專利名稱：用于Ⅱ型糖尿病患者的生物活性支架及其應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般性地涉及可植入醫(yī)療器械，具體而言，涉及促進(jìn)糖尿病患者血管愈合的涂覆有生物降解性聚合物的可植入支架。
背景技術(shù)：
覆蓋血管內(nèi)層的正常內(nèi)皮與血液獨(dú)特地和完全地相容。內(nèi)皮細(xì)胞引發(fā)代謝過程，如分泌前列環(huán)素和內(nèi)皮細(xì)胞舒血管因子(endothelium-derived relaxing factor(EDRF))，這有效地阻礙血小板在血管壁沉積和血管壁的血栓形成。然而，血管系統(tǒng)中的受損動脈表面對血栓形成高度敏感。在已經(jīng)發(fā)生了內(nèi)皮、中層和外膜損傷的血管中，導(dǎo)致血栓形成的異常的血小板沉積更有可能發(fā)生。雖然全身性藥物已經(jīng)被用于防止凝血和抑制血小板聚集，但是還存在著對可以直接處理受損血管以防止血栓形成和隨后的內(nèi)膜平滑肌細(xì)胞增殖的方法的需求。
目前針對狹窄或閉塞血管的治療方案包括機(jī)械介入。然而，這些技術(shù)加重了損傷，促使新的平滑肌細(xì)胞增殖和新內(nèi)膜生長。例如，通常應(yīng)用球囊血管成形術(shù)來處理狹窄的動脈，這涉及用可膨脹導(dǎo)管對血管進(jìn)行機(jī)械擴(kuò)張。此方法的有效性在一些患者中受到限制，因?yàn)樵撎幚肀旧頁p傷血管，從而誘導(dǎo)平滑肌細(xì)胞的增殖和血管的再閉塞或再狹窄。已經(jīng)估算，經(jīng)球囊血管成形術(shù)和/或支架治療的患者中的大約30％至40％在所述操作的1年內(nèi)可能經(jīng)歷再狹窄。已發(fā)現(xiàn)，對血管內(nèi)皮層和中層的損傷，如在球囊血管成形術(shù)和支架術(shù)期間經(jīng)常發(fā)生的，刺激新內(nèi)膜增殖，導(dǎo)致動脈粥樣硬化血管再狹窄。
為了克服這些問題，已經(jīng)采取了許多方法來提供可用于修復(fù)受損血管的支架。在一個方面，支架本身通過提供較大的腔以機(jī)械方式降低再狹窄。例如，一些支架隨時間逐漸擴(kuò)大。為了防止植入支架期間對腔壁的損傷，許多支架以安裝在球囊導(dǎo)管部分?jǐn)U張的球囊上的收縮形式被植入，隨后在原位被擴(kuò)張以便和腔壁接觸。美國專利號5,059,211公開了用于支撐冠狀動脈內(nèi)壁的可擴(kuò)張支架，其中的支架主體由多孔的可生物吸收材料制成。為了有助于在植入這種支架期間避免對血管的損傷，美國專利號5,662,960公開了混合水凝膠(commingledhydrogel)制成的減少摩擦涂層，其適用于可以被施加在支架表面的聚合塑料、橡膠或金屬基材上。
影響細(xì)胞增殖的許多藥劑(agent)已經(jīng)作為對狹窄和再狹窄的藥物治療而被測試，目的是減緩或抑制平滑肌細(xì)胞增殖。這些組分包括肝素、香豆素、乙酰水楊酸、魚油、鈣拮抗劑、類固醇、前列環(huán)素、紫外線照射、和其它組分。這些藥劑可以被全身性應(yīng)用，或者可以應(yīng)用藥物輸送導(dǎo)管或藥物洗脫支架基于更加局部的方式被輸送。特別地，可以將帶有藥物的生物可降解聚合物基質(zhì)在治療部位植入。隨著聚合物的降解，藥物在治療部位直接被釋放出來。藥物被輸送的速率在很大程度上取決于聚合物基質(zhì)被機(jī)體再吸收的速率。授予Kaplan的美國專利號5,342,348和授予Norciso的美國專利號5,419,760是這種技術(shù)的示例。美國專利號5,766,710公開了由不同熔融溫度的復(fù)合的生物可降解聚合物形成的支架。
由多孔聚合物或燒結(jié)金屬顆?；蚶w維形成的多孔支架也已被用于在受損血管中釋放治療藥物，如美國專利號5,843,172所公開。然而，圍繞多孔支架的組織趨向于滲入孔中。在一些用途中，認(rèn)為促進(jìn)組織向內(nèi)生長的孔是起反作用的，因?yàn)樾聝?nèi)膜的生長可以閉塞被放置了支架的動脈或其它體腔。
通過應(yīng)用網(wǎng)格血管內(nèi)支架(latticed intravascular stent)，藥物向受損動脈壁部分的輸送也得以研究，所述血管內(nèi)支架已經(jīng)被種植(be seedwith)了經(jīng)人工改造以分泌治療性蛋白質(zhì)如t-PA的綿羊內(nèi)皮細(xì)胞(D.A.Dichek et al.，Circulation，801347-1353，1989)。然而，已知內(nèi)皮能夠促進(jìn)凝血和血栓形成。
為了防止導(dǎo)致狹窄或再狹窄的新內(nèi)膜增殖，授予Edelman等人的美國專利號5,766,584公開了一種抑制內(nèi)皮細(xì)胞層損傷后血管平滑肌細(xì)胞增殖的方法，通過創(chuàng)建一種含內(nèi)皮細(xì)胞的基質(zhì)和通過外科方法將該基質(zhì)包封在外膜周圍來實(shí)施。所述基質(zhì)，特別是附著于基質(zhì)的內(nèi)皮細(xì)胞，分泌出擴(kuò)散入周圍組織的產(chǎn)物，但是不遷移至受損血管的內(nèi)皮細(xì)胞層。
在健康個體中，響應(yīng)于內(nèi)皮損傷，血管內(nèi)皮參與許多代謝機(jī)制，所述機(jī)制對于正常的傷口愈合、血管緊張度的調(diào)節(jié)和血栓形成的防止具有重要意義。這些功能的主要介質(zhì)是內(nèi)皮細(xì)胞舒血管因子(EDRF)。其由Furchgott和Zawadzki在1980年首次描述(Furchgott and Zawadzki，Nature(Lond.)288373-376，1980)，EDRF是一氧化氮(Moncada et al.，Pharmacol Rev.43109-142，1991.)(NO)或密切相關(guān)的含NO的分子(Myers et al.，Nature(Lond.)，345161-163，1990)。
內(nèi)皮細(xì)胞的去除或損傷是新內(nèi)膜增殖的有效刺激物，新內(nèi)膜增殖是球囊血管成形術(shù)后動脈粥樣硬化血管再狹窄的常見機(jī)制(Liu et′al.，Circulation，791374-1387，1989)；(Ferns et al.，Science，2531129-1132，1991)。支架誘導(dǎo)的再狹窄是由動脈管腔壁的局部損傷引起的。進(jìn)一步地，再狹窄是慢性刺激的創(chuàng)傷愈合周期的結(jié)果。
創(chuàng)傷愈合的自然過程涉及兩階段周期(two-phase cycle)創(chuàng)傷部位的血液凝固和發(fā)炎。在健康個體中，這兩個周期是抗衡的，每一周期包括防止過度興奮的天然負(fù)反饋機(jī)制。例如，在凝血酶通路中，凝血酶因子Xa作用于因子VII以控制血栓形成，同時刺激PARs(蛋白酶活化受體)由促炎性單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生。內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)源生成的一氧化氮調(diào)節(jié)促炎性單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的侵入。在動脈腔中，此兩階段周期使得愈合細(xì)胞穿過內(nèi)皮的中斷處進(jìn)入和增殖。由此天然抗衡過程引起的血管平滑肌細(xì)胞群的穩(wěn)定是防止導(dǎo)致再狹窄的新內(nèi)膜增殖所必需的。認(rèn)為在血管中，由于對內(nèi)皮層的損傷而引起的內(nèi)源生成的一氧化氮的缺失或不足對血管平滑肌細(xì)胞的增殖負(fù)責(zé)，所述增殖導(dǎo)致血管損傷后的再狹窄，例如，在血管成形術(shù)后的再狹窄。
一氧化氮舒張血管(Vallance et al.，Lancet，2997-1000，1989)，抑制血小板活化和粘附(Radomski et al.，Br.J Pharmacol，92181-187，1987)并且在體外，一氧化氮限制血管平滑肌細(xì)胞的增殖(Garg et al.，J.Clin.Invest.831774-1777，1986)。同樣地，在動物模型中，一氧化氮對血小板來源的有絲分裂原的抑制降低了內(nèi)膜增殖(Fems et al.，Science，2531129-1132，1991)。內(nèi)皮源性一氧化氮在損傷后動脈重構(gòu)的控制中的潛在重要性進(jìn)一步得到近來在人類中的初步報道的支持，所述報道表明，全身性NO供體降低球囊血管成形術(shù)后6個月的血管造影再狹窄(The ACCORD Study Investigators，J.Am.Coll Cardiol.2359A.(Abstr.)，1994)。
對動脈中內(nèi)皮的功能的最早理解是，其起到高度活化的造血物質(zhì)和動脈內(nèi)膜之間的屏障的作用。當(dāng)血小板、單核細(xì)胞和中性粒細(xì)胞浸潤內(nèi)膜時，動脈壁中的許多生物活動被產(chǎn)生。這些反應(yīng)由于活化因子如ATP和PDGF從血小板的釋放以及IL-I、IL-6、TNFα和bFGF從單核細(xì)胞及中性粒細(xì)胞的釋放而引起。釋放這些活化因子的一個重要后果是平滑肌細(xì)胞的細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化，這引起細(xì)胞從靜止變?yōu)檫w移。這種細(xì)胞變化在血管醫(yī)學(xué)中是特別重要的，因?yàn)閯用}中的靜止平滑肌細(xì)胞的活化可以引起不受控制的增殖，導(dǎo)致動脈堵塞或狹窄，其被稱為狹窄或再狹窄。
對堵塞動脈的非外科治療的護(hù)理標(biāo)準(zhǔn)是，用血管成形術(shù)球囊重新打開堵塞處，隨后通常放置被稱為支架的金屬結(jié)構(gòu)絲以維持動脈中的開口。該過程的一個不利后果是，由于血管成形術(shù)球囊的擴(kuò)張，內(nèi)皮層幾乎完全破壞，以及促成針對支架的異體性炎癥反應(yīng)。因此，在去除了血管成形術(shù)中應(yīng)用的球囊導(dǎo)管之后，動脈迅速地被暴露于流入的活化因子。由于機(jī)械介入破壞了天然的血液/動脈屏障，在相當(dāng)多數(shù)目的患者中，結(jié)果是，平滑肌細(xì)胞發(fā)生不受控制的局部增殖反應(yīng)，引起再狹窄。
不成比例數(shù)目的糖尿病患者，特別是患有II型糖尿病的那些患者，從動脈粥樣硬化動脈支架術(shù)所得到的受益程度不如對等的非糖尿病患者。臨床研究強(qiáng)烈提示，當(dāng)動脈支架被植入時，在患有糖尿病的患者中，普遍受損的內(nèi)皮愈合是這些患者治療后果較差的一個主要原因。糖耐量減低(Impaired glucose tolerance)(IGT)被認(rèn)為是II型糖尿病發(fā)展的過渡階段，并且見于II型糖尿病患者的內(nèi)皮健康狀況的許多改變在IGT中得到預(yù)示。IGT和糖尿病也獨(dú)立地與心血管疾病的發(fā)生相關(guān)。雖然II型糖尿病患者在經(jīng)歷這種治療失敗的患者中占有主要比例，但是不是所有的II型糖尿病患者經(jīng)歷支架術(shù)失敗，為何一些患者經(jīng)歷失敗而一些患者不經(jīng)歷失敗的原因迄今尚未得到研究。
因此，在本領(lǐng)域中，存在著對新的和更好的方法和器械的需求，所述方法和器械用于在患有糖尿病的患者和遭受了動脈內(nèi)皮層損傷的患者中刺激和補(bǔ)充內(nèi)皮愈合。具體而言，存在著對更好的方法和器械的需求，所述方法和器械用于恢復(fù)糖尿病患者中受損動脈和其它血管的天然的損傷愈合過程。
發(fā)明概述 本發(fā)明基于發(fā)現(xiàn)了，在患有II型糖尿病的患者中，血管損傷部位處的內(nèi)源性內(nèi)皮愈合過程可以通過帶有生物可降解的生物活性聚合物的涂層支架和其它可植入器械得以促進(jìn)，所述的聚合物帶有共價連接的生物配體，其特異地捕獲和活化來自這種患者循環(huán)血液的內(nèi)皮細(xì)胞之治療性祖先細(xì)胞。經(jīng)過一段時間生物降解的該聚合物也可以釋放生物活性劑，所述藥劑在患有II型的患者的動脈中重建天然內(nèi)皮愈合過程。連接到聚合物(例如，聚合物骨架)的生物活性劑通過在血管中的支架或器械植入部位將來自循環(huán)血的內(nèi)皮祖細(xì)胞特異地募集到支架表面而促進(jìn)糖尿病患者動脈中的內(nèi)源性內(nèi)皮過程。因此，在II型糖尿病患者中，相當(dāng)比例的支架的愈合性質(zhì)在支架生物降解之前發(fā)生。
在一個實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了生物活性可植入支架，其包括帶有生物可降解的生物活性聚合物的表面涂層的支架結(jié)構(gòu)，和與循環(huán)血中的內(nèi)皮細(xì)胞之祖先細(xì)胞(或者內(nèi)皮細(xì)胞之祖細(xì)胞，progenitors ofendothelial cells(PECs))上的整聯(lián)蛋白受體特異結(jié)合的至少一種生物配體。生物配體與聚合物共價結(jié)合。此生物配體本身可以是具有生物活性的，這在于它也活化PECs，或者它也可以與另一生物活性PEC-活化劑共同起作用。
在又一實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了試劑盒，其包括生物相容性可植入支架。本發(fā)明的支架具有支架結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)帶有生物可降解的生物相容聚合物的表面涂層，所述聚合物帶有與PECs上的整聯(lián)蛋白受體特異結(jié)合的至少一種生物配體或特異結(jié)合對的第一成員(firstmember of a specific binding pair)。該生物配體或第一成員與生物可降解的生物相容聚合物共價結(jié)合。
在又一實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了含有生物可降解的生物活性聚合物的管鞘(tubular sheath)，其中的聚合物包括與聚合物共價結(jié)合的至少一種生物配體，其中的生物配體與外周血中PECs上的整聯(lián)蛋白受體特異地結(jié)合。
在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了可植入醫(yī)療器械，其具有被涂覆在至少一部分表面上的生物可降解的生物活性聚合物。與外周血中存在的PECs上的整聯(lián)蛋白受體特異結(jié)合的至少一種生物配體被共價結(jié)合于該聚合物。
在又一實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了用于治療患有II型糖尿病的患者的心臟或肢體中的受損動脈內(nèi)皮的方法，包括植入本發(fā)明支架以便促進(jìn)患者動脈壁中受損內(nèi)皮的天然愈合。
在又一實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了應(yīng)用聚合物作為醫(yī)療器械、藥物或載體的方法，用于生物配體或特異結(jié)合對的第一成員的共價固定，所述生物配體或特異結(jié)合對的第一成員與被植入聚合物的II型糖尿病患者循環(huán)血中的PECs中的整聯(lián)蛋白受體特異連接。在此實(shí)施方案中，a)生物配體是與循環(huán)血中的PECs上的整聯(lián)蛋白受體特異結(jié)合的多肽；b)生物配體和與整聯(lián)蛋白受體特異結(jié)合的抗體形成特異結(jié)合對；或者c)抗體用特異結(jié)合對的第一成員標(biāo)記，并且生物配體包括特異結(jié)合對的第二成員。
在再一實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了促進(jìn)患有II型糖尿病患者的動脈中由于機(jī)械介入而受損的內(nèi)皮的天然愈合的方法，通過本發(fā)明支架植入機(jī)械介入后的動脈以促進(jìn)動脈的天然愈合而實(shí)施。
附圖簡述

圖1是本發(fā)明的多層聚合物涂層支架的示意性橫截面圖。
圖2是描述PEC分離方案的流程圖。
圖3是用ECs和SMCs進(jìn)行的粘附試驗(yàn)的方案的流程圖。
圖4是根據(jù)ATP標(biāo)準(zhǔn)曲線總結(jié)代表性粘附試驗(yàn)定量結(jié)果的圖。在粘附試驗(yàn)的每一時間點(diǎn)，進(jìn)行ATP試驗(yàn)確定粘附細(xì)胞數(shù)目。
圖5顯示了丹酰(dansyl)的化學(xué)結(jié)構(gòu)，dansyl是與PEA連接的活性熒光染料5二甲基氨基-1-萘磺酰的首字母縮寫。
圖6A-B是概括表面化學(xué)優(yōu)化方案的流程圖。圖6A示出了用于將肽偶聯(lián)到酸形式聚合物(PEA-H)的表面化學(xué)的流程圖。圖6B示出了用于將肽表面偶聯(lián)到PEA聚合物的混合物的方案的流程圖。
發(fā)明詳述 在一個實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了支架和應(yīng)用這種器械在患有糖尿病特別是II型糖尿病的患者中重建內(nèi)皮血液/動脈屏障的方法。本發(fā)明也被設(shè)計(jì)為，在患有糖耐量減低的患者中促進(jìn)受損血管內(nèi)皮處的內(nèi)皮愈合，糖耐量減低被認(rèn)為是II型糖尿病發(fā)展的過渡階段。本發(fā)明的支架包括包封支架結(jié)構(gòu)的生物相容性的可再吸收聚合物鞘。在本發(fā)明方法的一個優(yōu)選實(shí)施方案中，支架在血管成形術(shù)或損傷動脈內(nèi)皮的其它醫(yī)療過程結(jié)束時被放置，而不允許耽擱足以使炎性因子從血流浸潤入動脈壁的時間。在此方法中，支架被放置在損傷部位，優(yōu)選地立即覆蓋和保護(hù)受損內(nèi)皮區(qū)域，以便防止炎性因子從血流滲透入動脈壁，同時行使其從患者循環(huán)血聚集治療性內(nèi)皮祖細(xì)胞的主要功能，從而，在患有II型糖尿病的患者中，天然的內(nèi)皮愈合過程可以繼續(xù)進(jìn)行。
換言之，本發(fā)明的支架行使人工內(nèi)皮層的功能，同時促進(jìn)糖尿病患者中的天然內(nèi)皮愈合過程，如本文所述。聚合物鞘可以具有有助于動脈愈合的附加特性。在一個實(shí)施方案中，本發(fā)明的鞘或覆蓋物(covering)包括多層，每一層都可以在重建穩(wěn)定損傷和幫助受損動脈壁愈合中行使不同的功能。
術(shù)語“糖尿病(diabetes)”和“糖尿病(diabetes mellitus)”如本文中所用，意味著II型糖尿病以及糖耐量減低(IGT)，普遍認(rèn)為糖耐量減低是II型糖尿病發(fā)展的過渡階段。II型糖尿病患者的內(nèi)皮健康狀況的許多改變在IGT中得到預(yù)示。
術(shù)語“內(nèi)皮細(xì)胞之祖先細(xì)胞或祖細(xì)胞(progenitors of endothelialcells)(PECs)”，如本文中對于患有II型糖尿病的對象的血液所用，包括但不限于內(nèi)皮前體細(xì)胞(endothelial progenitor cells(EPCs))。文獻(xiàn)中有明顯的證據(jù)證明，內(nèi)皮前體細(xì)胞(EPCs)可以從骨髓產(chǎn)生，并且CD133+/VEGFR2+細(xì)胞代表具有內(nèi)皮祖先能力的細(xì)胞群(Blood(2000)95952-958 and 3106-3112；Circ.Res.(2001)88167-174；Arterioscler.Thromb.Vase.Biol.(2003)231185-89和Circ.Res.(2004)95343-353)。然而，也有報道關(guān)于也能夠產(chǎn)生內(nèi)皮細(xì)胞的另外的骨髓源細(xì)胞群(即，骨髓細(xì)胞和間充質(zhì)細(xì)胞)和甚至非骨髓源細(xì)胞(Circulation(2003)1071164-1169；Circulation(2003)1082511-2516；Anat.Res.(2004)PartA 276A13-21；和Circ.Res.(2004)95343-353)。循環(huán)血液中的更加分化的內(nèi)皮細(xì)胞來源可以是單核細(xì)胞或單核細(xì)胞樣細(xì)胞，這是本文實(shí)施例中應(yīng)用的PECs的來源。術(shù)語“前體內(nèi)皮細(xì)胞(precursor endothelial cells)”(PECs)用于本文中，以包括和描述ECs(內(nèi)皮細(xì)胞)的所有這些非“經(jīng)典”前體。
