药物洗脱血管支架研究

论文摘要

经皮冠状动脉成形术以及支架植入术后的再狭窄是当前世界上心血管疾病介入治疗领域内的一个主要难题。目前临床上广泛应用的雷帕霉素和紫杉醇洗脱支架仍然存在抗凝血性能不足的问题，并且所用的不可降解高分子载体材料在体内的长期放置所导致的结构性能变化也可能引发相关的临床并发症。针对上述问题，本论文以具备可控降解行为的生物降解高分子材料作为药物释放载体，发展既含有抗增生药物又含有抗凝血药物的涂层材料，研制既具有抗增生又具有抗凝血作用的药物洗脱支架：依据一些中药提纯物具有抗增生和抗凝血的综合特性，本论文也开展了中药提纯药物应用于药物洗脱支架的探索性研究。依据药物的控释需求、材料的降解行为以及生物材料的临床准入性，粘均分子量为95800的乙交酯-丙交酯共聚物（PLGA）被确定为本论文中血管支架的药物载体材料。抗增生药物雷帕霉素和紫杉醇、抗凝血性药物肝素以及中药提纯药物姜黄素、大黄素被选定为本论文的药物研究对象。利用超声雾化喷涂方法分别制备了五种含单一药物（雷帕霉素、紫杉醇、肝素、姜黄素、大黄素）以及三种含混合药物（雷帕霉素／肝素、雷帕霉素／姜黄素以及姜黄素／肝素）的药物洗脱血管支架。药物洗脱血管支架撑开前后表面形貌的对比研究表明：涂层均匀连续完整，无交联，AFM测量的平均粗糙度小于1nm，药物洗脱支架装配到3.0×20mm的血管成型球囊上后撑开，涂层没有剥落和裂纹，显示出与不锈钢基底良好的结合力。傅立叶变换红外光谱和X射线光电子能谱的结果均表明药物的吸收峰在药物洗脱薄膜中没有发生移动。药物洗脱支架的体外药物释放行为研究表明，不同的药物具有不同的释放行为，姜黄素和大黄素在测量的时间范围内呈现出较好的近似零级释放行为，但是姜黄素的释放速度大于大黄素的释放速度，如载药量为20％的支架，姜黄的释放速度为7.37μg／天，而大黄素为4.9μg／天，释放速度的不同导致了释放周期的差别；雷帕霉素的释放行为存在2天的突释期，并且药物含量越大，突释越明显，突释量达到4.7％—20％，突释后的释放呈现出较好的近似零级释放关系；肝素洗脱支架没有突释，整个释放过程呈现出近似零级释放关系，混合药物洗脱（雷帕霉素／肝素，姜黄素／肝素）支架中肝素的释放行为呈现出较好的零级释放行为，但是雷帕霉素和姜黄素的释放行为与单一药物洗脱支架的差别不大，只是释放速度不一样；载药量对释放速度具有比较明显的影响，载药量越大，释放速度越快，但是释放速度的增加比例与药物／高分子的比例的增加不一致。在雷帕霉素支架表面制备PLGA20000控制释放层，可以基本消除雷帕霉素的突释效应，并且延长药物的释放周期。综合静态血小板吸附，部分凝血活酶时间，纤维蛋白原吸附以及GMP140释放评价实验结果，与不锈钢和纯PLGA的支架涂层相比较，分别载有肝素和姜黄素的PLGA支架涂层都具有良好的抗凝血性，而载有雷帕霉素的PLGA支架涂层具有一定的抗凝血性。在雷帕霉素药物洗脱支架中加入姜黄素可以提高雷帕霉素药物洗脱支架的抗凝血性，在姜黄素洗脱支架涂层中加入肝素可以进一步提高其抗凝血性能，这为研制同时具有抗增生和抗凝血功能的药物洗脱支架奠定了很好的基础。LDH，Alamar BlueTM以及细胞染色等细胞生物学评价结果为：与不锈钢相比，包覆雷帕霉素，姜黄素以及肝素涂层的PLGA都具有抑制平滑肌细胞生长和增殖的作用，其中抑制作用的有效性排序为雷帕霉素＞姜黄素＞肝素，并随着载体材料中药物浓度的增加，抑制平滑肌细胞增生的作用越明显。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 冠心病介入治疗与血管支架
