专利名称：L-dopa改性复合药物缓释支架涂层及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种涂层材料和制备工艺，具体涉及一种L-DOPA改性有机-无机复合药物缓释支架涂层及其制备方法。
背景技术：
自1987年Sigwart等人第一次成功引入支架后，术后辅助植入支架成为最有效的 介入治疗方法之一。但治疗过程中的球囊扩张或支架本身的植入所造成的创伤将引起人体 的自我修复而产生一系列反应导致支架内再狭窄的发生。治疗支架内再狭窄里程碑式的进 步就是药物洗脱支架(DrugElutingStents，DESs)的使用。DESs利用支架装载药物并将其 定点释放到狭窄部位，在提高药效的同时最大程度地降低药物对正常器官的毒副作用。自 2002年在欧洲面世后，DESs已极大改进了心血管介入术。目前DESs存在的主要问题是 第一，装载的药物量不足达不到治疗效果；第二，药物释放动力学不佳，最常出现的为爆释； 第三，药物变性。因此，探索能够有效装载药物并实现其程控释放的药物载体和涂层成为 DESs领域研究的热点。316L不锈钢是临床上大量应用的金属药物洗脱支架材料之一，通过对其表面改性 和药物装载可以改善其生物和血液相容性，降低再狭窄的发生率。常用的药物装载涂层有 高分子，如聚对二甲苯、聚乳酸聚乙醇酸共聚物及透明质酸等，但临床应用表明，使用高分 子的一个负面效应就是引发炎症反应导致后期血栓的形成。SiO2具有良好的生物相容性， SiO2微球已被广泛的用作药物的靶向载体，但作为金属支架的涂层材料除了要有一定的厚 度以装载足够的药物外，在支架收缩膨胀的过程中还要求涂层保持完整性，但SiO2本身的 脆性限制了其在药物洗脱支架领域的应用。聚乙二醇PEG因其链段的无毒性、亲水性和柔顺性，被认为是排斥非特异性蛋白 质最有效的聚合物之一，用作支架涂层材料时，可以降低血栓的形成。与SiO2形成复合涂 层后有助于改善原无机涂层的本征脆性，提高其力学性能，但PEG是一种不粘聚合物，与金 属基体的粘结性差。最近的仿生学研究发现，在水溶液条件下，左旋多巴及其儿茶酚衍生 物能自发聚合，形成强力附着于金属、高分子及无机材料表面的复合层，这一现象为固体 表面改性特别是为固定不粘聚合体PEG提供了一条新的途径。
发明内容
本发明的目的在于提供一种L-DOPA改性有机-无机复合药物缓释支架涂层及其 制备方法，在保证与金属支架间良好结合的同时，能够实现负载药物的缓慢释放，有效避免 爆释现象。本发明的目的是这样实现的
本发明的L-DOPA改性有机-无机复合药物缓释支架涂层，所述涂层由药物与聚合物组 成；所述涂层的材料为L-DOPA改性的无机SiO2与高分子聚合物复合的涂层材料。所述高分子聚合物为聚乙二醇PEG，其分子量为6000-30000。
本发明对金属裸支架进行表面预处理，达到清洁的目的，同时使金属表面带上大 量羧基和羟基等活性集团，由Si02的先驱液正硅酸四乙酯(TE0S)水解、缩聚并与PEG和药 物共混制备涂层溶液，并加入L-D0PA作为涂层改性剂，提拉法制备涂层。本发明的制备方法包括如下步骤
1、Si02先驱液的配制TE0S水解、缩聚在乙醇和去离子水的混合溶液中进行，TE0S、乙 醇、去离子水的摩尔数比为1:2-10:2-10 ；水解在在酸性环境下进行，逐滴加入无机酸，如 盐酸、硝酸、草酸或醋酸，调节PH值为2-4，搅拌0. 5-5小时；之后，缩聚在碱性环境下进行， 逐滴加入有机碱，调节PH值为7-9 ；
