀，配制重量百分比 浓度为1%-20°/。的蚕丝蛋白溶液，再加入明胶水溶液，混合均匀，离心收 集上清液； 2)、将步骤1)所得上清液均匀地覆盖在血管支架本体的表面，对血 管支架进行热或化学试剂变性处理，用纯水洗涤血管支架，干燥后置于 纯水中，煮沸，直到涂层中的明胶完全溶出，用纯水洗涤，涂层干燥后 形成微孔结构； 3)、将步骤2)所得的血管支架置于药物溶液中，使药物负载于涂层 的微孔中，取出干燥，即得。
8、 如权利要求7所述的制备方法，其中步骤l)所述的明胶溶液重量百分比浓度为5 - 20% ，明胶溶液与蚕丝蛋白溶液的体积比不超过1:1。
9、 如权利要求7所述的制备方法，其中在步骤2 )之后增加采用y -射线照射、真空干燥一热处理和一元醇或多元醇处理中的一种或者多种 方法联合处理的步骤。
10、 一种人工血管支架的制备方法，包括如下步骤1)、用水或有机溶剂将蚕丝蛋白溶解，搅拌均匀，配制重量百分比 浓度为20%的蚕丝蛋白溶液；2 )、将步骤1 )所得的蚕丝蛋白溶液均匀地覆盖在血管支架本体的表 面，进行热或化学试剂变性，再用纯水浸润，然后进行冷冻和升温干燥， 使涂层形成微孔结构；3)、将步骤2)的血管支架置于药物溶液中，使药物负载于涂层的微 孔中，取出干燥，即得。
11、 如权利要求IO所述的制备方法，其中步骤2)中所述的冷冻和 升温干燥处理是首先采用程序降温的方法冷冻到-40°C - -80°C，冷冻速 度为-O. 5匸/!^11--5°(:/111111,使涂层中的水分结晶，然后在保持高真空的 条件下程序升温，速度为-O. rC/min--2°C/min,直至达到室温，使涂 层彻底干燥。
12、 如权利要求IO所述的制备方法，其中在步骤2)之后增加采用 y-射线照射、真空干燥一热处理和一元醇或多元醇处理中的一种或者多种方法联合处理的步骤。
13、 一种人工血管支架的制备方法，包括如下步骤1)、用水或有机溶剂将蚕丝蛋白溶解，搅拌均匀，配制重量百分比浓度为1°/。-20%的蚕丝蛋白溶液；2)、将上述蚕丝蛋白溶液与药物混合均匀，喷涂或浸涂在血管支架本体表面，干燥，即得。
全文摘要
本发明公开了一种人工血管支架及其制备方法，该人工血管支架由支架本体和支架本体表面的涂层构成，其特征在于所述涂层包含载药层，所述载药层包含蚕丝蛋白和药物。其中载药层具有主要由蚕丝蛋白形成的负载药物的微孔结构。将蚕丝蛋白溶液均匀地覆盖在血管支架本体的表面，进行热或化学试剂变性，再用纯水浸润，然后进行冷冻和升温干燥，使涂层形成微孔结构，将药物负载于涂层的微孔中，取出干燥，即得。本发明人工血管支架涂层材料的蚕丝蛋白是一种天然蛋白质，生物相容性好，可被人体缓慢吸收、代谢、无毒副作用，克服了传统的药物支架可能产生一些不良效果。
文档编号A61L31/10GK101406713SQ20071004702
公开日2009年4月15日 申请日期2007年10月12日 优先权日2007年10月12日
发明者唐智荣, 罗七一, 郑步中 申请人:微创医疗器械(上海)有限公司