微盲孔支架承載基因物質的制備方法

專利名稱：微盲孔支架承載基因物質的制備方法
技術領域：
本發明涉及醫療器械裝置及其承載基因物質的制備方法，屬于生物醫學材料和生
物化學等領域。除涉及微盲孔支架(其制備方法見"金屬支架表面微盲孔載藥層的制作方
法"專利號ZL200610109422.8 ;)的外表涂覆基因物質——裸質粒的制備外，還包括基因 物質的溶解及保護的方法，特別是微盲孔支架承載基因物質裸質粒的制備方法。
背景技術：
醫療器械中的心血管支架介入治療成形術，已經成為當前醫學領域應用越來越廣
泛的方法。但單純心血管支架植入術面臨著一個嚴峻的挑戰，即術后的生物相容性問題和
組織再生問題；為解決上述問題，研究人員試驗在心血管支架表面攜帶某種藥物，包括生物
活性物質，以使得更有利于臨床的治療效果。因此人們使用高分子聚合物作為承載過渡層，
涂覆在心血管支架表面；然后使其與藥物等目的物結合，通過界面釋放以達到治療的作用。
但幾年過去了，高分子聚合物作為載體的藥物支架，被植入人體后脫落的不良反應時有發
生，尤其是高分子聚合物在血液中的離散移動，會給患者造成新的遠端血栓等。而表面帶有
微盲孔的心血管支架，它不僅可以直接裝載藥物和基因等粒子，而且自身的生物相容性較
好，使得血管內皮細胞能快速地完成內皮化過程，可以起到很好的治療作用。 在分子生物學飛速發展的今天，人們可以方便的獲得各種基因物質，包括DNA、RNA
等。這些物質已經在臨床上得到了廣泛的應用，其顯示的療效和安全性也是令人矚目的。
將含有某種具有臨床意義的活性分子的編碼基因物質，涂覆到微盲孔血管支架表面；在植
入人體后，其所攜帶的基因物質可以進入植入部位的血管內皮細胞并表達出相應的分子活
性，從而達到預期的治療目的。目前所應用的涂覆方法，一般為浸泡法；即將微盲孔血管支
架在基因物質溶液中進行浸泡，從而使基因物質粘附到支架表面。但這種方法存在著諸多
的弊端，如溶液無法完全有效地進入支架的微盲孔內；單枚支架表面的基因物質攜帶量無
法精確控制；操作過程重復精確度差，無法規模化加工等。本發明則為解決以上問題，提供
了一種新的方法。

發明內容
為了解決基因物質涂層微盲孔支架制備過程中存在的各種問題，本發明提供了一 種微盲孔支架承載基因物質的制備方法，采用超聲微霧化加壓射流涂層方法，能夠使基因 物質順利地進入微盲孔內及支架表面，精確地控制每枚微盲孔血管支架所攜帶的基因物質 的量。 本發明為解決其技術問題所采用的技術方案是首先，將目標基因物質——裸質 粒，用不會破壞其生物活性的超純水、糖類進行溶解，再在溶液中加入對人體無害的維生素 E、維生素C作為保護劑；從而使基因物質——裸質粒涂層支架能夠順利到達靶血管。其次， 應用超聲波使溶液霧化，超聲波強度0. 8，藥物流量0. 025ml/min，支架推進速度0. lcm/s， 支架旋轉速度250r/min，惰性氣體壓力lpsi。經輔助計算機程序控制下進行高速噴涂后，使單枚支架的基因物質——裸質粒攜帶量在120-150 iig范圍之內，精確可調，重復精度高， 可以實現規模化加工。 微盲孔支架承載基因物質的制備方法，其特征在于在常溫下溶解被承載的基因物 質，并適量加入基因活性保護劑；使用超聲微霧化加壓噴涂設備進行噴涂，使基因物質進入 到微盲孔內部并涂覆到支架表面。 所述具體特征如下微盲孔支架材質包括金屬和非金屬；可以是醫用不銹鋼、鈦 鎳合金、鈷鉻合金及高分子材料。微盲孔支架包括球囊擴張型支架和自膨脹型支架，含用其 它方法輸送和擴張的金屬和非金屬支架；可以是應用球囊導管進行支架的輸送和擴張。微 盲孔支架包括激光雕刻支架、編織支架以及其它方法加工的植入人體的心血管支架。承載 的基因物質是裸質粒；包括真核細胞和原核細胞來源的裸質粒，也包括非細胞來源的裸質 粒；可以是非病毒載體的裸質粒DNA和質粒脂質體。