在另一方面，適用于從循環(huán)血捕獲PECs的生物配體的例子是針對治療性PECs的已知的或被確定的表面標(biāo)志物的單克隆抗體。已報道的裝飾內(nèi)皮細(xì)胞表面的互補(bǔ)決定區(qū)(Complementarydeterminants)(CDs)包括CD31、CD34、CD102、CD105、CD106、CD109、CDw130、CD141、CD142、CD143、CD144、CDw145、CD146、CD147和CD166。在EC發(fā)育中，這些細(xì)胞表面標(biāo)志物對特定的細(xì)胞/發(fā)育類型/階段可以有不同的特異性。已報道，CDs 106、142和144以一定的特異性標(biāo)記成熟內(nèi)皮細(xì)胞。目前已知CD34對非糖尿病患者的內(nèi)皮祖細(xì)胞具有特異性，因而，它是被認(rèn)為用于從被植入了支架的糖尿病患者的血管中的血液循環(huán)中捕獲出PECs的細(xì)胞表面標(biāo)志物之一。
用于從循環(huán)血中捕獲PECs的生物配體的其它例子是細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix(ECM))蛋白質(zhì)。在骨髓基質(zhì)中和機(jī)體的大多數(shù)區(qū)域中，發(fā)生祖細(xì)胞和ECM之間的相互作用。ECM配體不僅對分化和增殖是重要的，而且對造血干細(xì)胞的維持也是重要的。纖連蛋白是更普遍存在ECM成員之一。它是大多數(shù)細(xì)胞類型的潛在配體，并且被整聯(lián)蛋白家族的至少10種粘附受體識別(Leukemia 1997；11822-829和Blood 1998；91(9)3230-3238)。特別地，CS5和REDVDY均被發(fā)現(xiàn)于纖連蛋白的III型連接部分(type III connecting segment of fibronectin)。
CS5肽的序列是Gly-Glu-Glu-Ile-Gln-Ile-Gly-His-Ile-Pro-Arg-Glu-Asp-Val-Asp-Tyr-His-Leu-Tyr-Pro(SEQ ID NO1)，其含有REDVDY(下劃線表示)(SEQ IDNO2)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，CS5和REDVDY肽與PECs上的整聯(lián)蛋白受體特異地結(jié)合。
結(jié)合氨基酸序列REDV的最小活性細(xì)胞(minimal active cell)與纖連蛋白的中央細(xì)胞結(jié)合結(jié)構(gòu)域中的主要活性位點(diǎn)RGDs有些相關(guān)。然而，REDV在其細(xì)胞類型選擇性方面是新穎的。已知整聯(lián)蛋白α4β1與REDV序列結(jié)合，并且存在于EC上而不是SMCs上(JBC(1991)266(6)3579-3585；Am J of Pathology(1994)1451070-1081；和Blood(1998)91(9)3230-32384)。這在相對于平滑肌祖細(xì)胞(SPCs)，募集外周血中PECs中變得甚至更加重要。近來的研究表明，PECs表達(dá)α4β1整聯(lián)蛋白，而SPCs不表達(dá)整聯(lián)蛋白(Circ.(2002)1061199-1204；和Circ.(2004)110(17)2673-26775)。ECs對REDV的這種優(yōu)選為帶有聚合物涂層的支架提供了明顯的優(yōu)勢，所述涂層含有REDV作為生物配體，該生物配體起PEC細(xì)胞募集因子的作用。即使不認(rèn)為整聯(lián)蛋白受體的生物配體明顯增強(qiáng)細(xì)胞對支架的粘附，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這樣的生物配體仍然對ECs的募集賦予了優(yōu)勢，這通過刺激ECs在細(xì)胞表面更快的粘附和在支架表面的細(xì)胞伸展更好而實(shí)現(xiàn)。
對本文實(shí)施例中描述的細(xì)胞結(jié)合區(qū)的研究確定了見于許多細(xì)胞類型表面上的整聯(lián)蛋白受體的重要性。與PECs中的整聯(lián)蛋白受體特異結(jié)合的生物配體(肽和多肽)被并入(例如，共價結(jié)合于)本文所述的生物可降解聚合物，所述聚合物用于涂覆介入性可植入器械如血管支架表面的至少一部分，以便賦予涂層從被植入器械的糖尿病患者的循環(huán)血流中優(yōu)選地和特異地募集PECs亞群的性質(zhì)。得到的遍及支架的PECs局部濃度將增強(qiáng)糖尿病患者動脈壁的內(nèi)皮創(chuàng)傷愈合。
在一個實(shí)施方案中，生物配體是抗體如單克隆抗體，并且對于如上述的在PECs上鑒定出的整聯(lián)蛋白受體具有特異性。當(dāng)具有聚合物涂層—捕獲抗體結(jié)合于該涂層—的支架被植入II型糖尿病患者中時，其將進(jìn)而結(jié)合并捕獲聚合物表面附近的PECs，用于活化和隨后的遷移。
如本文所用，術(shù)語“抗體(antibody)”以其最寬的意義被應(yīng)用，包括多克隆抗體和單克隆抗體，以及這些抗體的抗原結(jié)合片段。用于本發(fā)明方法的抗體或其抗原結(jié)合片段的特征是，例如，對靶分子的表位具有特異結(jié)合活性。
抗體，例如，包括天然發(fā)生的抗體以及非天然發(fā)生的抗體—其包含例如，單鏈抗體、嵌合抗體、雙功能抗體和人源化抗體，以及其抗原結(jié)合片段。這樣的非天然發(fā)生的抗體可以用固相肽合成來構(gòu)建，可以重組產(chǎn)生或者可以通過例如篩選由可變重鏈和可變輕鏈組成的組合文庫得到(參見Huse et al，Science 2461275-1281(1989))。制備例如嵌合抗體、人源化抗體、CDR-移植抗體、單鏈抗體和雙功能抗體的這些方法和其它方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的(Winter and Harris，Immunol.Today 14243-246，1993；Ward et al.，Nature 341544-546，1989；Harlowand Lane，AntibodiesA laboratory manual(Cold Spring HarborLaboratory Press，1988)；Hilyard et al.，Protein EngineeringA practicalapproach(IRL Press 1992)；Borrabeck，Antibody Engineering，2d ed.(Oxford University Press 1995))?？梢杂糜诒景l(fā)明器械和方法的抗體的例子包括單鏈抗體、嵌合抗體、單克隆抗體、多克隆抗體、抗體片段、Fab片段、IgA、IgG、IgM、IgD、IgE和人源化抗體。適于用作生物配體的單克隆抗體也可以從許多商業(yè)來源得到。這種商業(yè)來源的抗體可以用于針對寬范圍的靶?？梢杂脴?biāo)準(zhǔn)的化學(xué)方法將抗體探針偶聯(lián)到分子骨架，如下文所論述。
術(shù)語“特異地結(jié)合(binds specifically)”或“特異結(jié)合活性(specificbinding activity)”用于指代抗體時，意味著抗體和特定表位的相互作用具有至少約1×10-6、一般是至少約1×10-7、通常是至少約1×10-8、特別是至少約1×10-9或1×10-10或更低的解離常數(shù)。這樣，保留有對抗原表位的特異結(jié)合活性的抗體的Fab、F(ab′)2、Fd和Fv片段，都包含在抗體的定義中。
在一個可選實(shí)施方案中，一對生物相容性特異結(jié)合配偶體(specific binding partners)A和B，可以被用于從II型糖尿病患者的循環(huán)血中特異捕獲PECs。在此實(shí)施方案中，特異結(jié)合對中的一個作為與支架或其它可植入器械的聚合物涂層共價連接的生物配體起作用。特異結(jié)合配偶體對中的另一成員被連接到或者允許連接到待接受治療的糖尿病患者的PECs上的整聯(lián)蛋白受體(或是體外或是體內(nèi)，通過將其施用于患者的血液實(shí)施)。例如，如果該生物相容性特異結(jié)合配偶體對是生物素(分子A)和鏈霉抗生物素(分子B)，則與PEC細(xì)胞表面標(biāo)志物如CD 144特異結(jié)合的Mab，可以在Mab上不干擾Mab與其同源PEC細(xì)胞表面標(biāo)志物結(jié)合的位置與分子A偶聯(lián)?？蛇x地，特異結(jié)合配偶體A和B的作用，可以被顛倒，例如，將生物素連接到支架的聚合物，鏈霉抗生物素連接到單克隆抗體，該單克隆抗體被施用于患者，用于與患者PECs上的整聯(lián)蛋白受體特異連接。
在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，在支架或其它治療器械安置之前、同時或隨后即刻，或是經(jīng)體內(nèi)(例如，腸道外)或是在體外(例如，通過患者血液的體外循環(huán))將Mab-A偶聯(lián)物加入患者的血液中。結(jié)果是，循環(huán)的治療性EPC-Mab-A復(fù)合物優(yōu)選地被募集到結(jié)合配偶體B-鏈霉抗生物素，鏈霉抗生物素被共價連接于器械涂層，這增強(qiáng)了介入和損傷部位處的治療性PECs的局部濃度。施用于人類血液的單克隆抗體優(yōu)選地是“人源化單克隆抗體”，適當(dāng)?shù)目乖Y(jié)合片段可以經(jīng)商業(yè)途徑得到或者可以應(yīng)用公知技術(shù)容易地重組產(chǎn)生。雖然本發(fā)明的這一方面通過參照特異結(jié)合配偶體生物素和鏈霉抗生物素得以說明，但是任何生物相容性特異結(jié)合配偶體對都可以以相似的方式被應(yīng)用。
可選地，生物相容性生物配體還可以包括特異結(jié)合對如生物素-鏈霉抗生物素的第一成員，特異結(jié)合對的另一成員可以被預(yù)先連接到聚合物。在應(yīng)用中，在此可選的情況下，生物配體被體內(nèi)或是體外施用于患者的血流，并且允許生物配體通過特異結(jié)合對橋與血流中的治療性PECs上的特異性靶結(jié)合。如果生物配體被體內(nèi)施用于患者的血流(例如，腸道外)，則血流中的PECs通過生物配體-特異結(jié)合對-聚合物復(fù)合物與聚合物連接。
此外，已知小的蛋白質(zhì)基序如細(xì)菌A蛋白的B結(jié)構(gòu)域和G蛋白的功能上相等區(qū)域與含F(xiàn)c抗體形成特異結(jié)合對并從而捕獲含F(xiàn)c抗體。因此，在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，被施用于糖尿病患者血液的抗體是含F(xiàn)c抗體，其對血液中PECs上的整聯(lián)蛋白受體具有特異性，并且連接于支架聚合物的生物配體是“粘性”肽或多肽如A蛋白和G蛋白，它們將捕獲抗體并將其保持在接近支架聚合物表面處，以便協(xié)助將PECs募集到內(nèi)皮損傷區(qū)域。然而，這些“粘性”肽或多肽也可以捕獲其它循環(huán)的、含F(xiàn)c的天然抗體，從而降低用于治療目的的反應(yīng)的特異性。
A蛋白是葡萄球菌A(staphylococcus A bacteria)的成分，其結(jié)合特定抗體或免疫球蛋白分子的Fc區(qū)域。例如，A蛋白生物配體可以是下列氨基酸序列或者含有下列氨基酸序列MTPAVTTYKLVINGKTLKGETTTKAVDAETAEKAFKQYANDNGVDGVWTYDDATKTFTVTE(SEQ ID NO3)或其功能上相等的肽衍生物，如，以示例的方式，具有下列氨基酸序列的功能上相等的肽或多肽TYKLILNGKTLKGETTTEAVDAATAEKVFKQYANDNGVDGEWTYDDATKTFTVTE(SEQ ID NO4)。
G蛋白是G群鏈球菌(group G streptococci))的成分，表現(xiàn)出與A蛋白相似的活性，即，結(jié)合特定抗體或免疫球蛋白分子的Fc區(qū)。例如，G蛋白生物配體可以是具有下列氨基酸序列的G蛋白或者是含有下列氨基酸序列的G蛋白MPAVTTYKLVINGKTLKGETTTKAVDAETAEKAFKQYANDNGVDGVWTYDDATKTFTVTE(SEQ ID NO5)或其功能上相等的肽衍生物，如，以示例的方式，具有下列氨基酸序列的功能上相等多肽TYKLILNGKTLKGETTTEAVDAATAEKVFKQYANDNGVDGEWTYDD ATKTFTVTE(SEQ ID NO6)。
這樣的A蛋白和G蛋白分子可以作為生物配體被共價連接到支架結(jié)構(gòu)上的生物活性聚合物涂層(例如，如本文所述的多層支架的內(nèi)層)并且將起生物配體的作用，以便從患者的循環(huán)血流捕獲出含F(xiàn)c抗體，所述抗體已經(jīng)與患者的治療性PECs復(fù)合。生物配體被選擇并偶聯(lián)到聚合物骨架，同時避免配體與其生物學(xué)靶的結(jié)合的空間位阻。
活化內(nèi)皮祖細(xì)胞并被考慮用于與覆蓋本發(fā)明的醫(yī)療器械的聚合物涂層(例如，支架和用于覆蓋支架結(jié)構(gòu)的鞘的表面涂層)中的聚合物骨架連接的其它生物活性劑包括緩激肽。緩激肽是血管活性九肽，由蛋白酶對激肽原的作用形成，所述作用產(chǎn)生十肽胰激肽(KRPPGFSPFR)(SEQ ID NO7)，胰激肽可以經(jīng)歷進(jìn)一步的C端蛋白水解切割產(chǎn)生九肽緩激肽1(KRPPGFSPF)(SEQ ID NO8)，或者經(jīng)歷N端蛋白水解切割產(chǎn)生九肽緩激肽2(RPPGFSPFR)(SEQ ID NO9)。緩激肽1和2在功能上不同，分別是特異緩激肽細(xì)胞表面受體B1和B2的激動劑胰激肽和緩激肽2都是B2受體的天然生物配體；而C端代謝物(分別是緩激肽1和八肽RPPGFSPF(SEQ ID NO10))是B1受體的生物配體。一部分循環(huán)緩激肽可以經(jīng)受進(jìn)一步的翻譯后修飾序列中(緩激肽2氨基酸編號中的Pro3至Hyp3)第二脯氨酸的羥化。緩激肽是非常有效的血管擴(kuò)張劑，其增強(qiáng)毛細(xì)血管后靜脈的通透性，并且作用于內(nèi)皮細(xì)胞以激活鈣調(diào)蛋白并從而激活一氧化氮合酶。
通過在肽的一端進(jìn)行連接，緩激肽被摻入本發(fā)明支架中應(yīng)用的生物活性聚合物。緩激肽的未連接端從聚合物自由伸展，作為生物配體與血管壁中的內(nèi)皮細(xì)胞以及從被植入了支架的血管中的血液捕獲的內(nèi)皮祖細(xì)胞接觸。從而，與之進(jìn)行接觸的內(nèi)皮細(xì)胞變?yōu)榛罨?br> 在又一方面，生物活性劑可以是核苷，如腺苷，也已知其為內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)源性生成一氧化氮的有效活化劑。以此方式被活化的內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)一步激活與它們接觸的內(nèi)皮祖細(xì)胞。因此，引起損傷部位的內(nèi)皮細(xì)胞活化級聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致一氧化氮的內(nèi)源性生成和在接觸血液的支架表面上形成內(nèi)皮層。
在另一個實(shí)施方案中，本發(fā)明的支架具有封裝支架結(jié)構(gòu)的多層聚合物覆蓋物。圖1示出了本發(fā)明支架11的例子的示意性橫截面圖，該支架11帶有支架支柱10(stent struts)和多層鞘或覆蓋物。當(dāng)多層支架被植入時，支架覆蓋物或鞘的外層16處于直接鄰近動脈壁的位置。生物活性劑和附加的生物活性劑，如本文所述，被摻入支架覆蓋物或鞘的外層，以促進(jìn)上皮的愈合。任選的擴(kuò)散屏障層14可以被放置在外層16和內(nèi)層12之間，并且與外層16和內(nèi)層12接觸。
多層支架覆蓋物的內(nèi)層12被暴露于帶有PECs的循環(huán)血，并且具有與其共價連接的用于募集PECs的生物配體。本文中具體描述的生物相容性聚合物類型(例如，具有本文中的結(jié)構(gòu)I和III的化學(xué)結(jié)構(gòu))被用于內(nèi)層12。與PECs特異結(jié)合的一種或多種生物配體，如具有SEQ IDNOS1、2或11列出的氨基酸序列的那些生物配體，或者特異結(jié)合對的一個成員—另一成員包含在特異結(jié)合生物配體中或者與該配體偶聯(lián)—被共價連接于內(nèi)層中的聚合物，應(yīng)用本文中所述的共價連接技術(shù)實(shí)施。例如，鏈霉抗生物素可以與鞘內(nèi)層的聚合物結(jié)合，與生物素標(biāo)記的抗體一起應(yīng)用，所述生物素標(biāo)記抗體特異結(jié)合循環(huán)血中PECs上的靶(該生物素標(biāo)記抗體將被施用于患者的血流)。任選地，如本文所述，一種或多種“生物活性劑”而不是“附加的生物活性劑”也可以被共價結(jié)合到多層支架內(nèi)層中的聚合物。如本發(fā)明支架的其它實(shí)施方案中，生物活性劑被選擇以激活由連接到支架覆蓋物內(nèi)層的生物配體從糖尿病患者的循環(huán)血吸引到鞘內(nèi)層的PECs。因此，在一個或多個動脈內(nèi)皮受損部位重建天然內(nèi)皮層的過程中，支架起到了積極的作用。
外層16包括加載有生物活性劑和/或附加生物活性劑或其組合的聚合物層，特別包含本文所述的限制細(xì)胞增殖或減輕炎癥的那些藥劑。這些細(xì)胞增殖限制和/或炎癥減輕藥物和生物活性劑可以被溶解在聚合物固相中，并且從而優(yōu)選地不與外層的聚合物結(jié)合。確切地說，這些生物活性劑和附加的生物活性劑被加載進(jìn)入聚合物并在那里被隔離，直至支架被放入合適部位。一旦被植入，外層16中的生物活性劑被洗脫并擴(kuò)散入動脈壁。
用于摻入本發(fā)明多層支架外層的優(yōu)選的生物活性劑包括雷帕霉素(rapamycin)和其任何類似物或衍生物，如依維莫司(也稱為西羅莫司)、帕尼特西(paclitaxel)或其任何類似物或衍生物和他汀類藥物(statins)如辛伐他汀(simvastatin)。在外層中，非共價結(jié)合的生物活性劑和/或附加生物活性劑可以和本領(lǐng)域已知的任何生物相容性生物可降解聚合物混合或“加載進(jìn)”本領(lǐng)域已知的任何生物相容性生物可降解聚合物，原因是本發(fā)明的本實(shí)施方案中的外層不與血液接觸，除了在放置支架期間。
任選地，沿著覆蓋物外層的內(nèi)表面并覆蓋覆蓋物外層內(nèi)表面的是可再吸收聚合物擴(kuò)散屏障層(diffusion barrier layer)14，其充當(dāng)外層中包含的生物活性劑或附加生物活性劑的擴(kuò)散屏障。此擴(kuò)散屏障的目的是直接將藥物/生物物質(zhì)洗脫進(jìn)動脈壁以防止平滑肌細(xì)胞增殖，同時限制或防止藥物/生物物質(zhì)通過進(jìn)入內(nèi)層。擴(kuò)散屏障層14可以通過疏水/親水作用實(shí)現(xiàn)其區(qū)分藥物的目的，所述疏水/親水作用與生物活性劑在聚合物固相中的溶解性有關(guān)。例如，如果外層中的生物活性劑或附加生物活性劑是疏水性的，則聚合物屏障層被選擇為比藥劑(多種藥劑)較不疏水，如果外層中的生物活性劑或附加生物活性劑是親水性的，則屏障層被選擇為是疏水性的。例如，屏障層可以從這樣的聚合物如聚酯、聚氨基酸、聚酯酰胺、聚酯型聚氨酯、聚氨酯、聚內(nèi)酯、聚酯醚或它們的共聚物中選擇，它們的電荷性質(zhì)是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。屏障層可以是任選的，因?yàn)橹Ъ軆?nèi)層本身可以證明是有效的擴(kuò)散屏障，這取決于聚合物和包含在支架內(nèi)層和外層的多種活性劑的性質(zhì)。
