專利名稱：用于醫(yī)療物品的天然生物可降解的多糖涂層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物可降解的涂層組合物以及用天然生物可降解的聚合材料涂敷醫(yī)療器械的表面的方法。本發(fā)明還涉及生物活性劑從生物可降解的涂層中的遞送。本發(fā)明還涉及封閉劑涂敷的醫(yī)療物品。
背景技術(shù)：
近來，藥物洗出性支架(DES)在經(jīng)皮冠狀介入中的應(yīng)用受到了非常關(guān)注。DES是將生物活性劑提供或釋放到其環(huán)境(例如冠狀動(dòng)脈的腔壁)中的醫(yī)療器械。一般來說，生物活性劑可以通過表面修飾與醫(yī)療器械的表面結(jié)合、包埋在聚合材料(基質(zhì)-類型)內(nèi)并且從聚合材料(基質(zhì)-類型)中釋放、或被載體(貯庫-類型)包圍并且通過載體(貯庫-類型)釋放。在這類應(yīng)用中的聚合材料應(yīng)最佳地起生物惰性屏障的作用并且在體內(nèi)應(yīng)不誘導(dǎo)額外的炎癥。然而，聚合物的分子量、孔隙率、暴露在醫(yī)療器械上的涂層的較大百分比和聚合物涂層的厚度可能引起對(duì)醫(yī)療器械的不良反應(yīng)。
另一種從醫(yī)療器械的表面遞送生物活性劑的方法是通過使用含有生物可降解的聚合物如聚乳酸的涂層。當(dāng)涂層降解時(shí)，生物活性劑從器械的表面釋放。雖然在大量的文獻(xiàn)中描述了包含聚乳酸的生物可降解的涂層，例如美國專利第6,258,121號(hào)，但是對(duì)于改進(jìn)的涂層和涂層材料仍然存在需求。
關(guān)于生物可降解材料的使用存在一些擔(dān)心，擔(dān)心生物可降解的材料降解成體內(nèi)通常不存在的物質(zhì)，或者在體內(nèi)以特別低水平存在的物質(zhì)。由于它們在體內(nèi)的存在或濃度，這些生物可降解的材料具有降解成引起體內(nèi)不需要的副作用的產(chǎn)物的可能。這些不需要的副作用可能包括免疫反應(yīng)、降解產(chǎn)物在肝中的毒性聚積或者在體內(nèi)引發(fā)或激發(fā)對(duì)細(xì)胞或組織的其它不良作用。
另一個(gè)問題是，由于天然材料固有的變異，一些生物可降解的材料的制備物可能不會(huì)以一致的純度獲得。這至少與衍生自動(dòng)物源的生物可降解的材料有關(guān)。生物可降解的材料的制備物的不一致性可以導(dǎo)致有問題的涂層。
還希望提供生物可降解的藥物遞送涂層，其容易制備、成本有效，并且它相對(duì)于從生物可降解涂層遞送的藥物的類型或數(shù)量提供了廣泛的靈活性。
本發(fā)明的其它方面涉及聚合物涂層給醫(yī)療物品提供封閉劑功能的用途。生物可降解的封閉劑組合物已經(jīng)用在了有多孔表面的物品上，如與可植入的醫(yī)療物品有關(guān)的織物。封閉劑涂層最初賦予多孔表面對(duì)流體不滲透達(dá)一段時(shí)間。然而，由于封閉劑材料降解，被機(jī)體再吸收，參與組織修復(fù)的細(xì)胞浸潤多孔材料并取代封閉劑材料。因此，經(jīng)過一段時(shí)間，新形成的組織取代了涂敷的封閉劑的原始功能。
衍生自動(dòng)物的封閉劑材料如膠原蛋白和明膠通常用于涂敷紡織的移植物。這些材料在體內(nèi)可以再吸收。血凝固蛋白質(zhì)纖維蛋白也可以用作封閉劑材料。盡管它們的用途，但使用這些類型的封閉劑材料存在缺點(diǎn)和擔(dān)心。一個(gè)特別的問題是，由于在它們生產(chǎn)中固有的批次和批次間的變化，難以生產(chǎn)出一致的封閉劑組合物。
在很多情況下，封閉劑技術(shù)中所用的膠原蛋白是從非人類動(dòng)物源如牛源中獲得的。在這些情況下，存在這樣的可能牛膠原蛋白制備物可能含有不需要的污染物，該污染物對(duì)于引入人受試者中是不合乎需要的。不需要的污染物的一個(gè)實(shí)例是導(dǎo)致牛海綿樣腦病(BSE)的朊病毒顆粒。
BSE，也稱為瘋牛病，是一類被稱為可傳染的海綿樣腦病，或TSEs(因?yàn)槟X部的變質(zhì)部位看起來像海綿而命名)進(jìn)行性神經(jīng)學(xué)疾病之一。已經(jīng)報(bào)道了多種形式的TSE，包括綿羊中的綿羊瘙癢病以及麋鹿和長耳鹿中的慢性消耗性疾病。通常認(rèn)為再循環(huán)動(dòng)物部分的使用導(dǎo)致羊中綿羊瘙癢病的交叉物種污染成為瘋牛病，并且攝食被污染的牛肉和牛制品導(dǎo)致這種疾病的人類變體，克羅伊茨費(fèi)爾特-雅各布病(CJD)。
另外的擔(dān)心是來自動(dòng)物源的制備物可能提供其它不需要的污染物，如抗原因子。這些抗原因子可能在植入物品的附近促進(jìn)局部化的免疫反應(yīng)，并妨害其功能。這些因子還可以引起感染以及局部的炎癥。
盡管合成材料可以用于制備封閉劑組合物，但這些合成材料具有降解成非天然存在的產(chǎn)物的可能。在植入位點(diǎn)處或植入位點(diǎn)周圍，這些非天然存在的產(chǎn)物對(duì)生物可能至少部分有毒或致免疫，并且引起炎癥，以及感染。
發(fā)明概述一方面，本發(fā)明提供了用于制備生物可降解的涂層的組合物和方法，所述涂層對(duì)于涂敷可植入的醫(yī)療器械如支架和導(dǎo)管的表面特別有用，并能從該器械表面釋放藥物。這些涂層組合物包含天然生物可降解的多糖，作為可以交聯(lián)形成可從中釋放出藥物(在本文中被稱為“生物活性劑”)的基質(zhì)的組分。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，生物活性劑存在于生物可降解的基質(zhì)中，并從其中釋放；在其它實(shí)施方案中，生物活性劑存在于生物可降解的微粒中，微粒固定在基質(zhì)中。
在制備涂層中，眾多的天然生物可降解的多糖通過偶合基團(tuán)相互交聯(lián)，所述偶合基團(tuán)懸垂在生物可降解的多糖上(即，一個(gè)或多個(gè)偶合基團(tuán)化學(xué)結(jié)合至多糖上)。在一些方面，天然生物可降解的多糖上偶合基團(tuán)是可聚合的基團(tuán)。在自由基聚合反應(yīng)中，組合物中可聚合的基團(tuán)可以使天然生物可降解的多糖交聯(lián)在一起，由此形成天然生物可降解的多糖基質(zhì)。
在此描述的天然生物可降解的多糖是非合成的多糖，其可以交聯(lián)形成基質(zhì)。天然生物可降解的多糖還可以用酶降解，但是提供了一般為非酶水解穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。天然生物可降解的多糖包括多糖和/或多糖衍生物，其由天然源如植物或動(dòng)物得到。天然生物可降解的多糖的實(shí)例包括直鏈淀粉、麥芽糖糊精、支鏈淀粉、淀粉、葡聚糖、透明質(zhì)酸、肝素、硫酸軟骨素、硫酸皮膚素、硫酸乙酰肝素、硫酸角質(zhì)素、硫酸葡聚糖、多硫酸戊聚糖和脫乙酰殼多糖。優(yōu)選的多糖是幾乎沒有或無分支的低分子量聚合物，如衍生自淀粉制備物和/或在淀粉制備物中發(fā)現(xiàn)的那些，例如直鏈淀粉和麥芽糖糊精。
因?yàn)橹辨湹矸酆望溠刻呛酆衔锏奶厥庑в?，使用具有平均分子量?00,000Da或更少、250,000Da或更少、100,000Da或更少，或者50,000Da或更少的天然生物可降解的多糖是優(yōu)選的。具有500Da或更大的平均分子量的天然生物可降解的多糖也是優(yōu)選的。對(duì)于天然生物可降解的多糖，特別優(yōu)選的大小范圍是約1000Da至約10,000Da。特定分子量的天然生物可降解的多糖可以商業(yè)上購得或可以制備，例如，通過天然生物可降解的多糖制備物的酸水解和/或酶降解。使用特定大小范圍的天然生物可降解的多糖的決定取決于多種因素，如涂層組合物的物理特征(例如，粘度)、期望的涂層的降解的速率、涂層組合物中存在的其它任選的部分(例如，生物活性劑等)，等等。
按照本發(fā)明方法和組合物中所用的天然生物可降解的多糖是容易以低成本獲得和/或可以采用確定的技術(shù)容易制得。這允許涂敷醫(yī)療物品的成本有效的方法。
當(dāng)用在應(yīng)用于醫(yī)療器械表面的涂層組合物中時(shí)，使用天然生物可降解的多糖如麥芽糖糊精或直鏈淀粉，提供了很多好處。含天然生物可降解的多糖的涂層從醫(yī)療器械表面降解導(dǎo)致釋放例如天然存在的單-或二糖如葡萄糖，其是常規(guī)的血清成分。進(jìn)一步地，同使用合成的生物可降解的多糖相比，使用降解成常規(guī)的血清組分如葡萄糖的天然生物可降解的多糖可以認(rèn)為更可接受，合成的生物可降解的多糖可能降解成在體內(nèi)未發(fā)現(xiàn)的化合物或在體內(nèi)以非常低濃度存在的化合物。
在本發(fā)明的一些方方面，這種有利特征反映在使用非動(dòng)物衍生的天然生物可降解的多糖如直鏈淀粉和麥芽糖糊精，并且其降解成對(duì)個(gè)體幾乎不存在或無致免疫或毒性風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)物。本發(fā)明提供了改良的、成本有效的天然生物可降解的多糖組合物，該組合物用于可以用于多種醫(yī)學(xué)治療中的可植入物品。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是基于天然生物可降解的多糖的涂層比其它生物可降解的聚合物如聚(交酯類)更抵抗水解的降解。本發(fā)明的天然生物可降解的多糖的降解主要是酶介導(dǎo)的，當(dāng)含天然生物可降解的多糖涂層在環(huán)境條件下制備時(shí)，有最少或沒有天然生物可降解的多的水解發(fā)生。這允許在體內(nèi)放置涂敷的物品之前，基于天然生物可降解的多糖的涂層保持相當(dāng)?shù)胤€(wěn)定(例如，抵抗降解)。例如，天然生物可降解的多糖涂敷的物品可以在非生物學(xué)的基于水性介質(zhì)中處理，沒有因?yàn)榉敲附閷?dǎo)的水解涂層將過早地降解的風(fēng)險(xiǎn)?；谏锟山到獾木酆衔锶缇?丙交酯)或聚(丙交酯-共-乙交酯)的其它涂層，甚至在相對(duì)中性pH范圍下(例如，pH 6.5-7.5)發(fā)生水解，因此不提供這樣的益處。
因此，本發(fā)明包括含天然生物可降解的多糖的組合物、涂層以及制備它們的方法，它們在水性環(huán)境存在下具有提供穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)。
在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了用于制備生物可降解的涂層的貯存穩(wěn)定的組合物，貯存穩(wěn)定的組合物包含含有偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖。根據(jù)在此提供的詳述，可以獲得或制得這些組合物，并且在用于形成生物可降解的涂層之前貯存一段時(shí)間，在貯存期間天然生物可降解的多糖沒有發(fā)生顯著的降解。因此，本發(fā)明還提供制備生物可降解的涂層的方法，包括制備生物可降解的涂層組合物，所述涂層組合物包含含有偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖；貯存涂層組合物一段時(shí)間；然后使用涂層組合物來制備生物可降解的涂層。任選地，一種或多種生物活性劑和/或微粒可以在貯存涂層組合物之前或之后加入。
在相關(guān)的方面，本發(fā)明還提供能夠進(jìn)行的方法的好處，該方法中天然生物可降解的多糖經(jīng)歷接觸水性溶液，沒有天然生物可降解的多糖顯著降解的風(fēng)險(xiǎn)。例如，天然生物可降解的多糖可以在合成中或合成后的步驟包括加成合成反應(yīng)和純化步驟中接觸水性溶液，或者包含天然生物可降解的多糖的涂層可以在例如滅菌步驟或涉及將生物活性劑摻進(jìn)生物可降解的涂層中的步驟中接觸水性溶液。
而在另一個(gè)方面，本發(fā)明涉及在物品上形成的涂層的穩(wěn)定性。本發(fā)明提供一種方法，它包括得到具有包含天然生物可降解的多糖的涂層的物品，然后使物品和水性溶液接觸。水性溶液可以是例如，貯藏溶液、用于水解涂敷器械表面的溶液，或水性滅菌溶液。
當(dāng)將具有涂層的醫(yī)療物品放置與體液(其可能包含降解天然生物可降解的多糖的酶)接觸時(shí)，含有天然生物可降解的多糖的涂層的降解可能開始。
本發(fā)明還提供從醫(yī)療器械的表面遞送較大的親水生物活性劑的有用的方法，所述親水生物活性劑如多肽、核酸和多糖。如果它們太大而不能從基質(zhì)中擴(kuò)散，使用非降解的藥物遞送基質(zhì)可能對(duì)于遞送這些較大的生物活性劑是沒有用的。根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，具有涂層的醫(yī)療器械可以被放置于體內(nèi)，所述涂層包含具有生物活性劑的天然生物可降解的多糖的交聯(lián)基質(zhì)，并且當(dāng)直鏈淀粉基質(zhì)降解時(shí)，生物活性藥物從涂層中逐漸釋放。在本發(fā)明的一個(gè)方面，生物活性劑具有約10,000Da或更大的分子量。
雖然期望制備用于醫(yī)療物品的涂層，其為物品表面提供大量的期望的性質(zhì)(例如，生物活性劑釋放、潤濕性等)，但這些表面的實(shí)際制備可能是挑戰(zhàn)性的。尤其，使用一些多糖用于制備醫(yī)療物品的涂層，可能導(dǎo)致不適于使用的涂層。例如，一些基于多糖的涂層，包括由基于淀粉材料制得的那些，有可能是非常易碎和硬性的。盡管這些性質(zhì)可能適于藥物膠囊或片劑，但是作為可植入醫(yī)療物品上的涂層的性質(zhì)如釋放生物活性劑或封閉劑涂層，它們通常是不合乎需要的。
盡管這些困難，但本發(fā)明證明了制備具有基于天然生物可降解的多糖的涂層的物品，該涂層表現(xiàn)出極好的物理性質(zhì)并適于應(yīng)用中的使用，其中特殊的功能例如藥物遞送或封閉的功能是期望的。除了生物可降解之外，期望的表面性質(zhì)還包括彈性和潤濕性。當(dāng)將涂敷的物品放置于體內(nèi)時(shí)，涂層還可以具有有利的生物活性劑釋放性質(zhì)。因此，就提供可植入的醫(yī)療物品的涂層來說，本發(fā)明提供了全面的改進(jìn)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，制備組合物和/或涂敷的表面的方法不需要使用有機(jī)溶劑。使用有機(jī)溶劑對(duì)身體可能是有害的。而且，使用有機(jī)溶劑可以潛在地破壞可以任選地包含在基于天然生物可降解的多糖的組合物中的生物活性劑的活性。
本發(fā)明天然生物可降解的多糖涂層的很多有益特征被認(rèn)為是通過原料提供的，尤其是具有懸垂的偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖。在一些方面，天然生物可降解的多糖具有懸垂的可聚合的基團(tuán)如烯鍵式不飽和基團(tuán)。在優(yōu)選的方面，這些可降解的可聚合的聚合物(大分子單體(macromer))是由天然生物可降解的多糖和含烯鍵不飽和基團(tuán)的化合物的反應(yīng)形成的。例如，在一些情況下，天然生物可降解的多糖與包含烯鍵不飽和基團(tuán)和異氰酸酯基團(tuán)的化合物反應(yīng)。在另一個(gè)合成的實(shí)施例中，天然生物可降解的多糖用氧化劑處理形成多糖上的反應(yīng)性醛類，然后與含有烯鍵不飽和基團(tuán)和胺基的化合物反應(yīng)。以這種方式制得的多糖大分子單體表現(xiàn)出具有極好的基質(zhì)形成能力。
可以進(jìn)行合成來提供具有期望的量的懸垂的偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖。已發(fā)現(xiàn)，使用具有預(yù)定量的偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖，允許制備具有期望的物理特性(例如，涂層不是脆性的)的涂層。因此，在一些方面，本發(fā)明提供了具有一定量懸垂的偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖，該量為每毫克天然生物可降解的多糖含約0.7微摩爾的偶合基團(tuán)。優(yōu)選每天然生物可降解的多糖中偶合基團(tuán)的量是約0.3微摩爾/毫克至約0.7微摩爾/毫克。例如，直鏈淀粉或麥芽糖糊精可以經(jīng)受與具有烯鍵不飽和基團(tuán)的化合物的合成反應(yīng)來提供直鏈淀粉或麥芽糖糊精大分子單體，其具有約0.3微摩爾/毫克至約0.7微摩爾/毫克的烯鍵不飽和基團(tuán)荷載水平。
在本發(fā)明的一些方面，引發(fā)劑用于促進(jìn)天然生物可降解的多糖基質(zhì)的形成。引發(fā)劑可以是獨(dú)立的化合物或懸垂的化學(xué)基團(tuán)，用于激活從直鏈淀粉聚合物上懸垂的偶合基團(tuán)并促進(jìn)直鏈淀粉聚合物的偶合。當(dāng)從天然生物可降解的多糖上懸垂的偶合基團(tuán)是可聚合的基團(tuán)時(shí)，引發(fā)劑可以用在自由基聚合反應(yīng)中促進(jìn)組合物中天然生物可降解的多糖交聯(lián)在一起。
因此，在一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了生物可降解的涂層組合物，含有(i)天然生物可降解的多糖，優(yōu)選選自直鏈淀粉和麥芽糖糊精，含有偶合基團(tuán)，(ii)引發(fā)劑，和(iii)生物活性劑，其中偶合基團(tuán)能夠被引發(fā)劑活化并促進(jìn)眾多天然生物可降解的多糖交聯(lián)。在本發(fā)明的一些方面中，引發(fā)劑獨(dú)立于天然生物可降解的多糖，在其它方面中，引發(fā)劑是從天然生物可降解的多糖上懸垂的。優(yōu)選地，天然生物可降解的多糖含有烯鍵不飽和基團(tuán)。還優(yōu)選使用光引發(fā)劑如通過對(duì)組合物中存在的生物活性劑沒有或有最小影響的光波長激活的光引發(fā)劑。
涂層組合物特別適于制備包含親水的生物活性劑的涂層，特別是高分子量的親水的生物活性劑如多肽和多核苷酸(核酸)。因此，在另一方面，本發(fā)明提供了藥物釋放的生物可降解的涂層組合物，含有(i)天然生物可降解的多糖，優(yōu)選選自直鏈淀粉和麥芽糖糊精，其含有烯鍵不飽和基團(tuán)，(ii)引發(fā)劑，和(iii)生物活性劑，選自多肽、多核苷酸和多糖。