裸質粒包括抗性質粒、降解質粒、侵入 性質粒；它是一種寓于宿主細胞中染色體外裸露的雙鏈DNA。所加入基因活性保護劑，可以 是溶液、糖類、維生素類。可以單獨使用，也可以混合使用，濃度在1.0%_10%之間。其溶 液可以是超純水；也可以是任何一種無害液體，其中可加入一種糖，也可以加入多種糖。糖 類包括單糖或多糖；可以是葡萄糖、蔗糖。在噴涂基因物質時可以單次單層，也可以多次多 層。 微盲孔支架表面布滿微孔，如果將支架直接浸入基因物質溶液，則微盲孔表面即 刻被液體覆蓋，由于液體張力的作用，使微盲孔內的空氣無法排出，從而造成溶液無法進入 微盲孔內；如圖7所示。 另外，如果基因物質具有較好的水溶性，單純將其涂覆的支架表面，在植入的過程 中相當部分的基因物質將會在到達靶病變部位前被血液溶解。利用本發明提供的方法，在 基因物質溶液中加入對人體無害的溶液、糖類、維生素類等保護物質，干燥后會為基因物質 提供一種保護層。雖然保護劑在血液中也可以溶解，但其溶解速度并不是很快，完全可以使 支架上攜帶的基因物質安全到達病變部位。將加入了溶液或糖類或維生素類的基因物質溶 液進行超聲波震蕩，使其產生直徑在微米級的小液滴(范圍18-48 ym)，這些液滴在惰性氣 體(氮氣或氦氣)施加的壓力推動下快速射向旋轉的微盲孔支架，便可順利進入微盲孔內 前尺寸迅速變小。在此過程中，支架的旋轉非常重要，因為在旋轉過程中，小液滴與支架表 面存在一種剪切力，而這種剪切力是使小液滴進入微盲孔不可或缺的因素。
微盲孔血管支架載物原理 1、超聲霧化粒徑大小。由圖3中可知超聲霧化粒徑大小為25-120 iim。 2、支架表面液膜厚度。支架筋寬和壁厚約為0. lmm，薄液膜在支架筋的每個面上形
成如圖6所示的球冠形液滴。液滴半徑r可以通過Kalvin公式計算<formula>formula see original document page 4</formula>
應用Young方程可以計算出潤濕角e
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由圖4可知，根據半徑r和潤濕角9可以計算出球冠形液滴的高度，即液膜厚度。 另一方面，液體的表面張力是決定液體能否在金屬表面鋪展開的重要因素，表面張力越小，接觸角越小，則越易鋪展，有助于液體的發揮。但表面張力過小，會導致液體的流失。
3、載物原理。超聲噴涂機將溶解了基因物質霧化成直徑為18-48 ym的小液滴，每
個小液滴中含有基因物質與溶劑分子，每一個基因物質均被眾多溶劑分子包圍，當液滴噴 在支架表面時，基因物質分子可以分散進入微孔，如圖5所示。 支架表面引入微盲孔的主要目的是載物，主要通過三個方面來實現一、微盲孔 本身直接裝載一部分基因物質；二、增加了支架表面的粗糙度；三、提高了支架表面的自由 能。在噴涂過程中，小液滴不斷落在支架表面，由于微盲孔支架的表面能較大，基因物質容 易被吸附，在支架表面形成了一層薄液膜，其薄液膜的厚度取決于液體的表面張力，液體表 面張力的變化、支架各部位表面自由能的不同，液體內部會出現液體流動從新分布，基因物 質均勻分布在孔外的支架表面；形成了如圖6所示的狀況。 4、動量沖量原理的應用。每個液滴在抵達支架表面時有一定速度v，據動量定理 A mv = F A t 貝U F = A mv/ A t 液膜具有表面張力o，產生一收縮力F。 Fo = oL 如F〉Fo ，則液滴可以克服表面張力進入微盲孔內。本發明的有益效果是，通過 計算機程序控制，可以將基因物質有效地、精確的涂覆到微盲孔支架表面。自動化程度高， 重復性好，可規模化加工。


圖1、圖2是噴涂機(DES-2000)結構示意圖；圖3超聲霧化粒徑分布；圖4潤濕角 9 ;圖5基因物質和溶劑混合液小液滴；圖6載物過程中支架表面；圖7微盲孔支架壁面上