在一個實(shí)施方案中，用于制造本發(fā)明的多層支架以及含有本文所述的單層聚合物覆蓋物的支架的支架結(jié)構(gòu)是由具有替代傳統(tǒng)支架結(jié)構(gòu)如不銹鋼或絲網(wǎng)支架結(jié)構(gòu)的足夠強(qiáng)度和勁度的生物可降解和可吸收材料制成的。如本文所述的交聯(lián)聚酯酰胺、聚己酸內(nèi)酯或聚酯型聚氨酯，可以被用于此目的，因而，支架結(jié)構(gòu)以及其覆蓋物是完全可生物吸收的，例如，在三個月至幾年期間被吸收。在這種情況下，經(jīng)過一段時間，每一層以及支架結(jié)構(gòu)將通過包括酶作用的天然過程被重吸收，這使得重建的內(nèi)皮細(xì)胞層恢復(fù)其作為血液/動脈屏障和通過一氧化氮的生成對動脈壁內(nèi)的細(xì)胞內(nèi)基質(zhì)提供天然控制和穩(wěn)定性的雙重功能。
如本文所用，“生物可降解(biodegradable)”意味著，在機(jī)體的天然機(jī)能中，至少本發(fā)明支架的聚合物涂層能夠被分解為無毒的和生物相容性產(chǎn)物。在一個實(shí)施方案中，包括支架結(jié)構(gòu)的整個支架是生物可降解的。優(yōu)選的生物可降解的生物相容性聚合物具有提供了生物降解能力的可水解的酯鍵和/或酰胺鍵，并且典型地是以羧基或封端基團(tuán)封端的鏈。
適用于本文特定描述類型的本發(fā)明實(shí)踐的生物可降解的血液相容性聚合物(例如，具有本文中的結(jié)構(gòu)I和III所述的化學(xué)結(jié)構(gòu))帶有使得能夠容易地將生物活性劑共價連接到聚合物的官能團(tuán)。例如，帶有羧基的聚合物可以與具有氨基部分的生物活性劑容易地反應(yīng)，從而通過生成的酰胺基團(tuán)使生物活性劑與聚合物共價結(jié)合。如將在本文中描述地，生物可降解的生物相容性聚合物和生物配體和生物活性劑可以含有許多互補(bǔ)的官能基，它們可以被用于將生物活性劑共價連接到生物可降解的生物相容性聚合物。
術(shù)語“生物活性劑(bioactive agent)”如本文所用，指通過持有生物配體或特異結(jié)合對成員和/或在聚合物生物降解期間釋放生物活性劑或治療劑，在支架植入部位的內(nèi)源性愈合過程中起活性作用的藥劑。生物活性劑包括在本文中被具體描述為具有捕獲(即，“生物配體”)、吸引和活化被捕獲的循環(huán)PECs的性質(zhì)的那些藥劑，并且考慮將其用于與涂覆本發(fā)明支架中應(yīng)用的聚合物共價連接。這樣的生物活性劑包括但不限于，在聚合物降解期間游離于聚合物骨架時，促進(jìn)治療性天然創(chuàng)傷愈合因子內(nèi)源性產(chǎn)生的藥劑，天然創(chuàng)傷愈合因子如內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)源性生成的一氧化氮?？蛇x地，在降解期間從聚合物釋放的“生物活性劑”可以直接參與促進(jìn)由內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)行的天然創(chuàng)傷愈合過程，同時控制損傷部位處的血管中的平滑肌細(xì)胞增殖。這些生物活性劑可以包括給予、運(yùn)輸或釋放一氧化氮，增加一氧化氮內(nèi)源性水平，刺激一氧化氮內(nèi)源性合成，或者作為一氧化氮合酶的底物或抑制平滑肌細(xì)胞增殖的任何藥劑。這些藥劑包括例如，氨基氧類(aminoxyls)、呋咱類(furoxans)、亞硝基硫醇(nitrosothiols)、硝酸酯(nitrates)和花色苷(anthocyanins)；核苷如腺苷，和核苷酸如腺苷二磷酸(ADP)和腺苷三磷酸(ATP)；神經(jīng)遞質(zhì)/神經(jīng)調(diào)節(jié)物如乙酰膽堿和5-羥色胺(血清素/5-HT)；組胺和兒茶酚胺如腎上腺素和去甲腎上腺素；脂類分子如鞘氨醇-1-磷酸酯和溶血磷脂酸；氨基酸如精氨酸和賴氨酸；肽如緩激肽、P物質(zhì)和鈣基因相關(guān)肽(calcium gene-related peptide)(CGRP)和蛋白質(zhì)如胰島素、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)和凝血酶。
寬范圍的其它生物活性劑被任選地共價連接到用于本發(fā)明支架和器械的覆蓋物的聚合物?？紤]用作生物活性劑的氨基氧類具有下列結(jié)構(gòu) 示范性的氨基氧類包含下列化合物
2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧(1)；2，2，5，5-四甲基吡咯烷-1-氧(2)；和2，2，5，5-四甲基吡咯啉-1-氧-3-羰基(3)?？紤]應(yīng)用的其它氨基氧類包括4-氨基-2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧(TEMPAMINE)；4-(N，N-二甲基-N-十六烷基)銨-2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧，碘化物(CAT16)；4-(N，N-二甲基-N-(2-羥乙基))銨-2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧(TEMPO膽堿)；4-(N，N-二甲基-N-(3-硫代丙基)銨-2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧；N-(4-(碘乙?；?氨基-2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧(TEMPO 1A)；N-(2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧-4-基)馬來酰亞胺(TEMPO馬來酰亞胺，MAL-6)；和4-三甲銨-2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧；碘化物(CAT1)；3-氨基-2，2，5，5-四甲基哌啶-1-氧；和N-(3-(碘乙酰基)氨基)-2，2，5，5-四甲基吡咯烷-1-氧(PROXYL 1A)；琥珀酰亞胺基2，2，5，5-四甲基-3-吡咯啉-1-氧-3-羧酸酯和2，2，5，5-四甲基-3-吡咯啉-1-氧-3-羧酸和類似物質(zhì)。
考慮用作生物活性劑的呋咱類(Furoxans)具有下列結(jié)構(gòu) 一個示范性的呋咱(furoxan)是4-苯基-3-N-氧化二唑-腈(4-phenyl-3-furoxancarbonitrile)，如下面所示
亞硝基硫醇包括帶有-S-N＝O部分的化合物，如下面列出的示范性亞硝基硫醇 也考慮將花色苷用作生物活性劑?；ㄉ帐翘腔幕ㄉ?，具有下列結(jié)構(gòu) 其中糖被連接到3-羥基位置。也已知花色苷刺激NO在體內(nèi)生成，從而適于作為本發(fā)明實(shí)踐中的生物活性劑而應(yīng)用。
用于分散進(jìn)入本發(fā)明支架和醫(yī)療器械的表面覆蓋物并從本發(fā)明支架和醫(yī)療器械的表面覆蓋物釋放的生物活性劑也包括抗增殖劑；雷帕霉素及其任何類似物或衍生物；帕尼特西或其任何紫杉烷(taxene)類似物或衍生物；依維莫司(everolimus)、西羅莫司(sirolimus)、他克莫司、或任何其莫司(limus)名稱家族的藥物；和他汀類如辛伐他汀、阿托伐他汀、氟伐他汀、普伐他汀、洛伐他汀、羅蘇伐他??；格爾德霉素(geldanamycins)如17AAG(17-烯丙氨基-17-脫甲氧格爾德霉素)；埃博霉素D和其它埃博霉素、17-二甲氨基乙氨基-17-脫甲氧-格爾德霉素和其它熱休克蛋白90(Hsp90)的聚酮化合物抑制物(polyketide inhibitors)；西洛他唑和類似物質(zhì)。
考慮用于形成本發(fā)明多層支架中的血液相容性親水涂層或內(nèi)層的聚合物包括聚酯、聚氨基酸、聚酯酰胺、聚氨酯或它們的共聚物。特別地，生物可降解聚酯的例子包含聚(α-羥基C1-C5烷基羧酸)，例如，聚乙醇酸、聚-L-丙交酯(poly-L-lactide)和聚-D，L-丙交酯；聚-3-羥基丁酸酯；聚羥基戊酸酯；聚己酸內(nèi)酯例如聚(ε-己內(nèi)酯)；和改性聚(α-羥基酸)均聚物，例如，環(huán)二酯單體、具有式4的3-(S)[烷氧基羰基)甲基]-1，4-二烷-2，5-二酮的均聚物，其中R是低級烷基，其被描繪在Kimura，Y.，“Biocompatible Polymers”中，在Biomedical Applications of PolymericMaterials，Tsuruta，T.，et al，eds.，CRC Press，1993中的第179頁。
用于形成本發(fā)明支架中的血液相容性親水涂層或內(nèi)層的生物可降解共聚物聚酯(copolymer polyesters)的例子包括共聚酯酰胺、共聚酯型聚氨酯(copolyester urethanes)、乙交酯-丙交酯共聚物、乙交酯-己內(nèi)酯共聚物、聚-3-羥基丁酸酯-戊酸酯共聚物和環(huán)二酯單體3-(S)[烷氧基羰基)甲基]-1，4-二烷-2，5-二酮與L-交酯的共聚物。乙交酯-丙交酯共聚物包含聚(乙交酯-L-丙交酯)共聚物，應(yīng)用乙醇酸與L-乳酸的單體摩爾比范圍5∶95至95∶5形成，優(yōu)選地，乙醇酸與L-乳酸的單體摩爾比范圍是45∶65至95∶5。乙交酯-己內(nèi)酯共聚物包含乙交酯和ε-己內(nèi)酯嵌段共聚物，例如，Monocryl或聚卡普隆(Poliglecaprone)。
用于形成本發(fā)明生物相容性聚合物涂覆支架和醫(yī)療器械的涂層的生物可降解聚合物也包含那些聚合物，所述聚合物的每個重復(fù)單元包括偶聯(lián)于至少一個非氨基酸部分的至少一個氨基酸。術(shù)語“非氨基酸部分(non-amino acid moiety)”如本文所用，包含多種化學(xué)部分，但是特別地排除如本文中所述的氨基酸衍生物和肽模擬物(peptidomimetics)。此外，含有至少一個氨基酸的聚合物不考慮包括聚氨基酸片段，包括天然發(fā)生多肽，除非其被這樣特定描述。在一個實(shí)施方案中，非氨基酸被置于重復(fù)單元中的兩個相鄰氨基酸之間。聚合物的每個重復(fù)單元可以包括至少兩個氨基酸。
優(yōu)選地用于形成本發(fā)明支架和醫(yī)療器械的生物相容性聚合物表面覆蓋物(和本發(fā)明多層支架的內(nèi)層)的是聚酯酰胺(PEAs)和聚酯型聚氨酯(PEURs)，其在PEA或PEUR側(cè)鏈上具有內(nèi)部官能團(tuán)(built-infunctional groups)，這些內(nèi)部官能團(tuán)可以和其它化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)，導(dǎo)致附加官能團(tuán)摻入，以便進(jìn)一步擴(kuò)大PEA或PEUR的官能度。因此，用于本發(fā)明組合物和方法的這種聚合物易于與具有增加水溶性的親水結(jié)構(gòu)的其它化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)，以及與生物活性劑和附加生物活性劑反應(yīng)，而不需要在前修飾。
此外，當(dāng)在鹽水(PBS)介質(zhì)中檢測時，用于本發(fā)明的聚合物涂覆支架和醫(yī)療器械的聚合物表現(xiàn)出最小的水解降解，但是在酶溶液中，如糜蛋白酶或CT中，觀察到一致的腐蝕性行為。
在一個選擇中，R3是CH2Ph，合成中應(yīng)用的α氨基酸是L-苯丙氨酸。
在可選方案中，其中R3是CH2-CH(CH3)2，聚合物含有α氨基酸亮氨酸。通過改變R3，其它的α氨基酸也可以被應(yīng)用，例如，甘氨酸(當(dāng)R3是H時)、丙氨酸(當(dāng)R3是CH3時)、纈氨酸(當(dāng)R3是CH(CH3)2時)、異亮氨酸(當(dāng)R3是CH(CH3)-CH2-CH3時)、苯丙氨酸(當(dāng)R3是CH2-C6H5時)、或者賴氨酸(當(dāng)R3＝(CH2)4-NH2時)。
聚合物分子也可以具有與其連接的活性劑，任選地通過接頭連接或被并入分子間的交聯(lián)劑。例如，在一個實(shí)施方案中，聚合物被包含在具有結(jié)構(gòu)式(III)的聚合物-生物活性劑偶聯(lián)物中 式(III)其中n、m、p、R1、R3和R4如上，R5選自-O-、-S-和-NR8-，其中R8是H或(C1-C8)烷基；R6是生物活性劑。
在又一實(shí)施方案中，聚合物的兩個分子可以被交聯(lián)，得到-R5-R6-R5-偶聯(lián)物。在另一實(shí)施方案中，如下面的結(jié)構(gòu)式IV所示，生物活性劑通過-R5-R6-R5-偶聯(lián)被共價連接到聚合物的一個分子，R5獨(dú)立地選自-O-、-S-和-NR8-，其中R8是H或(C1-C8)烷基。
式(IV) 仍然可選地，如下面的結(jié)構(gòu)式(V)所示，接頭-X-Y-可以被插入到結(jié)構(gòu)式III的分子中的R5和生物活性劑R6之間，其中X選自(C1-C18)亞烷基、取代的亞烷基、(C3-C8)環(huán)亞烷基、取代的環(huán)亞烷基、含有選自O(shè)、N和S的1-3個雜原子的5-6元雜環(huán)系統(tǒng)、取代的雜環(huán)、(C2-C18)烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、C6和C10芳基、取代的芳基、雜芳基、取代的雜芳基、烷芳基、取代的烷芳基、芳炔基、取代的芳炔基、芳烯基、取代的芳烯基、芳炔基、取代的芳炔基，其中的取代基選自H、F、Cl、Br、I、(C1-C6)烷基、-CN、-NO2--OH、-O(C1-C4)烷基、-S(C1-C6)烷基、S[(＝O)(C1-C6)烷基)]、-S[(O2)(C1-C6)烷基)]、-C[(＝O)(C1-C6)烷基)]、CF3、-O[(CO)-(C1-C6)烷基)]、-S(O2)[N(R9R10)、-NH[(C＝O)(C1-C6)烷基]、-NH(C＝O)N(R9R10)和-N(R9R10)；其中R9和R10獨(dú)立地是H或(C1-C6)烷基；和Y選自-O-、-S-、-S-S-、-S(O)-、-S(O2)-、-NR8-、-C(＝O)-、-OC(＝O)-、-C(＝O)O-、-OC(＝O)NH-、-NR8C(＝O)-、-C(＝O)NR8-、-NR8C(＝O)NR8-、-NR8C(＝O)NR8-和-NR8C(＝S)NR8-。
可選地，聚合物的一個分子通過-R5-R6-Y-X-R5-橋(式VI)被共價連接到生物活性劑。
式(VI)其中，X選自(C1-C18)亞烷基、取代的亞烷基、(C3-C8)環(huán)亞烷基、取代的環(huán)亞烷基、含有選自O(shè)、N和S的1-3個雜原子的5-6元雜環(huán)系統(tǒng)、取代的雜環(huán)、(C2-C18)烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、C6和C10芳基、取代的芳基、雜芳基、取代的雜芳基、烷芳基、取代的烷芳基、芳炔基、取代的芳炔基、芳烯基、取代的芳烯基、芳炔基、取代的芳炔基，其中的取代基選自H、F、Cl、Br、I、(C1-C6)烷基、-CN、-NO2--OH、-O(C1-C4)烷基、-S(C1-C6)烷基、S[(＝O)(C1-C6)烷基)]、-S[(O2)(C1-C6)烷基)]、-C[(＝O)(C1-C6)烷基)]、CF3、-O[(CO)-(C1-C6)烷基)]、-S(O2)[N(R9R10)、-NH[(C＝O)(C1-C6)烷基]、-NH(C＝O)N(R9R10)和-N(R11R12)；其中R1獨(dú)立地是(C2-C20)亞烷基和(C2-C20)亞烯基，R11和R12獨(dú)立地是H或(C1-C6)烷基。
在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明支架和醫(yī)療器械上的聚合物涂層包括結(jié)構(gòu)式(III)的聚合物的四個部分交聯(lián)的分子，除了四個分子中的僅兩個省略R6并且被交聯(lián)以提供單一的-R5-X-R5-偶聯(lián)物，其中X選自(C1-C18)亞烷基、取代的亞烷基、(C3-C8)環(huán)亞烷基、取代的環(huán)亞烷基、含有選自O(shè)、N和S的1-3個雜原子的5-6元雜環(huán)系統(tǒng)、取代的雜環(huán)、(C2-C18)烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、C6和C10芳基、取代的芳基、雜芳基、取代的雜芳基、烷芳基、取代的烷芳基、芳炔基、取代的芳炔基、芳烯基、取代的芳烯基、芳炔基和取代的芳炔基，其中的取代基選自H、F、Cl、Br、I、(C1-C6)烷基、-CN、-NO2--OH、-O(C1-C4)烷基、-S(C1-C6)烷基、S[(＝O)(C1-C6)烷基]、-S[(O2)(C1-C6)烷基]、-C[(＝O)(C1-C6)烷基]、CF3、-O[(CO)-(C1-C6)烷基]、-S(O2)[N(R9R10)、-NH[(C＝O)(C1-C6)烷基]、-NH[(C＝O)(C1-C6)烷基]、-NH(C＝O)N(R9R10)和-N(R9R10)；其中R9和R10獨(dú)立地是H或(C1-C6)烷基。
在另一實(shí)施方案中，四個分子的結(jié)構(gòu)式(III)的聚合物可以通過省略兩個分子上的R6和取而代之地形成單一的R5-X-R7-偶聯(lián)而被部分交聯(lián)，其中X、R5、R6和R7如上所述和如結(jié)構(gòu)式(VII)所示，其中q+s＝n 式(VII)q+s＝n。
術(shù)語“芳基(aryl)”在指代本文的結(jié)構(gòu)式時，指苯基，或具有約9至10個環(huán)原子的單邊稠合的雙環(huán)碳環(huán)基團(tuán)，其中至少一個環(huán)是芳香環(huán)。在某些實(shí)施方案中，環(huán)原子中的一個或多個可以被一個或多個硝基、氰基、鹵素、三氟甲基或三氟甲氧基取代。芳基的例子包括但不限于苯基、萘基和硝基苯。
術(shù)語“亞烯基(alkenylene)用于指代本文中的結(jié)構(gòu)式時，指在主鏈或側(cè)鏈上含有至少一個不飽和鍵的二價分支或未分支烴鏈。
本文中的分子量和多分散性(polydisperities)是應(yīng)用聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)品經(jīng)凝膠滲透色譜測定的。更具體地，數(shù)均分子量和重均分子量(Mn和Mw)得以確定，例如，應(yīng)用配備有高壓液相色譜泵、Waters 486 UV檢測器和Waters 2410示差折光率檢測器的510型(Model 510)凝膠滲透色譜(Water Associates，Inc.，Milford，MA)。用四氫呋喃(THF)作為洗脫液(1.0mL/min)。聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)品具有窄分子量分布。
用于制備結(jié)構(gòu)式(I-VII)的聚合物，包括通式中的α-氨基酸的方法是本領(lǐng)域中公知的。例如，對于結(jié)構(gòu)式(I)聚合物-其中R被摻入α-氨基酸-的實(shí)施方案，為了聚合物合成，α-氨基酸可以被轉(zhuǎn)變成二-α-氨基酸，例如，通過縮合α-氨基酸和二醇HO-R2-OH實(shí)施。結(jié)果是，酯部分得以形成。隨后，使二-α-氨基酸與二酸如癸二酸進(jìn)行縮聚反應(yīng)，得到帶有酯鍵和酰胺鍵的最終聚合物?？蛇x地，也可以不應(yīng)用二酸而是應(yīng)用二酸衍生物如活化的二酯，例如，二-對硝基苯氧，氯化二酸。