本發(fā)明還提供制備涂敷的表面的方法，該涂敷的表面是生物可降解的并可以釋放生物活性劑。在一個(gè)方面，涂敷的表面是在醫(yī)療器械如支架或?qū)Ч苌现频谩Ｔ摲椒òㄒ砸粋€(gè)或多個(gè)步驟在表面上處置以下的試劑(a)引發(fā)劑，(b)天然生物可降解的多糖，優(yōu)選選自直鏈淀粉和麥芽糖糊精，含有烯鍵不飽和基團(tuán)，和(c)生物活性劑。在組分被處置于表面上之后，引發(fā)劑被激活來交聯(lián)存在于組合物中的眾多含有烯鍵不飽和基團(tuán)的天然生物可降解的多糖，因此在表面上形成含有生物活性劑的涂層。
根據(jù)應(yīng)用，可以首先將引發(fā)劑處置在表面上，接著在引發(fā)劑層上處置天然生物可降解的多糖和生物活性劑?？商娲?，引發(fā)劑、天然生物可降解的多糖和生物活性劑一起混合并處置在表面上。
本發(fā)明還提供了制備涂敷的表面的可替代的方法，涂敷的表面是生物可降解的并可以釋放生物活性劑。所述方法包括以兩個(gè)或更多個(gè)步驟在表面上處置至少以下的試劑(a)天然生物可降解的多糖，含有第一偶合基團(tuán)，(b)天然生物可降解的多糖，含有與第一偶合基團(tuán)起反應(yīng)的第二偶合基團(tuán)，和(c)生物活性劑。根據(jù)這種方法，試劑(a)和(b)相互反應(yīng)，并被分別地處置在表面上，但是可以個(gè)別地包含試劑(c)。例如，首先將試劑(a)處置在表面上，然后將含有試劑(b)和(c)的混合物處置于試劑(a)上。試劑(a)和(b)反應(yīng)將天然生物可降解的多糖連接在一起，形成含試劑(c)、生物活性劑的涂層。
在一些方面，本發(fā)明利用生物可降解的微粒的用途，所述微粒包含生物活性劑和具有懸垂的偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖如直鏈淀粉和麥芽糖糊精。結(jié)合天然生物可降解的多糖使用微粒，來制得用于醫(yī)療器械表面的生物可降解的、釋放生物活性劑的涂層。根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，具有涂層的醫(yī)療器械可以放置于體內(nèi)，該涂層含有天然生物可降解的多糖的交聯(lián)基質(zhì)和含有生物活性劑的生物可降解的微粒，并且在生物可降解的微粒降解時(shí)，從涂層中逐漸釋放生物活性劑。
天然生物可降解的多糖基質(zhì)，提供了使生物可降解的微粒和涂敷的器械的表面結(jié)合的能力。在一些安排中，生物可降解的微粒分散于天然生物可降解的多糖的基質(zhì)中。通過處置(a)含有生物活性劑的生物可降解的微粒和(b)具有懸垂的偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖的混合物，把混合物處置于表面上，再處理組合物形成涂敷的層(其中生物可降解的微粒分散于基質(zhì)中)可以形成這樣的涂層。
在其它安排中，通過獨(dú)立于具有懸垂的偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖，處置生物可降解的微粒形成涂層。在這些安排中，生物可降解的微?？梢灾饕嬖谟谟商烊簧锟山到獾亩嗵切纬傻膶拥囊幻妫⑶铱梢孕纬晌⒘?基質(zhì)界面。
所述方法包括以一個(gè)或多個(gè)步驟在表面上處置以下的組分(a)引發(fā)劑，(b)天然生物可降解的多糖，優(yōu)選選自直鏈淀粉和麥芽糖糊精，含有偶合基團(tuán)，和(c)含有生物活性劑的生物可降解的微粒。在將組分處置于表面上之后，激活引發(fā)劑偶合存在于組合物中的眾多天然生物可降解的多糖聚合物，由此在表面上形成天然生物可降解的多糖基質(zhì)，其結(jié)合含有生物活性劑的生物可降解的微粒。
在這些方面，所述方法包括步驟(i)在表面上處置包含(a)具有偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖，(b)引發(fā)劑，和(c)含有生物活性劑的生物可降解的微粒的組合物；和(ii)激活引發(fā)劑在表面上提供涂敷組合物，其含有天然生物可降解的多糖和包含生物活性劑的生物可降解的微粒?；蛘撸l(fā)劑可以獨(dú)立于天然生物可降解的多糖來處置。
通過在含天然生物可降解的多糖的涂層中包含含有生物活性劑的微粒，本發(fā)明還提供了有效和高效地制備多種藥物遞送涂層的方法。使用微粒提供了容易制得含有一種或多種生物活性劑的涂層的能力，生物活性劑以期望的量存在于涂層中。這樣的涂層可以通過獲得含有生物活性劑的生物可降解的微粒，然后形成包含與天然生物可降解的多糖基質(zhì)結(jié)合的微球的涂層而制備。在一些方面，具有不同生物活性劑的不同的微粒可以期望的量包含在涂層中提供釋放生物活性劑的涂層，所述涂層能夠以期望的量釋放期望的生物活性劑的組合。當(dāng)使用通常在同一組合物中不相容的生物活性劑(例如，具有不同物理性質(zhì)的生物活性劑)時(shí)，這是一個(gè)特別的優(yōu)點(diǎn)。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了制備封閉劑材料的組合物和方法，所述封閉劑材料特別用于連結(jié)具有多孔表面的可植入的醫(yī)療物品，如移植物、貼片和傷口敷料。在優(yōu)選的方面，本發(fā)明的組合物可以用于制備可植入的醫(yī)療物品的封閉劑涂層，特別是可植入的含多孔表面的醫(yī)療物品。
封閉劑涂層在接近涂敷的物品的表面上可以提供體液如血液的移動(dòng)的屏障。例如，通過形成緊密的封閉，基于天然生物可降解的多糖的封閉劑涂層可以在物品表面提供止血。逐漸地，隨著封閉劑涂層被參與組織修復(fù)的細(xì)胞和其它因子取代，封閉劑涂層中的天然生物可降解的多糖降解，并形成組織層。在降解的過程中，天然生物可降解的多糖的降解產(chǎn)物如天然存在的單-或二糖例如葡萄糖，從封閉劑涂層中釋放，其被認(rèn)為是理想的體內(nèi)降解產(chǎn)物，因?yàn)槠湓隗w內(nèi)常常發(fā)現(xiàn)而且在降解/浸潤的過程中還可以被參與組織修復(fù)的細(xì)胞利用。逐漸地，浸潤的組織生長代替了含天然生物可降解的多糖的封閉劑涂層的功能。
本發(fā)明的另一個(gè)特別的優(yōu)點(diǎn)是，葡萄糖的釋放降低了天然生物可降解的多糖降解的進(jìn)程和組織浸潤將促進(jìn)強(qiáng)的炎癥反應(yīng)的可能性。這是因?yàn)榛谔烊簧锟山到獾亩嗵堑姆忾]劑涂層可以降解成非抗原性的或具有低抗原性的物質(zhì)。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是降解產(chǎn)物不含可以引起疾病的其它物質(zhì)，如潛在地存在于動(dòng)物衍生的制品(如牛膠原制品)的微生物、病毒或朊病毒物質(zhì)。
本發(fā)明的封閉劑組合物，包含天然生物可降解的多糖如直鏈淀粉或麥芽糖糊精聚合物，可以結(jié)合在一起在醫(yī)療物品上形成基質(zhì)(至少是封閉劑涂層的一部分)，可以包含生物活性劑，在封閉劑涂層降解時(shí)，釋放生物活性劑。
在一些方面，本發(fā)明提供了生物可降解的封閉劑組合物，含有(i)含偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖，和(ii)引發(fā)劑，其中偶合基團(tuán)能夠被引發(fā)劑激活并促進(jìn)眾多天然生物可降解的多糖的偶合。優(yōu)選天然生物可降解的多糖是聚合物如直鏈淀粉或麥芽糖糊精。在一些方面，封閉劑組合物還可以包含生物活性劑。引發(fā)劑可獨(dú)立于天然生物可降解的多糖，懸垂在天然生物可降解的多糖聚合物上，或既懸垂在天然生物可降解的多糖聚合物上，又獨(dú)立于天然生物可降解的多糖聚合物。
因此，本發(fā)明還提供了制備具有封閉劑涂層的表面的方法。封閉劑涂敷的表面在醫(yī)療物品或具有多孔表面的物品上制得。方法包括以步或多步在表面上處置以下的試劑(a)引發(fā)劑，和(b)含偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖。在一些方面，生物活性劑也被處置于表面上。在一個(gè)優(yōu)選的方面，生物活性劑是促血栓形成因子或促凝血因子。在這些方面，在組分被處置于表面上之后，激活引發(fā)劑來偶合存在于組合物中的天然生物可降解的多糖，由此在含生物活性劑的表面上形成天然生物可降解的多糖涂層。
在激活的步驟中，天然生物可降解的多糖接觸引發(fā)劑，引發(fā)劑被激活促進(jìn)兩個(gè)或更多個(gè)天然生物可降解的多糖通過它們的偶合基團(tuán)來偶合。在優(yōu)選的方面，天然生物可降解的多糖包括可聚合的基團(tuán)如烯鍵不飽和基團(tuán)，并且引發(fā)劑能夠引發(fā)可聚合的基團(tuán)的自由基聚合反應(yīng)。
本發(fā)明還提供了在物品的表面上制備封閉劑涂層的可替代方法。所述方法包括在表面上處置至少以下試劑(a)含有第一偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖，和(b)含有第二偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖，其中第二偶合基團(tuán)和第一偶合基團(tuán)反應(yīng)。根據(jù)這個(gè)方法，試劑(a)和(b)相互反應(yīng)來結(jié)合天然生物可降解的多糖，或者可以處理(a)和/或(b)使彼此反應(yīng)。在一些方面，(a)和(b)被分別地處置于表面上形成封閉劑涂層。天然生物可降解的多糖可以是相同類型的聚合物或不同類型的聚合物。
第一偶合基團(tuán)和第二偶合基團(tuán)可以是一對(duì)相互反應(yīng)的化學(xué)基團(tuán)，優(yōu)選特定反應(yīng)。在向具有不同反應(yīng)基團(tuán)的天然生物可降解的多糖的混合物中加入特定的試劑時(shí)，基團(tuán)還可以變成彼此相互反應(yīng)。
在其它方面，本發(fā)明包括從生物可降解的涂層中遞送生物活性劑的方法。所述方法包括步驟(a)為受試者提供涂敷的物品，其中涂敷的物品具有生物可降解的涂層，該涂層包含具有懸垂的偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖，其中通過偶合基團(tuán)的反應(yīng)在物品的表面上形成涂層，以形成眾多天然生物可降解的多糖的交聯(lián)基質(zhì)，并且其中涂層含有生物活性劑；和(b)通過增加涂敷的物品附近的糖酶的濃度，促進(jìn)生物可降解的涂層的降解并釋放生物活性劑。
當(dāng)涂層接觸糖酶時(shí)，促進(jìn)生物可降解的涂層的降解。例如，含有直鏈淀粉和/或麥芽糖糊精聚合物的生物可降解的涂層可以接觸α-淀粉酶從而促進(jìn)涂層的降解并釋放生物活性劑。例如，接觸的步驟可以通過向受試者給予糖酶來實(shí)現(xiàn)，或向涂敷的器械的一部分提供糖酶來實(shí)現(xiàn)，其中糖酶從該部分釋放并引起涂層的降解。
發(fā)明詳述在此描述的本發(fā)明的實(shí)施方案不打算是窮舉的或也不將本發(fā)明限制在以下的詳細(xì)說明中公開的精確形式。相反地，選擇和描述這些實(shí)施方案，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解和領(lǐng)會(huì)本發(fā)明的原理和實(shí)施。
通過參考將這里提及的所有出版物和專利并入本文。提供本文公開的出版物和專利僅僅是為了它們的公開。在本文中不應(yīng)將任何東西解釋為承認(rèn)發(fā)明人沒有將任何出版物和/或?qū)＠ㄔ诖艘玫娜魏纬霭嫖锖?或?qū)＠崆暗臋?quán)利。
在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了制備生物可降解的涂層的方法，所述涂敷從醫(yī)療器械的表面釋放生物活性劑。本發(fā)明的組合物和方法對(duì)于涂層可植入的醫(yī)療器械如支架和導(dǎo)管的表面是特別有用的，并且其能夠從所述器械上釋放藥物。
生物可降解的涂層包含具有偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖。天然生物可降解的多糖的實(shí)例包括直鏈淀粉和麥芽糖糊精。這些生物可降解的涂層可以處置在有多種生物材料表面的醫(yī)療器械上。本發(fā)明提供了具有極好表面特性的生物可降解的涂層，并且其可以提供適于生物活性劑傳送的表面。
在本發(fā)明的其它實(shí)施方式中，涂層是在含有生物可降解的基質(zhì)和生物可降解的微粒的器械上形成的，生物可降解的微粒包含一種或多種生物活性劑。用于形成基質(zhì)的生物可降解的材料包括作為一種組分的天然生物可降解的多糖。在基質(zhì)中，天然生物可降解的多糖如直鏈淀粉和麥芽糖糊精相互結(jié)合，并且生物可降解的微粒與基質(zhì)締合。
而在本發(fā)明的其它實(shí)施方式中，封閉劑涂層在器械上形成。封閉劑涂層包含生物可降解的基質(zhì)和任選包含一種或多種生物活性劑如促血栓形成劑。
本發(fā)明的封閉劑涂層可以(至少最初)在多孔的表面上提供屏障，其在體內(nèi)不能透過流體。逐漸地封閉劑涂層降解，其功能由浸潤多孔表面的組織代替。因此，封閉劑涂層具有特殊的性質(zhì)，如生物可降解性和相對(duì)的不滲透性(即，相對(duì)于封閉劑涂層的降解)。封閉劑涂層還可以是順應(yīng)性和/或完全如實(shí)的(conformal)，并可以具有如柔性、彈性和可彎曲性的性質(zhì)。
如在此所用，不可滲透的，用于封閉劑涂層的功能，是指大量液體或流體通過封閉劑涂層締合的基底的傳送顯著地減少。例如，封閉劑涂層可以對(duì)遞送血液不可滲透。當(dāng)基于天然生物可降解的多糖的封閉劑涂層降解并被組織所代替時(shí)，可以維持不可滲透性。
如在此涉及的，“天然生物可降解的多糖”是指非合成的多糖，其能夠被酶降解，但是通常是非酶水解穩(wěn)定的。天然生物可降解的多糖包括多糖和/或多糖衍生物，其可以從天然源如植物或動(dòng)物中獲得。天然生物可降解的多糖包括已經(jīng)由天然生物可降解的多糖加工或改良的任何多糖(例如，麥芽糖糊精是由淀粉加工的天然生物可降解的多糖)。天然生物可降解的多糖實(shí)例包括透明質(zhì)酸、淀粉、葡聚糖、肝素、硫酸軟骨素、硫酸皮膚素、硫酸乙酰肝素、硫酸角質(zhì)素、硫酸葡聚糖、多硫酸戊聚糖和脫乙酰殼多糖。優(yōu)選的多糖是幾乎沒有或沒有分支的低分子量的聚合物，如衍生自淀粉制品和/或在其中發(fā)現(xiàn)的那些，如直鏈淀粉和麥芽糖糊精。因此，天然生物可降解的多糖可以是實(shí)質(zhì)上非支鏈的或非支鏈的聚(吡喃型葡萄糖)聚合物。
因?yàn)橹辨湹矸酆望溠刻呛酆衔锏奶厥庑в?，具有平均分子?00,000Da或更少、250,000Da或更少、100,000Da或更少或50,000Da或更少的天然生物可降解的多糖是優(yōu)選的。具有平均分子量500Da或更大的天然生物可降解的多糖也是優(yōu)選的。對(duì)于天然生物可降解的多糖，特別優(yōu)選的大小范圍是約1000Da至約10,000Da。特定分子量的天然生物可降解的多糖可以商業(yè)上購得或可以制備。使用特定大小范圍的天然生物可降解的多糖的決定取決于多因素，如涂層組合物的物理特征(例如，粘度)、期望的涂層的降解的速率、涂層組合物中存在的其它任選的部分，例如生物活性劑，等等。
如在此所用，“直鏈淀粉”或“直鏈淀粉聚合物”是指具有重復(fù)吡喃型葡萄糖單元的線性聚合物，所述單元通過α-1，4鍵連結(jié)。一些直鏈淀粉聚合物通過α-1，6鍵可以具有非常少量的分支(約少于鍵的0.5％)，但是仍證明了與線性(無支鏈的)直鏈淀粉聚合物具有相同的物理性質(zhì)。通常衍生自植物源的直鏈淀粉聚合物具有約1×106Da或更少的分子量。相比較，支鏈淀粉是具有重復(fù)吡喃型葡萄糖單元的支鏈聚合物，所述單元通過α-1，4鍵連結(jié)形成線性部分，并且線性部分通過α-1，6鍵連結(jié)在一起。分支點(diǎn)鍵通常大于總鍵的1％，通常為總鍵的4％-5％。一般衍生自植物源的支鏈淀粉具有約1×107Da或更大的分子量。
直鏈淀粉可從多種來源獲得，或存在于多種來源中。通常，直鏈淀粉從非動(dòng)物源獲得，如植物源。在一些方面，直鏈淀粉的純化制品用作制備具有偶合基團(tuán)的直鏈淀粉聚合物的原料。在其它方面，作為原料，直鏈淀粉可以用在含其它多糖的混合物中。
例如，在一些方面，具有高的直鏈淀粉含量的淀粉制品、純化的直鏈淀粉、合成的制備的直鏈淀粉或富集的直鏈淀粉制品可以用于制備含有偶合基團(tuán)的直鏈淀粉。在淀粉源中，直鏈淀粉通常與支鏈淀粉一起存在，支鏈淀粉是支鏈多糖。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選使用含直鏈淀粉的涂層組合物，如果支鏈淀粉存在于組合物中，其中直鏈淀粉以大于支鏈淀粉的量存在于組合物中。例如，在一些方面，具有高直鏈淀粉含量的淀粉制品、純化的直鏈淀粉、合成制備的直鏈淀粉或富集的直鏈淀粉制品可以用于制備含有偶合基團(tuán)的直鏈淀粉聚合物。在一些實(shí)施方式中，組合物包含含有直鏈淀粉的多糖的混合物，其中在多糖混合物中直鏈淀粉的含量按重量計(jì)是50％或更多、60％或更多、70％或更多、80％或更多，或85％或更多。在其它實(shí)施方式中，組合物包含含有直鏈淀粉和支鏈淀粉的多糖的混合物，其中多糖混合物中支鏈淀粉的含量是30％或更少、或15％或更少。
在一些情況下，在當(dāng)前的發(fā)明中，使用非退化的淀粉如蠟質(zhì)的淀粉可能是令人期望的。通過用支鏈淀粉酶處理淀粉，淀粉中存在的支鏈淀粉量還可以減少，支鏈淀粉酶分裂α-1，6鍵，導(dǎo)致支鏈淀粉去支鏈成為直鏈淀粉。
在一些情況下，可以實(shí)施合成反應(yīng)來制備含有偶合基團(tuán)的直鏈淀粉聚合物(例如，具有懸垂的烯鍵不飽和基團(tuán)的直鏈淀粉)，并且富集直鏈淀粉的量或提純直鏈淀粉的步驟可以在合成之前、之中和/或之后進(jìn)行。
可以使用特定大小的或特定大小的組合的直鏈淀粉。特定大小范圍的直鏈淀粉選擇可取決于應(yīng)用，例如涂敷表面的類型或表面的孔隙率。在一些實(shí)施方式中，使用具有平均分子量500,000Da或更小、250,000Da或更小、100,000Da或更小、50,000Da或更小的直鏈淀粉，優(yōu)選大于500Da或者優(yōu)選在約1000Da至約10,000Da范圍內(nèi)。特定分子量的直鏈淀粉可以商業(yè)上購得或制得。例如，具有平均分子量70、110、320和1,000kDa的合成的直鏈淀粉可以從Nakano Vinegar Co.，Ltd.(Aichi，Japan)購得。使用特定大小范圍的直鏈淀粉的決定可能取決于多因素如如涂層組合物的物理特征(例如，粘度)、期望的涂層的降解的速率、涂層組合物中其它任選的部分的存在(例如，生物活性劑等)等等。