• 1.1.1 冠心病介入治疗
• 1.1.2 血管支架介入治疗冠心病
• 1.1.3 冠脉血管支架的定义及分类
• 1.2 支架内再狭窄
• 1.2.1 支架内再狭窄
• 1.2.2 血管支架内再狭窄的机理
• 1.3 血管支架表面改性
• 1.3.1 无机材料涂层支架
• 1.3.2 高分子涂层支架
• 1.3.3 放射性血管支架
• 1.3.4 静脉覆盖支架
• 1.3.5 内皮细胞化支架表面
• 1.4 药物涂层血管支架
• 1.4.1 药物
• 1.4.2 载体材料
• 1.4.3 支架
• 1.5 药物洗脱血管支架临床应用面临的几个问题
• 1.5.1 血管支架的长期应用
• 1.5.2 临床副反应
• 1.5.3 晚期血栓
• 1.5.4 高分子相关的危险
• 1.6 本课题的目的和意义
• 1.7 本课题的主要研究内容和技术路线
• 第2章 载体材料的选择及涂层工艺的探索
• 2.1 引言
• 2.2 材料和方法
• 2.2.1 材料,试剂及设备
• 2.2.2 高分子薄膜制备
• 2.2.3 降解行为评价
• 2.2.4 血小板粘附
• 2.2.5 部分凝血活酶时间（APTT）
• 2.2.6 药物涂层工艺探索
• 2.3 载体材料降解行为
• 2.3.1 失重率
• 2.3.2 吸水率
• 2.3.3 分子量变化
• 2.4 抗凝血性能
• 2.4.1 血小板粘附
• 2.4.2 部分凝血活酶时间（APTT）
• 2.5 浸没涂覆
• 2.6 超声雾化喷涂
• 2.6.1 超声雾化喷涂的原理
• 2.6.2 喷涂工艺对涂层质量的影响
• 2.6.3 喷涂效率以及涂层工艺的稳定性
• 2.7 支架单位表面积药物含量和涂层厚度的计算
• 2.8 本章小结
• 第3章 药物洗脱血管支架的制备及物理表征
• 3.1 引言
• 3.2 材料和方法
• 3.2.1 材料、试剂及设备
• 3.2.2 支架制备
• 3.2.3 含药薄膜的制备
• 3.2.4 涂层表面结构分析
• 3.2.5 药物洗脱支架撑开前和撑开后的表面形貌
• 3.2.6 AFM
• 3.3 涂层表面结构分析
• 3.3.1 FTIR表面结构分析
• 3.3.2 XPS表面结构分析
• 3.4 支架表面形貌研究
• 3.4.1 血管支架抛光后的表面形貌
• 3.4.2 姜黄素洗脱支架撑开前和撑开后的表面形貌
• 3.4.3 雷帕霉素洗脱支架撑开前和撑开后的表面形貌
• 3.4.4 三种混合药物洗脱支架SEM表面形貌
• 3.4.5 肝素洗脱血管支架的表面形貌
• 3.4.6 大黄素洗脱支架撑开前和撑开后的表面形貌
• 3.4.7 紫杉醇药物洗脱支架的表面形貌
• 3.4.8 多孔支架以及两层支架
• 3.5 AFM分析
• 3.6 讨论
• 3.7 本章小结
• 第4章 药物洗脱支架体外药物释放行为研究
• 4.1 引言
• 4.2 材料和方法
• 4.2.1 材料和试剂
• 4.2.2 药物洗脱支架的制备
• 4.2.3 天青染色法测量肝素
• 4.2.4 高效液相色谱测量药物含量
• 4.2.5 SEM观察释放后支架的表面形貌
• 4.3 药物释放行为
• 4.3.1 姜黄素洗脱血管支架的药物释放行为