更特異地，用作上述結(jié)構(gòu)式(I)的生物可降解聚合物的不飽和聚酯酰胺(UPEAs)的合成將被描述，其中 是 和/或，(b)R4是-CH2-CH＝CH-CH2-。在(a)存在而(b)不存在的情況下，(I)中的R4是-C4H8-或-C6H12-。在(a)不存在而(b)存在的情況下，(I)中的R1是-C4H8-或-C8H16-。
不飽和PEAs可以通過(1)α-氨基酸和不飽和二醇的二酯的二對甲苯磺酸鹽以及飽和二羧酸的二對硝基苯酯或(2)α-氨基酸和飽和二醇的二對甲苯磺酸鹽以及不飽和二羧酸的二對硝基苯酯或(3)α-氨基酸和不飽和二醇的二酯的二對甲苯磺酸鹽以及不飽和二羧酸的二硝基苯酯的溶液縮聚而制備。
應(yīng)用芳基磺酸鹽代替游離的堿性胺(amine base)，原因是因?yàn)榉蓟撬峄欠浅：玫碾x去基團(tuán)，其可以促進(jìn)縮合反應(yīng)向反應(yīng)式的右側(cè)移動，因此以高產(chǎn)量得到產(chǎn)物，也因?yàn)橐阎獙妆交撬猁}可用于合成含氨基酸殘基的聚合物。
不飽和二羧酸的二對硝基苯酯可以從對硝基苯和不飽和二羧酸氯化物合成，例如，通過將三乙胺和對硝基苯溶解在丙酮中并滴加不飽和二羧酸氯化物、同時于-78℃攪拌以及倒入水中以沉淀出產(chǎn)物而實(shí)施。合適的?；劝ū┧?、甲基丙烯酸、巴豆酸、異巴豆酸、當(dāng)歸酸、惕各酸、山梨酸、肉桂酸、別肉桂酸、苯丙炔酸、延胡索酸、馬來酸、中康酸、檸康酸、戊烯二酸、衣康酸、乙烯基-丁烷雙酸和2-丙烯基-丁烷雙酸的氯化物?？梢杂糜谔娲伙柡投人岬亩ο趸锦サ钠渌衔锇ň哂薪Y(jié)構(gòu)式(VIII)的那些化合物
其中每一R5獨(dú)立地是任選地用一個或多個硝基、氰基、鹵素、三氟甲基或三氟甲氧基取代的(C1-C10)芳基；R1獨(dú)立地是(C2-C20)亞烷基或(C2-C8)烷氧基(C2-C20)亞烷基。
α-氨基酸和不飽和二醇的二酯的二芳基磺酸鹽可以通過混合α-氨基酸例如對芳基磺酸一水合物和甲苯中的飽和或不飽和二醇、加熱至回流溫度、直至水的放出達(dá)到最小，隨后冷卻而制備的。不飽和二醇包括，例如，2-丁烯-1，3-二醇和1，18-十八-9-烯-二醇。
二羧酸的飽和二對硝基苯酯和二-α-氨基酸酯的飽和二對甲苯磺酸鹽可以如美國專利號6,503,538 B1所述制備。
用作如上述結(jié)構(gòu)式(II)的生物可降解聚合物的不飽和聚酯酰胺(UPEAs)的合成現(xiàn)在將被描述。具有結(jié)構(gòu)式(II)的化合物可以以與美國專利號6,503,538 B1中的化合物(VII)相似的方式被制備，除了6,503,535中(III)的R4和/或6,503,538中(V)的R1是如上述的C2-C20亞烯基。通過例如，在室溫下將干燥的三乙胺加入6,503,538中的所述(III)和(IV)以及干燥N，N-二甲基乙酰胺中的所述(V)的混合物進(jìn)行反應(yīng)，隨后增加溫度至80℃并攪拌16小時，隨后冷卻反應(yīng)溶液至室溫，用乙醇稀釋，倒入水中，分離聚合物，用水洗滌分離的聚合物，減壓下干燥至約30℃并隨后純化至對于對硝基苯和對甲苯磺酸呈陰性試驗(yàn)。優(yōu)選的反應(yīng)物(IV)是卞基酯的對甲苯磺酸鹽，卞基酯保護(hù)基團(tuán)優(yōu)選地從(II)中被去除，以賦予生物可降解性，但是其不應(yīng)通過如美國專利號6,503,538中實(shí)施例22中的氫解被去除，因?yàn)闅浣鈺顾璧碾p鍵飽和；而是，卞基酯基團(tuán)應(yīng)該通過保持不飽和的方法被轉(zhuǎn)變?yōu)樗峄?，通過用氟乙酸或氣態(tài)HF處理。可選地，賴氨酸反應(yīng)物(IV)可以通過不同于卞基的保護(hù)基團(tuán)得到保護(hù)，所述基團(tuán)可以容易地在完成產(chǎn)物中被去除，同時保持不飽和，例如，可以用叔丁基(即，反應(yīng)物可以是賴氨酸的叔丁酯)保護(hù)賴氨酸，并且通過用稀酸處理產(chǎn)物(II)，叔丁基可以被轉(zhuǎn)變?yōu)镠，同時保持不飽和。
提供具有結(jié)構(gòu)式(II)的化合物的工作實(shí)例，是通過取代6,503,538實(shí)施例1中的(III)的L-苯丙氨酸2-丁烯-1，4-二酯的對甲苯磺酸鹽，或者通過取代6,503,53 8實(shí)施例1中的(V)的二對硝基苯延胡索酸鹽，或者通過取代6,503,538實(shí)施例1中的III的L-苯丙氨酸2-丁烯-1，3-二酯的對甲苯磺酸鹽并且也取代6,503,538實(shí)施例1中的(V)的二對硝基苯延胡索酸鹽。
在具有結(jié)構(gòu)式(I-VII)的不飽和化合物中，具有下列氨基氧基(例如，4-氨基TEMPO)可以應(yīng)用羰基二咪唑作為縮合劑而被連接。如本文所述的生物活性劑可以通過雙鍵官能團(tuán)被連接。親水性可以通過與聚乙二醇二丙酸酯結(jié)合而被賦予。
在又一方面，考慮用于形成本發(fā)明聚合物涂層支架和醫(yī)療器械的聚合物包括在美國專利號5,516,881；6,338,047；6,476,204；6,503,538；和美國專利申請?zhí)?0/096,435；10/101,408；10/143,572和10/194,965中列出的那些聚合物；每一文獻(xiàn)的全部內(nèi)容并入本文作為參考。
本文描述的PEA/PEUR聚合物的每個單體可以含有多達(dá)兩個氨基酸，優(yōu)選地具有范圍是10,000至125,000的重均分子量；這些聚合物和共聚物在25℃下典型地具有0.3至4.0范圍、優(yōu)選地0.5至3.5范圍的固有濃度(inherent viscosities)，通過標(biāo)準(zhǔn)粘度測定方法測定。
考慮用于本發(fā)明實(shí)踐的聚合物可以通過本領(lǐng)域公知的多種方法合成。例如，三丁基錫(IV)催化劑普遍用于形成聚酯如聚己酸內(nèi)酯、聚乙交酯，聚丙交酯和類似物質(zhì)。然而，應(yīng)該理解，寬范圍的催化劑可以被用于形成適于本發(fā)明應(yīng)用的聚合物。
考慮應(yīng)用的這種聚己酸內(nèi)酯具有如下的示范性結(jié)構(gòu)式(IX) 考慮應(yīng)用的聚乙交酯具有如下的示范性結(jié)構(gòu)式(X) 考慮應(yīng)用的聚丙交酯具有如下的示范性結(jié)構(gòu)式(XI) 含有氨基氧部分的合適的聚(丙交酯-共-ε-己酸內(nèi)酯)的示范性合成闡述如下。第一步包括在卞基醇存在的條件下，丙交酯和ε-己酸內(nèi)酯的共聚合，其中應(yīng)用辛酸亞錫作為催化劑，形成結(jié)構(gòu)式(XII)的聚合物。
隨后，可以使羥基封端聚合物鏈用馬來酐封端，形成具有結(jié)構(gòu)式(XIII)的聚合物鏈
在這一點(diǎn)上，可以使4-氨基-2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧與羧基末端基團(tuán)反應(yīng)，以便通過4-氨基和羧基封端基團(tuán)之間的反應(yīng)得到的酰胺鍵使氨基氧部分與共聚物共價連接。可選地，馬來酸封端共聚物可以用聚丙烯酸接枝，提供附加羧酸部分，用于隨后連接更多的氨基氧基團(tuán)。
本文所述的PEA/PEUR聚合物可以被制備為多種分子量，并且用于給定的生物活性劑的合適的分子量容易被本領(lǐng)域技術(shù)人員所確定。因此，例如，合適的分子量將是在約5,000至約300,000范圍內(nèi)，例如，約5,000至約250,000、或者約75,000至約200,000、或者約100,000至約150,000。
用于制備本發(fā)明聚合物涂層支架和醫(yī)療器械的聚合物，如PEA/PEUR聚合物，通過酶反應(yīng)在表面上進(jìn)行生物降解。因此，聚合物以受控制的釋放速率向?qū)ο笫┯枭锘钚詣?，所述速率在延長的時期內(nèi)是特定的和不變的。可選地，由于PEA/PEUR聚合物通過水解酶在體內(nèi)分解，而不生成不利的副產(chǎn)物，本發(fā)明支架和醫(yī)療器械上的聚合物涂層是基本上非炎性的。
如本文所用，“被分散(dispersed)”指，如本文所公開的至少一種生物活性劑被分散、混合、溶解、均一化、和/或共價結(jié)合(“被分散”)在聚合物中，例如，被連接到聚合物或聚合物涂層的表面。
雖然生物活性劑可以被分散在聚合物基質(zhì)中而不與聚合物載體化學(xué)連接，但也考慮，生物活性劑或附加生物活性劑可以通過寬范圍的合適的官能團(tuán)被共價結(jié)合到生物可降解聚合物上。例如，當(dāng)生物可降解聚合物是聚酯時，可以用羧基鏈末端與生物活性劑或附加生物活性劑上的互補(bǔ)部分反應(yīng)，如羥基、氨基、含硫部分和類似部分。寬范圍的試劑和反應(yīng)條件公開于，例如，Advanced Organic Chemistry，Reactions，Mechanisms，and Structure，F(xiàn)ifth Edition，(2001)和Comprehensive Organic Transformations，Second Edition，Larock(1999)中。
在另一實(shí)施方案中，生物活性劑可以被連接到結(jié)構(gòu)(I)-(VII)的任何聚合物，通過酰胺鍵、酯鍵、醚鍵、氨基鍵、酮鍵、硫醚鍵、亞磺酰鍵、磺酰鍵、或二硫鍵。這樣的連接可以應(yīng)用本領(lǐng)域已知的合成過程，由被合適官能化的起始物質(zhì)形成。
例如，在一個實(shí)施方案中，可以通過聚合物的羧基(例如COOH)將聚合物連接到生物活性劑或附加生物活性劑。特別地，可以使結(jié)構(gòu)(I)和(III)的化合物與生物活性劑的氨基官能基或羥基官能基反應(yīng)，得到分別具有經(jīng)酰胺鍵或羧基酯鍵連接的生物活性劑的生物可降解聚合物。在另一實(shí)施方案中，聚合物的羧基可以被卞化或轉(zhuǎn)變?yōu)轷｛u、?；?“混合”酐、或活性酯。在其它實(shí)施方案中，聚合物分子的游離-NH2端可以被?；_保生物活性劑僅通過聚合物的羧基連接并且不連接到聚合物的游離端。
可選地，可以通過接頭分子將生物活性劑或附加生物活性劑連接到聚合物，例如，如結(jié)構(gòu)式(V-VII)所述。確實(shí)地，為了改進(jìn)生物可降解聚合物的表面疏水性，為了改進(jìn)生物可降解聚合物對酶活化的可及性，和為了改進(jìn)生物可降解聚合物的釋放型，可以用接頭將生物活性劑和/或輔助劑間接連接到生物可降解聚合物。在一些實(shí)施方案中，接頭化合物包括具有約44至約10,000、優(yōu)選地約44至約2000的分子量(MW)的聚乙二醇；氨基酸如絲氨酸；具有1至100重復(fù)數(shù)目的多肽；和任何其它合適的低分子量聚合物。接頭典型地使生物活性劑與聚合物隔開約5埃至約200埃。
在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，接頭是式W-A-Q的二價基，其中A是(C1-C24)烷基、(C2-C24)烯基、(C2-C24)炔基、(C3-C8)環(huán)烷基、或(C6-C10)芳基，W和Q各自獨(dú)立地是-N(R)C(＝O)-、-C(＝O)N(R)-、-OC(-O)-、-C(＝O)O、-O-、-S-、-S(O)、-S(O)2-、-S-S-、-N(R)-、-C(＝O)，其中每一R獨(dú)立地是H或(C1-C6)烷基。
如用于描述上述接頭，術(shù)語“烷基(alkyl)”是指直鏈或支鏈烴基，包括甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、正己基、和類似基團(tuán)。
如本文所用，“烯基(alkenyl)”是指直鏈或支鏈烴基，其具有一個或多個碳碳雙鍵。
如本文所用，“炔基(alkynyl)”是指直鏈或支鏈烴基，其具有至少一個碳碳三鍵。
如本文所用，“芳基(aryl)”是指具有6至14個碳原子范圍的芳香基團(tuán)。
在一些實(shí)施方案中，接頭可以是具有約2至約25個氨基酸的多肽。考慮應(yīng)用的合適的肽包括聚-L-甘氨酸、聚-L-賴氨酸、聚-L-谷氨酸、聚-L-天冬氨酸、聚-L-組氨酸、聚-L-鳥氨酸、聚-L-絲氨酸、聚-L-蘇氨酸、聚-L-酪氨酸、聚-L-亮氨酸、聚-L-賴氨酸-L-苯丙氨酸、聚-L-精氨酸、聚-L-賴氨酸-L-酪氨酸和類似的氨基酸。
在一個實(shí)施方案中，生物活性劑可以共價交聯(lián)聚合物，即，使生物活性劑與多于一個聚合物分子結(jié)合。此共價交聯(lián)可以帶有或不帶有附加的聚合物-生物活性劑接頭而被進(jìn)行。
也可以通過在兩個分子之間進(jìn)行共價連接，將生物活性劑分子并入分子內(nèi)橋中。
通過保護(hù)多肽骨架上的潛在親核體和僅使一個活性基團(tuán)與聚合物或聚合物接頭構(gòu)建物結(jié)合，得以制備線性聚合物多肽偶聯(lián)物。去保護(hù)是根據(jù)本領(lǐng)域中公知的用于使肽脫去保護(hù)的方法進(jìn)行的(例如，Boc和Fmoc化學(xué))。
在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，多肽活性劑以顛倒-倒轉(zhuǎn)(retro-inverso)或部分顛倒-倒轉(zhuǎn)的肽存在。因而，如本文所用，術(shù)語“肽”和“多肽”包括肽、全部肽衍生物(如分支肽)和與其共價連接-(如糖-和脂-和糖脂-)的肽衍生物。
本文所述的肽可以用本領(lǐng)域已知的任何技術(shù)被合成。肽和多肽也可以包括“肽模擬物”。肽類似物在藥物工業(yè)中普遍用作非肽生物活性劑，其具有與模板肽的性質(zhì)類似的性質(zhì)。這些類型的非肽化合物被稱為“肽模擬物(peptide mimetics)”或“肽模擬物(peptidomimetics)?！盕auchere，J.(1986)Adv.Bioactive agent Res.，1529；Veber and Freidinger(1985)TINS p.392；和Evans et al.(1987)J.Med.Chem.，301229；并且通常通過計(jì)算機(jī)化分子模建的幫助得以發(fā)展。一般而言，肽模擬物在結(jié)構(gòu)上與范例多肽(即，具有生物化學(xué)性質(zhì)或藥理學(xué)活性的多肽)相似，但是具有一個或多個肽鍵，所述肽鍵任選地由選自-CH2NH-、-CH2S-、CH2-CH2-、-CH＝CH-(順式和反式)、-COCH2-、-CH(OH)CH2-和-CH2SO-的連接替換，通過本領(lǐng)域已知方法實(shí)施并且進(jìn)一步描述于下列參考文獻(xiàn)中Spatola，A.F.，＂Chemistry and Biochemistry of Amino Acids，Peptides，and Proteins，＂B.Weinstein，eds.，Marcel Dekker，New York，p.267(1983)；Spatola，A.F.，Vega Data(March 1983)，Vol.1，Issue 3，＂Peptide Backbone Modifications＂(一般性綜述)；Morley，J.S.，Trends.Pharm.Sci，(1980)pp.463-468(一般性綜述)；Hudson，D.et al.，Int.J.Pept.Prot.Res.，(1979)14177-185(-CH2NH-，CH2CH2-)；Spatola，A.F.etal.，Life Sci，(1986)381243-1249(-CH2-S-)；Harm，M.M.，J.Chem.Soc.Perkin Trans I(1982)307-314(-CH＝CH-，順式和反式)；Almquist，R.G.etal.，J.Med.Chem.，(1980)232533(-COCH2-)；Jennings-Whie，C.et al.，Tetrahedron Lett.，(1982)232533(-COCH2-)；Szelke，M.et al.，EuropeanAppln.，EP 45665(1982)CA9739405(1982)(-CH(OH)CH2-)；Holladay，M.W.et al.，Tetrahedron Lett.，(1983)244401-4404(--C(OH)CH2-)；和Hruby，VJ.，Life Sci，(1982)31189-199(--CH2-S-)。這種肽模擬物可以具有優(yōu)于多肽實(shí)施方案的明顯優(yōu)勢，包括，例如經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量更高、化學(xué)穩(wěn)定性更好、藥理學(xué)性質(zhì)增強(qiáng)(半衰期、吸收、效價、效力等)、改變的特異性(例如，光譜的生物活性)、抗原性降低、和其它優(yōu)勢。
另外，肽或多肽中的一個或多個氨基酸的取代(例如，用D-賴氨酸替代L-賴氨酸)可以被用來產(chǎn)生更加穩(wěn)定的肽和對內(nèi)源性蛋白酶抵抗的肽?？蛇x地，合成肽或多肽，例如，其與生物可降解聚合物共價結(jié)合，也可以由稱作倒轉(zhuǎn)肽(inverso peptide)的D-氨基酸制備。當(dāng)肽以天然肽序列相反的方向被組裝時，其被稱作顛倒肽(retro peptide)。一般而言，由D-氨基酸制備的肽對酶水解非常穩(wěn)定。已經(jīng)報道了顛倒-倒轉(zhuǎn)或部分顛倒-倒轉(zhuǎn)的肽的保守生物活性的許多例子(美國專利6,261,569B4和其中的參考文獻(xiàn)；B.Fromme et al，Endocrinology(2003)1443262-3269)。
接頭可以首先被連接到聚合物或者生物活性劑或者附加生物活性劑。在合成期間，接頭可以處于未保護(hù)形式或保護(hù)形式，其中應(yīng)用多種本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的保護(hù)基團(tuán)。在受保護(hù)的接頭的情況下，接頭的未保護(hù)端可以首先被連接到聚合物或生物活性劑或附加生物活性劑。隨后，可以用Pd/H2氫化、弱酸或弱堿水解、或者本領(lǐng)域已知的任何其它普通的脫保護(hù)方法對保護(hù)基團(tuán)進(jìn)行脫保護(hù)。隨后，可以將脫保護(hù)的接頭與生物活性劑或附加生物活性劑連接，或者與聚合物連接。
根據(jù)本發(fā)明的生物可降解聚合物的示范性合成(其中待連接的分子是氨基氧)如下列出。在N，N′-羰基二咪唑存在的條件下，聚酯可以與氨基氧，例如，4-氨基-2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧反應(yīng)，以便用連接于含氨基氧基的亞氨基取代聚酯鏈末端羧基中的羥基部分，因此，亞氨基部分與羧基的羰基殘基的碳共價結(jié)合。N，N′-羰基二咪唑?qū)⒕埘ユ溎┒唆然械牧u基部分轉(zhuǎn)變?yōu)橹虚g產(chǎn)物部分，所述中間產(chǎn)物部分將與氨基氧，例如，4-氨基-2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧反應(yīng)。氨基氧反應(yīng)物典型地以反應(yīng)物與聚酯的摩爾比范圍是1∶1至100∶1而應(yīng)用。N，N′-羰基二咪唑與氨基氧的摩爾比優(yōu)選地是約1∶1。
典型的反應(yīng)如下。聚酯被溶解在反應(yīng)溶劑中，反應(yīng)在用于溶解的溫度下容易地進(jìn)行。反應(yīng)溶劑可以是聚酯能夠溶解的任何溶劑；此信息通?？梢詮木埘サ闹圃焐痰玫?。當(dāng)聚酯是聚乙醇酸或聚乙交酯-L-丙交酯(乙醇酸與乳酸的單體摩爾比大于50∶50)時，115℃至130℃的高精制(99.9+％純度)的二甲基亞砜或室溫下的DMSO適于溶解聚酯。當(dāng)聚酯是聚-L-乳酸時，室溫至40-50℃中的聚-DL-乳酸或聚乙交酯-L-丙交酯(乙醇酸與乳酸的單體摩爾比是50∶50或小于50∶50)、四氫呋喃、二氯甲烷(DCM)和氯仿適于溶解聚酯。
聚合物-生物活性劑連接 在一個實(shí)施方案中，用于制備如本文所述的本發(fā)明支架和其它醫(yī)療器械的表面覆蓋物的聚合物具有一個或多個與聚合物直接連接的生物活性劑。聚合物的殘基可以與該一個或多個生物活性劑的殘基相連接。例如，可以將聚合物的一個殘基直接連接到生物活性劑的一個殘基。聚合物和生物活性劑可以各自具有一個開放化合價(openvalence)。