在一些方面，涂層組合物可以包含天然生物可降解的多糖，其包括懸垂的偶合基團(tuán)之外的化學(xué)修飾。為了說明這個(gè)方面，可以制得具有酯化的羥基的改良的直鏈淀粉，并將其用于和本發(fā)明方法有關(guān)的封閉劑涂層組合物中。其它具有羥基的天然生物可降解的多糖可以相同的方式修飾。這些類型的修飾可以改變或改進(jìn)用于制造涂層組合物的天然生物可降解的多糖的性質(zhì)，其特別適于期望的應(yīng)用。很多化學(xué)上修飾的直鏈淀粉聚合物如化學(xué)上改良的淀粉，至少被認(rèn)為是可接受的食物添加劑。
如在此所用，“改良的天然生物可降解的多糖”是指對(duì)天然生物可降解的多糖的化學(xué)修飾，其不同于通過偶合基團(tuán)或引發(fā)劑基團(tuán)得到的那些。含有偶合基團(tuán)(和/或引發(fā)劑基團(tuán))的改良的直鏈淀粉聚合物可以用于本發(fā)明的組合物和方法中。
為了舉例說明這個(gè)方面，描述了改良的直鏈淀粉。通過化學(xué)上修飾直鏈淀粉的羥基，改變了直鏈淀粉的物理性質(zhì)。直鏈淀粉的羥基允許溶液中直鏈淀粉聚合物之間的大量氫鍵，可以產(chǎn)生粘性溶液，當(dāng)加熱然后冷卻溶液中的含直鏈淀粉的組合物如淀粉(退化)時(shí)，觀察到該粘性溶液?？梢孕揎椫辨湹矸鄣牧u基來減少或消除分子之間的氫鍵，由此改變?nèi)芤褐兄辨湹矸鄣奈锢硇再|(zhì)。
因此，在一些實(shí)施方式中，天然生物可降解的多糖如直鏈淀粉，可以包括對(duì)羥基的一種或多種修飾，其中修飾不同于由偶合基團(tuán)提供的那些。修飾包括用乙酸酐(和脂肪酸)、琥珀酸酐、1-辛烯基琥珀酸酐、磷酰氯、三偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉和一磷酸鈉酯化；用環(huán)氧丙烷醚化、用鹽酸和硫酸的酸修飾；用過氧化氫、過乙酸、高錳酸鉀和次氯酸鈉漂白或氧化。
改良的直鏈淀粉聚合物的實(shí)例包括羧甲基直鏈淀粉、羧乙基直鏈淀粉、乙基直鏈淀粉、甲基直鏈淀粉、羥乙基直鏈淀粉、羥丙基直鏈淀粉、乙?；辨湹矸?、氨基烷基直鏈淀粉、烷基直鏈淀粉和氧化的直鏈淀粉。其它改良的直鏈淀粉聚合物包括琥珀酸酯直鏈淀粉和辛烯基琥珀酸酯直鏈淀粉。
根據(jù)本發(fā)明，將包含偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖用于在醫(yī)療物品表面上形成涂層。其它多糖也可以存在于涂層組合物中。例如，將兩種或更多種天然生物可降解的多糖用于在醫(yī)療物品的表面上形成涂層。實(shí)例包括直鏈淀粉和一種或多種其它的天然生物可降解的多糖、麥芽糖糊精和一種或多種其它的天然生物可降解的多糖；在一個(gè)方面，組合物包含直鏈淀粉和麥芽糖糊精的混合物，任選地含有另外的天然生物可降解的多糖。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，直鏈淀粉或麥芽糖糊精是主要的多糖。在一些實(shí)施方式中，組合物包含含有直鏈淀粉或麥芽糖糊精的多糖的混合物，并且在多糖混合物中直鏈淀粉或麥芽糖糊精的含量按重量計(jì)是50％或更多、60％或更多、70％或更多，或者80％或更多，或者85％或更多。
例如，提純或富集的直鏈淀粉制品可以商業(yè)上購得或可以采用標(biāo)準(zhǔn)的生化技術(shù)如色譜法制得。在一些方面，可以使用高-直鏈淀粉玉米淀粉。
如在此所用的，“偶合基團(tuán)”可以包括(1)能夠形成反應(yīng)物的化學(xué)基團(tuán)，該反應(yīng)物可以與相同或相似的化學(xué)基團(tuán)反應(yīng)形成能夠使天然生物可降解的多糖偶合在一起的鍵(例如，其中引發(fā)劑可以促進(jìn)反應(yīng)物的形成)；或(2)一對(duì)兩種不同的化學(xué)基團(tuán)，其能夠特異性地反應(yīng)形成能夠使天然生物可降解的多糖偶合在一起的鍵。偶合基團(tuán)可以連結(jié)至任何適合的天然生物可降解的多糖，包括在此舉例說明的直鏈淀粉和麥芽糖糊精聚合物。
關(guān)注的反應(yīng)對(duì)包括如下表1所示的反應(yīng)基團(tuán)A和對(duì)應(yīng)的反應(yīng)基團(tuán)B。就涂層組合物的制備而言，源自基團(tuán)A的反應(yīng)基團(tuán)可以選擇并結(jié)合第一組的天然生物可降解的多糖，對(duì)應(yīng)的反應(yīng)基團(tuán)B可以選擇并結(jié)合第二組的天然生物可降解的多糖。反應(yīng)基團(tuán)A和B可以分別地表示第一和第二偶合基團(tuán)。至少一個(gè)和優(yōu)選兩個(gè)或多于兩個(gè)的反應(yīng)基團(tuán)偶合至單個(gè)的天然生物可降解的多糖。第一和第二組的天然生物可降解的多糖可以組合并反應(yīng)，例如熱化學(xué)反應(yīng)(如果需要)，以促進(jìn)天然生物可降解的多糖的偶合以及天然生物可降解的多糖基質(zhì)的形成。
表1反應(yīng)基團(tuán)A 反應(yīng)基團(tuán)B胺、羥基、巰基…………N-氧基琥珀酰亞胺(“NOS”)胺…………………………醛胺…………………………異硫氰酸酯胺、巰基…………………溴乙酰基胺、巰基…………………氯乙?；?、巰基…………………碘乙?；?、羥基…………………酸酐醛…………………………酰肼胺、羥基、羧酸…………異氰酸酯胺、巰基…………………馬來酰亞胺巰基………………………乙烯基砜胺還包括酰肼(R-NH-NH2)例如，適合的偶合對(duì)將是具有親電基團(tuán)的天然生物可降解的多糖和具有親核基團(tuán)的天然生物可降解的多糖。適合的親電-親核對(duì)的實(shí)例是N-羥基琥珀酰亞胺-胺對(duì)，分別地。另外的適合的對(duì)將是環(huán)氧乙烷-胺對(duì)。
在一些方面中，本發(fā)明的天然生物可降解的多糖包含，每個(gè)天然生物可降解的多糖中至少一個(gè)，且更典型地是一個(gè)以上的偶合基團(tuán)，允許眾多的天然生物可降解的多糖以直鏈和/或支鏈的方式結(jié)合。在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，天然生物可降解的多糖包含兩個(gè)或更多個(gè)懸垂的偶合基團(tuán)。
在一些方面，天然的生物可解的多糖上的偶合基團(tuán)是可聚合的基團(tuán)。在自由基聚合反應(yīng)中，可聚合的基團(tuán)可以使組合物中的天然生物可降解的多糖偶合在一起，借此形成生物可降解的天然生物可降解的多糖基質(zhì)。
優(yōu)選的可聚合的基團(tuán)是烯鍵不飽和基團(tuán)。適合的烯鍵不飽和基團(tuán)包括乙烯基、丙烯酸酯基團(tuán)、甲基丙烯酸酯基團(tuán)、乙基丙烯酸酯基團(tuán)、2-苯基丙烯酸酯基團(tuán)、丙烯酰胺基團(tuán)、甲基丙烯酰胺基團(tuán)、衣康酸酯基團(tuán)和苯乙烯基團(tuán)。不同的烯鍵不飽和基團(tuán)的組合可以存在于天然生物可降解的多糖如直鏈淀粉或麥芽糖糊精上。
在制備含有懸垂的偶合基團(tuán)天然生物可降解的多糖時(shí)，可以采用任何適合的合成工藝。適合的合成方案通常包括例如，天然生物可降解的多糖如直鏈淀粉或麥芽糖糊精上羥基的反應(yīng)?？梢愿倪M(jìn)合成工藝生產(chǎn)期望數(shù)量的從天然生物可降解的多糖骨架上懸垂的偶合基團(tuán)。例如，羥基可以和含偶合基團(tuán)的化合物反應(yīng)或可以修飾與含偶合基團(tuán)的化合物反應(yīng)。使用本方法可以控制丙烯酸酯基團(tuán)的數(shù)量和/或密度，例如，通過控制反應(yīng)部分對(duì)糖類基團(tuán)含量的相對(duì)濃度。
優(yōu)選地，生物可降解的多糖具有懸垂的偶合基團(tuán)的量為，每毫克天然生物可降解的多糖約0.7微摩爾的偶合基團(tuán)。更優(yōu)選地每毫克天然生物可降解的多糖中偶合基團(tuán)的量是約0.3微摩爾至約0.7微摩爾。例如，直鏈淀粉或麥芽糖糊精可以和含丙烯酸酯基團(tuán)的化合物反應(yīng)得到直鏈淀粉或麥芽糖糊精大分子單體，其具有約0.3微摩爾/毫克至約0.7微摩爾/毫克的丙烯酸酯基團(tuán)的荷載水平。
如在此所用，“引發(fā)劑”是指能夠促進(jìn)由偶合基團(tuán)的反應(yīng)物形成的化合物。例如，引發(fā)劑可以促進(jìn)含有偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖的自由基反應(yīng)。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，引發(fā)劑是光反應(yīng)性基團(tuán)(光引發(fā)劑)，其被輻射激活。在一些實(shí)施方式中，引發(fā)劑可以是“引發(fā)劑聚合物”，其包含具有骨架和一個(gè)或多個(gè)引發(fā)劑基團(tuán)的聚合物，所述引發(fā)劑基團(tuán)從聚合物的骨架上懸垂。
在一些方面，引發(fā)劑是一種化合物，其是光敏感的并可以被激活，以下通過自由基聚合反應(yīng)來促進(jìn)直鏈淀粉聚合物的偶合。這些類型的引發(fā)劑在此被稱作為“光引發(fā)劑”。在一些方面，優(yōu)選使用光引發(fā)劑，其被光波長激活，所述光波長對(duì)于生物活性劑(如果其存在于組合物中)沒有或有最少的影響。光引發(fā)劑可以存在于封閉劑組合物中，獨(dú)立于直鏈淀粉聚合物或從直鏈淀粉聚合物上懸垂。
在一些實(shí)施方式中，使用促進(jìn)分子內(nèi)或分子間的氫奪取反應(yīng)的基團(tuán)發(fā)生光引發(fā)作用?？梢允褂眠@種引發(fā)系統(tǒng)，無需另外的能量轉(zhuǎn)移受體，并利用非特異性氫奪取，但是更常見的是與能量轉(zhuǎn)移受體，通常為叔胺一起使用，其導(dǎo)致氨基烷基和羰游基的形成。表現(xiàn)出氫奪取反應(yīng)性并在聚合引發(fā)系統(tǒng)中有用的分子的實(shí)例包括二苯甲酮、噻噸酮和樟腦醌的類似物。
在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，光引發(fā)劑包括一個(gè)或多個(gè)帶電基團(tuán)。帶電基團(tuán)的存在可以增加水性系統(tǒng)中光引發(fā)劑(其可以含光反應(yīng)性基團(tuán)如芳基酮)的溶解度，由此提供了改良的涂層組合物。適合的帶電基團(tuán)包括，例如有機(jī)酸的鹽，如磺酸鹽、膦酸鹽、羧酸鹽等，和基團(tuán)如季銨、锍、磷、質(zhì)子化胺等。根據(jù)這個(gè)實(shí)施方式，適合的光引發(fā)劑可以包括，例如一種或多種芳基酮光基團(tuán)，選自苯乙酮、二甲苯酮、蒽醌、蒽酮、類似蒽酮的雜環(huán)及其衍生物，以及一種或多種帶電基團(tuán)，例如在此描述的。這些類型的水溶性光引發(fā)劑的實(shí)例已經(jīng)在美國專利號(hào)6,077,698中描述了。
在一些方面，光引發(fā)劑是一種化合物，其由長波長紫外線(UV)和可見光波長激活。例如，引發(fā)劑包括光還原或光氧化染料。光還原染料還可以結(jié)合還原劑如叔胺使用。還原劑阻止誘導(dǎo)的三聯(lián)體產(chǎn)生染料的自由基負(fù)離子和還原劑的自由基正離子。顯現(xiàn)出光敏化作用反應(yīng)性和適用作引發(fā)劑的分子的實(shí)例包括吖啶橙、樟腦醌、乙曙紅、曙紅Y、赤蘚紅、熒光素、亞甲綠、亞甲藍(lán)、phloxime、核黃素、玫瑰紅、硫堇和黃嘌呤染料。當(dāng)光敏感的生物活性劑包含在封閉劑涂層內(nèi)時(shí)，這些類型的光引發(fā)劑的使用可以是特別有利的。
因此，還在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種涂層組合物，含有(i)含有烯鍵式不飽和基團(tuán)的天然生物可降解的多糖，(ii)光引發(fā)劑，選自吖啶橙、樟腦醌、乙曙紅、曙紅Y、赤蘚紅、熒光素、亞甲綠、亞甲藍(lán)、phloxime、核黃素、玫瑰紅、硫堇和黃嘌呤染料，和(iii)生物活性劑。
還可以用熱反應(yīng)引發(fā)劑促進(jìn)直鏈淀粉聚合物的聚合。熱反應(yīng)引發(fā)劑的實(shí)例，包括4，4′偶氮二(4-氰基戊酸)、2，2-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二鹽酸鹽和苯甲酰過氧化物的類似物。還可以用氧化還原引發(fā)劑促進(jìn)直鏈淀粉聚合物的聚合。一般地，使用有機(jī)和無機(jī)氧化劑的組合，有機(jī)和無機(jī)還原劑的組合生成聚合的基團(tuán)。氧化還原引發(fā)的描述可以在Principles of Polymerization，第二版，Odian G.，JohnWiley和Sons，第201-204頁，(1981年)中找到。
在一些情況下，引發(fā)劑可以包含在基底涂層中，含有天然生物可降解的多糖的天然生物可降解的多糖或組合物可以被處置于基底涂層上。
在一些方面，聚合引發(fā)劑是一種聚合物，其含有引發(fā)劑基團(tuán)(在此被稱為“引發(fā)劑聚合物”)?？梢垣@得或制備引發(fā)劑聚合物的聚合部分，其具有期望用于封閉劑涂層組合物的特定的性質(zhì)或特征。例如，引發(fā)劑聚合物的聚合部分可以含有親水或兩性的性質(zhì)，其可以包含懸垂的帶電基團(tuán)或它可具有使其與特定表面相互作用的基團(tuán)(這取決于涂敷的表面的類型)。任選地或另外地，聚合物可以改變或改善涂層的性質(zhì)，所述涂層由含有偶合基團(tuán)的直鏈淀粉聚合物形成。例如，引發(fā)劑聚合物可以改變在表面形成的涂層的彈性、柔性、潤濕性或柔軟性(或其組合)。如在此所述的某些聚合物作為涂層的增塑劑是有用的，所述涂層含有天然生物可降解的多糖?？梢詫⒁l(fā)劑基團(tuán)加到這些增塑聚合物中并用在本發(fā)明的組合物和方法中。
例如，在一些方面，引發(fā)劑可以是從天然生物可降解的多糖上懸垂的。因此，天然生物可降解的多糖能夠促進(jìn)可聚合的基團(tuán)活化，所述可聚合的基團(tuán)是從其它天然生物可降解的多糖上懸垂的，并促進(jìn)天然生物可降解的多糖基質(zhì)的形成。
在其它方面，引發(fā)劑聚合物的聚合部分可以包括，例如丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺單體單元或其衍生物。在一些實(shí)施方式中，涂層組合物包含含有光反應(yīng)性基團(tuán)和選自丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺聚合物和共聚物的聚合部分的引發(fā)劑聚合物。
任選地，本發(fā)明組合物和方法可以包含可以改進(jìn)聚合效率的聚合促進(jìn)劑。有用的促進(jìn)劑的實(shí)例包括N-乙烯基化合物、特別是N-乙烯基吡咯烷酮和N-乙烯基己內(nèi)酰胺。例如，這樣的促進(jìn)劑可以基于涂層組合物的量按重量計(jì)約0.01％至約5％的濃度使用，優(yōu)選約0.05％至約0.5％。
在一些方面，獲得包含具有懸垂的偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖如直鏈淀粉或麥芽糖糊精以及生物活性劑的水性組合物，并將其用于涂敷表面的方法中。這種組合物可以通過將生物活性劑如水溶性小分子、蛋白質(zhì)或核酸，與天然生物可降解的多糖混合制得。
根據(jù)本發(fā)明，含有偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖用于形成醫(yī)療器械表面上的涂層。其它多糖也可以存在于組合物中。例如，涂層可以包含兩種不同的天然生物可降解的多糖或兩種以上不同的天然生物可降解的多糖。例如，在一些情況下，天然生物可降解的多糖(如直鏈淀粉或麥芽糖糊精)可以和另外的生物可降解的聚合物(即第二聚合物)或一種以上的其它生物可降解的聚合物一起存在于涂層組合物中。另外的聚合物可以用于改變基質(zhì)的性質(zhì)或用作本體聚合物來改變基質(zhì)的體積。例如，其它的生物可降解的多糖可以與直鏈淀粉聚合物組合使用。這些包括透明質(zhì)酸、葡聚糖、淀粉、直鏈淀粉(例如，非衍生的)、支鏈淀粉、纖維素、黃原膠、短梗霉聚糖、脫乙酰殼多糖、果膠、菊糖、藻酸鹽和肝素。
在本發(fā)明的一些方面，將至少包含具有偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖如直鏈淀粉或麥芽糖糊精以及生物活性劑的組合物處置在表面上。在一些實(shí)施方式中，組合物包含天然生物可降解的多糖、生物活性劑和引發(fā)劑。在其它實(shí)施方式中，通過在表面上處置天然生物可降解的多糖并處置生物可降解的微粒來形成涂層。在一些實(shí)施方式中，將包含天然生物可降解的多糖和含有生物活性劑的生物可降解的微粒的組合物處置于表面上。然而在本發(fā)明的其它實(shí)施方式中，封閉劑組合物置于多孔的表面上，所述封閉劑組合物至少包含含有偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖。
可以選擇組合物中天然生物可降解的多糖的濃度來提供具有期望的交聯(lián)的天然生物可降解的多糖的密度的涂層。在一些實(shí)施方式中，組合物中天然生物可降解的多糖的濃度可取決于組合物中所含的生物活性劑的類型或性能。在一些實(shí)施方式中，含有偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖存在于涂層組合物中，濃度為5-50％(w/v)，在更特定的實(shí)施方案中為10-20％(w/v)。
其它聚合物或非聚合的化合物可以包含在組合物中，以便改變在表面形成的涂層的彈性、柔性、潤濕性或粘附性(或其組合)，所述組合物可以改變或改善由含有偶合基團(tuán)的天然生物可降解的涂層形成的涂層的性質(zhì)。