2、涂层溶液的配制在以上制备的Si02先驱液中加入分子量在6000-30000的PEG，无 机3102与高分子PEG的质量比为1-99:1 ；同时加入药物，药物装载量为Si02-PEG重量的 0. 01-10% ；并加入涂层改性剂左旋多巴(L-D0PA)，其与PEG-Si02的质量比为0. 5_5%，搅拌 0. 5-5小时；
3、金属裸支架的表面预处理将金属裸支架放入异丙醇溶液中超声清洗l_5h，取出用 大量蒸馏水冲洗，干燥后放入20NNa0H水溶液70-90°C水浴加热0. 5_5h，取出用大量蒸馏水 冲洗表面；
4、涂层的制备采用提拉法制备涂层，涂层厚度为0.1-50微米。以上所述药物为防治血栓栓塞性心血管疾病的药物，包括阿司匹林、紫杉醇、雷帕 霉素、肝素、更生霉素、丝裂霉素、大黄素、环孢霉素中的一种或几种；所述的正硅酸四乙酯、 乙醇、去离子水的摩尔数比为1:6:6 ；所述金属支架为316L不锈钢支架、镍钛合金支架、钴 铬合金支架、镁合金支架或钼合金支架。本发明的显著优点
本发明采用溶胶凝胶法在316L不锈钢基体上制备了左旋多巴改性的复合涂层用于装 载防治血栓栓塞性心血管疾病的药物，很好地解决了 PEG-Si02与金属基体粘结性差、易脱 落、开裂、翘曲等问题，并能够实现装载药物的缓释。本发明在保证与金属支架间良好结合 的同时，能够实现负载药物的缓慢释放，有效避免爆释现象。
图1 316L-B的电子能谱图； 图2 316L-B的红外谱图3 316L镀膜后涂层的表面形貌图(a) 316L-A ； (b) 316L-B ；
图4 L-D0PA对涂层的改性示意图5 ASA在PBS溶液中的吸光度-浓度标准曲线；
图6 316L-B-ASA和316L_B(ASA)涂层的ASA释放动力学曲线；
图7装载L-D0PA后涂层的表面形貌图(a) 316L-B-ASA ； (b) 316L-B (ASA)。
具体实施例方式下面结合附图，通过具体实施例来进一步详细地描述本发明，但本发明不限于下 述实施例。1.实验部分1. 1原料
正硅酸四乙酯(TE0S)、聚乙二醇(PEG，分子量6000)、无水乙醇(EtOH)和盐酸(HC1)购 自国药集团，分析纯。r-2氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES，98%)、左旋多巴(L-D0PA)和阿司 匹林(ASA)购自 SigmaAldrich。1.2涂层溶液配制
室温下，分别量取44. 6mlTE0S、21. 6mlH20、70mlEt0H混合搅拌均勻，滴加HC1，调节 pH=3，磁力搅拌2小时后添加3. 6gPEG6000,继续搅拌24h后，缓慢滴加APTES，调节pH至中 性。将配好的溶液分成两份，分别标记为溶液A和溶液B，其中B溶液加入0. 2gL-D0PA,在 70°C下磁力搅拌120h，冷却。量取20mlB溶液，按20mg/ml加入阿司匹林，搅拌均勻，标记为 B(ASA)溶液。1. 3316L不锈钢片表面预处理
将316L不锈钢片20mm X 20mm X 0. 2mm放入异丙醇溶液中超声清洗2h，取出用大量蒸馏 水冲洗干燥后放入20NNa0H水溶液90°C水浴加热0. 5h，取出，用大量蒸馏水冲洗表面。1.4药物涂层的制备
分别量取20ml溶液A、溶液B和溶液B (ASA)，采用提拉法分别在表面处理过的不锈钢 片表面镀膜，干燥后得到样品316L-A、316L-B和316L_B(ASA)。将其中一片316L-B浸泡到 20mg/ml的ASA乙醇溶液中0. 5h，干燥后得到316L-B-ASA. 1. 5磷酸盐缓冲液(PBS)的配制
称取 30.8gNa2HP04-12H20，15.6gNaH2P04-2H20，溶于 1000ml 蒸馏水，配制 0. 1MPBS (pH=7. 4)。1.6 测试