的液滴。其中，超聲波高頻震蕩發生器1、濺射噴嘴接頭2、噴嘴3、微盲孔支架4、支架夾具 5、支架推進器6、涂層溶液池接頭7、涂層溶液池8、溶液高壓推進器。
具體實施例方式
1、單層噴涂法 用超純水配制2mg/ml的裸質粒DNA，充分溶解后加入蔗糖，使溶液中蔗糖濃度達 到1. 1% ;將配制好的溶液裝入涂層溶液池8，用四氟乙烯軟管連接噴嘴接頭2與涂層溶液 池接頭7 ;將微盲孔支架4安裝在支架夾具5上；啟動噴涂系統，對超聲波發生器1的功率、 支架推進器6的推進速度、涂層溶液推進器9的推進速度進行設定，使微盲血管孔支架4從 噴嘴3下往返一次便達到預期的基因物質載量。
2、多層噴涂法 用超純水配制2mg/ml的基因物質溶液，充分溶解后加入蔗糖，使溶液中蔗糖濃度 達到1. 1% ;將配好的溶液裝入涂層溶液池8，用四氟乙烯軟管連接噴嘴接頭2與涂層溶液 池接頭7 ;將微盲孔血管支架4安裝在支架夾具5上；啟動噴涂系統，對超聲波發生器1的 功率、支架推進器6的推進速度、涂層溶液推進器9的推進速度進行設定，使微盲孔支架4 從噴嘴3下往返多次方可達到預期的基因物質載量。重復噴涂應在微盲孔支架4自然干燥 后進行。
權利要求
微盲孔支架承載基因物質的制備方法，其特征在于在常溫下溶解被承載的基因物質，并適量加入基因活性保護劑；使用超聲微霧化加壓噴涂設備進行噴涂，使基因物質進入到微盲孔內部并涂覆到支架表面。
2. 根據權利l所述的微盲孔支架承載基因物質的制備方法，其特征在于微盲孔支架材 質包括金屬和非金屬；可以是醫用不銹鋼、鈦鎳合金、鈷鉻合金及高分子材料。
3. 根據權利1或2所述的微盲孔支架承載基因物質的制備方法，其特征在于微盲孔支 架包括球囊擴張型支架和自膨脹型支架，含用其它方法輸送和擴張的金屬和非金屬支架； 可以是應用球囊導管進行支架的輸送和擴張。
4. 根據權利1或2所述的微盲孔支架承載基因物質的制備方法，其特征在于微盲孔支 架包括激光雕刻支架、編織支架以及其它方法加工的植入人體的心血管支架。
5. 根據權利l所述的微盲孔支架承載基因物質的制備方法，其特征在于基因物質是裸 質粒；包括真核細胞和原核細胞來源的裸質粒，也包括非細胞來源的裸質粒；可以是非病 毒載體的裸質粒DNA和質粒脂質體。它是一種寓于宿主細胞中染色體外裸露的雙鏈DNA，包 括抗性質粒、降解質粒、侵入性質粒。
6. 根據權利l所述的微盲孔支架承載基因物質的制備方法，其特征在于適量加入基因 活性保護劑；可以是溶液、糖類、維生素類。
7. 根據權利1或6所述的微盲孔支架承載基因物質的制備方法，其特征在于溶液可以 是超純水；也可以是任何一種無害液體；溶液中的糖類，可以是單糖或多糖；維生素類可以 是維生素E或維生素C。
8. 根據權利1或7所述的微盲孔支架承載基因物質的制備方法，其特征在于基因活性 保護劑可以單獨使用，也可以混合使用，濃度在1. 0-10%之間。
9. 根據權利1所述的微盲孔支架承載基因物質的制備方法，其特征在于在噴涂基因物 質時可以單次單層，也可以多次多層。
全文摘要
微盲孔支架承載基因物質的制備方法，其特征在于在常溫下溶解被承載的基因物質，并適量加入基因活性保護劑；使用超聲微霧化加壓噴涂設備進行噴涂，使基因物質進入到微盲孔內部并涂覆到支架表面。本發明采用微盲孔支架承載一種基因物質，使其在臨床應用中，能夠發揮基因物質快速內皮化作用，從提高治療效果。首先，在常溫下溶解被承載的基因物質，并適量加入基因活性保護劑，確保基因物質正常發揮作用。其次，應用超聲波微霧化加壓噴涂法，使基因物質順利附著于微盲孔支架的表面；使每一枚支架表面的基因物質攜帶量可以控制，而且重復精度高。
文檔編號A61L27/00GK101721752SQ20081022847
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月31日 優先權日2008年10月31日
發明者李昕躍, 李相宜, 董何彥 申請人:董何彥