例如，形成時(shí)為了改善封閉劑涂層的性質(zhì)，混合物中有可能包含一種增塑劑或增塑劑的組合。適合的增塑劑包括甘油、二甘醇、山梨糖醇、山梨糖醇酯、麥芽糖醇、蔗糖、果糖、轉(zhuǎn)化糖、玉米糖漿及其混合物。增塑劑的量和類型使用已知的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)很容易確定。
本發(fā)明的組合物可以用于涂敷多種可植入器械的表面。天然生物可降解的多糖(含有或不含生物活性劑)涂層可以應(yīng)用于醫(yī)療器械，使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)來覆蓋器械的整個(gè)表面或器械表面的部分。
醫(yī)療物品可以由任何適合的生物材料或生物材料的組合來制造。優(yōu)選的生物材料包括由合成的聚合物形成的那些，包括由加成或縮合聚合形成的低聚物、均聚物和共聚物。
適合的加聚物的實(shí)例包括，但是不限于丙烯酸類如由丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酰胺和丙烯酰胺聚合的那些；乙烯類如乙烯、丙稀、氯乙烯、乙酸乙烯酯、乙烯基吡咯烷酮和二氟亞乙烯。縮合聚合物的實(shí)例包括，但是不限于尼龍類如聚己內(nèi)酰胺、聚十二烷基內(nèi)酰胺、聚己二酰己二胺和聚十二酰己二胺，還有聚氨基甲酸酯類、聚碳酸酯類、聚酰胺類、聚砜類、聚(對(duì)苯二甲酸亞乙酯)、聚乳酸、聚乙醇酸、聚二甲基硅氧烷和聚醚酮。
其它適合的生物材料包括金屬、金屬合金和陶瓷。金屬和金屬合金包括，但是不限于鈦、鎳鈦金屬互化物、不銹鋼、鉭和鈷鉻。第二類金屬包括貴金屬如金、銀、銅和鉑uridium。陶瓷包括，但不限于四氮化三硅、碳化硅、氧化鋯和鋁，以及玻璃、二氧化硅和藍(lán)寶石。陶瓷和金屬的組合是另一類生物材料。
某些天然物質(zhì)也是合適的生物材料，包括人組織如骨、軟骨、皮膚和牙齒；以及其它有機(jī)物質(zhì)如木、纖維素、壓縮的碳和橡膠。
這樣的生物材料的表面可以預(yù)處理(例如，用聚對(duì)亞苯基二甲基涂層組合物)，以便改變生物材料的表面的性質(zhì)(當(dāng)期望時(shí))。
在此描述的生物材料可以用于制造多種可植入的器械。醫(yī)療器械可以是暫時(shí)或永久引入哺乳動(dòng)物體內(nèi)用于醫(yī)學(xué)病癥的預(yù)防或治療的任何器械。這些器械包括由皮下地、經(jīng)皮地或手術(shù)引入，以支撐在器官、組織或器官的腔管如動(dòng)脈、靜脈、心臟的心室或心房內(nèi)的任何器械。所述器械可以是生物穩(wěn)定的器械，部分降解的器械或完全降解的器械(例如，支架可以是由生物可降解的聚合材料制造的)。
天然生物可降解的多糖涂層(在一些含生物可降解的微粒的實(shí)施方式中)可以在實(shí)際上任何可植入的器械表面形成。舉例說明的可植入的器械包括但不限于遞藥的血管支架；其它血管器械(例如移植物、導(dǎo)管、瓣膜、人造心臟、心臟助推器械)；可植入除顫器；血液充氧器器械；手術(shù)器械；組織相關(guān)材料；膜；細(xì)胞培養(yǎng)器械；色譜支持材料；生物傳感器；用于腦積水的分流器；傷口處理器械；內(nèi)窺鏡器械；感染控制器械；矯形外科器械；牙科器械、泌尿外科器械；結(jié)腸造瘺袋連接器械；眼科器械；青光眼引流分流器；合成假體；眼內(nèi)透鏡；呼吸、外周心血管、脊柱、神經(jīng)、牙、以及耳/鼻/喉(例如耳引流管)器械；腎臟器械；和透析物品(例如管、膜、移植物)。
其它關(guān)注的器械包括自展式支架(例如由鎳鈦金屬互化物制成)、氣囊膨脹式支架(例如由不銹鋼制備)、可降解的冠狀支架、不可降解的冠狀支架、外周冠狀支架、導(dǎo)尿管(例如表面涂敷了抗微生物劑)、陰莖植入物、括約肌器械、尿道器械、膀胱器械、腎臟器械、血管植入物和移植物、靜脈內(nèi)導(dǎo)管(例如用抗凝藥處理)、小直徑移植物、人工肺導(dǎo)管、電生理導(dǎo)管、吻合器械、脊椎盤、骨針、縫合錨、止血屏障、夾鉗、手術(shù)U形釘/縫合線/螺釘/板/夾、房間隔缺損閉合物、用于心律控制的電-刺激療法導(dǎo)聯(lián)(例如起搏器導(dǎo)聯(lián))、葡萄糖傳感器(長期和短期)、血壓和支架移植物導(dǎo)管、血液充氧器管、血液充氧器膜、血袋、生育控制器、乳房植入物)；良性前列腺增生和前列腺癌植入物、骨修復(fù)/強(qiáng)化器械、乳房植入物、軟骨修復(fù)器械、矯形外科關(guān)節(jié)植入物、矯形外科骨折修復(fù)物、組織粘合劑、組織封閉劑、組織支架、腦脊髓(CSF)分流器、牙科植入物、牙折修復(fù)器械、植入的藥物輸注管、玻璃體內(nèi)遞藥器械、神經(jīng)再生導(dǎo)管、腫瘤植入物、電刺激療法導(dǎo)聯(lián)、疼痛控制植入物、脊柱/矯形外科修復(fù)器械、創(chuàng)傷敷料、防栓子過濾器、腹主動(dòng)脈瘤移植物、心臟瓣膜(例如機(jī)械、聚合物、組織、經(jīng)皮、碳、縫制套囊)、瓣膜成形術(shù)器械、二尖瓣修復(fù)器械、血管介入器械、左心室輔助器械、神經(jīng)動(dòng)脈瘤治療線圈、神經(jīng)導(dǎo)管、左心耳過濾器、中央靜脈通路導(dǎo)管、血液透析器械、導(dǎo)管套囊、吻合閉合物、血管通路導(dǎo)管、心臟傳感器、子宮出血補(bǔ)片、泌尿外科導(dǎo)管/支架/植入物、體外診斷器、動(dòng)脈瘤分離器械、神經(jīng)補(bǔ)片、腔靜脈過濾器、泌尿擴(kuò)張器(dialators)、內(nèi)窺鏡手術(shù)組織拔出器、粥樣斑塊切除術(shù)導(dǎo)管、凝塊拔出導(dǎo)管、經(jīng)皮透腔血管成形術(shù)(PTA)導(dǎo)管、經(jīng)皮透腔冠狀血管成形術(shù)(PTCA)導(dǎo)管、通條(血管和非血管)、冠狀導(dǎo)絲、藥物輸注導(dǎo)管、食管支架、循環(huán)支持系統(tǒng)、血管造影導(dǎo)管、過渡鞘和擴(kuò)張器、冠狀和外周導(dǎo)絲、血液透析導(dǎo)管、神經(jīng)血管氣囊式導(dǎo)管、鼓膜造孔排氣管、腦-脊髓液分流器、除纖顫器導(dǎo)聯(lián)、經(jīng)皮閉合器械、引流管、胸腔吸引引流管、電生理導(dǎo)管、中風(fēng)治療導(dǎo)管、膿腫引流導(dǎo)管、膽汁引流產(chǎn)品、透析導(dǎo)管、中央靜脈通道導(dǎo)管和母體喂養(yǎng)導(dǎo)管。
組合物對(duì)于在將要接觸水性系統(tǒng)的器械的表面形成涂層特別有用。體液中通常含有使基于天然生物可降解的多糖的涂層降解的酶。水性系統(tǒng)(如體液)使生物可降解的涂層降解并從器械中釋放出生物活性劑。在一些情況下，根據(jù)生物活性劑和基質(zhì)，生物活性劑可以從基質(zhì)中擴(kuò)散出。在一些實(shí)施方式中，從生物可降解的微粒中釋放出生物活性劑。這樣的涂敷的器械可以具有適于以延長和受控的方式釋放生物活性劑的生物可降解的涂層，一般是在器械表面和其所處的水性環(huán)境之間的開始接觸時(shí)開始。如果包含一種或多種生物活性劑，生物活性劑組合的局部釋放可被用于利用任何數(shù)量的醫(yī)療物品來治療廣泛的多種病癥，或增強(qiáng)物品的功能和/或壽命。
涂層還可以在生物物品的表面上形成?！吧镂锲贰笔侵溉魏畏N類的非合成的基于生物學(xué)的物品如細(xì)胞或細(xì)胞的部分、一組細(xì)胞、組織、或器官或器官的部分。目前的試劑可以用于包封細(xì)胞物質(zhì)的方法中。
在本發(fā)明的一些方面，封閉劑涂層提供于醫(yī)療物品的多孔的表面上。醫(yī)療物品可以是引入哺乳動(dòng)物體內(nèi)用于預(yù)防或治療醫(yī)學(xué)病癥的任何物品，其中醫(yī)療物品包含封閉劑涂層(至少在最初)和具有封閉劑的功能。具有封閉劑涂層的醫(yī)療物品可以提供一種或多種功能，包括提供體液如血液的流動(dòng)的屏障。
封閉劑涂層可以在具有多孔結(jié)構(gòu)的物品表面上形成，其中期望封閉多孔結(jié)構(gòu)，提供體液流動(dòng)的屏障。在很多情況下，期望形成這些人工的屏障來確保植入物品發(fā)揮如其在體內(nèi)的預(yù)期的功能。然而，逐漸地，期望通過用源自機(jī)體的天然物質(zhì)代替封閉劑屏障材料，使機(jī)體維持封閉劑涂層的功能。
封閉劑組合物可以制備和/或以這樣的方式應(yīng)用，如用封閉劑材料填充物品表面上的孔隙。例如，這可以通過控制因素如涂層組合物的粘度和形成涂層過程中天然生物可降解的多糖的偶合來完成。
具有“多孔表面”的物品是指具有有孔隙的表面的任何物品，可以在其上面形成基于天然生物可降解的多糖的封閉劑涂層?？紫秲?yōu)選具有這樣的物理尺寸，當(dāng)封閉劑涂層降解時(shí)，其允許組織向內(nèi)生長進(jìn)入孔隙。多孔表面可以結(jié)合非-多孔表面，如可以對(duì)多孔表面提供支持的骨架。
醫(yī)療物品可以包含可以提供有封閉劑涂層的多孔表面以及不用封閉劑涂層進(jìn)行涂敷的非多孔表面，其任選地用封閉劑涂層來涂敷或用不同于封閉劑涂層的材料來涂敷。多孔表面的全部或部分可以用封閉劑涂層來涂敷。在一些情況下，不同于基于天然生物可降解的多糖的封閉劑材料的封閉劑材料可以與基于天然生物可降解的多糖的封閉劑材料聯(lián)合使用。
對(duì)于具有內(nèi)部和外部多孔表面的物品而言，可以涂層內(nèi)部部分或外部部分，或者可以涂敷內(nèi)部和/或外部的部分。涂敷的物品的一部分或多部分可取決于涂敷的物品的特定期望應(yīng)用或功能。例如，在一些情況下，可以期望的是通過醫(yī)療物品多孔部分，流體如血液的流量有差異。還有，在選擇的物品部分上的組織向內(nèi)生長還可以通過在期望的位置沉積封閉劑涂層來促進(jìn)。
物品的多孔表面還可以包含材料，其是血栓形成的和/或提供表面阻塞區(qū)域(最少化或沒有血液流動(dòng)的區(qū)域)。根據(jù)應(yīng)用，獲得具有期望孔隙率程度的表面。該表面將具有足以使細(xì)胞和組織形成因子適當(dāng)?shù)叵騼?nèi)生長的孔隙率程度。當(dāng)組織向內(nèi)生長時(shí)，該表面可以提供不滲透流體的屏障。
在很多情況下，物品的多孔表面是織物或具有織物樣的品質(zhì)。多孔表面可以由紡織品形成，其包括編織材料、針織材料和編織材料。特別有用的紡織品是編織材料，其可以使用本領(lǐng)域已知的任何適合的編織方式形成。
多孔表面可以是移植物、鞘、蓋、貼片、套筒、包裹物、套等的多孔表面。這些類型的物品可以作為醫(yī)療物品本身起作用或與另外的醫(yī)療物品的部分聯(lián)合使用(在此描述其實(shí)例)。
多孔表面可以包含任何適合類型的生物材料。有用的生物材料可以編織成纖維用于制備在此所述的織物。有用的材料包括合成的加成或縮合聚合物如聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚氨酯和聚四氟乙烯。聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)是在織物中通常使用的聚合物。這些聚合物的摻合物也可以用于制備構(gòu)建織物的纖維如單絲或復(fù)絲纖維。通常使用的織物包括如尼龍、絨和DACRONTM的那些。
織物可以任選地包含硬化材料來改善物品的物理性質(zhì)，例如改進(jìn)移植物的強(qiáng)度。這樣的材料可以改進(jìn)植入的物品的功能。例如，強(qiáng)化材料可以改進(jìn)移植物的不閉合。
多孔表面還可以通過在這些類型聚合物中浸入夾軸針來形成。
其它特別關(guān)注的多孔表面包括心臟貼片的那些。這些可以用于減少與心血管再造有關(guān)的縫合線出血。該貼片可以用于封閉穿透的縫合周圍。用在心臟貼片中常用的材料包括PTFE和DACRONTTM。
根據(jù)應(yīng)用可以選擇用作多孔表面的材料的厚度。然而，通常的是這些厚度平均約1.0mm或更薄，典型地是約0.10mm至約1.0mm。
其它特別關(guān)注的多孔表面包括移植物，特別是具有織地結(jié)構(gòu)的外部部分的移植物?？椀亟Y(jié)構(gòu)的移植物的實(shí)例包括具有絨構(gòu)造的外部和織地結(jié)構(gòu)或光滑的內(nèi)部的那些。由編織紡織物產(chǎn)品構(gòu)建的移植物是現(xiàn)有技術(shù)已知的，并在眾多的文獻(xiàn)中公開了，例如美國專利號(hào)4,047,252、美國專利號(hào)5,178,630、美國專利號(hào)5,282,848和美國專利號(hào)5,800,514。
天然生物可降解的多糖可以用于為廣泛的多種物品提供封閉劑涂層。如在此所用“物品”以其最寬泛的意思使用，包括物體如器械。這樣的物品包括，但不限于脈管植入物和移植物、移植物、手術(shù)器械、合成的假體；包括內(nèi)涵管的脈管假體、斯滕特固定模移植物和血管內(nèi)支架組合；小直徑移植物、腹主動(dòng)脈瘤移植物；傷口敷料和傷口處理器械；止血屏障；網(wǎng)眼和疝塞；貼片包括子宮出血貼片、房間隔缺損(ASD)貼片、卵園孔未閉(PFO)貼片、室間隔缺損(VSD)貼片和其它一般的心臟貼片；ASD、PFO和VSD閉合物；經(jīng)皮閉合器械、二尖瓣修復(fù)器械；左心耳濾過器；瓣膜成形術(shù)器械、導(dǎo)管；中央靜脈輸入導(dǎo)管、血管輸入導(dǎo)管、膿腫引流導(dǎo)管、藥物輸注導(dǎo)管、親代喂養(yǎng)導(dǎo)管、靜脈內(nèi)導(dǎo)管(例如，用抗凝血藥處理)、中風(fēng)治療導(dǎo)管、血壓和斯滕特固定模移植物導(dǎo)管；吻合器械和吻合閉合物；動(dòng)脈瘤分離器械；包括葡萄糖傳感器的生物傳感器；節(jié)育器械；乳房植入物；心臟傳感器；控制感染器械；膜；組織支架；組織有關(guān)的材料；包括腦脊液(CSF)分流器的分流器、青光眼導(dǎo)液分流器；牙科器械和牙科植入物；耳科器械如耳引流導(dǎo)管、鼓膜造孔術(shù)通氣導(dǎo)管；眼科器械；包括引流導(dǎo)管套的器械的套和套囊部分、植入的藥物輸注導(dǎo)管套、導(dǎo)管套、縫合套；脊椎和神經(jīng)學(xué)器械；神經(jīng)再生管道；神經(jīng)學(xué)導(dǎo)管；神經(jīng)貼片；矯形器械如矯形關(guān)節(jié)植入物、骨修復(fù)/增強(qiáng)器械、軟骨修復(fù)器械；泌尿科器械和尿道器械如泌尿科植入物、膀胱器械、腎臟器械和血液透析器械、結(jié)腸造口術(shù)袋附著器械；膽汁引流產(chǎn)品。
具有封閉劑涂層的醫(yī)療物品也可以通過裝配具有兩個(gè)或更多個(gè)“部件”的物品(例如，可以放在一起形成物品的幾件醫(yī)療物品)來制得，其中至少部件之一具有封閉劑涂層。醫(yī)療物品部件的全部或部分可以具有封閉劑涂層。在這點(diǎn)上，這個(gè)發(fā)明也考慮到了具有基于天然生物可降解的多糖的封閉劑涂層的醫(yī)療物品的部件(例如，未完裝配的物品)。
所述器械還可以具有基底涂層的材料。基底涂層可以發(fā)揮一種或多種功能，例如，其可以為天然生物可降解的多糖或含有天然生物可降解的多糖的組合物提供改良的表面?；淄繉涌梢园酆喜牧先缣烊坏幕蚝铣傻木酆衔?。可以用于預(yù)處理表面提供基底涂層的合適的化合物的實(shí)例包括聚對(duì)亞苯基二甲基和有機(jī)硅烷化合物。適合的基底涂層可以包含，例如以甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、烷基丙烯酸酯、丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基乙酰胺和乙烯基甲酰胺為基礎(chǔ)的聚合物和共聚物。這些聚合物還可以包含反應(yīng)基團(tuán)如可聚合的基團(tuán)。
例如，基底涂層在多種涂層工藝中可以是有用的。例如，可以首先將生物可降解的微粒處置在基底涂層上，然后將含有偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖處置在微粒上。然后處理表面形成涂層，其中微粒主要定位于基底層和由含偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖形成的層之間。如果期望，引發(fā)劑可包含在基底涂層中，且可以將天然生物可降解的多糖聚合物或含有天然生物可降解的多糖聚合物的組合物處置在基底涂層上。基底涂層可以發(fā)揮一種或多種功能，例如，其可以為天然生物可降解的多糖或包含天然生物可降解的多糖的組合物提供改進(jìn)的表面。
在本發(fā)明的很多方面，天然生物可降解的多糖涂層包含一種或多種生物活性劑。生物活性劑可以分散在天然生物可降解的多糖涂層本身之中，和/或存在于與天然生物可降解的多糖涂層結(jié)合的微粒中。當(dāng)天然生物可降解的多糖和/或生物可降解的微粒降解時(shí)，生物活性劑可以從涂敷的表面遞送。
術(shù)語“生物活性劑”是指肽、蛋白質(zhì)、糖類、核酸、脂質(zhì)、多糖或其組合，或合成的無機(jī)或無機(jī)分子，當(dāng)體內(nèi)給藥動(dòng)物時(shí)，其產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)，所述動(dòng)物包括但不限于禽類和哺乳動(dòng)物，包括人。非限制性的實(shí)例是抗原、酶、激素、受體、肽和基因治療劑。適合的基因治療劑的實(shí)例包括(a)治療用核酸，包括反義DNA、反義RNA和干擾RNA，以及(b)編碼治療基因產(chǎn)品的核酸，包括質(zhì)粒DNA和病毒碎片，連同相關(guān)的啟動(dòng)子和輔料?？梢該饺氲钠渌肿拥膶?shí)例包括核苷、核苷酸、維生素、礦物質(zhì)和類固醇類。
盡管不限于這些，本發(fā)明的涂層對(duì)釋放生物活性劑特別有用，所述生物活性劑是大的親水分子如多肽(包括蛋白質(zhì)和肽)、核酸(包括DNA和RNA)和多糖(包括肝素)。在一個(gè)方面，生物活性劑具有約10,000或更大的分子量。