涂层组成与结构表征金相显微镜观察基体及涂层表面形貌，电子能谱和红外光谱表 征涂层组成。ASA吸光度-浓度标准曲线的绘制取50mgASA溶解于50mlPBS溶液中，取出 20ml，用 PBS 稀释至 100ml，分别取出 2. 0,3. 0,4. 0,5. 0,6. 0ml，用 PBS 稀释至 50ml，用岛 津UV-2450紫外-可见吸收光谱仪测试不同浓度ASA的紫外-可见吸收光谱，利用ASA在 296nm处特征峰的吸光度随浓度的变化绘制ASA吸光度-浓度标准曲线。镀膜样品ASA释放量的测定将316L-B (ASA)和316L-B-ASA分别放入培养皿中， 加lOmlPBS置于37°C恒温振荡箱，按设定的时间取出PBS，测试其紫外-可见吸收光谱，根 据ASA在296nm处特征峰的吸光度-浓度标准曲线换算成ASA的释放比例。2.膜的组成与结构表征
图1是316L-B的电子能谱图，除了基体的Fe、Ni、Cr元素外，有元素Si和PEG、L_D0PA 引入的C、N、0元素。图2给出了 316L-B的红外谱图，440、790和948cm"1分别对应Si_0弯 曲振动、对称伸缩振动和Si-OH反对称伸缩振动，2890CHT1对应PEG的_CH2_CH2伸缩振动， 在1567和1115CHT1等处均有明显吸收峰，分别对应L-D0PA上的苯环骨架振动吸收和C=0 键的吸收。图3为316L镀膜后涂层的表面形貌图。(a)为Si02/PEG涂层形貌图，由图可见， 涂层已开裂，边缘已部分剥落(316L-A)，而加入L-D0PA涂层改性剂后(316L-B )，由图(b )可 见表面均勻，且无裂纹。用胶布黏住后拉起，涂层并未被剥开，说明涂层与基体的附着强度闻。仿生学研究表明这种粘结性主要来源于L-D0PA上富含的酚羟基。L-D0PA在水溶 液中容易被氧化成多巴醌，L-D0PA和多巴醌之间的反歧化反应导致其交联聚合。交联后的 L-D0PA内聚力加强，在明显改善涂层力学性能的同时，亦解决了 Si02/PEG涂层易开裂、剥落 的问题。同时，多巴分子与潮湿金属氧化物表面具有相当高的亲和力，并且是完全可逆的 非共价结合.多巴通过其高亲和力和化学的多功能性实现了从有机物到金属等不同材料 表面的黏附功能。经碱热处理后的金属表面附着的羟基与金属离子形成Me-OH，涂层组分中 水解后的硅烷Si-OH后会与其形成Me-0-Si共价键，促进了涂层与金属基体的粘结力，如图 4所示。3.阿司匹林释放动力学
根据图5，可知ASA在PBS溶液中其紫外-可见吸收光谱在296nm处有特征吸收峰，该 处的吸光度值与ASA浓度成线性关系，将结果作统计处理得回归方程式 C=48A+0.96
式中，C为ASA浓度，A为吸光度。根据上述方程式计算得到各个时间段阿司匹林的释放量，做释放动力学曲线图6。 由图可见，316L-B-ASA涂层在lh内释放了药物总装载量的75%，在接下来的25h内缓慢释 放剩下的25%，这种现象通常称为爆释。与316L-B-ASA不同，316L-B(ASA)没有出现爆释现 象，而是在40h内将药物持续缓慢的释放出来。在13小时前和13小时后均呈现线性释放， 但13小时前释放量会比较大，释放了总释放量的83%。不同的药物装载方式导致了释放动 力学的差异。当将药物预先溶解在B溶液中时，ASA均勻分散在涂层溶液中(图7a)，涂层干 燥后，L-D0PA的自聚合以及PEG的加入降低了 Si02孔径的大小和数量，从而降低了 ASA的 扩散速度，避免了爆释现象。而预先镀膜，再通过浸泡的方式装载ASA时，ASA是通过扩散 进入到涂层内部，但表面吸附的ASA (图7b)，会阻碍ASA的进一步向内扩散，这样大部分的 ASA停留在涂层的上表层和表面上，只有少量的ASA扩散到涂层内部.因此在释放过程中， 表面吸附的ASA快速溶解在PBS中，表层的ASA扩散距离短扩散快，导致爆释，只有少量的 涂层内部ASA通过扩散的方式缓慢释放。