可選地，可以將具有不同治療活性或緩解活性的多于一個的生物活性劑、多個生物活性劑、或者生物活性劑和附加生物活性劑的混合物與聚合物直接連接。然而，由于每個生物活性劑的殘基可以被連接到聚合物的相應(yīng)殘基，一個或多個生物活性劑的殘基數(shù)目可以相應(yīng)于聚合物殘基上的開放化合價的數(shù)目。
如本文所用，“聚合物的殘基(residue of a polymer)”是指具有一個或多個開放化合價的聚合物的基團(tuán)。本發(fā)明聚合物的任何在合成上可行的原子、多個原子或者官能團(tuán)(例如，在聚合物骨架上或側(cè)基上)都可以被去除，以形成開放化合價，前提是當(dāng)基團(tuán)被連接于生物活性劑的殘基時，生物活性基本上被保留。另外，任何在合成上可行的官能團(tuán)(例如羧基)都可以在聚合物上被產(chǎn)生(例如，在聚合物骨架上或側(cè)基上)，以形成開放化合價，前提是當(dāng)基團(tuán)被連接于生物活性劑的殘基時，生物活性基本上被保留。根據(jù)所需的連接，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以選擇適當(dāng)官能化的起始物質(zhì)，其可以用本領(lǐng)域已知方法從本發(fā)明聚合物中得到。
如本文所用，“結(jié)構(gòu)式(*)的化合物的殘基(residue of a compoundofstructural formula(*))”是指如本文所述的式(I-VII)聚合物中的化合物的基團(tuán)，其具有一個或多個開放化合價。該化合物的任何在合成上可行的原子、多個原子或官能團(tuán)(例如，在聚合物骨架上或側(cè)基上)都可以被去除，以形成開放化合價，前提是當(dāng)基團(tuán)被連接于生物活性劑的殘基時，生物活性基本上被保留。另外，任何在合成上可行的官能團(tuán)(例如羧基)都可以在式(I-VII)上被產(chǎn)生(例如，在聚合物骨架上或側(cè)基上)，以形成開放化合價，前提是當(dāng)基團(tuán)被連接于生物活性劑的殘基時，生物活性基本上被保留。根據(jù)所需的連接，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以選擇適當(dāng)官能化的起始物質(zhì)，其可以用本領(lǐng)域已知方法從式(I-VII)化合物得到。
例如，可以通過酰胺鍵(例如-N(R)C(＝O)-或-C(＝O)N(R)-)、酯鍵(例如，-OC(-O)-或-C(＝O)O-)、醚鍵(例如，-O-)、氨基鍵(例如，-N(R)-)、酮鍵(例如，-C(＝O)-)、硫醚鍵(例如，-S-)、亞璜酰鍵(例如，-S(O)-)、璜酰鍵(例如，-S(O)2-)、二硫鍵(例如，-S-S-)或直接(例如，C-C鍵)連接將生物活性劑的殘基連接到結(jié)構(gòu)式(I-VII)化合物的殘基上，其中每一R獨(dú)立地是H或(C1-C6)烷基。這樣的連接可以應(yīng)用本領(lǐng)域已知的合成方法從合適官能化的起始物質(zhì)形成。根據(jù)所需的連接，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以選擇適當(dāng)官能化的起始物質(zhì)，其可以用本領(lǐng)域已知方法從結(jié)構(gòu)式(I-VII)化合物的殘基得到或者用本領(lǐng)域已知方法從給定的生物活性劑或輔助劑的殘基得到?？梢詫⑸锘钚詣┗蜉o助劑的殘基連接到結(jié)構(gòu)式(I-VII)化合物的殘基上的任何合成上可行的位置。此外，本發(fā)明也提供了具有與結(jié)構(gòu)式(I-VII)化合物直接連接的生物活性劑或輔助生物活性劑的一個或多個殘基的化合物。
可以與聚合物分子連接的生物活性劑的數(shù)目可以典型地取決于聚合物的分子量。例如，對于結(jié)構(gòu)式(I)的化合物，其中n是約5至約150，優(yōu)選地是約5至約70，多達(dá)約150個生物活性劑分子(即，其殘基)可以被直接連接到聚合物(即，其殘基)，這通過使生物活性劑與聚合物的側(cè)部基團(tuán)反應(yīng)實(shí)施。在不飽和聚合物中，生物活性劑也可以與聚合物中的雙鍵(或三鍵)反應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的支架典型地是圓柱形形狀。支架結(jié)構(gòu)的壁可以由其中具有開口例如網(wǎng)孔的金屬或聚合物形成。支架被植入體腔如血管中，其在該處永久停留或者生物降解，以保持血管開放和改善流向心肌的血流和改善受損內(nèi)皮部位的天然損傷愈合過程。支架也可以被放置在機(jī)體其它部分的脈管系統(tǒng)中，如腎臟或腦。支架術(shù)是相當(dāng)常見的，多種類型的支架已經(jīng)被開發(fā)和應(yīng)用，如本領(lǐng)域所已知。
本文所述的聚合物可以以許多方式被涂覆在如本文所述的多孔支架結(jié)構(gòu)或其它醫(yī)療器械的表面，所述方式如浸涂、噴涂、離子沉積和類似方式，如本領(lǐng)域所公知。在涂覆多孔支架中，必需注意不要閉塞支架結(jié)構(gòu)中的孔，所述的孔是使得造血內(nèi)皮祖細(xì)胞和參與創(chuàng)傷愈合的天然生物學(xué)過程的其它血液因子從血管腔內(nèi)部進(jìn)入和遷移至血管壁所需的。
可選地，支架結(jié)構(gòu)表面上的聚合物涂層可以形成為在支架結(jié)構(gòu)上應(yīng)用的聚合物鞘。在此實(shí)施方案中，鞘起到巨噬細(xì)胞的部分物理屏障的作用，因此，相對小數(shù)目的平滑肌細(xì)胞被活化，以引起新內(nèi)膜增殖。為了使得生物活性物質(zhì)如來自血流的內(nèi)皮祖細(xì)胞充分移動穿過多孔支架結(jié)構(gòu)，鞘可以被激光消融，在聚合物涂層中形成開口。支架結(jié)構(gòu)可以被移動，同時激光被保持固定以將結(jié)構(gòu)消融為一定式樣(pattern)，或者可選地，可以通過技術(shù)人員已知的方法將激光編程為沿著預(yù)先確定的式樣移動。二者的結(jié)合，即，移動激光和結(jié)構(gòu)，也是可能的。在本發(fā)明中，甚至具有復(fù)雜支架式樣的涂層支架都可以以高精確度被制造。
支架結(jié)構(gòu)可以用任何合適材料制成，如本領(lǐng)域已知，其可以被加工(例如，模塑、壓印、編織等)以含有本文所述的多孔表面特性。例如，支架主體可以由生物相容性金屬形成，如不銹鋼、鉭、鎳鈦金屬互化物、愛爾近合金(elgiloy)和類似材料以及其適當(dāng)?shù)慕M合。
例如，金屬支架結(jié)構(gòu)可以由含有金屬纖維的材料制成，所述材料被均一布置以形成三維非紡織基質(zhì)并被燒結(jié)以形成顯示出高度多孔性的迷路結(jié)構(gòu)，多孔性典型地是約50％至約85％范圍，優(yōu)選地是至少約70％。金屬纖維典型地具有范圍是約1微米至25微米的直徑。支架結(jié)構(gòu)中的孔可以具有范圍是約30微米至約65微米的平均直徑。為了用于冠狀動脈，支架結(jié)構(gòu)應(yīng)該由100％不銹鋼制成，充分退火的不銹鋼是優(yōu)選的金屬。支架結(jié)構(gòu)的類型可以是可擴(kuò)張球囊，如本領(lǐng)域已知。
在一個實(shí)施方案中，支架結(jié)構(gòu)本身是完全生物可降解的，由可交聯(lián)的“星狀結(jié)構(gòu)聚合物(star structure polymers)”或樹枝狀材料(dendrimers)制成，它們是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。在一個方面，支架結(jié)構(gòu)是由如本文所述的生物可降解交聯(lián)聚酯酰胺、聚己酸內(nèi)酯或聚酯型聚氨酯制成的。在本發(fā)明的多層生物可降解支架中，支架結(jié)構(gòu)(即，“支架支柱(stent struts)”)優(yōu)選地是生物可降解的并因而由這樣的可交聯(lián)聚合物或樹枝狀材料制成。
本文所述聚合物的殘基可以應(yīng)用任何合適的試劑和反應(yīng)條件形成。合適的試劑和反應(yīng)條件公開于例如Advanced Organic Chemistry，Part BReactions and Synthesis，Second Edition，Carey and Sundberg(1983)；Advanced Organic Chemistry，Reactions，Mechanisms，andStructure，Second Edition，March(1977)；和Comprehensive OrganicTransformations，Second Edition，Larock(1999)。
附加生物活性劑(additional bioactive agents)。如本文所述，“附加生物活性劑”是指不同于上述“生物活性”劑的治療劑或診斷劑，其促進(jìn)脈管重新內(nèi)皮化的天然創(chuàng)傷愈合過程，如本文所述。這樣的附加生物活性劑也可以被連接到本發(fā)明支架表面的聚合物涂層，或者被連接到用于涂覆本領(lǐng)域已知的具有不同治療目的的其它類型的可插入醫(yī)療器械或治療器械的聚合物，其中聚合物涂層與處理表面或造血細(xì)胞或因子接觸或者通過生物降解從聚合物涂層釋放是所需的。然而，這樣的附加生物活性劑不用在本發(fā)明多層支架的內(nèi)層，所述內(nèi)層僅含有促進(jìn)血管重新內(nèi)皮化的天然創(chuàng)傷愈合過程的生物活性劑。
具體地，這樣的附加生物活性劑可以包括但不限于，一種或多種多核苷酸、多肽、寡核苷酸、基因治療劑、核苷酸類似物、核苷類似物、多核酸誘餌(polynucleic acid decoys)、治療性抗體、阿昔單抗(abciximab)、抗炎劑、血液調(diào)節(jié)劑(blood modifiers)、抗血小板劑、抗凝血劑、免疫抑制劑、抗腫瘤劑、抗癌劑、抗細(xì)胞增殖劑和一氧化氮釋放劑。
多核苷酸可以包括脫氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)、雙鏈DNA、雙鏈RNA、雙鏈體DNA/RNA、反義多核苷酸、功能性RNA或它們的組合。在一個實(shí)施方案中， 多核苷酸可以是RNA。在一個實(shí)施方案中，多核苷酸可以是DNA。在另一實(shí)施方案中，多核苷酸可以是反義多核苷酸。在另一實(shí)施方案中，多核苷酸可以是正義多核苷酸。在另一實(shí)施方案中，多核苷酸可以包括至少一種核苷酸類似物。在另一實(shí)施方案中，多核苷酸可以包括磷酸二酯連接的3′-5′和5′-3′多核苷酸骨架?？蛇x地，多核苷酸可以包括非磷酸二酯鍵，如phosphotioate類型、磷酰胺(phosphoramidate)和肽-核苷酸骨架。在另一實(shí)施方案中，多個部分可以被連接到多核苷酸的骨架糖。產(chǎn)生這種連接的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。
多核苷酸可以是單鏈多核苷酸或雙鏈多核苷酸。多核苷酸可以具有任何合適長度。特別地，多核苷酸可以是約2至約5,000個核苷酸長度，包括端點(diǎn)；約2至約1000個核苷酸長度，包括端點(diǎn)；約2至約100個核苷酸長度，包括端點(diǎn)；或者約2至10個核苷酸長度，包括端點(diǎn)。
反義多核苷酸典型地是與編碼靶蛋白的mRNA互補(bǔ)的多核苷酸。例如，mRNA可以編碼癌癥促進(jìn)蛋白(cancer promoting protein)即癌基因的產(chǎn)物。反義多核苷酸與單鏈mRNA互補(bǔ)并且會形成雙鏈體并從而抑制靶基因的表達(dá)，即，會抑制癌基因的表達(dá)。本發(fā)明的反義多核苷酸可以形成帶有編碼靶蛋白的mRNA的雙鏈體并且會不允許靶蛋白的表達(dá)。
“功能性RNA(functional RNA)”是指核酶RNA或不被翻譯的其它RNA。
“多核酸誘餌(polynucleic acid decoy)”是抑制細(xì)胞因子對該細(xì)胞因子與多核酸誘餌結(jié)合的活性的多核酸。多核酸誘餌含有細(xì)胞因子的結(jié)合位點(diǎn)。細(xì)胞因子的例子包括但不限于轉(zhuǎn)錄因子、聚合酶和核糖體。用作轉(zhuǎn)錄因子誘餌的多核酸誘餌的一個例子將是含有轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)的雙鏈多核酸?？蛇x地，轉(zhuǎn)錄因子的多核酸誘餌可以是單鏈核酸，其與其本身雜交形成含有靶轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)的折返雙鏈體。轉(zhuǎn)錄因子誘餌的一個例子是E2F誘餌。E2F在參與細(xì)胞周期調(diào)節(jié)和引起細(xì)胞增殖的基因的轉(zhuǎn)錄中有作用?？刂艵2F使得能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖。例如，損傷后(例如，血管成形術(shù)、手術(shù)、支架術(shù))，平滑肌細(xì)胞響應(yīng)于損傷而增殖。增殖可以引起治療區(qū)域的再狹窄(通過細(xì)胞增殖閉合動脈)。因此，對E2F活性的調(diào)節(jié)使得能夠控制細(xì)胞增殖并且可以用其減輕增殖和避免動脈閉合。其它這樣的多核酸誘餌和靶蛋白的例子包括但不限于，用于抑制聚合酶的增強(qiáng)子序列和用于抑制核糖體的核糖體結(jié)合序列。應(yīng)該理解，本發(fā)明包括被解釋為抑制任何靶細(xì)胞因子的多核酸誘餌。
“基因治療劑(gene therapy agent)”是指，通過將基因?qū)氚屑?xì)胞、隨后通過表達(dá)，引起基因產(chǎn)物在靶細(xì)胞中表達(dá)的藥劑。這樣的基因治療劑的例子將是導(dǎo)入細(xì)胞時引起蛋白質(zhì)如胰島素表達(dá)的遺傳構(gòu)建體?？蛇x地，基因治療劑可以降低基因在靶細(xì)胞中的表達(dá)。這樣的基因治療劑的一個例子將是將多核苷酸片段導(dǎo)入細(xì)胞，所述片段將整合入靶基因并干擾該基因的表達(dá)。這種藥劑的例子包括能夠通過同源重組干擾基因的病毒和多核苷酸。導(dǎo)入和干擾基因和細(xì)胞的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。
本發(fā)明的寡核苷酸可以具有任何適當(dāng)長度。具體而言，寡核苷酸可以是約2至約100個核苷酸長度，包括端點(diǎn)；達(dá)到約20個核苷酸長度，包括端點(diǎn)；或者約15至約30個核苷酸長度，包括端點(diǎn)。寡核苷酸可以是單鏈或雙鏈的。在一個實(shí)施方案中，寡核苷酸可以是單鏈的。寡核苷酸可以是DNA或RNA。在一個實(shí)施方案中，寡核苷酸可以是DNA。在一個實(shí)施方案中，寡核苷酸可以根據(jù)普遍已知的化學(xué)方法被合成。在另一實(shí)施方案中，寡核苷酸可以從商業(yè)供應(yīng)商得到。寡核苷酸可以包括但不限于，至少一種核苷酸類似物如溴衍生物、疊氮衍生物、熒光衍生物或它們的組合。核苷酸類似物是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。寡核苷酸可以包括鏈終止子。寡核苷酸也可以被用作，例如，交聯(lián)劑或熒光標(biāo)簽?？梢詰?yīng)用許多普通的連接將寡核苷酸偶聯(lián)于另一部分，例如，磷酸酯、羥基等。此外，部分可以通過摻入寡核苷酸的核苷酸類似物與寡核苷酸連接。在另一實(shí)施方案中，寡核苷酸可以包括磷酸二酯連接的3′-5′和5′-3′寡核苷酸骨架?？蛇x地，寡核苷酸可以包括非磷酸二酯鍵，如phosphotioate類型、磷酰胺和肽-核苷酸骨架。在另一實(shí)施方案中，多個部分可以被連接到寡核苷酸的骨架糖。創(chuàng)建這種連接的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。
核苷酸和核苷類似物是本領(lǐng)域公知的。這種核苷類似物的例子包括但不限于Cytovene(Roche Laboratories)、Epivir(GlaxoWellcome)、Gemzar(Lilly)、Hivid(Roche Laboratories)、Rebetron(Schering)、Videx(Bristol-Myers Squibb)、Zerit(Bristol-Myers Squibb)和Zovirax(Glaxo Wellcome)。參見Physician ′s Desk Reference，2005Edition。
作為與本發(fā)明支架覆蓋物和其它醫(yī)療器械連接的附加生物活性劑的多肽可以具有任何合適的長度。具體而言，多肽可以是約2至約5,000個氨基酸長度，包括端點(diǎn)；約2至約2,000個氨基酸長度，包括端點(diǎn)；約2至約1,000個氨基酸長度，包括端點(diǎn)；或者約2至約100個氨基酸長度，包括端點(diǎn)。
在一個實(shí)施方案中，與用于本發(fā)明醫(yī)療器械的聚合物涂層連接的附加生物活性劑多肽可以是抗體。在一個實(shí)施方案中，抗體可以與細(xì)胞粘附分子如鈣粘著蛋白、整聯(lián)蛋白或選擇蛋白結(jié)合。在另一實(shí)施方案中，抗體可以與細(xì)胞外基質(zhì)分子如膠原蛋白、彈性蛋白、纖連蛋白或?qū)诱尺B蛋白結(jié)合。在又一實(shí)施方案中，抗體可以與受體如腎上腺素能受體、B細(xì)胞受體、補(bǔ)體受體、膽堿能受體、雌激素受體、胰島素受體、低密度脂蛋白受體、生長因子受體或T細(xì)胞受體結(jié)合。與本發(fā)明醫(yī)療器械中的聚合物連接的抗體(或者直接連接或是通過接頭連接)也可以和血小板聚集因子(例如，纖維蛋白原)、細(xì)胞增殖因子(例如，生長因子和細(xì)胞因子)和凝血因子(例如纖維蛋白原)結(jié)合。在另一實(shí)施方案中，抗體可以被偶聯(lián)于活性物質(zhì)，諸如毒素。在另一實(shí)施方案中，抗體可以是阿昔單抗(ReoProR))。阿昔單抗是與β(3)整聯(lián)蛋白結(jié)合的嵌合抗體的Fab片段。阿昔單抗對血小板糖蛋白IIb/IIIa受體，例如在血細(xì)胞上的血小板糖蛋白IIb/IIIa受體具有特異性。人動脈平滑肌細(xì)胞表達(dá)其表面的α(v)β(3)整聯(lián)蛋白。處理β(3)表達(dá)平滑肌細(xì)胞可以抑制其它細(xì)胞的粘附并降低細(xì)胞遷移或增殖，因而減輕經(jīng)皮冠狀動脈介入(PCI)例如狹窄、血管成形術(shù)、支架術(shù)后的再狹窄。阿昔單抗也抑制血小板的聚集。