可以摻入本發(fā)明的生物可降解的涂層(天然生物可降解的基質(zhì)和/或生物可降解的微粒)的生物活性劑的種類，包括但不限于ACE抑制劑、肌動(dòng)蛋白抑制劑、鎮(zhèn)痛藥、麻醉藥、抗高血壓藥、抗聚合酶劑、抗分泌藥、抗-AIDS物質(zhì)、抗生素、抗癌物質(zhì)、抗膽堿能藥、抗凝血?jiǎng)?、抗驚厥藥、抗抑郁藥、止吐藥、抗真菌藥、抗青光眼溶質(zhì)、抗組胺劑、抗高血壓劑、抗炎藥(如NSAIDs)、抗代謝物、抗有絲分裂物質(zhì)、抗氧化劑、抗寄生蟲藥和/或抗帕金森物質(zhì)、抗增殖劑(包括抗血管生成劑)、抗原生動(dòng)物溶質(zhì)、抗精神病物質(zhì)、解熱藥、防腐劑、鎮(zhèn)痙劑、抗病毒藥、鈣通道阻滯劑、細(xì)胞應(yīng)答調(diào)節(jié)劑、螯合劑、化療藥、多巴胺激動(dòng)劑、細(xì)胞外基質(zhì)組分、溶纖維蛋白藥、自由基清除劑、生長激素拮抗劑、安眠藥、免疫抑制劑、免疫毒素、表面糖蛋白受體抑制劑、微管抑制劑、縮瞳藥、肌肉收縮藥、肌肉松弛藥、神經(jīng)毒素、神經(jīng)遞質(zhì)、阿片樣物質(zhì)、光動(dòng)力治療藥、前列腺素、再建抑制劑、他汀類、甾類、溶血栓藥、安定藥、血管擴(kuò)張劑和血管痙攣抑制劑。
抗生素為本領(lǐng)域公認(rèn)的并且是抑制微生物生長或殺傷它們的物質(zhì)?？股氐膶?shí)例包括青霉素、四環(huán)素、氯霉素、二甲胺四環(huán)素、多西環(huán)素、萬古霉素、桿菌肽、卡那霉素、新霉素、慶大霉素、紅霉素、頭孢菌素類、格爾德霉素及其類似物。頭孢菌素類的實(shí)例包括頭孢噻吩、頭孢匹林、頭孢唑林、頭孢氨芐、頭孢拉定、頭孢羥氨芐、頭孢孟多、頭孢西丁、頭孢克洛、頭孢呋辛、頭孢尼西、頭孢雷特、頭孢噻肟、拉氧頭孢、頭孢唑肟、頭孢曲松和頭孢哌酮。
將防腐劑視為一般以非特異性方式，例如通過抑制微生物活性或消滅它們來預(yù)防或阻止微生物生長或作用的物質(zhì)。防腐劑的實(shí)例包括磺胺嘧啶銀、氯己定、戊二醛、過氧乙酸、次氯酸鈉、酚類、酚類化合物、碘附化合物、季銨化合物和氯化合物。
抗病毒藥為能夠破壞或抑制病毒復(fù)制的物質(zhì)。抗病毒藥的實(shí)例包括α-甲基-P-金剛烷甲胺、羥基-乙氧基甲基鳥嘌呤、金剛烷胺、5-碘-2′-脫氧尿苷、三氟胸苷、干擾素和阿糖腺苷。
酶抑制劑為抑制酶反應(yīng)的物質(zhì)。酶抑制劑的實(shí)例包括依酚氯銨、N-甲基毒扁豆堿、溴新斯的明、硫酸毒扁豆堿、他克林HCl、他克林、1-羥基馬來酸鹽、碘殺結(jié)核菌素、對(duì)-溴四咪唑、10-(α-二乙氨基丙?；?-吩噻嗪鹽酸鹽、氯化卡米達(dá)佐、密膽堿-3，3，5-二硝基兒茶酚、二?；视图っ敢种苿㊣、二?；视图っ敢种苿㊣I、3-苯基炔丙基胺、N-一甲基-L-精氨酸乙酸鹽、卡比多巴、3-羥基芐基肼HCl、肼屈嗪HCl、氯吉蘭HCl、司來吉蘭HCl，L(-)、司來吉蘭HCl，D(+)、羥胺HCl、磷酸異丙異煙肼、6-MeO-四氫-9H-吡啶并-吲哚、尼亞拉胺、帕吉林HCl、米帕林HCl、氨基脲HCl、反苯環(huán)丙胺HCl、N，N-二乙氨基乙基-2，2-二苯基戊酸酯鹽酸鹽、3-異丁基-1-甲基黃嘌呤、罌粟堿HCl、吲哚美辛、2-環(huán)辛基-2-羥基乙胺鹽酸鹽、2，3-二氯-α-甲基芐胺(DCMB)、8，9-二氯-2，3，4，5-四氫-1H-2-苯并吖庚因鹽酸鹽、對(duì)-氨魯米特、對(duì)-氨魯米特酒石酸鹽，R(+)、對(duì)-氨魯米特酒石酸鹽，S(-)、3-碘酪氨酸、α-甲基酪氨酸，L(-)、α-甲基酪氨酸，D L(-)、cetazolamide、二氯磺胺、6-羥基-2-苯并噻唑磺酰胺和別嘌醇。
解熱藥為能夠緩解或減輕發(fā)熱的物質(zhì)?？寡姿帪槟軌虻挚够蛞种蒲装Y的物質(zhì)。這類藥劑的實(shí)例包括阿司匹林(水楊酸)、吲哚美辛、吲哚美辛鈉三水合物、水楊酰胺、萘普生、秋水仙堿、非諾洛芬、舒林酸、二氟尼柳、雙氯芬酸、吲哚洛芬和水楊酰胺鈉。局部麻醉藥為在局部區(qū)域中具有麻醉作用的物質(zhì)。這類麻醉藥的實(shí)例包括普魯卡因、利多卡因、丁卡因和地布卡因。
細(xì)胞應(yīng)答調(diào)節(jié)劑為趨化因子，諸如血小板衍生生長因子(pDGF)。其它趨化因子包括嗜中性白細(xì)胞活化蛋白、單核細(xì)胞趨化蛋白、巨噬細(xì)胞炎癥蛋白、SIS(小誘導(dǎo)型分泌的)、血小板因子、血小板堿性蛋白、黑素瘤生長刺激活性、表皮生長因子、轉(zhuǎn)化生長因子(α)、成纖維細(xì)胞生長因子、血小板衍生內(nèi)皮細(xì)胞生長因子、胰島素樣生長因子、神經(jīng)生長因子和骨生長/軟骨誘導(dǎo)因子(α和β)。其它細(xì)胞應(yīng)答調(diào)節(jié)劑為白細(xì)胞介素、白細(xì)胞介素抑制劑或白細(xì)胞介素受體，包括白細(xì)胞介素1至白細(xì)胞介素10；干擾素，包括α、β和γ；造血因子，包括紅細(xì)胞生成素、粒細(xì)胞集落刺激因子、巨噬細(xì)胞集落刺激因子和粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子；腫瘤壞死因子，包括α和β；轉(zhuǎn)化生長因子(β)，包括β-1、β-2、β-3、抑制素、活化素和編碼生產(chǎn)這些蛋白質(zhì)中任一種的DNA。
他汀類的實(shí)例包括洛伐他汀、普伐他汀、辛伐他汀、氟伐他汀、阿托伐他汀、西立伐他汀、瑞舒伐他汀和蘇普他汀。
顯像劑是能夠使期望位點(diǎn)例如體內(nèi)的腫瘤成像的試劑，也可以包含在涂層組合物中。顯像劑的實(shí)例包括含有在體內(nèi)可以探測的標(biāo)記的物質(zhì)，例如，連接熒光標(biāo)記的抗體。術(shù)語抗體包括完整的抗體或其片段。
示例性的配體或受體包括抗體、抗原、抗生物素蛋白、抗生蛋白鏈菌素、生物素、肝素、IV型膠原、蛋白質(zhì)A和蛋白質(zhì)G。
示例性的抗生素包括抗生肽類。
在一些方面，生物活性劑可以選擇來改善醫(yī)療器械表面的相容性(例如，與血液和/或周圍的組織)。這些試劑，在此被稱為“生物相容劑”，當(dāng)締合醫(yī)療器械表面時(shí)，可以起屏蔽血液以免接觸下面的醫(yī)療器械材料的作用。適合的生物相容劑優(yōu)選降低血液組分粘附至醫(yī)療器械的可能性，因此減少血栓或栓子(釋放并轉(zhuǎn)移到下游的血凝塊)的形成。
生物活性劑可以改善具有涂層的醫(yī)療物品的生物相容性，所述涂層包含天然生物可降解的聚合物和生物可降解的微粒。生物活性劑可以提供抗再狹窄效應(yīng)，如抗增殖、抗血小板和/或抗血栓形成效應(yīng)。在一些實(shí)施方式中，生物活性劑可包括消炎藥、免疫抑制劑、細(xì)胞附著因子、受體、配體、生長因子、抗生素、酶、核酸等等。具有抗增殖效應(yīng)的化合物包括，例如放線菌素D、血管肽素(angiopeptin)、C-myc反義物、紫杉醇、紫杉烷等等。
具有抗血栓形成效應(yīng)的生物活性劑的典型實(shí)例包括，肝素、肝素衍生物、肝素鈉、低分子量肝素、蛭素、賴氨酸、前列腺素、阿加曲班、毛喉素、伐哌前列素、前列環(huán)素和前列環(huán)素類似物、D-ph-pr-arg-氯甲基酮(合成的抗凝血酶藥)、雙嘧達(dá)莫、糖蛋白IIb/IIIa血小板膜受體抗體、輔蛋白(coprotein)IIb/IIIa血小板膜受體抗體、重組蛭素、凝血酶抑制劑(如可從Biogen商業(yè)上購得)、硫酸軟骨素、改良的葡聚糖、白蛋白、鏈激酶、組織血纖蛋白溶解酶原激活劑(TPA)、尿激酶、一氧化氮抑制劑等等。
生物活性劑也可以是GPIIb-IIIa血小板受體復(fù)合體的抑制劑，其介導(dǎo)血小板的聚集。GPIIb/IIIa抑制劑可以包括單克隆抗體Fab片段c7E3，也稱為阿昔單抗(ReoProTM)，以及合成的肽類或肽模擬物如依替巴肽(IntegrilinTM)或替羅非班(AgrastatTM)。
生物活性劑可以是免疫抑制劑，例如環(huán)孢霉素、CD-34抗體、依維莫司、麥考酚酸、西羅莫司、他克莫司等等。
此外，生物活性劑可以是表面粘附分子或細(xì)胞或細(xì)胞-細(xì)胞粘附分子。示例性的細(xì)胞粘附分子或粘附蛋白(如細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，包括纖連蛋白、層粘連蛋白、膠原蛋白、彈性蛋白、玻璃體結(jié)合蛋白、結(jié)合腕蛋白、血纖蛋白原、凝血酶敏感素、骨橋蛋白、假血友病因子、骨唾液蛋白(及其活性結(jié)構(gòu)域)、或親水聚合物如透明質(zhì)酸、脫乙酰殼多糖或甲基纖維素，以及其它蛋白質(zhì)、糖類和脂肪酸。示例性的細(xì)胞-細(xì)胞粘附分子包括N-鈣粘蛋白和P-鈣粘蛋白及其活性結(jié)構(gòu)域。
示例性的生長因子包括成纖維細(xì)胞的生長因子、表皮生長因子、血小板衍生的生長因子、轉(zhuǎn)化生長因子、血管內(nèi)皮生長因子、骨形態(tài)發(fā)生蛋白質(zhì)和其它骨生長因子、以及神經(jīng)生長因子。
生物活性劑還可以選自單-2-(羧甲基)十六酰氨基聚(乙二醇)200單4-苯甲酰苯甲基醚、單-3-羧基十七酰氨基聚(乙二醇)200單-4-苯甲酰苯甲基醚、單-2-(羧甲基)十六酰氨基四(乙二醇)單-4-苯甲酰苯甲基醚、單-3-羧基十七酰氨基四(乙二醇)單-4-苯甲酰苯甲基醚、N-[2-(4-苯甲酰苯甲氧基)乙基]-2-(羧甲基)十六酰胺、N-[2-(4-苯甲酰苯甲氧基)乙基]-3-羧基十七酰胺、N-[12-(苯甲酰苯甲氧基)十二烷基]-2-(羧甲基)十六酰胺、N-[12-(苯甲酰苯甲氧基)十二烷基]-3-羧基-十七酰胺、N-[3-(4-苯甲?；郊柞０被?丙基]-2-(羧甲基)十六酰胺、N-[3-(4-苯甲?；郊柞０被?丙基]-3-羧基十七酰胺、N-(3-苯甲酰苯基)-2-(羧甲基)十六酰胺、N-(3-苯甲酰苯基)-3-羧基十七酰胺、N-(4-苯甲酰苯基)-2-(羧甲基)十六酰胺、聚(乙二醇)200單-15-羧基十五烷基單-4-苯甲酰苯甲基醚和單-15-羧基十五酰氨基聚(乙二醇)200單-4-苯甲酰苯甲基醚。
另外的關(guān)注的生物活性劑和/或生物活性劑的實(shí)例包括，雷怕霉素的類似物(“rapalogs”)、雅培的ABT-578、地塞米松、倍他米松、長春堿、長春新堿、長春瑞濱、泊苷(poside)、替尼泊苷、柔紅霉素、多柔比星、伊達(dá)比星、蒽環(huán)類抗生素、米托蒽醌、博來霉素、普卡霉素(光神霉素)、絲裂霉素、氮芥、環(huán)磷酰胺及其類似物、美法侖、苯丁酸氮芥、氮丙啶和安乃近、烷基磺酸鹽-白消安、亞硝(基)脲、卡莫司汀(BCNU)及類似物、鏈佐星、trazenes-dacarbazinine、甲氨蝶呤、氟尿嘧啶、氟尿苷、阿糖胞苷、巰嘌呤、硫鳥嘌呤、噴司他丁、2-氯脫氧腺苷、順鉑、卡鉑、丙卡巴肼、羥基脲、米托坦、雌激素、噻氯匹定、氯吡格雷、阿昔單抗、breveldin、皮質(zhì)醇、可的松、氟氫可的松、潑尼松、潑尼松龍、6U-甲基氫化潑尼松、曲安西龍、撲熱息痛、依托度酸、托美丁、酮咯酸、布洛芬及衍生物、甲滅酸、甲氯芬那酸、吡羅昔康、替諾昔康、保泰松、oxyphenthatrazone、萘丁美酮、金諾芬、金硫葡糖、硫代蘋果酸金鈉、硫唑嘌呤、霉酚酸酯、血管緊張素受體阻滯劑、一氧化氮供體和mTOR抑制劑。
添加劑如無機(jī)鹽、BSA(牛血清白蛋白)和無活性的有機(jī)化合物可以用于改變生物活性劑釋放的特性，其對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的。
溶解或懸浮于涂層混合物中的生物活性劑的濃度按重量計(jì)可以是約0.01至約90％，基于最終的涂敷組合物的重量。
特定的生物活性劑或生物活性劑的組合可以視以下的一種或多種因素而選擇受控的遞送器械的應(yīng)用、治療的醫(yī)學(xué)病癥、預(yù)期的治療持續(xù)時(shí)間、植入位點(diǎn)的特征、利用的生物活性劑數(shù)目和類型，等等。
在此描述的任何聚合物組合物可以為醫(yī)療物品提供表面，并根據(jù)醫(yī)療器械的最終應(yīng)用可以包括任何數(shù)量的所需生物活性劑。
生物活性劑的綜合列表可以在默克索引第13版Merck & Co.(2001)中找到。生物活性劑可從Sigma Aldrich Fine Chemicals，Milwaukee，WI商購。
在本發(fā)明的一些方面，生物活性劑可以用于促進(jìn)與基于天然生物可降解的多糖的涂層有關(guān)的血栓形成，當(dāng)期望具有封閉劑功能的涂層時(shí)，其可以具有特定的用途。在封閉劑涂層材料降解時(shí)，包含血栓形成劑的封閉劑涂層可以促進(jìn)組織的向內(nèi)生長。血栓形成的程度可以通過不同的因素來控制，包括例如，涂層上或涂層中一種或多種血栓形成促進(jìn)生物活性劑的存在。本文描述了適合的血栓形成劑。
在一些方面，血栓形成劑可以選擇用于對(duì)接觸醫(yī)療物品表面的血液和/或周圍組織有作用。在一些方面，根據(jù)影響血液成分粘附醫(yī)療物品能力的能力來選擇血栓形成劑。在一些方面，血栓形成劑可以選擇用于促進(jìn)涂敷的制品的表面的血栓的形成。因此，在一些實(shí)施方式中，封閉劑涂層可以包含血栓形成劑如凝血酶、膠原(例如(合成的)重組人膠原(FibroGen，South San Francisco，CA))、ADP或蛇毒蛋白(convulxin)，用于促進(jìn)制品的涂敷的表面的血栓形成。
其它的促血栓形成因子或促凝血因子包括血小板因子1-4、血小板激活因子(乙?；视突蚜柞Ｄ憠A)；血小板選擇蛋白和假血友病因子(vWF)；組織因子；血纖蛋白溶解酶原激活劑引發(fā)劑-1；血栓素；促凝血的凝血酶樣酶類包括cerastotin和afaacytin；磷脂酶A2；依賴Ca2+的外源凝集素(C-型外源凝集素)；結(jié)合糖蛋白受體并誘導(dǎo)聚集的因子包括aggretin、rhodocytin、aggregoserpentin、triwaglerin和馬痘毒素；糖蛋白Ib激動(dòng)劑包括mamushigin和白功擊素(alboaggregin)；vWF相互作用因子包括波托菌素(botrocetin)、bitiscetin、cerastotin和ecarin。
包括蛋白質(zhì)因子的參與凝固級(jí)聯(lián)的其它因子，包括凝血因子I-XIII(例如，血纖蛋白原、凝血素、組織促凝血酶原激酶、鈣、前加速素(促凝血球蛋白)、前轉(zhuǎn)化素(血清凝血酶原轉(zhuǎn)變加速因子)、抗血友病因子、血漿促凝血酶原激酶成分、因子X(自凝血酶原C)、血漿促凝血酶原激酶前體(PTA)、哈格曼(Hageman)因子和纖維蛋白穩(wěn)定因子(FSF、纖維形成酶、轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶原))。
一些表面粘附分子或細(xì)胞-細(xì)胞粘附分子還可以發(fā)揮促進(jìn)凝血或血栓形成的作用。示例性的細(xì)胞粘附分子或粘附蛋白(如細(xì)胞外基質(zhì)蛋白質(zhì))包括纖連蛋白、層粘連蛋白、膠原、彈性蛋白、玻璃體結(jié)合蛋白、結(jié)合腕蛋白、血纖蛋白原、凝血酶敏感素、骨橋蛋白、假血友病因子、骨唾液蛋白(及其活性結(jié)構(gòu)域)，或親水聚合物如透明質(zhì)酸、脫乙酰殼多糖或甲基纖維素，以及其它蛋白質(zhì)、糖類和脂肪酸。示例性的細(xì)胞-細(xì)胞粘附分子包括N-鈣粘蛋白和P-鈣粘蛋白及其活性結(jié)構(gòu)域。
特定的血栓形成劑或血栓形成劑與其它生物活性劑的組合可以根據(jù)以下的一種或多種因素而選擇醫(yī)療物品的應(yīng)用、治療的醫(yī)學(xué)病癥、預(yù)期的治療持續(xù)時(shí)間、植入位點(diǎn)的特征、利用的血栓形成/生物活性劑數(shù)目和類型、封閉劑涂層的化學(xué)組成(如直鏈淀粉、選擇的添加劑等)、形成的封閉劑涂層中偶合程度，等等。
在此所述的任何封閉劑組合物可以提供給醫(yī)療物品的表面。在一些實(shí)施方式中，根據(jù)醫(yī)療物品的最終應(yīng)用，封閉劑涂層可以包含任何數(shù)量的期望的血栓形成劑/生物活性劑。封閉劑材料(含或不含血栓形成劑/生物活性劑)的涂層可以使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療物品，覆蓋制品的全部表面，或制品表面的一部分。進(jìn)一步地，封閉劑組合物材料可以提供作為單一的涂層(含或不含有血栓形成劑/生物活性劑)，或作為多層涂層(含或不含血栓形成劑/生物活性劑)。當(dāng)在表面上提供多層涂層時(shí)，可以選擇每一涂層的材料來提供期望的效果。
在本發(fā)明的一些方面，微粒用于從基于天然生物可降解的多糖的涂層中釋放生物活性劑。本發(fā)明的微?？梢园魏稳S的結(jié)構(gòu)，其可以固定在締合直鏈淀粉聚合物形成的基質(zhì)的基底上。術(shù)語“微?！庇从车氖侨S結(jié)構(gòu)是非常小的但并不限于特定的大小范圍，或者不限于具有特定形狀的結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明，微粒通常具有5nm-100μm的直徑的尺寸。一般微粒在形狀上是球狀的或稍微是球狀的，但是也可以是其它形狀。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中，生物可降解的微粒具有100nm-20μm的直徑的尺寸，甚至更優(yōu)選地是400nm-20μm的直徑。
“生物可降解的”微粒是指在微粒中存在一種或多種生物可降解的材料。生物可降解的微粒至少包含一種生物可降解的材料(如生物可降解的聚合物)和一種生物活性劑。當(dāng)接觸水性環(huán)境如體液時(shí)，生物可降解的微粒可以逐漸地分解并釋放出生物活性劑。
生物可降解的微粒還可以包含一種或多種生物可降解的聚合物?？梢园谏锟山到獾奈⒘Ｖ械纳锟山到獾木酆衔锏膶?shí)例包括，例如聚乳酸、聚(丙交酯-共-乙交酯)、聚己酸內(nèi)酯、聚磷腈、聚亞甲基丙二酸酯、多原酯類、聚羥基丁酸酯、聚烯烴酸酐、多肽、聚酐和聚酯等。
可以使用生物可降解的聚醚酯共聚物。一般來講，聚醚酯共聚物是兩親的嵌段共聚物，包括親水的嵌段(例如，聚亞烷基二醇如聚乙二醇)和疏水嵌段(例如，聚乙烯對(duì)苯二酸酯)。嵌段共聚物的實(shí)例包括基于聚(乙二醇)和基于聚(丁烯對(duì)苯二酸酯)的嵌段(PEG/PBT聚合物)。這些類型的多嵌段共聚物的實(shí)例描述在，例如美國專利號(hào)5,980,948中。PEG/PBT聚合物可從Octoplus BV以商品名PolyActiveTM購得。
還可以使用具有生物可降解的嵌段的分子結(jié)構(gòu)的生物可降解的共聚物，所述分子結(jié)構(gòu)包括至少兩種不同的酯鍵。生物可降解的聚合物可以是嵌段共聚物(AB或ABA型)或(AB)n型的嵌段(還稱為多嵌段或任意嵌段)共聚物。這些共聚物是以兩個(gè)(或多個(gè))階段的環(huán)斷開共聚合反應(yīng)的方式，采用具有非常不同的酯交換敏感性的在共聚物中形成鍵的兩個(gè)(或更多個(gè))環(huán)狀的酯單體形成的，例如，這些聚合物的實(shí)例描述在美國專利號(hào)5,252,701(Jarrett等人″Segmented AbsorbableCopolymer″)中。