• 4.3.2 雷帕霉素药物洗脱支架的药物释放行为
• 4.3.3 肝素洗脱支架的释放行为
• 4.3.4 混合药物洗脱支架的体外药物释放行为
• 4.3.5 两层结构药物洗脱支架的体外药物释放行为
• 4.3.6 大黄素药物洗脱支架的药物释放行为
• 4.3.7 紫杉醇药物洗脱支架的药物释放行为
• 4.3.8 药物释放行为的影响因素
• 4.3.9 讨论
• 4.4 药物释放与材料降解的关系
• 4.5 血管支架表面载药量以及相关释放参数
• 4.6 与临床药物洗脱血管支架释放行为的对比研究
• 4.7 本章小结
• 第5章 药物洗脱血管支架的血液相容性研究
• 5.1 引言
• 5.2 材料和方法
• 5.2.1 材料、仪器以及试剂
• 5.2.2 样品制备
• 5.2.3 血小板粘附实验
• 5.2.4 APTT凝血因子实验
• 5.2.5 血小板激活（GMP140）
• 5.2.6 纤维蛋白原吸附
• 5.3 姜黄素洗脱血管支架的血液相容性研究
• 5.3.1 血小板粘附
• 5.3.2 部分凝血活酶时间（APTT）
• 5.3.3 纤维蛋白原吸附
• 5.3.4 血小板激活-GMP140
• 5.3.5 讨论
• 5.4 雷帕霉素洗脱血管支架的血液相容性研究
• 5.4.1 血小板粘附
• 5.4.2 部分凝血活酶时间（APTT）
• 5.4.3 纤维蛋白原吸附
• 5.4.4 血小板激活分析
• 5.4.5 讨论
• 5.5 肝素洗脱血管支架的血液相容性研究
• 5.5.1 血小板粘附
• 5.5.2 部分凝血活酶时间（APTT）
• 5.5.3 讨论
• 5.6 雷帕霉素和姜黄素混合涂层支架的血液相容性研究
• 5.6.1 血小板粘附
• 5.6.2 部分活酶时间（APTT）
• 5.6.3 纤维蛋白原吸附
• 5.6.4 血小板激活（GMP140）
• 5.7 姜黄素和肝素混合涂层的血液相容性研究
• 5.7.1 血小板粘附
• 5.7.2 部分凝血活酶时间（APTT）
• 5.8 大黄素洗脱支架的血液相容性
• 5.8.1 血小板粘附
• 5.8.2 部分凝血活酶时间（APTT）
• 5.8.3 讨论
• 5.9 紫杉醇药物洗脱血管支架的血液相容性
• 5.9.1 血小板粘附
• 5.9.2 部分凝血活酶时间（APTT）
• 5.10 本章小结
• 第6章 药物洗脱血管支架涂层对平滑肌细胞的作为行为研究
• 6.1 引言
• 6.2 材料和方法
• 6.2.1 材料,试剂和仪器
• 6.2.2 细胞培养
• 6.2.3 LDH表征
• 6.2.4 Alamar blue表征
• 6.2.5 MTT试验
• 6.2.6 DAPI染色
• 6.3 姜黄素涂层薄膜对鼠平滑肌细胞的作用行为
• 6.3.1 LDH
• 6.3.2 Alamar blue
• 6.3.3 DAPI染色
• 6.3.4 讨论
• 6.4 雷帕霉素载药薄膜对平滑肌细胞的作用行为
• 6.4.1 LDH
• 6.4.2 Alamar blue
• 6.4.3 DAPI染色
• 6.4.4 讨论
• 6.5 肝素涂层薄膜对平滑肌细胞的作用行为
• 6.5.1 LDH
• 6.5.2 Alamar blue
• 6.6 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的学术论文及科研成果