在一個實(shí)施方案中，肽可以是糖肽?！疤请?Glycopeptide)”是指寡肽(例如，七肽)抗生素，其特征是任選地用糖基取代的多環(huán)肽核心，如萬古霉素。本定義中包含的糖肽的例子可以見于“GlycopeptidesClassification，Occurrence，and Discovery，”由Raymond C.Rao和LouiseW.Crandall所著，(＂Bioactive agents and the Pharmaceutical Sciences＂Volume 63，edited by Ramakrishnan Nagarajan，published by MarcalDekker，Inc.)。糖肽的其它例子公開于美國專利號4,639,433；4,643,987；4,497,802；4,698,327；5,591,714；5,840,684；和5,843,889中；在EP 0802 199；EP 0 801 075；EP 0 667 353；；WO 97/28812；WO 97/38702；WO 98/52589；WO 98/52592中；和J.Amer.Chem.Soc，1996，118，13107-13108；J.Amer.Chem.Soc，1997，119，12041-12047；和J.Amer.Chem.Soc，1994，116，4573-4590中。代表性的糖肽包括被鑒定為A477、A355 12、A40926、A41030、A42867、A47934、A80407、A82846、A83850、A84575、AB-65、放線游菌素、類放線菌素、阿達(dá)星、阿沃霉素、遠(yuǎn)青霉素、Balhimyein、Chloroorientiein、Chloropolysporin、Decaplanin、去甲基萬古霉素、Eremomycin、Galacardin、Helvecardin、伊肽霉素、凱勃孢囊菌素、LL-AM374、甘露糖肽素、MM45289、MM47756、MM47761、MM49721、MM47766、MM55260、MM55266、MM55270、MM56597、MM56598、OA-7653、Orenticin、寡子菌素、瑞斯托菌素、瑞斯脫霉素、Synmonicin、游壁菌素、UK-68597、UD-69542、UK-72051、萬古霉素和類似物的糖肽。術(shù)語“糖肽(glycopeptide)”或“糖肽抗生素(glycopeptide antibiotic)”如本文所用，也意欲包括上面公開的其上存在糖部分，即，糖肽的連續(xù)糖苷配基的普通類型的糖肽。例如，通過弱酸水解去除萬古霉素上添加到酚的二糖部分，得到萬古霉素糖苷配基。術(shù)語“糖肽抗生素”范圍內(nèi)也包括上面公開的普通類型糖肽的合成衍生物，包括烷基化和?；难苌?。此外，本術(shù)語范圍內(nèi)的是已經(jīng)以與萬古糖胺(vancosamine)相似的方式進(jìn)一步添加有附加糖殘基，特別是氨基糖苷的糖肽。
術(shù)語“脂化糖肽(lipidated glycopeptide)”特別指那些已被合成修飾含有脂類取代的糖肽抗生素。如本文所用，術(shù)語“脂類取代基(lipidsubstituent)”是指含有5個或更多個碳原子的任何取代基，優(yōu)選地含有10至40個碳原子。脂類取代基可以任選地含有1至6個雜原子，選自鹵素、氧、氮、硫、和磷。脂化糖肽抗生素是本領(lǐng)域公知的。參見，例如，美國專利號5,840,684、5,843,889、5,916,873、5,919,756、5,952,310、5,977,062、5,977,063、EP 667,353、WO 98/52589、WO 99/56760、WO00/04044、WO 00/39156，其公開內(nèi)容以整體并入本文作為參考。
用于連接到本發(fā)明支架和其它醫(yī)療器械的聚合物涂層或者加載入本發(fā)明多層支架外層中的抗炎劑(Anti-inflammatory agents)包括，例如，鎮(zhèn)痛劑(例如，NSAIDS和水楊酸鹽類)、抗風(fēng)濕藥、胃腸藥、痛風(fēng)制劑、激素(糖皮質(zhì)激素)、鼻制劑、眼制劑、耳制劑、(例如，抗生素和類固醇的組合)、呼吸系統(tǒng)藥物、和皮膚及粘膜藥物。參見，Physician′s Desk Reference，2005 Edition。特別地，抗炎劑可以包括地塞米松，其被化學(xué)命名為(110，16I)-9-氟-11，17，21-三羥基-16-甲基孕甾-1，4-二烯-3，20-二酮?？蛇x地，抗炎劑可以包括西羅莫司(雷帕霉素)，它是從吸水鏈霉菌(Streptomyces hygroscopicus)分離的三烯大環(huán)內(nèi)酯抗生素。
抗血小板劑或抗凝血劑包括，例如，Coumadin(DuPont)、Fragmin(Pharmacia & Upjohn)、Heparin(Wyeth-Ayerst)、Lovenox、Normiflo、Orgaran(Organon)、Aggrastat(Merck)、Agrylin(Roberts)、Ecotrin(Smithkline Beecham)、Flolan(Glaxo Wellcome)、Halfprin(Kramer)、Integrillin(COR Therapeutics)、Integrillin(Key)、Persantine(Boehringer Ingelheim)、Plavix(Bristol-Myers Squibb)、ReoPro(Centecor)、Ticlid(Roche)、Abbokinase(Abbott)、Activase(Genentech)、Eminase(Roberts)和Strepase(Astra)。參見Physician ′sDesk Reference，2005 Edition。特別地，抗血小板劑或抗凝血劑可以包括曲匹地爾(avantrin)、西洛他唑、肝素、水蛭素或依洛前列素ilprost。
曲匹地爾在化學(xué)上被命名為N，N-二甲基-5-甲基-[1，2，4]三唑[1，-5-a]嘧啶-7-胺。
西洛他唑在化學(xué)上被命名為6-[4-(1-環(huán)己基-1H-四唑-5-基)-丁氧基]-3，4-二氫-2(1H)-喹啉酮。
肝素是具有抗凝活性的粘多糖；是由D-葡糖胺和L-艾杜糖酸或D-葡萄糖酸重復(fù)單元組成的不定磺化的多糖鏈的異質(zhì)混合物。
水蛭素是從水蛭例如，藥用水蛭(Hirudo medicinalis)提取的抗凝蛋白。
依洛前列素(Iloprost)在化學(xué)上被命名為5-[六氫-5-羥基-4-(3-羥基-4-甲基-1-辛烯-6-炔基)-2(1H)-并環(huán)戊二烯亞基]戊酸。
免疫抑制劑可以包括，例如，Azathioprine(Roxane)、BayRho-D(Bayer Biological)、CellCept(Roche Laboratories)、Imuran(Glaxo Wellcome)、MiCRhoGAM(Ortho-ClinicalDiagnostics)、Neoran(Novartis)、Orthoclone OKT3(Ortho Biotech)、Prograf(Fujisawa)、PhoGAM(Ortho-Clinical Diagnostics)、Sandimmune(Novartis)、Simulect(Novartis)和Zenapax(RocheLaboratories)。
特別地，免疫抑制劑可以包括雷帕霉素或沙利度胺。雷帕霉素是從吸水鏈霉菌分離的三烯大環(huán)內(nèi)酯。
沙利度胺在化學(xué)上被命名為2-(2，6-二氧代-3-哌啶基)-1H-異-吲哚-1，3(2H)-二酮。
可以在例如本發(fā)明多層支架的外層用作附加生物活性劑的抗癌劑或抗細(xì)胞增殖劑包括，例如，核苷酸和核苷類似物，如2-氯-脫氧腺苷、輔助抗腫瘤劑、烷化劑、氮芥、亞硝基脲、抗生素、抗代謝物、激素激動劑/拮抗劑、雄激素、抗雄激素、抗雌激素、雌激素和氮芥的組合、促性腺激素釋放激素(GNRH)類似物、孕激素、免疫調(diào)節(jié)劑、多種抗腫瘤劑、光敏劑、家皮膚及粘膜劑。參見，Physician′s Desk Reference，2005 Edition。
合適的輔助抗腫瘤劑(adjunct antineoplastic agents)包括Anzemet(Hoeschst Marion Roussel)、Aredia(Novartis)、Didronel(MGI)、Diflucan(Pfizer)、Epogen(Amgen)、Ergamisol(Janssen)、Ethyol(Alza)、Kytril(SmithKline Beecham)、Leucovorin(Immunex)、Leucovorin(Glaxo Wellcome)、Leucovorin(Astra)、Leukine(Immunex)、Marinol(Roxane)、Mesnex(Bristol-MyersSquibb Oncology/Immunology)、Neupogen(Amgen)、Procrit(OrthoBiotech)、Salagen(MGI)，Sandostatin(Novartis)、Zinecard(Pharmacia and Upjohn)、Zofran(Glaxo Wellcome)和Zyloprim(GlaxoWellcome)。
合適的各種烷化劑包括Myleran(Glaxo Wellcome)、Paraplatin(Bristol-Myers Squibb Oncology/Immunology)、Platinol(Bristol-MyersSquibb Oncology/Immunology)和Thioplex(Immunex)。
合適的氮芥包括Alkeran(Glaxo Wellcome)、Cytoxan(Bristol-Myers Squibb Oncology/Immunology)、Ifex(Bristol-MyersSquibb Oncology/Immunology)、Leukeran(Glaxo Wellcome)和Mustargen(Merck)。
合適的亞硝基脲包括BiCNU(Bristol-Myers SquibbOncology/Immunology)、CeeNU(Bristol-Myers SquibbOncology/Immunology)、Gliadel(Rhone-Poulenc Rover)和Zanosar(Pharmacia and Upjohn)。
合適的抗生素包括Adriamycin PFS/RDF(Pharmacia andUpjohn)、Blenoxane(Bristol-Myers Squibb Orcology/Immunology)、Cerubidine(Bedford)、Cosmegen(Merck)、DaunoXome(NeXstar)、Doxil(Sequus)、Doxorubicin Hydrochloride(Astra)、IdamycinPFS(Pharmacia and Upjohn)、Mithracin(Bayer)、Mitamycin(Bristol-MyersSquibb Oncology/ImmunologY)、Nipen(SuperGen)、Novantrone(Immunex)和Rubex(Bristol-Myers Squibb Oncology/ImmunologY)。
合適的抗代謝物包括Cytostar-U(Pharrmacia and Upjohn)、Fludara(Berlex)、Sterile FUDR(Roche Laboratories)、Leustatin(Ortho Biotech)、Methotrexate(Immunex)、Parinethol(GlaxoWellcome)、Thioguanine(Glaxo Wellcome)和Xeloda(RocheLaboratories)。
合適的雄激素包括Nilandron(Hoechst Marion Roussel)和Teslac(Bristol-Myers S quibb Oncology/Immunology)。
合適的抗雄激素包括Casodex(Zeneca)和Eulexin(Schering)。
合適的抗雌激素包括Arimidex(Zeneca)、Fareston(Schering)、Femara(Novartis)和Nolvadex(Zeneca)。
合適的雌激素和氮芥組合包括Emcyt(Pharmacia and Upjohn)。
合適的雌激素包括Estrace(Bristol-Myers Squibb)和Estrab(Solvay)。
合適的促性腺激素釋放激素(GNRH)類似物包括LeupronDepot(TAP)和Zoladex(Zeneca)。
合適的孕激素包括Depo-Provera(Pharmacia and Upjohn)和Megace(Bristol-Myers Squibb Oncology/Immunology)。
合適的免疫調(diào)節(jié)劑包括Erganisol(Janssen)和Proleukin(Chiron Corporation)。
合適的各種抗腫瘤劑包括Camptosar(Pharmacia and Upjohn)、Celestone(Schering)、DTIC-Dome(Bayer)、Elspar(Merck)、Etopophos(Bristol-Myers Squibb Oncology/Immunology)、Etopoxide(Astra)、Gemzar(Lilly)、Hexalen(U.S.Bioscience)、Hycantin(SmithKline Beecham)、Hydrea(Bristol-Myers SquibbOncology/Immunology)、HydroXyurea(Roxane)、Intron A(Schering)、Lysodren(Bristol-Myers Squibb Oncology/Immunology)、Navelbine(Glaxo Wellcome)、Oncaspar(Rhone-Poulenc Rover)、Oncovin(Lilly)、Proleukin(Chiron Corporation)、Rituxan(IDEC)、Riruxan(Genentech)、Roferon-A(Roche Laboratories)、Taxol(paclitaxol/paclitaxel，Bristol-Myers Squibb Oncology/Immunology)、Taxotere(Rhone-Poulenc Rover)、TheraCys(Pasteur MerieuxConnaught)、Tice BCG(Organon)、Velban(Lilly)、VePesid(Bristol-Myers Squibb Oncology/Immunology)、Vesanoid(RocheLaboratories)和Vumon(Bristol-Myers Squibb Oncology/Immunology)。
合適的光敏劑包括Photofrin(Sanofi)。
特別地，抗癌劑或抗細(xì)胞增殖劑可以包括Taxol(紫杉醇)，其為一氧化氮類似化合物，或者NicOX(NCX-4016)。Taxol(紫杉醇)在化學(xué)上被命名為5β，20-環(huán)氧-1，2α4，7β，10β，13α-六羥基紫杉烷-11-烯-9-酮4，10-二乙酸酯-2-苯甲酸酯-13-酯加上(2R，3S)-N-苯甲酰-3-苯基異絲氨酸酯。
一氧化氮類似藥劑包括含有一氧化氮釋放官能團(tuán)的任何生物活性劑。合適的一氧化氮類似化合物是?；蛉搜灏椎鞍椎腟-亞硝基硫醇衍生物(加合物)，如美國專利號5,650,447所公開。參見例如DavidMarks et al.，＂Inhibition of neointimal proliferation in rabbits after vascularinjury by a single treatment with a protein adduct of nitric oxide，＂J Clin.Invest.(1995)962630-2638。NCX-4016在化學(xué)上被命名為2-乙酸基-苯甲酸酯2-(硝酰甲基)-苯酯，并且是抗血栓形成劑。
應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，本發(fā)明中有用的生物活性劑或附加生物活性劑是上面公開的任何生物活性劑或藥劑中存在的生物活性物質(zhì)。例如，Taxol典型地作為可注射的淺黃色粘性溶液被利用。然而，生物活性劑是結(jié)晶粉末，化學(xué)名是5β，20-環(huán)氧-1，2α，4，7β，10β，13α-六羥基紫杉烷-11-烯-9-酮4，10-二乙酸酯-2-苯甲酸酯-13-酯與(2R，3S)-N-苯甲酰-3-苯基異絲氨酸酯。Physician ′s Desk Reference(PDR)，Medical Economics Company(Montvale，NJ)，(53rd Ed.)，pp.1059-1067。
如本文所用，“生物活性劑的殘基(residue of a bioactive agent)”或“附加生物活性劑的殘基(residue of an additional bioactive agent)”是如本文所述的具有一個或多個開放化合價的這樣的生物活性劑的基團(tuán)。任何在合成上可行的生物活性劑的原子或多個原子都可以被去除，以便提供開放化合價，前提是當(dāng)基團(tuán)被連接到本文所述聚合物的殘基時，生物活性基本上被保留。根據(jù)所需的連接，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以選擇適當(dāng)官能化的起始物質(zhì)，其可以用本領(lǐng)域已知方法從生物活性劑得到。
如本文所述，生物活性劑或附加生物活性劑的殘基，可以用任何合適的試劑和反應(yīng)條件被形成。合適的試劑和反應(yīng)條件被公開，例如，在Advanced Organic Chemistry，Part BReactions and Synthesis，Second Edition，Carey and Sundberg(1983)；Advanced Organic Chemistry，Reactions，Mechanisms and Structure，Second Edition，March(1977)；和Comprehensive Organic Transformations，Second Edition，Larock(1999)中。
在一些實(shí)施方案中，聚合物-生物活性劑連接可以降解，得到合適的和有效量的生物活性劑。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解，根據(jù)生物活性劑的化學(xué)性質(zhì)和治療性質(zhì)，在一些實(shí)施方案中，與聚合物連接的生物活性劑在仍然與聚合物連接時行使其治療效應(yīng)，如“粘性”多肽A蛋白和G蛋白以及緩激肽和抗體的情況，A蛋白和G蛋白在本文中稱為“生物配體”，其在與聚合物連接時起使靶分子保持接近聚合物的作用，緩激肽和抗體通過接觸(即，碰撞)靶分子上的受體起作用。任何合適的和有效量的生物活性劑都可以被釋放，并且將典型地取決于，例如，被選擇的特定聚合物、生物活性劑和聚合物/生物活性劑連接。典型地，通過聚合物/生物活性劑連接的降解，多達(dá)約100％的生物活性劑可以從聚合物中被釋放。特別地，多達(dá)約90％、多達(dá)約75％、多達(dá)約50％或者多達(dá)約25％的生物活性劑可以從聚合物中被釋放。典型地影響從聚合物釋放的生物活性劑量的因素是聚合物/生物活性劑連接的類型和配制物中存在的附加物質(zhì)的性質(zhì)和數(shù)量。
聚合物-生物活性劑連接可以經(jīng)一段時間降解，以定時釋放合適的和有效量的生物活性劑。任何合適的有效的時間段都可以被選擇。典型地，合適的和有效量的生物活性劑可以在約24小時內(nèi)、在約7天內(nèi)、在約30天內(nèi)、在約90天內(nèi)、或者在約124天內(nèi)被釋放。典型地影響生物活性劑從聚合物-生物活性劑釋放的時間長度的因素包括，例如，聚合物的性質(zhì)和量、生物活性劑的性質(zhì)和量、聚合物/生物活性劑連接的性質(zhì)和配制物中存在的附加物質(zhì)的性質(zhì)和量。
與生物活性劑或附加生物活性劑混合的聚合物。除了直接地或通過接頭被連接到一個或多個生物活性劑，用于涂覆醫(yī)療器械或制造用于本文所述的支架結(jié)構(gòu)的鞘的聚合物可以物理地與一個或多個生物活性劑或附加生物活性劑混合，以便提供用于涂覆醫(yī)療器械或支架結(jié)構(gòu)的聚合物配制物。
如本文所用，“被混合(intermixed)”是指與生物活性劑物理混合的本發(fā)明聚合物或者與生物活性劑物理接觸的如本文所述的聚合物。
如本文所用，“配制物(formulation)”是指與一個或多個生物活性劑或附加生物活性劑混合的如本文所述的聚合物。配制物包括這樣的聚合物，在該聚合物表面存在一個或多個生物活性劑，其部分埋入聚合物中或者完全埋入聚合物中。此外，配制物包括如本文所述的聚合物和生物活性劑，它們形成均一組合物(即，均一配制物)。
比較而言，在本發(fā)明的多層支架中，在外層，非共價結(jié)合生物活性劑和/或附加生物活性劑可以與本領(lǐng)域已知的任何生物相容性生物可降解聚合物混合或者被加載在本領(lǐng)域已知的任何生物相容性生物可降解聚合物中，原因是本發(fā)明的本實(shí)施方案中的外層不與血液接觸。然而，內(nèi)層僅具有與本文所述的親水性血液相容性聚合物共價連接的生物活性劑。