其它適合的生物可降解的聚合物材料包括生物可降解的對(duì)苯二酸酯共聚物，其包含含磷的鍵。含有磷酸酯鍵的聚合物是已知的，稱為聚(磷酸酯)、聚(膦酸酯)和聚(亞磷酸酯)。例如，參見Penczek等人，Handbook of Polymer Synthesis，第17章″Phosphorus-ContainingPolymers，″1077-1132頁(Hans R.Kricheldorf編輯，1992年)以及美國專利號(hào)6,153,212、6,485,737、6,322,797、6,600,010、6,419,709。還可以使用生物可降解的對(duì)苯二酸酯聚酯，其包含的磷酸酯鍵是亞磷酸酯。例如，適合的對(duì)苯二酸酯聚酯-聚亞磷酸酯共聚物描述在美國專利號(hào)6,419,709(Mao等人″Biodegradable TerephthalatePolyester-Poly(Phosphite)Compositions，Articles，and Methods ofUsing the Same)。還可以使用生物可降解的對(duì)苯二酸酯聚酯，其包含的磷酸酯鍵是膦酸酯。例如，適合的對(duì)苯二酸酯聚酯-聚(膦酸酯)共聚物描述在美國專利號(hào)6,485,737和6,153,212(Mao等人，″BiodegradableTerephthalate Polyester-Poly(Phosphonate)Compositions，Articlesand Methods of Using the Same)中。還可以使用包含的磷酸酯鍵是磷酸酯的生物可降解的對(duì)苯二酸酯聚酯。例如，適合的對(duì)苯二酸酯聚酯-聚(磷酸酯)共聚物描述在美國專利號(hào)6,322,797和6,600,010(Mao等人，″Biodegradable Terephthalate Polyester-Poly(Phosphate)Polymers，Compositions，Articles，and Methods for Making and Using theSame)。
還可以使用生物可降解的多羥基醇酯類(參見美國專利號(hào)6,592,895)。這個(gè)專利描述了生物可降解的星狀的聚合物，其是由酯化多羥基醇得到酰基部分來制得，該?；糠衷醋灾咀寰酆衔锘蚬簿畚锞埘?。生物可降解的聚合物可以是三維交聯(lián)聚合物網(wǎng)，含有形成具有交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)的水凝膠的疏水和親水成分，如美國專利號(hào)6,583,219中所述的。疏水的成分是具有不飽和基團(tuán)終止末端的疏水的大分子單體，而親水的聚合物是含有羥基的多糖，所述羥基是與不飽和基團(tuán)導(dǎo)入化合物反應(yīng)。通過自由基聚合，成分可轉(zhuǎn)變成單相交聯(lián)聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。而在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，生物可降解的聚合物可以含有以α-氨基酸為基礎(chǔ)的聚合物(如高彈體共聚酯酰胺或共聚酯氨基甲酸乙酯，如在美國專利號(hào)6,503,538中描述的)。
生物可降解的微?？梢园环N或多種由天然來源獲得的生物可降解的聚合物。在一些優(yōu)選的方面，生物可降解的聚合物選自透明質(zhì)酸、葡聚糖、淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉、纖維素、黃原膠、短梗霉聚糖、脫乙酰殼多糖、果膠、菊糖、藻酸鹽和肝素?？梢允褂眠@些生物可降解的聚合物的一種或多種的的組合。還可以基于存在于微粒中的生物活性劑的類型，選擇特定的生物可降解的聚合物。因此，在本發(fā)明的一些方面，生物可降解的涂層可以包含天然生物可降解的多糖基質(zhì)和含天然生物可降解的多糖的微粒。
因此，在一些實(shí)施方式中，微粒包含天然生物可降解的多糖如直鏈淀粉或麥芽糖糊精。在一些實(shí)施方式中，天然生物可降解的多糖可以是微粒中主要的生物可降解的組分。在一些實(shí)施方式中，涂層基質(zhì)和微粒兩者都含有作為組分的直鏈淀粉和/或麥芽糖糊精。
基于葡聚糖的微粒對(duì)于摻入生物活性劑如蛋白質(zhì)、肽和核酸是特別有用的?；谄暇厶堑奈⒘５闹苽涞膶?shí)例描述在美國專利號(hào)6,303,148中。
直鏈淀粉和其它的基于淀粉的微粒的制劑已經(jīng)描述在多種參考文獻(xiàn)中，例如美國專利號(hào)4,713,249、美國專利號(hào)6,692,770和美國專利號(hào)6,703,048。生物可降解的聚合物及其合成也已經(jīng)描述在多種參考文獻(xiàn)中，包括Mayer，J.M和Kaplan，D.L.(1994)Trends in PolymerScience 2第227-235頁；和Jagur-Grodzinski，J.(1999年)Reactiveand Functional PolymersBiomedical Application of FunctionalPolymers，第39卷，第99-138頁。
在本發(fā)明的一些方面，生物可降解的微粒含有生物學(xué)上的活性劑(″生物活性劑″)，如藥物或前藥。微?？梢酝ㄟ^建立的技術(shù)摻合多種生物活性劑來制備，例如通過溶劑蒸發(fā)(參見，例如Wichert，B.和Rohdewald，P.J Microencapsul.(1993年)10195)。當(dāng)生物可降解的微粒在體內(nèi)降解時(shí)，生物活性劑可以從生物可降解的微粒(微粒存在于天然生物可降解的多糖涂層中)中釋放。含有生物活性劑的微?？山?jīng)過預(yù)定的時(shí)間周期來釋放期望量的活性劑。應(yīng)當(dāng)理解的是影響生物活性劑的釋放和釋放量的因素可以根據(jù)微粒的大小、摻入微粒中的生物活性劑的量、用于制造微粒的可降解材料的類型、在基底上每單位面積固定的生物可降解的微粒的量等來改變。
微粒還可以用致孔劑如鹽、蔗糖、PEG或醇來處理，來產(chǎn)生期望面積的孔，用于摻入生物活性劑。
提供于生物可降解的微粒中的生物活性劑的數(shù)量可以通過使用者來調(diào)節(jié)從而取得期望的效果。例如，特定量的抗凝血藥可以摻入微粒，從生物可降解的涂層提供確定水平的抗凝血活性。生物活性化合物可以通過適于應(yīng)用的范圍內(nèi)的微粒來提供。在另一個(gè)實(shí)例中，蛋白質(zhì)分子可以通過生物可降解的微粒提供。例如，存在的蛋白質(zhì)分子的量可以是每1μm直徑微粒有1-250,000個(gè)分子的范圍。
一般地，存在于生物可降解的微粒中的生物活性劑的濃度可以根據(jù)多種因素中的任何一種或組合來選擇，包括但不限于從涂層中的釋放速率、涂層中生物活性劑的類型、期望的釋放后生物活性劑局部或全身濃度，以及生物活性劑的半衰期。在一些情況下，微粒中生物活性劑的濃度基于微粒的重量按重量計(jì)可以是約0.001％或更高，或者是約0.001％-約50％，或者更高。
包含在生物可降解的微粒中的特定的生物活性劑或微粒中的生物活性劑組合可以根據(jù)以下因素選擇，如涂敷器械的應(yīng)用、治療的醫(yī)學(xué)病癥、治療的預(yù)期持續(xù)時(shí)間、植入位點(diǎn)的特征、利用的生物活性劑的數(shù)量和類型、微粒的化學(xué)組成、微粒的大小、交聯(lián)等等。
在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明有利地允許含有兩種或兩種以上的不同的生物活性劑的表面的制備，其中生物活性劑在特定的環(huán)境中是相互不相容的，例如，因?yàn)槭杷陀H水藥物在極性或非極性溶劑中是不相容的。不同的生物活性劑還可以基于質(zhì)子/非質(zhì)子溶劑或離子/非離子溶劑證明不相容性。例如，本發(fā)明允許制備一組含疏水藥物的生物可降解的微粒和制備另外一組含親水藥物的生物可降解的微粒；把兩組不同的微?；旌系剿玫木酆喜牧现行纬苫|(zhì)；再把混合物處置于基底的表面。當(dāng)生物可降解的微粒降解時(shí)，疏水和親水藥物可以從涂敷的基底的表面同時(shí)釋放，或者可以改變生物可降解的微粒或天然生物可降解的多糖基質(zhì)的組合物，以便一種生物活性劑以不同于另一種生物活性劑的速率或時(shí)間釋放。
可以制得含有適于疏水或親水藥物的組合物的生物可降解的微粒。例如，對(duì)于制備含有疏水藥物的生物可降解的微粒，聚合物如聚丙交酯或聚己酸內(nèi)酯可以是有用的；然而對(duì)于制備含有親水藥物的微粒，聚合物如直鏈淀粉或乙交酯可以是有用的。
涉及處置至少兩種不同類型的生物活性劑的傳統(tǒng)涂層方法通常需要把生物活性劑分開放。傳統(tǒng)的手段可以包括如下步驟，在非極性溶劑中溶解疏水藥物，用非極性混合物涂敷基底的表面，干燥非極性混合物，在極性溶劑中溶解親水藥物，用極性混合物涂敷干燥的非極性混合物的層，然后干燥極性混合物。這種類型傳統(tǒng)涂層過程可能是無效的，還可能導(dǎo)致不期望的表面性質(zhì)(例如，藥物的分層將引起在另一種藥物釋放前釋放一種藥物)。根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，制備具有兩種或兩種以上的不同生物活性劑的表面的方法，尤其是當(dāng)兩種不同的生物活性劑從基底的表面釋放時(shí)，涂敷基底并從基底的表面遞送生物活性劑的傳統(tǒng)的方法是顯著的改進(jìn)。
生物可降解的涂層的組分可以通過使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)施用于醫(yī)療器械，覆蓋器械的整個(gè)表面或器械表面的一部分。如指出的，所述組分可以單獨(dú)或一起應(yīng)用于醫(yī)療器械，例如以組合物的形式。在器械上形成的涂層可以是單層涂層或多層涂層。
不同的因素可以影響生物活性劑從涂層中的遞送。這些包括在涂層中偶合的天然生物可降解的多糖的濃度和天然生物可降解多糖的程度，締合涂層的生物可降解的微粒的量和定位，微粒中生物活性劑的濃度，其它涂層的存在(如果包含在全部的涂層中)等等。例如，通過增加在聚合基質(zhì)或微粒中聚合材料的濃度或聚合材料的偶合或交聯(lián)的相對(duì)量，可以降低藥物的遞送速率?；谠诖颂峁┑拿枋龊瓦@個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的一般知識(shí)，人們可以改變涂層的性質(zhì)來提供從涂層中釋放一種或多種生物活性劑的期望的速率。
涂層的部分可以制得以相同或不同的速率降解。例如，生物可降解的微?？梢灾苽浠颢@得以具有比天然生物可降解的多糖基質(zhì)更快的降解速率。在這種情況下，生物活性劑可以釋放進(jìn)入天然生物可降解的多糖基質(zhì)和/或從天然生物可降解的多糖基質(zhì)中擴(kuò)散出。
基于天然生物可降解的多糖的涂層可以通過多種方法中的任何一種制得。如在此所用的“涂層”可以包含一層或多層“涂敷的層”，每層涂敷的層包含一種或多種涂層材料。在很多情況下，由單層材料構(gòu)成涂層，所述材料含有天然生物可降解的多糖如直鏈淀粉或麥芽糖糊精。在其它的情況下，涂層包含一層以上的涂敷的層，涂敷的層的至少一層含有天然生物可降解的多糖。如果多于一層存在于涂層中，所述層可以由相同或不同的材料組成。如果在表面上提供多個(gè)聚合層，可以選擇每一單獨(dú)的聚合物層來提供期望的作用。此外，多層的不同生物活性劑可以沉積在醫(yī)療器械表面上，以便特定的生物活性劑可以一次性地提供給醫(yī)療器械或從醫(yī)療器械釋放，每層中有一種或多種生物活性劑，其可以用聚合材料分開。
如果多于一層的涂敷的層應(yīng)用于表面，通常是連續(xù)施用。例如，天然生物可降解的多糖的涂敷的層可以形成，例如通過在物品上浸漬、噴霧、襯套(bushing)或抹(swabbing)涂層材料形成層，然后干燥涂敷的層?？梢灾貜?fù)該過程，提供有多個(gè)涂敷的層的涂層，其中至少一層含有天然生物可降解的多糖。
因此，在制備多個(gè)涂敷的層的一些實(shí)施方式中，每一涂敷的層是由相同的材料組成?；蛘?，一種或多種涂敷的層是由不同于一種或多種的其它層的材料組成。此外，多層的不同的生物活性劑可以沉積在醫(yī)療物品表面上，以便特定的生物活性劑可以一次性地提供給醫(yī)療器械或從醫(yī)療器械釋放，每層中有一種或多種生物活性劑，其可以用聚合材料分開。
本發(fā)明還提供了維持對(duì)在物品表面上的涂層形成極好控制的優(yōu)點(diǎn)。為了說明本發(fā)明的這個(gè)方面，把引發(fā)劑和含有懸垂的偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖一起處置于醫(yī)療物品的表面上。如果希望，可以處置生物活性劑。引發(fā)劑可以被處置在與天然生物可降解的多糖的混合物中，或者引發(fā)劑可以被單獨(dú)地處置。這些化合物通常以流體狀態(tài)(例如，懸浮于或溶解于水性液體中)處置，并可以使用在此所述的多種技術(shù)的任何一種來處置于物品表面上。在引發(fā)劑和天然生物可降解的多糖都被處置后，激活引發(fā)劑，導(dǎo)致懸垂的偶合基團(tuán)的活化，偶合天然生物可降解的多糖分子，形成涂層。處置和激活的步驟可以多種方式(如在此所述的和/或本領(lǐng)域已知的)完成，從而精確地控制涂層的形成。例如，物品表面上的涂層厚度和位置可以通過使用在此所述的技術(shù)和/或本領(lǐng)域已知的技術(shù)來控制。
在以下方法中優(yōu)選的方面，天然生物可降解的多糖選自直鏈淀粉和麥芽糖糊精。在以下方法的其它優(yōu)選方面，天然生物可降解的多糖具有平均分子量500,000Da或更少、250,000Da或更少、100,000Da或更少或50,000Da或更少。具有平均分子量500Da或更大的天然生物可降解的多糖也是優(yōu)選的。對(duì)于天然生物可降解的多糖，特別優(yōu)選的大小范圍是約1000Da至約10,000Da。
例如，在一些方面，所述方法包括如下步驟(i)把包含(a)含有偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖，(b)引發(fā)劑，和(c)生物活性劑的組合物處置于表面上；和(ii)激活引發(fā)劑，以在表面上提供含有天然生物可降解的多糖和生物活性劑的涂敷的組合物。
在其它方面，所述方法包括如下步驟(i)在表面上處置引發(fā)劑，(ii)把包含(a)含有偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖和(b)生物活性劑的組合物處置于表面上；和(iii)激活引發(fā)劑，以提供含有天然生物可降解的多糖和生物活性劑的涂敷的組合物。
在激活的步驟過程中，含天然生物可降解的多糖和生物活性劑的組合物接觸引發(fā)劑，并且激活引發(fā)劑來促進(jìn)兩個(gè)或更多個(gè)天然生物可降解的多糖通過它們的偶合基團(tuán)的交聯(lián)。在優(yōu)選的方面，天然生物可降解的多糖包含可聚合的基團(tuán)，如烯鍵不飽和基團(tuán)，并且引發(fā)劑能夠開始可聚合的基團(tuán)的自由基聚合。因此，在另一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了一種涂敷表面的方法，它包括以下步驟(i)在表面上處置包含(a)含烯鍵不飽和基團(tuán)的天然生物可降解的多糖，(b)聚合引發(fā)劑，和(c)生物活性劑的組合物，且(ii)激活聚合引發(fā)劑來引起直鏈淀粉化合物的聚合，由此在表面上提供了含有天然生物可降解的多糖和生物活性劑的涂敷的組合物。
而在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種具有涂敷的組合物的醫(yī)療器械，所述涂敷的組合物含有眾多的偶合的天然生物可降解的多糖和生物活性劑。
在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了制備生物可降解的涂層的方法，所述涂層含有(a)含有偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖和(b)含有生物活性劑的生物可降解的微粒。
在一些實(shí)施方式中，偶合基團(tuán)可以被引發(fā)劑激活。因此，所述方法可以包括如下步驟(i)把引發(fā)劑置于表面，(ii)處置包含(a)含有偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖和(b)含有生物活性劑的生物可降解的微粒的組合物；和(iii)激活引發(fā)劑來提供生物可降解的釋放生物活性劑的涂敷的組合物，其包含天然生物可降解的多糖和含有生物活性劑的生物可降解的微粒。
在優(yōu)選的方面，天然生物可降解的多糖包含可聚合的基團(tuán)如烯鍵不飽和基團(tuán)，并且引發(fā)劑能夠引發(fā)可聚合的基團(tuán)的自由基聚合。因此，在另外的實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了一種涂敷表面的方法，它包括如下步驟(i)在表面上處置包含(a)含有烯鍵不飽和基團(tuán)的天然生物可降解的多糖、(b)聚合引發(fā)劑和(c)含生物活性劑的生物可降解的微粒的組合物，(ii)激活聚合引發(fā)劑引起天然生物可降解的多糖的聚合，由此提供了一種涂敷的組合物，其在天然生物可降解的多糖基質(zhì)中包含生物可降解的微粒。
本發(fā)明還提供了制備涂敷的表面可替代的方法，所述涂敷的表面是生物可降解的并且含有可以釋放生物活性劑的微粒。所述方法包括以兩步或更多步驟在表面上處置至少以下的試劑(a)含有第一偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖，(b)含有第二偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖，第二偶合基團(tuán)與第一偶合基團(tuán)反應(yīng)，以及(c)含有生物活性劑的生物可降解的微粒。根據(jù)這個(gè)方法，試劑(a)和(b)相互反應(yīng)，且被分別地處置于表面上，但是可以各自包含(c)。例如，首先將試劑(a)處置于表面上，然后含有試劑(b)和(c)的混合物處置于試劑(a)上。試劑(a)和(b)反應(yīng)，使天然生物可降解的多糖連結(jié)在一起形成涂層，所述涂層包含(c)、生物可降解的微粒。