权利要求
一种L-DOPA改性有机-无机复合药物缓释支架涂层，其特征在于所述涂层由药物与聚合物组成；所述涂层的材料为L-DOPA改性的无机SiO2与高分子聚合物复合的涂层材料。
2.根据权利要求1所述的L-D0PA改性有机-无机复合药物缓释支架涂层，其特征在 于所述高分子聚合物为聚乙二醇PEG，其分子量为6000-30000。
3.根据权利要求1所述的L-D0PA改性有机-无机复合药物缓释支架涂层，其特征在 于所述药物为防治血栓栓塞性心血管疾病的药物，包括阿司匹林、紫杉醇、雷帕霉素、肝 素、更生霉素、丝裂霉素、大黄素、环孢霉素中的一种或几种。
4.一种如权利要求1、2或3所述的L-D0PA改性有机-无机复合药物缓释支架涂层的 制备方法，其特征在于Si02的先驱液正硅酸四乙酯经水解、缩聚后，与高分子聚合物和药 物共混，同时加入涂层改性剂，提拉法制备涂层。
5.根据权利要求4所述的L-D0PA改性有机-无机复合药物缓释支架涂层的制备方法， 其特征在于所述制备方法的具体步骤如下(1)Si02先驱液的配制正硅酸四乙酯水解、缩聚在乙醇和去离子水的混合溶液中进 行，正硅酸四乙酯、乙醇、去离子水的摩尔数比为1:2-10:2-10 ；在酸性环境下水解，弱碱性 环境下缩聚；(2)涂层溶液的配制在以上制备的Si02先驱液中加入高分子聚合物，无机Si02与高 分子PEG的重量比为1 99 :1 ；同时加入药物，药物装载量为Si02-PEG重量的0. 01-10% ； 并加入涂层改性剂左旋多巴L-D0PA，L_D0PA用量为PEG_Si02的重量的0. 5_5%，搅拌0. 5-5 小时；(3)涂层的制备金属支架经过表面预处理，提拉法制备涂层。
6.根据权利要求5所述的L-D0PA改性有机-无机复合药物缓释支架涂层的制备方法， 其特征在于所述的正硅酸四乙酯、乙醇、去离子水的摩尔数比为1:6:6。
7.根据权利要求5所述的L-D0PA改性有机-无机复合药物缓释支架涂层的制备方法， 其特征在于所述的酸性环境由无机酸引入，调节PH值为2-4 ；所述无机酸包括盐酸、硝酸、 草酸或醋酸。
8.根据权利要求5所述的L-D0PA改性有机-无机复合药物缓释支架涂层的制备方法， 其特征在于所述的碱性环境由r-氨基丙基三乙氧基硅烷APTES引入，调节pH值为7_9。
9.根据权利要求4或5所述的L-D0PA改性有机-无机复合药物缓释支架涂层的制备 方法，其特征在于所述提拉法制备的涂层厚度为0. 1-50微米。
10.根据权利要求4或5所述的L-D0PA改性有机-无机复合药物缓释支架涂层的制备 方法，其特征在于所述金属支架为316L不锈钢支架、镍钛合金支架、钴铬合金支架、镁合 金支架或钼合金支架。
全文摘要
本发明提供的是一种左旋多巴(L-DOPA)改性有机-无机复合药物缓释支架涂层的制备方法。所述的L-DOPA改性有机-无机复合药物缓释涂层是由SiO2的先驱液正硅酸四乙酯水解、缩聚并与聚乙二醇(PEG)和药物共混获得，并加入L-DOPA作为涂层改性剂，提拉法制备涂层。该涂层在保证与金属支架间良好结合的同时，能够实现负载药物的缓慢释放，有效避免爆释现象。
文档编号A61L31/10GK101862476SQ201010195840
公开日2010年10月20日 申请日期2010年6月9日 优先权日2010年6月9日
发明者詹红兵, 陈文平 申请人:福州大学