聚合物和生物活性劑的任何合適量都可以被應(yīng)用，以便得到配制物。聚合物存在的量可以是配制物的約0.1wt.％至約99.9wt.％。典型地，聚合物存在的量可以高于配制物的約25wt.％；高于配制物的約50wt.％；高于配制物的約75wt.％；或者高于配制物的約90wt.％。同樣地，生物活性劑可以以配制物的約0.1wt.％至約99.9wt.％存在。典型地，生物活性劑可以高于配制物的約5wt.％、高于配制物的約10wt.％、高于配制物的約15wt.％、或者高于配制物的約20wt.％而存在。
在本發(fā)明的又一實(shí)施方案中，其中分散有生物活性劑的聚合物涂層可以被用作聚合物膜，所述膜位于待植入糖尿病患者的任何醫(yī)療器械的至少一部分表面上，其暴露于血液并且需要在其上建立內(nèi)皮層(例如，心臟瓣膜或者人造的旁路動脈)。聚合物可以在醫(yī)療器械上具有任何合適的厚度。例如，醫(yī)療器械上的聚合物膜的厚度可以是約1至約50微米厚或者約5至約20微米厚。在本發(fā)明支架和多層支架中，每一層可以是0.1微米至50微米厚，例如，厚度是0.5微米至5微米。
聚合物膜可以有效地用作醫(yī)療器械如支架結(jié)構(gòu)上的生物活性劑-洗脫聚合物涂層。這種生物活性劑洗脫聚合物涂層可以通過任何合適的涂覆方法在醫(yī)療器械上產(chǎn)生，例如，在聚合物膜上浸涂、真空沉積、或者噴涂聚合物膜。此外，生物活性劑洗脫聚合物涂層系統(tǒng)可以被施加在支架、血管輸送導(dǎo)管、輸送球囊、分離的支架覆蓋片結(jié)構(gòu)、或者支架生物活性劑輸送鞘上，如本文所述，從而產(chǎn)生一種類型的局部生物活性劑輸送系統(tǒng)。當(dāng)應(yīng)用聚合物作為支架的覆蓋片(cover sheet)時，聚合物可以被加工，例如，通過擠出或者紡織，如本領(lǐng)域已知，形成精制聚合物纖維的紡織片或者墊(mat)，生物配體或者直接地或者通過接頭方式與其共價連接，如本文所述。
生物活性劑洗脫聚合物涂覆的支架和其它醫(yī)療器械可以與例如基于水凝膠的生物活性劑輸送系統(tǒng)聯(lián)合應(yīng)用。例如，在一個實(shí)施方案中，上述聚合物涂覆的支架和醫(yī)療器械，可以涂覆有施加在聚合物涂覆的支架表面的附加配制物層，成為夾層型結(jié)構(gòu)，以便向血管中輸送促進(jìn)天然重新內(nèi)皮化過程和防止或減輕支架內(nèi)再狹窄的生物活性劑。這樣的基于水凝膠的藥物釋放配制物的附加層可以包括與水凝膠混合的多種生物活性劑(參見，美國專利號5,610,241，其以整體并入本文作為參考)，得到不同于支架結(jié)構(gòu)或醫(yī)療器械表面的聚合物-活性劑的洗脫速率的洗脫速率。
可以應(yīng)用任何合適大小的聚合物和生物活性劑來提供這樣的配制物。例如，聚合物可以具有約1×10-4米以下、約1×10-5米以下、約1×10-6米以下、約1×10-7米以下、約1×10-8米以下、或者約1×10-9米以下的大小。
配制物可以降解，得到合適和有效量的生物活性劑。任何合適和有效量的生物活性劑都可以被釋放，并且將典型地取決于，例如，所選擇的特定配制物。典型地，多達(dá)約100％的生物活性劑可以從配制物中被釋放。特別地，多達(dá)約90％、多達(dá)約75％、多達(dá)約50％或者多達(dá)約25％的生物活性劑可以從配制物中被釋放。典型地影響從配制物釋放的生物活性劑的量的因素包括，例如，聚合物的性質(zhì)和量、生物活性劑的性質(zhì)和量、和配制物中存在的附加物質(zhì)的性質(zhì)和量。
配制物可以經(jīng)一段時間降解，以便得到合適和有效量的生物活性劑。任何合適和有效的時間段都可以選擇。典型地，合適和有效量的生物活性劑可以在約24小時內(nèi)、在約7天內(nèi)、約30天內(nèi)、約90天內(nèi)、或者約120天內(nèi)被釋放。典型地影響生物活性劑從配制物釋放的時間長度的因素包括，例如，聚合物的性質(zhì)和量、生物活性劑的性質(zhì)和量以及配制物中存在的附加物質(zhì)的性質(zhì)和量。
本發(fā)明也提供了涂覆有配制物的發(fā)明支架，所述配制物含有與一個或多個生物活性劑物理混合的如本文所述的聚合物。配制物中存在的聚合物也可以直接地或通過接頭與一個或多個(例如，1、2、3或4)生物活性劑連接。如此，聚合物可以與一個或多個(例如，1、2、3或4)生物活性劑混合，并且可以直接地或通過接頭與一個或多個(例如，1、2、3或4)生物活性劑連接。
用于制備本發(fā)明支架的聚合物可以包括一個或多個生物活性劑。在一個實(shí)施方案中，使聚合物與一個或多個生物活性劑物理混合。在另一實(shí)施方案中，使聚合物直接地或通過接頭與一個或多個生物活性劑連接。在另一實(shí)施方案中，使聚合物直接地或通過接頭與一個或多個生物活性劑連接，并且也可以將得到的聚合物與一個或多個生物活性劑物理混合。
用于制備本發(fā)明支架的聚合物，不論其在如本文所述的配制物中存在與否，不論其被連接到如本文所述的生物活性劑與否，不論其與如本文所述的生物活性劑混合與否，也可以被用在醫(yī)學(xué)治療和醫(yī)學(xué)診斷中。例如，聚合物可以被用在醫(yī)療器械的制造中。合適的醫(yī)療器械包括，例如，人工關(guān)節(jié)、人工骨、心血管醫(yī)療器械、支架、旁路(shunts)、用于血管成形術(shù)治療的醫(yī)療器械、人工心臟瓣膜、人工旁路、縫線、人工動脈、血管輸送導(dǎo)管、藥物輸送球囊、單獨(dú)的管狀支架覆蓋片結(jié)構(gòu)(本文稱為“鞘”)和用于局部生物活性劑輸送系統(tǒng)的支架生物活性劑輸送套型(stent bioactive agent delivery sleeve types)。
在又一實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了治療患有糖尿病的患者的方法，所述患者具有內(nèi)皮受損的血管，所述方法是通過將發(fā)明支架植入損傷部位的血管中，并使得支架與血管中的血液組分接觸。本發(fā)明還可以包括，檢測來自糖尿病患者的血液樣品，以確定與來自健康非糖尿病個體的平行樣品相比，該樣品中治療性PECs的量，以便檢測出來自糖尿病患者血液中的治療性PECs量的降低程度。這種試驗(yàn)可以在植入本發(fā)明支架前進(jìn)行，以便確定與健康非糖尿病患者中的PECs正常濃度相比，該糖尿病患者是否具有降低量或降低濃度的治療性PECs。
在另一實(shí)施方案中，用于治療帶有受損血管系統(tǒng)的糖尿病患者的本發(fā)明方法還可以包括，從糖尿病患者的循環(huán)血得到治療性PECs，在體外擴(kuò)展患者的治療性PECs，和在植入本發(fā)明支架之前或同時將自體PECs輸入糖尿病患者的循環(huán)血中。
所用的出版物、專利和專利文獻(xiàn)并入本文作為參考，如同它們單獨(dú)地并入本文作為參考。本發(fā)明參照多種具體的和優(yōu)選的實(shí)施方案和技術(shù)進(jìn)行描述。然而，應(yīng)該理解，可以進(jìn)行許多變化和修改而保持在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
本發(fā)明將通過參照下列實(shí)施例被進(jìn)一步理解，它們僅僅是示范性的，不應(yīng)該被作為對如權(quán)利要求中描述的本發(fā)明真實(shí)范圍的限制。
實(shí)施例1 酰胺鍵的形成—本實(shí)施例闡述了聚合物的羧基與生物活性劑的氨基官能團(tuán)的偶聯(lián)，或者相等地，生物活性劑的羧基和聚合物的氨基官能團(tuán)的偶聯(lián)。
通過預(yù)先形成的活性酯進(jìn)行偶聯(lián)；碳二亞胺介導(dǎo)的偶聯(lián)-4-氨基-Tempo與聚合物的偶聯(lián)。首先將游離羧酸形式的PEA聚合物轉(zhuǎn)變?yōu)槠浠钚早牾啺孵?PEA-OSu)或苯并三唑酯(PEA-OBt)。這種轉(zhuǎn)變可以通過使干燥的PEA-H聚合物與N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)或1-羥基苯并三唑(HOBt)和合適的脫水劑如二環(huán)己基碳二亞胺(DCC)在無水CH2Cl2中室溫反應(yīng)16小時而完成。過濾掉沉淀的二環(huán)己基脲(DCU)之后，PEA-OSu產(chǎn)物可以通過沉淀被分離，或者不經(jīng)進(jìn)一步純化被應(yīng)用，在這種情況下，PEA-OSu溶液被轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶中，稀釋為所需濃度和冷卻至0℃。隨后，含游離胺的生物活性劑—親核體，特別是4-氨基-Tempo在CH2Cl2中的溶液在0℃被一次性加入。(相等地，通過用位阻堿，優(yōu)選地是叔胺如三乙胺或二異丙基乙胺，在合適的無質(zhì)子溶劑如二氯甲烷(DCM)中處理生物活性劑的銨鹽，親核體可以在原位被暴露)。通過用TLC追蹤游離胺的消耗來監(jiān)測反應(yīng)，如茚三酮染色所表明。對聚合物的操作通常涉及將反應(yīng)溶液沉淀入非溶劑混合物如己烷/乙酸乙酯。隨后潷去溶劑，將聚合物殘基重懸浮于合適的溶劑中、過濾、經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮、澆鑄在干凈的聚四氟乙烯盤中、并在真空下干燥，得到PEA-生物活性劑偶聯(lián)物，具體地，得到PEA-4-氨基-Tempo。
銨鹽/脲鹽(Uronium Salt)和鏻鹽介導(dǎo)的偶聯(lián)。用于此類偶聯(lián)的兩種有效催化劑包括HBTU，O-(苯并三唑-1-基)-1，1，3，3-四甲基脲六氟磷酸鹽和BOP，苯并三唑1氧代三(二甲氨基)磷六氟磷酸鹽(Castro′sReagent)。這些試劑在等摩爾量的聚合物羧基和生物活性劑的氨基官能團(tuán)(中性或作為銨鹽)存在的情況下，與叔胺如二異丙基乙胺、N-甲基嗎啉或二甲基取代的吡啶(DMAP)一起，在溶劑如DMF、THF或乙腈中被應(yīng)用。
實(shí)施例2 酯鍵形成—本實(shí)施例闡述了聚合物的羧基和生物活性劑的羥基官能團(tuán)的偶聯(lián)，或者相等地，生物活性劑的羧基和聚合物的羥基官能團(tuán)的偶聯(lián)。
碳二亞胺介導(dǎo)的酯化。為了進(jìn)行偶聯(lián)，將含羧基聚合物的樣品溶解在DCM中。向此略粘性溶液中加入含羥基藥物/生物材料和DMAP在DCM中的溶液。隨后將燒瓶置于冰浴中并冷卻至0℃。隨后，加入溶于DCM的1，3-二異丙基碳二亞胺(DIPC)溶液，去除冰浴，使反應(yīng)物溫暖至室溫。室溫下攪拌偶聯(lián)反應(yīng)物16小時，其間，定期進(jìn)行TLC以監(jiān)測生物活性劑的羥基官能團(tuán)的消耗。指定時間之后，沉淀反應(yīng)混合物，如上面的實(shí)施例1所述分離聚合物-生物活性劑偶聯(lián)物。
實(shí)施例3 PEC分離。為了確立從外周血分離內(nèi)皮細(xì)胞的祖先細(xì)胞(PECs)的方案，應(yīng)用來自健康正常供體的血液。文獻(xiàn)綜述列出了多種PEC分離方案(J.C.I.(2000)10571-77；Circ.(2003)107143-149；Circ.(2003)1071164-1169；Plast.Reconstruc.Surgr.(2004)113284；和Am.J.Physiol.Heart Circ.Physiol.(2004)286H1985-H1993)。然而，令人驚訝地，初步嘗試需要修改已知方案，以確保成功的分離。圖2中的流程圖示出了在PECs分離中遵循的修改方案。
從試驗(yàn)性PEC分離中確定，細(xì)胞在纖連蛋白包被平板上將比在凝膠包被平板細(xì)胞上附著和生長得更好。將細(xì)胞從～120毫升的外周血中分離出來，隨后將一等份細(xì)胞鋪板在Endothelial Basal Medium和5％FBS(Cambrex)上。每4-5天更換培養(yǎng)基。從分離物得到的細(xì)胞總數(shù)是供體依賴性的，范圍是4千萬至2億個細(xì)胞。
下面的表1表明，從多種供體分離PEC的分離方法和PEC分離結(jié)果。起初時，應(yīng)用單核細(xì)胞Ficoll梯度方案(設(shè)計(jì)為，從外周血分離人單核細(xì)胞)和CD133+磁珠純化步驟，以確保PECs的分離。未表明CD133+純化步驟增加了PECs的分離，因此此步驟在后兩個供體中被省略。
表1

在約28-30天的時期，將細(xì)胞鋪板在12孔或6孔的纖連蛋白包被平板上并每日監(jiān)測。用于PEC分離的培養(yǎng)基是Endothelial Basal Medium plusSingleQuot Kit(Cambrex Corporation，East Rutherford，New Jersey)。其為氫化可的松、hEGF、FBS、VEGF、hFGF-B、R3-IGF-1、抗壞血酸和肝素的混合物。一般而言，在分離后需要培養(yǎng)10-15天，單層才可以變得明顯起來。
一旦單層得到鑒定，用DiI-乙酰化的低密度脂蛋白(LDL)進(jìn)一步表征細(xì)胞。人LDL復(fù)合物通過受體介導(dǎo)的胞吞作用將膽固醇輸送到細(xì)胞。然而，LDL的乙?；问轿幢籐DL受體吸收，而是被巨噬細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞通過特異于修飾LDL的“清道夫”受體吸收。與巨噬細(xì)胞相比，內(nèi)皮細(xì)胞的吸收降低得到顯微鏡的確認(rèn)并且被照相(放大100x)。單層保持活性生長幾個月。將細(xì)胞重新鋪板并重新形成單層持續(xù)幾代(約培養(yǎng)30天)，隨后變得衰老。
已知循環(huán)PECs數(shù)目相當(dāng)?shù)停陀?.1％；因此，發(fā)現(xiàn)PEC分離的成功率是約40％。(Herz(2002)27579-88)。
實(shí)施例4 細(xì)胞向生物活性劑的募集。為了選擇在支架用途中用作募集因子的合適的生物配體，進(jìn)行體外粘附試驗(yàn)。本試驗(yàn)可以區(qū)分內(nèi)皮細(xì)胞(ECs)和平滑肌細(xì)胞(SMCs)，以幫助選擇潛在的附著因子。用于本試驗(yàn)的ECs和SMCs均購自Cambrex(Baltimore，MD)(HASMC＝人主動脈平滑肌細(xì)胞，HCAEC＝人冠狀動脈內(nèi)皮細(xì)胞)。
圖3示出了本試驗(yàn)遵循的方案的流程圖。將磷酸緩沖鹽(PBS)溶液中的附著因子包被在無組織培養(yǎng)皿中，使其于4℃吸收過夜。第二天用熱失活的0.2％牛血清白蛋白(BSA)溶液(在PBS中)將平板室溫封閉1小時，防止非特異性附著。隨后進(jìn)行定時粘附試驗(yàn)。試驗(yàn)包括僅用PBS包被的陰性對照孔和用纖連蛋白包被的陽性對照孔。迄今，所檢測的粘附因子均不超過纖連蛋白誘導(dǎo)的細(xì)胞粘附和細(xì)胞伸展。除了粘附，伸展在確定基底(substrate)適宜性中也是重要的考慮事項(xiàng)。如果細(xì)胞不能伸展，細(xì)胞將不可能在該表面上增殖。
最初的努力集中于具有低親和力但是以高密度存在的潛在募集因子。檢測了許多潛在募集因子，包括1.Sialyl Lewis X，發(fā)現(xiàn)于內(nèi)皮上的選擇蛋白受體的配體；2.CS5，其氨基酸序列是Gly-Glu-Glu-Ile-Gln-Ile-Gly-His-Ile-Pro-Ars-Glu-Asp-Val-Asp-Tyr-His-Leu-Tyr-Pro(SEQ ID NO1)。CS5發(fā)現(xiàn)于纖連蛋白的III型連接部分，纖連蛋白是細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，已知其結(jié)合許多不同的細(xì)胞，包括ECs。CS5肽序列包括氨基酸序列REDVDY(下劃線表示)(SEQ ID NO2)；和3.GREDVDY(SEQ ID NO11)，其包括位于REDVDY序列的G接頭。
在迄今檢測的生物配體中，CS5和GREDVDY給出了最有希望的粘附數(shù)據(jù)和與用于制造本發(fā)明支架的聚合物偶聯(lián)的最佳位點(diǎn)。盡管這些肽序列在細(xì)胞粘附或伸展方面均比不上大分子纖連蛋白，出人意料地，兩種肽序列對ECs表現(xiàn)出比對SMCs更好的特異性，并且這些小肽序列可以容易地被合成并且結(jié)合到用于制造本發(fā)明支架和可植入醫(yī)療器械覆蓋物的聚合物中的聚合物上。
除了顯微鏡觀察結(jié)果之外，用ATP試驗(yàn)對細(xì)胞粘附進(jìn)行定量。通過ATP標(biāo)準(zhǔn)曲線得到的代表性粘附試驗(yàn)定量的數(shù)據(jù)顯示在圖4的圖中，其說明了試驗(yàn)2、4和6小時得到的比較結(jié)果。該試驗(yàn)可以鑒定與特定基底粘附的細(xì)胞數(shù)目，然而，它沒有考慮到細(xì)胞伸展。顯微鏡觀察結(jié)果中確定的細(xì)胞伸展可以表明，細(xì)胞伸展可以增加細(xì)胞粘附的整體程度，因?yàn)樯煺垢玫募?xì)胞比未在表面伸展的粘附細(xì)胞占據(jù)更大的空間，這歸因于數(shù)據(jù)點(diǎn)的時間選擇或所用基底的適合性。ATP數(shù)據(jù)對于支持粘附試驗(yàn)的觀察結(jié)果是有用的，但是不能替代粘附試驗(yàn)。
實(shí)施例5 向生物活性劑-聚合物偶聯(lián)物的細(xì)胞募集。根據(jù)粘附試驗(yàn)得到的有希望的結(jié)果，下一步是將最有效的鑒定出的募集因子與支架聚合物偶聯(lián)，以評估用這些潛在募集因子誘導(dǎo)的對聚合物的增加粘附。第一個偶聯(lián)針對聚合物的PEA-H形式(酸性)，因?yàn)榇司酆衔锞哂杏糜谂悸?lián)的合適部位。肽可以通過寬范圍的合適的官能團(tuán)被共價結(jié)合到此聚合物。例如，當(dāng)生物可降解聚合物是含賴氨酸殘基的聚酯酰胺(PEA)時，可以用來自賴氨酸殘基的羧基與肽上的互補(bǔ)部分反應(yīng)，如羥基、氨基、含硫部分和類似部分(5)。特別地，帶有游離COOH的PEA-H聚合物與水溶性碳二亞胺(WSC)和N-羥基琥珀酰亞胺(HOSu)反應(yīng)，生成活化的酯，所述的酯又和肽的氨基官能團(tuán)反應(yīng)，產(chǎn)生酰胺鍵(圖6B)。通過應(yīng)用熒光丹酰-賴氨酸(圖5)，活化和偶聯(lián)的最佳反應(yīng)條件得以確定(圖6A)。
隨后用相同的方案進(jìn)行CS5和GREDVDY肽與聚合物的偶聯(lián)(圖6B)。粘附試驗(yàn)表明，肽的偶聯(lián)不改變它們與細(xì)胞結(jié)合的能力；并且進(jìn)一步地，ECs與SMCs相比時，ECs對偶聯(lián)肽比對未偶聯(lián)PEA-H聚合物明顯粘附得更好。
用相似的方案(參見流程6B)，分別將帶有含乙?；┒撕捅寤疌OOH基團(tuán)的結(jié)構(gòu)(I)的PEA聚合物的酸性聚合物(PEA-AcBz)和PEA-TEMPO(50/50和10/90)的組合偶聯(lián)起來。通過將可偶聯(lián)的酸性形式與其它聚合物組合，可以確定聚合物上的募集肽的存在在EC募集中是否帶來益處。
從代表性粘附試驗(yàn)中，在2h、4h和6h從雙孔得到的顯微鏡觀察結(jié)果總結(jié)在下面的表2中。
表2用聚合物上的偶聯(lián)肽進(jìn)行的試驗(yàn)的總結(jié)


r＝圓形，s＝紡錘形，sp＝伸展；50/50H/Bz＝50％PEA-H和50％PEA-Ac-Bz；10/90H/Bz＝10％PEA-H和90％PEA-Ac-Bz；50/50H/T＝50％PEA-H和50％PEA-Ac-TEMPO；10/90H/T＝10％PEA-H和90％PEA-Ac-TEMPO。
對聚合物上的偶聯(lián)肽的試驗(yàn)的全部評價(表2)表明，聚合物上募集肽的存在有益處。在試驗(yàn)1和試驗(yàn)2中(早期和晚期時間點(diǎn))，下列偶聯(lián)于GREDVDY肽的聚合物組合均使得比基礎(chǔ)水平粘附增加。50/50PEA-H/PEA-Ac-Bz(H/Bz)和10/90 PEA-H/PEA-TEMPO(H/T)偶聯(lián)于GREDVDY-在中間和晚期時間點(diǎn)。出乎意料地，在細(xì)胞募集方面，較短的肽(7個殘基(7mer)證實(shí)比較長的(20mer)CS5肽更加有用。