本發(fā)明還提供了制備生物可降解的封閉劑涂層的方法，所述涂層包含含有偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖；任選地將生物活性劑包含在封閉劑涂層中。
在一些實(shí)施方式中，所述方法包括如下步驟(i)處置含有(a)具有偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖和(b)引發(fā)劑的封閉劑組合物，(ii)激活引發(fā)劑來形成封閉劑涂層。本發(fā)明的這個(gè)方面包括涂層方法，其中進(jìn)行本體聚合方法。例如，在一些實(shí)施方式中，將包含聚合引發(fā)劑和具有可聚合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖的組合物處置在表面上。然后引發(fā)劑被激活來促進(jìn)本體聚合以及締合表面的的天然生物可降解的多糖的偶合。
在其它方面，所述方法包括如下步驟(i)在表面處置引發(fā)劑，(ii)處置具有偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖，(iii)激活引發(fā)劑提供含有直鏈淀粉聚合物的涂敷的組合物。天然生物可降解的多糖可以隨同其它的試劑(如果期望)一起處置在表面上。本發(fā)明的這個(gè)方面包括涂敷方法，其中進(jìn)行接枝聚合方法。例如，在一些實(shí)施方式中，首先將聚合引發(fā)劑置于表面上，然后具有可聚合基固的天然生物可降解的多糖置于含有引發(fā)劑的表面上。引發(fā)劑被激活來促進(jìn)自由基聚合以及表面上天然生物可降解的多糖的偶合。
在本發(fā)明的其它實(shí)施方式中，獲得了包含具有偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖以及生物活性劑的水性組合物，并將其用于為表面提供封閉劑涂層的方法中。這種組合物可以通過混合天然生物可降解的多糖和生物活性劑，例如水溶性小分子、蛋白質(zhì)或核酸來制得。在本發(fā)明優(yōu)選的方面，生物活性劑是促凝血因子或促血栓形成因子。例如，生物活性劑可以是蛋白質(zhì)如重組膠原，或者是與血小板上的受體結(jié)合誘導(dǎo)血小板聚集的其它蛋白質(zhì)。
在本發(fā)明的一些方面，將涂層放置接觸水性溶液，或涂層組合物的材料。假如引起天然生物可降解的多糖降解的酶(或其它降解劑)不是以足以引起材料實(shí)質(zhì)上降解的量存在，在水溶液存在下涂層或涂層材料被設(shè)計(jì)為穩(wěn)定的。
例如，本發(fā)明提供了貯存穩(wěn)定的組合物，包含含有偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖。根據(jù)在此提供的詳述，可以獲得或制得這些組合物，然后在使用組合物形成生物可降解的涂層前貯存一段時(shí)間，在貯存的過程中沒有發(fā)生天然生物可降解的多糖的顯著的降解。
因此，本發(fā)明還提供了制備生物可降解的涂層的方法，它包括制備包含含有偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖的生物可降解的涂層組合物；貯存涂層組合物一段時(shí)間；然后使用涂層組合物來制得生物可降解的涂層。在貯存涂層組合物之前或之后，可以任選地加入一種或多種生物活性劑和/或微粒。
在相關(guān)的方面，本發(fā)明還提供了能夠進(jìn)行合成以及合成后程序的益處，其中天然生物可降解的多糖與水性組合物接觸，且有了少的多糖降解的風(fēng)險(xiǎn)。例如，天然生物可降解的多糖可以和純化用水性溶液接觸，沒有天然生物可降解的多糖顯著地降解的風(fēng)險(xiǎn)。
還在另一個(gè)方面，本發(fā)明涉及在物品上形成的涂層的穩(wěn)定性。本發(fā)明提供了一種方法，它包括獲得具有涂層的物品，然后使物品與水性溶液接觸，所述的涂層含有天然生物可降解的多糖。例如，水性溶液可以是儲(chǔ)藏液、用于使涂敷的器械的表面水合的溶液、或水性消毒液。
在一些方面，涂層可以接觸水性消毒液。醫(yī)療物品或醫(yī)療物品的部分可以制得具有涂層，并且可以處理這些物品來使物品的一個(gè)或多個(gè)部分，或者整個(gè)醫(yī)療物品滅菌?？梢栽谑褂冕t(yī)療物品之前滅菌，和/或在一些情況下，可以在醫(yī)療物品的植入過程中滅菌。
在一些方面，本發(fā)明提供了一種通過使涂層和酶接觸，使生物活性劑從生物可降解的涂層中釋放的方法，所述的酶引起涂層的降解。在進(jìn)行此方法的過程中，把涂敷的物品如可植入的醫(yī)療器械提供給受試者。涂敷的物品具有生物可降解的涂層，它包含具有懸垂的偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖，其中通過偶合基團(tuán)的反應(yīng)形成大量的天然生物可降解的多糖的交聯(lián)基質(zhì)，在物品的表面上形成涂層，并且其中涂層含有生物活性劑。然后再用糖酶接觸涂層，該糖酶可以促進(jìn)生物可降解的涂層的降解。
接觸涂層的糖酶優(yōu)選地特異性地降解涂層，使天然生物可降解的多糖降解并釋放出生物活性劑?？捎糜谔禺愋越到馓烊簧锟山到獾亩嗵峭繉拥奶敲傅膶?shí)例包括α-淀粉酶如唾液和胰α-淀粉酶；二糖酶如麥芽糖酶、乳糖酶和蔗糖酶；三糖酶；和葡萄糖淀粉酶(淀粉葡萄糖苷酶)。
糖酶可以給予受試者來增加植入器械周圍，例如血清中或組織中的局部濃度，以便糖酶可以促進(jìn)涂層的降解。示例性地引入糖酶的途徑包括，局部注射、靜脈內(nèi)(IV)途徑等。選擇性地，通過直接增加涂敷的物品附近的糖酶濃度來促進(jìn)降解，例如通過飲食方法或通過攝取或給予增加糖酶全身水平的化合物。
在其它情況下，糖酶可以提供于涂敷的物品的部分上。例如，糖酶可以從不具有天然生物可降解的聚合物涂敷的物品的部分流出。在這個(gè)方面，當(dāng)糖酶釋放時(shí)，其局部地作用于涂層，引起涂層降解并促進(jìn)生物活性劑的釋放。選擇性地，糖酶可以存在于涂層的一個(gè)或多個(gè)部分中的微粒中。當(dāng)糖酶從微粒中釋放時(shí)，其引起涂層降解并促進(jìn)生物活性劑的釋放。
參照以下的非限制性的實(shí)施例，進(jìn)一步地描述本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，實(shí)施方式可以進(jìn)行多種改變。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)不限于本申請描述的實(shí)施方式，只限于權(quán)利要求語言描述的實(shí)施方式和這些實(shí)施方式的等同方式。除非另有說明，所有百分比都是按重量計(jì)。
實(shí)施例1丙烯酸酯化的直鏈淀粉的合成具有可聚合的乙烯基的直鏈淀粉是通過在250mL琥珀色瓶中混合0.75g直鏈淀粉(A0512；Aldrich)和100mL的二甲亞砜(JT Baker)，在攪拌下制得。一小時(shí)后，加入2mL三乙胺(TEA；Aldrich)，所得混合物在室溫下攪動(dòng)5分鐘。隨后，加入2mL的縮水甘油基丙烯酸酯(Polysciences)，讓直鏈淀粉和縮水甘油基丙烯酸酯在室溫?cái)嚢柘抡狗磻?yīng)。含有直鏈淀粉-縮水甘油基丙烯酸酯反應(yīng)產(chǎn)物的混合物用DI水，采用連續(xù)流動(dòng)透析來透析3天。將得到的丙烯酸酯化的直鏈淀粉(0.50g；產(chǎn)率71.4％)凍干并在室溫下干燥避光保存。
實(shí)施例2
MTA-PAAm的合成聚合引發(fā)劑是通過使具有光敏基團(tuán)的甲基丙烯酰胺與丙烯酰胺共聚合化制得的。
首先制備甲基丙烯酰胺-氧代噻噸單體(N-[3-(7-甲基-9-氧代噻噸-3-甲酰氨基)丙基]甲基丙烯酰胺(MTA-APMA))。在配備干燥管的250mL圓底燒瓶中，將按照美國專利號(hào)5,858,653實(shí)施例2中描述方法制備得到的N-(3-氨基丙基)甲基丙烯酰胺鹽酸鹽(APMA)4.53g(25.4mmol)，懸浮于100mL無水氯仿中。按照美國專利號(hào)4,506,083中實(shí)施例D中描述的方法制備7-甲基-9-氧代噻噸-3-甲酸(MTA)。MTA-氯化物(MTA-Cl)按照美國專利號(hào)6,007,833實(shí)施例1中描述的方法制備。在冰浴中將漿液冷卻后，在攪拌下將固體MTA-Cl(7.69g；26.6mmol)加入APMA-氯仿的混懸液中。然后用1.5小時(shí)加入含7.42mL(53.2mmol)TEA的20mL氯仿中的溶液，之后緩慢升溫至室溫?；旌衔镌诟稍锕芟掠谑覝?cái)嚢?6小時(shí)。之后，將反應(yīng)物用0.1N HCl洗滌并在加入少量的作為抑制劑的吩噻嗪后在真空中除去溶劑。所得產(chǎn)物在四氫呋喃(THF)/甲苯(3/1)中重結(jié)晶并風(fēng)干后得到8.87g(88.7％產(chǎn)率)產(chǎn)物。MTA-APMA的結(jié)構(gòu)用NMR分析得到確認(rèn)。
然后使MTA-APMA在存在2-巰基乙醇(鏈轉(zhuǎn)移劑)、N，N，N′，N′-四甲基乙二胺(共催化劑)和2，2′-偶氮二(2-甲基-丙腈)(自由基引發(fā)劑)下在DMSO中于室溫下與丙烯酰胺共聚合。溶液用氮?dú)鈬娚?0分鐘，密封，并在55℃下培養(yǎng)20小時(shí)。溶液用DI水使用連續(xù)流動(dòng)透析透析3天。將得到的MTA-PAAm凍干、干燥貯存并在室溫下避光保存。
實(shí)施例3直鏈淀粉涂層的形成將100mg實(shí)施例1中制備的丙烯酸酯化的直鏈淀粉放置于8mL的琥珀色瓶中。向丙烯酸酯化的直鏈淀粉中加入3mg MTA-PAAm(凍干的)、2μL的2-NVP(N-乙烯基-2-吡咯烷酮；促進(jìn)劑(Bimax))和1mL的1X磷酸鹽緩沖鹽水(1X PBS)。然后將試劑在振蕩器上于37℃下混合1小時(shí)。將量為50μL的混合物放置于載玻片(2991FI；Esco)上，并用配備400-500nm濾光片(50mW/cm2)的EFOS 100 SS光照系統(tǒng)光照50秒。光照后，發(fā)現(xiàn)聚合物形成具有高彈體性質(zhì)的半堅(jiān)硬的凝膠。
實(shí)施例4溴甲基二苯甲酮(BMBP)的制備將4-甲基二苯甲酮(750g；3.82摩爾)加入頂部裝有攪拌器的5升Morton燒瓶中，并溶解于2850mL的苯中。然后加熱溶液至回流，接著滴加含610g(3.82摩爾)溴的330mL苯溶液。滴加的速度大約為1.5mL/min，并且燒瓶用90瓦特(90焦耳/sec)的鹵素聚光燈光照使反應(yīng)開始。在燈上使用定時(shí)器，提供10％工作周期(開5秒，關(guān)40秒)，1小時(shí)后為20％工作期(開10秒，關(guān)40秒)。在加入結(jié)束時(shí)，用氣相色譜法分析產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)其含有71％的期望的4-溴甲基二苯甲酮，8％的二溴代產(chǎn)物，以及20％未反應(yīng)的4-甲基二苯甲酮。冷卻后，反應(yīng)混合物用含10g亞硫酸氫鈉的100mL水溶液洗滌，接著用3×200mL的水洗滌。產(chǎn)物通過硫酸鈉干燥，并從1∶3的甲苯己烷重結(jié)晶兩次。真空干燥后，分離出635g 4-溴甲基二苯甲酮，產(chǎn)率為60％，熔點(diǎn)為112℃-114℃。核磁共振(″NMR″)分析(1H NMR(CDCl3))與期望產(chǎn)物一致芳香族質(zhì)子7.20-7.80(m，9H)和亞甲基質(zhì)子4.48(s，2H)。所有化學(xué)位移值是用ppm表示，來自四甲基甲硅烷內(nèi)標(biāo)物的低磁場。
實(shí)施例5亞乙基雙(4-苯甲酰芐基二甲基銨)二溴化物的制備將N，N，N′，N′-四甲基乙二胺(6g；51.7mmol)在攪拌下溶解于225mL的氯仿中。如實(shí)施例4所述將BMBP(29.15g；106.0mmol)作為固體加入，反應(yīng)混合物在室溫下攪拌72小時(shí)。此后，得到的固體過濾分離，并用冷氯仿漂洗白色固體。在真空中除去殘余溶劑，分離出34.4g固體，產(chǎn)率為99.7％，熔點(diǎn)為218℃-220℃。NMR分光計(jì)分析與期望產(chǎn)物一致1H NMR(DMSO-d6)芳香族質(zhì)子7.20-7.80(m，18H)，芐基亞甲基4.80(br.s，4H)，胺亞甲基4.15(br.s，4H)和甲基(br.s，12H)。
實(shí)施例6在PET網(wǎng)織品上形成直鏈淀粉基質(zhì)將如實(shí)施例1所述的丙烯酸酯化的直鏈淀粉(100mg)放置于8mL琥珀色瓶中。向丙烯酸酯化的直鏈淀粉中加入如實(shí)施例5所述的亞乙基雙(4-苯甲酰芐基二甲基銨)二溴化物(3mg)、2μl的2-NVP、以及1mL的1X磷酸鹽緩沖鹽水(1XPBS)，并在振蕩器上于37℃下混合2小時(shí)。將混合物(250μl)涂敷在3cm×2cm聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)網(wǎng)狀基底上(411μm單絲直徑；Goodfellow Cambridge Ltd.，UK)。將涂有直鏈淀粉混合物的PET基底放置于Dymax Lightweld PC-2光照系統(tǒng)(Dymax Corp.；光強(qiáng)度6.5mW/cm2)中距離光源15cm的地方，照射60秒。光照后，發(fā)現(xiàn)涂布的直鏈淀粉混合物在PET基底上形成具有明顯高彈體性質(zhì)的半堅(jiān)硬凝膠。
實(shí)施例71-(6-氧代-6-羥基己基)馬來酰亞胺(Mal-EACA)的制備以下列方法制備馬來酰亞胺功能性酸，并且將該酸用于實(shí)施例8。在配備頂置攪拌器和干燥管的3升三頸瓶中，將EACA(6-氨基己酸)，(100g；0.762摩爾)溶解于300mL的乙酸中。將馬來酸酐(78.5g；0.801摩爾)溶解于200mL的乙酸中，并加入到EACA溶液中。將混合物在沸水浴中加熱同時(shí)攪拌1小時(shí)，使產(chǎn)生白色固體。在室溫下冷卻整夜后，過濾收集固體，用己烷漂洗兩次，每次漂洗用50mL。干燥后，(z)-4-氧代-5-氮雜-十一-2-烯二酸(化合物1)的產(chǎn)率為158-165g(90-95％)，熔點(diǎn)為160℃-165℃。1H NMR分光計(jì)的分析與期望產(chǎn)物一致1H NMR(DMSO-d6，400MHz)δ6.41，6.24(d，2H，J＝12.6Hz；乙烯基質(zhì)子)，3.6-3.2(b，1H；酰胺質(zhì)子)，3.20-3.14(m，2H鄰近氮原子的亞甲基)，2.20(t，2H，J＝7.3；鄰近羰基的亞甲基)，1.53-1.44(m，4H；鄰近中心亞甲基的亞甲基)，和1.32-1.26(m，2H；中心的亞甲基)。
向裝備有頂置攪拌器、冷凝器、熱電偶、添加漏斗、惰性氣體入口以及加熱套管的2升圓底燒瓶中，加入(z)-4-氧代-5-氮雜-十一-2-烯二酸(160g；0.698摩爾)、氯化鋅280g(2.05摩爾)、以及吩噻嗪0.15g。將氯仿(CHCl3)320mL加入2升反應(yīng)燒瓶，開始攪拌混合物。用1小時(shí)加入三乙胺(480mL；348g，3.44摩爾(TEA))。之后用2小時(shí)加入氯三甲基硅烷(600mL；510g，4.69摩爾)。使反應(yīng)物回流，并回流整夜(～16小時(shí))。冷卻反應(yīng)物，并用15分鐘將其加入裝有由CHCl3(500mL)、水(1.0升)、冰(300g)、以及12N鹽酸(240mL)形成的混合物的20升容器中。攪拌15分鐘后，檢測水層確保其pH小于5。分離有機(jī)層，水層每次萃取用CHCl3(700mL)萃取三次。合并有機(jī)層，并在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上蒸發(fā)。然后將殘余物放置于20升的容器中。將含碳酸氫鈉(192g)的水(2.4升)溶液加入殘余物。攪拌碳酸氫鈉溶液直到固體溶解。用鹽酸溶液(26升1.1N)在5分鐘內(nèi)處理碳酸氫鹽溶液使其pH低于2。然后將酸化的混合物用兩部分CHCl3(1.2升和0.8升)分兩次萃取。通過硫酸鈉干燥合并的萃取物并蒸發(fā)。殘余物用甲苯和己烷重結(jié)晶。然后過濾分離得到結(jié)晶產(chǎn)物并干燥得到85.6g白色的N-(6-氧代-6-羥基己基)馬來酰亞胺(Mal-EACA；化合物2)。NMR分光計(jì)的分析與期望產(chǎn)物一致1H NMR(CDCl3，400MHz)δ6.72(s，2H；馬來酰亞胺質(zhì)子)，3.52(t，2H，J＝7.2Hz；鄰近馬來酰亞胺的亞甲基)，2.35(t，2H，J＝7.4；鄰近羰基的亞甲基)，1.69-1.57(m，4H；鄰近中心亞甲基的亞甲基)，以及1.39-1.30(m，2H；中心亞甲基)。該產(chǎn)物的DSC(差示掃描量熱計(jì))熔點(diǎn)峰為89.9℃。
化合物1 化合物2實(shí)施例8N-(5-異氰酸根合戊基)馬來酰亞胺(Mal-C5-NCO)的制備把來自實(shí)施例7的Mal-EACA(5.0g；23.5毫摩爾)和CHCl3(25mL)放置于100mL圓底燒瓶中，并在冰浴中冷卻下用磁棒攪拌。加入草酰氯(10.3mL；～15g；118毫摩爾)，反應(yīng)物回到室溫并攪拌整夜。在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上除去揮發(fā)物，殘余物與CHCl3共沸三次，每次用10mL。將中間產(chǎn)物Mal-EAC-Cl[N-(6-氧代-6-氯己基)馬來酰亞胺](化合物3)溶解于丙酮(10mL)中，并加入冷的(冰浴)攪動(dòng)的含疊氮化鈉(2.23g；34.3毫摩爾)的水(10mL)溶液中。在冰浴中攪動(dòng)該混合物1小時(shí)。在冰浴中撇開有機(jī)層，水層用CHCl3萃取三次，每次10mL。?；B氮化物的所有操作均在冰浴溫度下進(jìn)行。合并的疊氮化物反應(yīng)的有機(jī)溶液，通過無水硫酸鈉干燥1小時(shí)。N-(6-氧代-6-疊氮己基)馬來酰亞胺(化合物4)溶液通過在分子篩上輕輕旋轉(zhuǎn)整夜，進(jìn)行進(jìn)一步干燥。過濾冷的疊氮化物溶液，加入回流的CHCl3中，在10分鐘內(nèi)加入5mL。疊氮化物溶液回流2小時(shí)。得到的Mal-C5-NCO(化合物5)溶液重量為55.5g，避濕保存。取異氰酸酯溶液樣品136mg，經(jīng)蒸發(fā)，并用DBB(1，4-二溴苯)7.54mg和氯仿-d，0.9mL處理1H NMR(CDCl3，400MHz)66.72(s，2H)，3.55(t，2H，J＝7.2Hz)，3.32(t，2H，J＝6.6Hz)，1.70-1.59(m，4H)，1.44-1.35(m，2H)。NMR光譜與期望產(chǎn)物一致。DBB內(nèi)標(biāo)δ在7.38(積分值為2.0，4H；每摩爾產(chǎn)物)用于估計(jì)溶液中Mal-C5-NCO的摩爾數(shù)。理論上計(jì)算出的溶液中的產(chǎn)物量為23.2毫摩爾，產(chǎn)率為98％。NCO試劑(濃度為0.42毫摩爾/g)用于在實(shí)施例14中制備大分子單體。
化合物3 化合物4
化合物5實(shí)施例93-(丙烯?；趸?丙酸(丙烯酸2-羧乙基酯；CEA)的制備將丙烯酸(100g；1.39摩爾)和吩噻嗪(0.1g)放置于500mL的圓底燒瓶中。反應(yīng)物在92℃下攪拌14個(gè)小時(shí)。在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上用機(jī)械真空泵于25℃下除去多余的丙烯酸。得到的殘余物的量為51.3g。CEA(化合物6)不經(jīng)純化用于實(shí)施例10。
化合物6實(shí)施例103-氯-3-氧代丙基丙烯酸酯(CEA-Cl)的制備將來自實(shí)施例9的CEA(51g；～0.35摩爾)和二甲基甲酰胺(DMF；0.2mL；0.26毫摩爾)溶解于CH2Cl3(100mL)中。在200mm壓力下，在冰浴中，將CEA溶液緩慢地(在2個(gè)小時(shí)內(nèi))加入裝有草酰氯(53mL；0.61摩爾)、DMF(0.2mL；2.6毫摩爾)、蒽醌(0.5g；2.4毫摩爾)、吩噻嗪(0.1g，0.5毫摩爾)和CH2Cl3(75mL)的攪拌溶液的500mL圓底燒瓶中。用干冰冷凝器將CH2Cl3保留在反應(yīng)燒瓶中。加入完成后，反應(yīng)在室溫下攪拌過夜。反應(yīng)溶液的重量為369g。CEA-Cl(化合物7)反應(yīng)溶液(124mg)樣品用1，4-二溴苯(DBB，6.85mg)處理，并溶于CDCl3中1H NMR(CDCl3，400MHz)67.38(s，4H；DBB內(nèi)標(biāo))，6.45(d，1H，J＝17.4Hz)，6.13(dd，1H，J＝17.4，10.4Hz)，5.90(d，1H，J＝10.4Hz)，4.47(t，2H，J＝5.9Hz)，3.28(t，2H，J＝5.9)。光譜與期望產(chǎn)物一致。通過積分，0.394摩爾的DBB對(duì)應(yīng)于1.0摩爾的CEA-Cl，得到計(jì)算產(chǎn)率61％。市場上可購得的CEA(426g；Aldrich)按照與上述相似的步驟與草酰氯(532mL)反應(yīng)。殘余的CEA-Cl(490g)采用油浴于140℃下，在18mm Hg壓力下蒸餾。餾出物的溫度達(dá)到98℃，收集得150g餾出物。餾出物在120℃的最高浴溫度，18mm Hg壓力下重蒸餾。餾出物的溫度為30℃至70℃，得到11g物質(zhì)。餾出物似乎為3-氯-3-氧代丙基3-氯丙酸鹽。第二次蒸餾的殘余物(125g；理論值26％)用于實(shí)施例11。
化合物7實(shí)施例113-疊氮基-3-氧代丙基丙烯酸酯(CEA-N3)的制備將來自實(shí)施例10的CEA-Cl(109.2g；0.671摩爾)溶解于丙酮(135mL)。將疊氮化鈉(57.2g；0.806摩爾)溶解于水(135mL)并冷卻。然后在冰浴中，在強(qiáng)烈攪拌1.5小時(shí)下將CEA-Cl溶液加入冷卻的疊氮化物溶液。反應(yīng)混合物萃取兩次，每次萃取用150mL的CHCl3。把CHCl3溶液通過直徑為40mm，長為127mm的硅膠柱。3-疊氮基-3-氧代丙基丙烯酸酯(化合物8)溶液在4℃下，通過干燥的分子篩輕輕地?cái)噭?dòng)過夜。干燥的溶液不經(jīng)純化用于實(shí)施例12。
化合物8實(shí)施例122-異氰酸根合乙基丙烯酸酯(EA-NCO)的制備將干燥的疊氮化物溶液(得自實(shí)施例11)緩慢加入回流的CHCl3，75mL中。加入完畢后，繼續(xù)回流2小時(shí)。EA-NCO(化合物9)溶液(594.3g)避濕保存。取EA-NCO溶液(283.4mg)樣品與DBB(8.6mg)混合并蒸發(fā)。將殘余物溶解于CDCl31H NMR(CDCl3，400MHz)δ7.38(s，4H；DBB內(nèi)標(biāo))，6.50(d，1H，J＝17.3Hz)，6.19(dd，1H，J＝17.3，10.5Hz)，5.93(d，1H，J＝10.5Hz)，4.32(t，2H，J＝5.3Hz)，3.59(t，2H，J＝5.3)。光譜與期望EA-NCO一致。通過積分，0.165摩爾DBB對(duì)應(yīng)于1.0摩爾的EA-NCO，得到的計(jì)算濃度為110mg EA-NCO/g溶液。EA-NCO溶液用于制備實(shí)施例13中的大分子單體。

化合物9實(shí)施例13制備麥芽糖糊精-丙烯酸酯大分子單體(MD-丙烯酸酯)將麥芽糖糊精(MD；Aldrich；9.64g；～3.21毫摩爾；DE(葡萄糖當(dāng)量)4.0-7.0)溶解于60mL的二甲亞砜(IMSO)中。計(jì)算麥芽糖糊精的大小為2,000Da-4,000Da。實(shí)施例12的EA-NCO溶液(24.73g；19.3毫摩爾)經(jīng)蒸發(fā)并溶解于干燥的DMSO(7.5mL)中。將這兩個(gè)DMSO溶液混合并加熱至55℃過夜。將DMSO溶液放置于透析袋(1000MWCO，45mm平展寬度×50cm長度)中，并用水透析3天。將大分子單體溶液過濾并凍干得到7.91g白色固體。將大分子單體(49mg)樣品和DBB(4.84mg)溶解于0.8mL DMSO-d6中1H NMR(DMSO-d6，400MHz)δ7.38(s，4H；內(nèi)標(biāo)物積分值2.7815)，6.50，6.19，和5.93(雙重峰，3H；乙烯基質(zhì)子積分值3.0696)。計(jì)算的大分子單體的丙烯酸酯負(fù)荷量為0.616微摩爾/毫克聚合物。測定大分子單體制備基質(zhì)的能力(實(shí)施例15&16)，包括制備FITC-葡聚糖(實(shí)施例19)和涂層(實(shí)施例18)的能力。
實(shí)施例14制備麥芽糖糊精-馬來酰亞胺大分子單體(MD-Mal)用與實(shí)施例13相似的步驟制備MD-Mal大分子單體。將實(shí)施例8的Mal-C5-NCO溶液(0.412g；1.98毫摩爾)蒸發(fā)并溶解于干燥的DMSO(2mL)中。將MD(0.991g；0.33毫摩爾)溶解于DMSO(5mL)。將DMSO溶液合并，并在55℃下攪動(dòng)16小時(shí)。經(jīng)透析和凍干得到0.566g產(chǎn)物。將大分子單體(44mg)樣品和DBB(2.74mg)溶解于0.8mL DMSO-d61H NMR(DMSO-d6，400MHz)δ7.38(s，4H；內(nèi)標(biāo)物積分值2.3832)，6.9(s，2H；馬來酰亞胺質(zhì)子積分值1.000)。計(jì)算出的大分子單體的丙烯酸酯負(fù)荷量為0.222微摩爾/毫克聚合物。測定大分子單體制備基質(zhì)的能力(見實(shí)施例17)。
實(shí)施例15使用MTA-PAAm形成麥芽糖糊精-丙烯酸酯生物可降解的基質(zhì)將按照實(shí)施例13制備的250mg MD-丙烯酸酯放置于8mL琥珀色瓶中。向MD-丙烯酸酯中加入3mg MTA-PAAm(凍干的)、2μL2-NVP和1mL的1X磷酸鹽緩沖鹽水(1XPBS)。然后將試劑在振蕩器上于37℃下混合1小時(shí)。將50μL混合物放置于載玻片上，并用裝備400-500nm濾光片的EFOS 100SS光照系統(tǒng)光照40秒。光照后，發(fā)現(xiàn)聚合物形成具有高彈體性質(zhì)的半堅(jiān)硬凝膠。
實(shí)施例16使用樟腦醌形成MD-丙烯酸酯生物可降解的基質(zhì)將按照實(shí)施例13制備的250mg MD-丙烯酸酯放置于8mL的琥珀色瓶中。向MD-丙烯酸酯中加入14mg的樟腦醌-10-磺酸水合物(Toronto Research Chemicals，Inc.)、3μL 2-NVP和1mL蒸餾水。將試劑在振蕩器上于37℃混合1小時(shí)。將50μL混合物放置于載玻片上，并用SmartliteIQTMLED治療光(Dentsply Caulk)光照40秒。光照后，發(fā)現(xiàn)聚合物形成具有高彈體性質(zhì)的半堅(jiān)硬凝膠。
實(shí)施例17使用MTA-PAAm形成MD-Mal生物可降解的基質(zhì)將按照實(shí)施例14制備的250mg MD-Mal放置于8mL琥珀色瓶中。向MD-Mal中加入3mg MTA-PAAm(凍干的)、2μL 2-NVP和1mL的1X磷酸鹽緩沖鹽水(1X PBS)。將試劑在振蕩器上于37℃下混合1小時(shí)。將50μL混合物放置于載玻片上，并用裝備400-500nm濾光片的EFOS 100 SS光照系統(tǒng)光照40秒。光照后，發(fā)現(xiàn)聚合物形成具有高彈體性質(zhì)的半堅(jiān)硬凝膠。
實(shí)施例18用MD-丙烯酸酯涂敷PEBAX小棒將按照美國專利號(hào)5,637,460中所述制備的100mg的光衍生的聚(乙烯吡咯烷酮)(光-PVP)，和按照美國專利號(hào)5,414,075(實(shí)施例1)中描述制備的并可在市場上從SurModics，Inc.(Eden Prairie，MN)作為PR01購得的的光引發(fā)劑四(4-苯甲酰苯基甲氧基甲基)甲烷(5mg)與10mL異丙醇(IPA；Fisher)混合1分鐘。將1mL的混合物放置于1.8mL埃彭道夫管(VWR)中。將1.2cm的PEBAX小棒(Medical Profiles，Inc)浸于溶液中10秒，浸漬速率為0.1cm/秒，并以相同的速率取出。讓小棒風(fēng)干5分鐘。將小棒放置在Dymax Lightweld PC-2光照系統(tǒng)(Dymax Corp.；光強(qiáng)度6.5mW/cm2)中，距離光源30cm處，光照射180秒，然后移開。
將根據(jù)實(shí)施例13制備的250mg的MD-丙烯酸酯放置于8mL琥珀色瓶中。向MD-丙烯酸酯中加入按照美國專利號(hào)6,278,018(實(shí)施例1)制備的并可從SurModics，Inc.(Eden Prairie，MN)作為PR04購得的4，5-二(4-苯甲酰苯基亞甲氧基)苯-1，3-二磺酸(5mg)、以及1mL的1X磷酸鹽緩沖鹽水(1X PBS)。然后將試劑在振蕩器上于37℃下混合1小時(shí)。將1mL的混合物放置于1.8mL的埃彭道夫管(VWR)中。將光PVP/PR01涂敷的PEBAX小棒在混合物中浸30秒，浸漬的速率為0.3cm/s，并以相同的速率取出。將小棒立即放置在Dymax LightweldPC-2光照系統(tǒng)(Dymax Corp.；光強(qiáng)度6.5mW/cm2)中，距離光源30cm處，光照射180秒，然后移開。
MD-丙烯酸酯涂敷的小棒在掃描電子顯微鏡(SEM；LEO Supra35VP)下檢查；MD-丙烯酸酯涂層厚度為2.1μm至2.5μm，平均涂層厚度為2.3μm。
實(shí)施例19生物活性劑摻入/從MD-丙烯酸酯基質(zhì)中釋放將按照實(shí)施例13制備的500mg的MD-丙烯酸酯放置于8mL的琥珀色瓶中。向MD-丙烯酸酯中加入3mg的MTA-PAAm(凍干的)、2μL 2-NVP以及1mL 1X磷酸鹽緩沖鹽水(1X PBS)。將試劑在振蕩器上于37℃下混合1小時(shí)。向該混合物加入5mg的70kD FITC-葡聚糖或5mg 10kD FITC-葡聚糖(Sigma)并渦旋30秒。將200μL的混合物放置在聚四氟乙烯孔板(直徑8mm，深4mm)中，并用裝備400-500nm濾光片的EFOS 100SS光照系統(tǒng)照射40秒。照射后，將基質(zhì)轉(zhuǎn)移至于12孔板(Falcon)并放在含有0.6mL的PBS的孔中。6天每次間隔一天，從每個(gè)孔中取去150μL PBS并放入96孔板。將剩余的850μL從樣品中除去，并用1mL新鮮PBS代替。將96孔板在分光光度計(jì)(Shimadzu)上以490吸收度分析FITC-葡聚糖。結(jié)果顯示至少70％可探測的10kd或70kD FITC-葡聚糖在2天后從基質(zhì)中釋放出來。肉眼觀察顯示非量化量的10kd或70kD FITC-葡聚糖在6天后仍留在基質(zhì)中。
實(shí)施例20MD-丙烯酸酯基質(zhì)的酶降解在37℃下將MD-丙烯酸酯涂敷的PEBAX小棒(來自實(shí)施例18)放置于轉(zhuǎn)動(dòng)的板上5mL包含24μg的α-淀粉酶(Sigma；catalog#A6814)的1X磷酸鹽緩沖鹽水(PBS)中7天。7天后，將小棒從PBS中取出，并用蒸餾水洗滌。然后將小棒在掃描電子顯微鏡(LEO Supra 35VP)下檢查；經(jīng)檢查，未檢測到MD-丙烯酸酯涂層的痕跡。作為對(duì)照，將MD-丙烯酸酯-涂敷的PEBAX放置在不包含α-淀粉酶的1X磷酸鹽緩沖鹽水(PBS)中；經(jīng)檢查，MD-丙烯酸酯涂層是完整的，并顯示沒有降解的跡象。
權(quán)利要求
1.一種含有生物可降解的涂層的物品，該涂層包含天然生物可降解的多糖，該多糖含有一個(gè)或多個(gè)懸垂的偶合基團(tuán)，其中通過偶合基團(tuán)的反應(yīng)形成眾多天然生物可降解的多糖的交聯(lián)基質(zhì)在該物品的表面上形成所述涂層，并且其中該生物可降解的多糖具有500,000Da或更小的分子量。
2.權(quán)利要求1的生物可降解的涂層，其中所述天然生物可降解的多糖具有500Da或更大的分子量。
3.權(quán)利要求2的生物可降解的涂層，其中所述天然生物可降解的多糖具有1000Da-10,000Da范圍的分子量。
4.權(quán)利要求1的生物可降解的涂層，其中所述天然生物可降解的多糖選自包括直鏈淀粉、麥芽糖糊精、支鏈淀粉、淀粉、葡聚糖、透明質(zhì)酸、肝素、硫酸軟骨素、硫酸皮膚素、硫酸乙酰肝素、硫酸角質(zhì)素、硫酸葡聚糖、多硫酸戊聚糖和脫乙酰殼多糖的多糖的組。
5.權(quán)利要求4的生物可降解的涂層，其中所述生物可降解的多糖選自直鏈淀粉和麥芽糖糊精。
6.權(quán)利要求1的生物可降解的涂層，其中所述偶合基團(tuán)是可聚合的基團(tuán)。
7.權(quán)利要求1的生物可降解的涂層，其中所述可聚合的基團(tuán)選自乙烯基基團(tuán)、丙烯酸酯基團(tuán)、甲基丙烯酸酯基團(tuán)、乙基丙烯酸酯基團(tuán)、2-苯基丙烯酸酯基團(tuán)、丙烯酰胺基團(tuán)、甲基丙烯酰胺基團(tuán)、衣康酸酯基團(tuán)和苯乙烯基團(tuán)。
8.權(quán)利要求1的生物可降解的涂層，其中所述偶合基團(tuán)以每毫克天然生物可降解的多糖中0.7微摩爾或更少的偶合基團(tuán)的量存在于天然生物可降解的多糖上。
9.權(quán)利要求8的生物可降解的涂層，其中所述偶合基團(tuán)以每毫克天然生物可降解的多糖中0.3至0.7微摩爾的偶合基團(tuán)的量存在于天然生物可降解的多糖上。
10.權(quán)利要求1的生物可降解的涂層，其中所述物品是可植入的醫(yī)療物品。
11.權(quán)利要求1的生物可降解的涂層，其中該涂層含有生物活性劑。
12.權(quán)利要求11的生物可降解的涂層，其中所述生物活性劑選自包括多肽、核酸和多糖的組。
13.權(quán)利要求11的生物可降解的涂層，其中所述生物活性劑具10,000Da或更大的分子量。
14.權(quán)利要求11的生物可降解的涂層，其中所述生物活性劑促進(jìn)血栓形成。
15.權(quán)利要求1的生物可降解的涂層，它含有微球。
16.權(quán)利要求15的生物可降解的涂層，其中所述微球含有選自抗增殖劑、抗有絲分裂劑和抗生素的生物活性劑。
17.一種形成生物可降解的涂層的方法，它包括如下步驟(a)提供物品；(b)將涂層組合物處置在該物品上，該涂層組合物包含天然生物可降解的多糖，該多糖含有一個(gè)或多個(gè)懸垂的偶合基團(tuán)，其中所述生物可降解的多糖具有500,000Da或更小的分子量，其中所述處置步驟促進(jìn)眾多的天然生物可降解的多糖的交聯(lián)基質(zhì)的形成。
18.權(quán)利要求17的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)懸垂的偶合基團(tuán)含有可聚合的基團(tuán)，其中涂層組合物含有聚合引發(fā)劑，并且其中所述處置步驟包括激活該聚合引發(fā)劑。
19.權(quán)利要求18的方法，其中聚合引發(fā)劑含有光反應(yīng)性基團(tuán)。
20.一種含有生物可降解的涂層的物品，其中該涂層含有選自直鏈淀粉和麥芽糖糊精的天然生物可降解的多糖，該天然生物可降解的多糖含有一個(gè)或多個(gè)懸垂的偶合基團(tuán)，其中通過偶合基團(tuán)的反應(yīng)形成眾多的天然生物可降解的多糖的交聯(lián)基質(zhì)在所述物品的表面上形成所述涂層。
21.一種向受試者遞送生物活性劑的方法，該方法包括如下步驟(a)向受試者提供涂敷的物品，具有生物可降解的涂層的涂敷的物品包含具有懸垂的偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖，其中通過偶合基團(tuán)的反應(yīng)形成眾多的天然生物可降解的多糖的交聯(lián)基質(zhì)在所述物品的表面上形成所述涂層，并且該涂層含有生物活性劑；(b)通過增加涂敷的物品附近的糖酶濃度來促進(jìn)生物可降解涂層的降解和生物活性劑的釋放。
全文摘要
描述了包含天然生物可降解的多糖的生物可降解的涂層。所述涂層由眾多的具有懸垂的偶合基團(tuán)的天然生物可降解的多糖形成。
文檔編號(hào)A61L31/08GK1950114SQ200580014894
公開日2007年4月18日 申請日期2005年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月12日
發(fā)明者S·J·楚德吉克, J·A·欽恩, D·G·斯萬, M·J·伯克斯特蘭德 申請人:蘇爾莫迪克斯公司