盡管參照上面的實(shí)施例描述了本發(fā)明，應(yīng)該理解，修改和變化包含在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。因此，本發(fā)明僅由所附權(quán)利要求所限制。
序列表<110>梅迪沃什有限公司K·W·卡彭特W·G·圖內(nèi)爾K·M·德菲費(fèi)K·A·格拉科<120>用于II型糖尿病患者的生物活性支架及其應(yīng)用方法<130>MEDIV2030-2CN<150>PCT/US2005/011231<151>2005-04-04<150>US 60/559,937<151>2004-04-05<160>11<170>PatentIn version 3.3<210>1<211>20<212>PRT<213>人工序列<220>
<223>合成構(gòu)建體<400>1Gly Glu Glu Ile Gln Ile Gly His Ile Pro Arg Glu Asp Val Asp Tyr1 5 10 15His Leu Tyr Pro20<210>2<211>6<212>PRT<213>人工序列<220>
<223>合成構(gòu)建體<400>2Arg Glu Asp Val Asp Tyr1 5<210>3<211>61<212>PRT<213>人工序列<220>
<223>小的細(xì)菌蛋白質(zhì)基序<400>3Met Thr Pro Ala Val Thr Thr Tyr Lys Leu Val Ile Asn Gly Lys Thr1 5 10 15Leu Lys Gly Glu Thr Thr Thr Lys Ala Val Asp Ala Glu Thr Ala Glu20 25 30Lys Ala Phe Lys Gln Tyr Ala Asn Asp Asn Gly Val Asp Gly Val Trp35 40 45
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<223>小的細(xì)菌蛋白質(zhì)基序<400>4Thr Tyr Lys Leu Ile Leu Ash Gly Lys Thr Leu Lys Gly Glu Thr Thr1 5 10 15Thr Glu Ala Val Asp Ala Ala Thr Ala Glu Lys Val Phe Lys Gln Tyr20 25 30Ala Asn Asp Asn Gly Val Asp Gly G1u Trp Thr Tyr Asp Asp Ala Thr35 40 45Lys Thr Phe Thr Val Thr Glu50 55<210>5<211>61<212>PRT<213>人工序列<220>
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<223>小的蛋白質(zhì)基序<400>7Lys Arg Pro Pro Gly Phe Ser Pro Phe Arg1 5 10<210>8<211>9<212>PRT<213>人工序列<220>
<223>小的蛋白質(zhì)基序<400>8Lys Arg Pro Pro Gly Phe Ser Pro Phe1 5<210>9<211>9<212>PRT<213>人工序列<220>
<223>小的蛋白質(zhì)基序<400>9Arg Pro Pro Gly Phe Ser Pro Phe Arg1 5<210>10<211>8<212>PRT<213>人工序列<220>
<223>小的蛋白質(zhì)基序<400>10Arg Pro Pro Gly Phe Ser Pro Phe1 5<210>11<211>7<212>PRT<213>人工序列<220>
<223>合成構(gòu)建體<400>11Gly Arg Glu Asp Val Asp Tyr1 權(quán)利要求
1.生物活性可植入支架，包括帶有生物可降解的生物活性聚合物表面涂層的支架結(jié)構(gòu)，其中所述聚合物包括與所述聚合物共價結(jié)合的至少一種生物配體，其中所述生物配體與循環(huán)血中的內(nèi)皮細(xì)胞之祖先細(xì)胞(PECs)上的整聯(lián)蛋白受體特異結(jié)合。
2.權(quán)利要求1所述的支架，其中所述生物配體具有SEQ ID NO1、2或11所列出的氨基酸序列。
3.權(quán)利要求1所述的支架，其中所述支架結(jié)構(gòu)是多孔的，所述涂層是多層的并且包封所述支架結(jié)構(gòu)，所述多層涂層包括外部的藥物洗脫生物可降解聚合物層，其隔離有未結(jié)合的生物活性劑，所述生物活性劑促進(jìn)內(nèi)皮的內(nèi)源性愈合；和生物可降解的生物相容性聚合物的內(nèi)部層，其帶有與所述生物相容性生物可降解聚合物共價結(jié)合的所述至少一種配體。
4.權(quán)利要求3所述的支架，還包括生物可降解屏障層，位于所述外層和所述內(nèi)層之間并與所述外層和所述內(nèi)層接觸，并且所述屏障層對所述藥物是不可透過的。
5.權(quán)利要求1所述的支架，其中所述生物配體包括與所述PECs上的整聯(lián)蛋白受體特異結(jié)合的抗體。
6.權(quán)利要求5所述的支架，其中所述抗體是單克隆抗體。
7.權(quán)利要求5所述的支架，其中所述生物配體包括特異結(jié)合對的第一成員，并且所述靶是用特異結(jié)合對的第二成員標(biāo)記的抗體，其中所述抗體與所述PECs上的所述整聯(lián)蛋白受體特異結(jié)合。
8.權(quán)利要求7所述的支架，其中所述特異結(jié)合對的第一成員包括抗生物素蛋白或鏈霉抗生物素。
9.權(quán)利要求1所述的支架，其中所述特異結(jié)合對的第一成員包括A蛋白或G蛋白，所述靶是與所述PECs上的所述整聯(lián)蛋白受體特異結(jié)合的含F(xiàn)c抗體。
10.權(quán)利要求9所述的支架，其中所述第一成員包括如SEQ ID NO3或SEQ ID NO4中列出的氨基酸序列。
11.權(quán)利要求9所述的支架，其中所述第一成員包括如SEQ ID NO5或SEQ ID NO6中列出的氨基酸序列。
12.權(quán)利要求1所述的支架，其中所述支架被制成用于植入血管系統(tǒng)的大小。
13.權(quán)利要求1所述的支架，其中所述生物可降解的生物相容性聚合物還包括至少一個生物活性劑，所述生物活性劑被選擇用來促進(jìn)一氧化氮由鄰近所述支架部位處的內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生。
14.權(quán)利要求13所述的支架，其中所述生物活性劑供給、運(yùn)輸或釋放一氧化氮，增加一氧化氮的內(nèi)源性水平，刺激一氧化氮的內(nèi)源性合成，或者作為一氧化氮合酶的底物起作用。
15.權(quán)利要求14所述的支架，其中所述生物活性劑選自緩激肽1和緩激肽2。
16.權(quán)利要求1所述的支架，其中所述生物活性劑是氨基氧。
17.權(quán)利要求16所述的支架，其中所述氨基氧是4-氨基-2，2，6，6-四甲基哌啶基氧，游離基(4-氨基-TEMPO或4-羥基-TEMPO)。
18.權(quán)利要求1所述的支架，其中所述生物可降解的生物相容性聚合物的每個重復(fù)單元包括與至少一個非氨基酸部分偶聯(lián)的至少一個氨基酸。
19.權(quán)利要求1所述的支架，其中所述生物可降解的生物相容性聚合物具有結(jié)構(gòu)式(I)所述的化學(xué)式 其中-PEA-是 和-PEUR-是 式(I)和其中，n是約50至約150的范圍，m是約0.1至約0.9的范圍；p是約0.9至約0.1的范圍；其中R1選自(C2-C20)亞烷基或(C2-C20)亞烯基；R2是氫或(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基或叔丁基或其它保護(hù)基團(tuán)；R3選自氫、(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C2-C6)炔基和(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基；和R4選自(C2-C20)亞烷基、(C2-C20)亞烯基或烷氧基和通式(II)的1，4:3，6-雙失水己糖醇的雙環(huán)部分式(II) 除了對具有結(jié)構(gòu)式(I)的化學(xué)結(jié)構(gòu)的不飽和聚合物，R1和R4選自(C2-C20)亞烷基或(C2-C20)亞烯基；其中R1和R4中的至少一個是(C2-C20)亞烯基；n是約5至約150；每一R2獨(dú)立地是氫或(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基；并且每一R3獨(dú)立地是氫、(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C2-C6)炔基或(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基。
20.權(quán)利要求19所述的支架，其中所述生物可降解的生物相容性聚合物具有結(jié)構(gòu)式(I)的化學(xué)式，并且R3是CH2Ph。
21.權(quán)利要求19所述的支架，其中 是
22.權(quán)利要求19所述的支架，其中R1選自-CH2-CH＝CH-CH2-、-(CH2)4、-(CH2)6-和-(CH2)8-。
23.權(quán)利要求19所述的支架，其中所述1，4:3，6-雙失水己糖醇(II)是D-葡萄糖醇、D-甘露醇或L-艾杜糖醇。
24.權(quán)利要求19所述的支架，其中所述生物可降解的生物相容性聚合物在24小時、約7天、約30天或者約90天的時期內(nèi)生物降解。
25.權(quán)利要求19所述的支架，其中所述至少一種配體被偶聯(lián)到所述聚合物涂層的所述外部上的所述生物可降解的生物相容性聚合物上。
26.權(quán)利要求19所述的支架，還包括至少一個適于促進(jìn)受損動脈愈合的附加生物活性劑。
27.權(quán)利要求26所述的支架，其中在每個生物可降解的生物相容性聚合物分子鏈中總共有約5至約150個分子的所述生物活性劑和附加生物活性劑。
28.權(quán)利要求19所述的支架，其中聚合物分子具有范圍是約5,000至約300,000的平均分子量。
29.權(quán)利要求19所述的支架，其中所述聚合物分子具有約5至約70個分子的與其連接的至少一種生物活性劑。
30.權(quán)利要求19所述的支架，其中所述生物可降解的生物相容性聚合物被包含在具有結(jié)構(gòu)式(III)的化學(xué)結(jié)構(gòu)的聚合物-生物活性劑偶聯(lián)物中 其中n、m、p、R1、R3和R4如上，R5選自-O-、-S-和-NR8-，其中R8是H或(C1-C8)烷基；并且R6是所述生物活性劑。
31.權(quán)利要求29所述的支架，除了兩個或多個所述生物可降解的生物相容性聚合物被交聯(lián)以得到-R5-R6-R5偶聯(lián)物。
32.權(quán)利要求19所述的支架，其中接頭將所述生物配體與所述生物可降解的生物相容性聚合物隔開約5埃至約200埃。
33.試劑盒，包括生物活性可植入支架，所述支架包括帶有生物可降解的生物活性聚合物表面涂層的支架結(jié)構(gòu)，至少一種生物配體或特異結(jié)合對的第一成員被共價結(jié)合于所述生物可降解的生物相容性聚合物，其中所述生物配體或所述第一成員與治療性PECs上的靶特異結(jié)合。
34.權(quán)利要求33所述的試劑盒，其中所述支架結(jié)構(gòu)是多孔的，所述涂層是多層的并且包封所述支架結(jié)構(gòu)，所述多層涂層包括外部的藥物洗脫生物可降解聚合物層，其隔離有未結(jié)合的生物活性劑，所述生物活性劑促進(jìn)內(nèi)皮的內(nèi)源性愈合；和生物可降解的生物相容性聚合物的內(nèi)層，所述聚合物帶有與其共價結(jié)合的所述至少一種生物配體或所述第一成員，其中所述生物配體與PECs中的整聯(lián)蛋白受體特異結(jié)合。
35.權(quán)利要求34所述的試劑盒，其中所述多層管狀涂層還包括生物可降解屏障層，其位于所述外層和所述內(nèi)層之間并與所述外層和所述內(nèi)層接觸，并且所述屏障層對所述藥物是不可透過的。
36.權(quán)利要求34所述的試劑盒，其中所述生物配體包括抗體。
37.權(quán)利要求34所述的試劑盒，其中所述生物配體包括用特異結(jié)合對的第一成員標(biāo)記的抗體，所述試劑盒還包括b)與PECs上的整聯(lián)蛋白受體特異結(jié)合的單克隆抗體；和c)與所述單克隆抗體結(jié)合的特異結(jié)合對的第二成員。
38.權(quán)利要求34所述的試劑盒，其中所述生物配體是特異結(jié)合對的第一成員，所述試劑盒還包括b)與PECs上的整聯(lián)蛋白受體特異結(jié)合的第二單克隆抗體；和c)與所述第二單克隆抗體結(jié)合的特異結(jié)合對的第二成員。
39.管鞘，包括生物可降解的生物活性聚合物，其中所述聚合物包括與所述聚合物結(jié)合的至少一種生物配體，其中所述生物配體與PECs上的整聯(lián)蛋白受體特異結(jié)合。
40.權(quán)利要求39所述的鞘，其中所述生物配體具有如SEQ ID NOS1、2或3列出的氨基酸序列。
41.權(quán)利要求39所述的鞘，其中所述生物可降解的生物活性聚合物具有結(jié)構(gòu)式(I)所述的化學(xué)式 其中-PEA-是 和-PEUR-是 式(I)和其中，n是約50至約150的范圍，m是約0.1至約0.9的范圍；p是約0.9至約0.1的范圍；其中R1選自(C2-C20)亞烷基或(C2-C20)亞烯基；R2是氫或(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基或叔丁基或其它保護(hù)基團(tuán)；R3選自氫、(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C2-C6)炔基和(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基；和R4選自(C2-C20)亞烷基、(C2-C20)亞烯基或烷氧基和通式(II)的1，4:3，6-雙失水己糖醇的雙環(huán)部分式(II) 除了對具有結(jié)構(gòu)式(I)的化學(xué)結(jié)構(gòu)的不飽和聚合物，R1和R4選自(C2-C20)亞烷基或(C2-C20)亞烯基；其中R1和R4中的至少一個是C2-C20)亞烯基；n是約5至約150；每一R2獨(dú)立地是氫或(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基；并且每一R3獨(dú)立地是氫、(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C2-C6)炔基或(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基。
42.權(quán)利要求41所述的鞘，其中所述生物可降解的生物相容性聚合物具有結(jié)構(gòu)式(I)的化學(xué)式，并且R3是CH2Ph。
43.權(quán)利要求41所述的鞘，其中 是
44.權(quán)利要求41所述的鞘，其中R1選自-CH2-CH＝CH-CH2-、-(CH2)4、-(CH2)6-和-(CH2)8-。
45.用于治療患有II型糖尿病的患者的心臟或肢體中的受損動脈內(nèi)皮的方法，包括植入根據(jù)權(quán)利要求1的支架，以促進(jìn)所述患者的動脈壁中的受損內(nèi)皮的天然愈合。
46.權(quán)利要求45所述的方法，其中所述缺血動脈組織在所述患者的心臟中。
47.權(quán)利要求46所述的方法，其中所述受損動脈組織是外周肢體組織。
48.方法，包括應(yīng)用聚合物作為醫(yī)療器械、藥物、或者作為載體，用于共價固定生物配體或特異結(jié)合對的第一成員，所述生物配體或特異結(jié)合對的第一成員與被植入了所述聚合物的患有II型糖尿病的患者的循環(huán)血中的PECs中的整聯(lián)蛋白受體特異連接，其中a)所述生物配體與循環(huán)血中PECs上的所述整聯(lián)蛋白受體形成特異結(jié)合對；b)所述生物配體與特異結(jié)合于所述整聯(lián)蛋白受體的抗體形成特異結(jié)合對；或者c)所述抗體用特異結(jié)合對的第一成員標(biāo)記，所述生物配體包括特異結(jié)合對的第二成員。
49.權(quán)利要求48所述的方法，其中所述生物配體是與所述PECs上的所述整聯(lián)蛋白受體特異結(jié)合的抗體。
50.權(quán)利要求48所述的方法，其中所述生物配體具有如SEQ IDNO1、2或11列出的氨基酸序列。
51.權(quán)利要求48所述的方法，其中所述聚合物是編織片或墊的形式。
52.權(quán)利要求48所述的方法，其中所述器械是心臟瓣膜或人造的旁路動脈。
53.權(quán)利要求48所述的方法，其中所述生物配體包括生物相容性特異結(jié)合對的第一成員，所述方法還包括在允許所述單克隆抗體與所述PECs上的所述整聯(lián)蛋白受體結(jié)合的條件下，使所述患者的PECs與所述PECs上的所述整聯(lián)蛋白受體特異結(jié)合的單克隆抗體接觸，所述抗體用所述特異結(jié)合對的第二成員標(biāo)記。
54.權(quán)利要求53所述的方法，其中所述特異結(jié)合對是生物素和鏈霉抗生物素。
55.可植入醫(yī)療器械，其具有涂覆在其至少一部分表面上的生物可降解的生物活性聚合物，其中所述聚合物包括與所述聚合物結(jié)合的至少一種生物配體，其中所述生物配體與外周血中所見的PECs上的整聯(lián)蛋白受體特異結(jié)合。
56.權(quán)利要求55所述的可植入醫(yī)療器械，其中所述聚合物的每個重復(fù)單元包括與至少一個非氨基酸部分偶聯(lián)的至少一個氨基酸。
57.權(quán)利要求55所述的可植入醫(yī)療器械，其中所述醫(yī)療器械選自支架、心臟瓣膜、和人造的旁路動脈。
58.權(quán)利要求55所述的器械，其中所述聚合物具有結(jié)構(gòu)式(I)所述的化學(xué)結(jié)構(gòu) 其中-PEA-是 和-PEUR-是 式(I)和其中，n是約50至約150的范圍，m是約0.1至約0.9的范圍；p是約0.9至約0.1的范圍；其中R1選自(C2-C20)亞烷基或(C2-C20)亞烯基；R2是氫或(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基或叔丁基或其它保護(hù)基團(tuán)；R3選自氫、(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C2-C6)炔基和(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基；和R4選自(C2-C20)亞烷基、(C2-C20)亞烯基或烷氧基和通式(II)的1，4:3，6-雙失水己糖醇的雙環(huán)部分式(II) 除了對具有結(jié)構(gòu)式(I)的化學(xué)結(jié)構(gòu)的不飽和聚合物，R1和R4選自(C2-C20)亞烷基或(C2-C20)亞烯基；其中R1和R4中的至少一個是C2-C20)亞烯基；n是約5至約150；每一R2獨(dú)立地是氫或(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基；并且每一R3獨(dú)立地是氫、(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C2-C6)炔基或(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基。
59.權(quán)利要求58所述的器械，其中所述生物可降解的生物相容性聚合物具有結(jié)構(gòu)式(I)的化學(xué)式，并且R3是CH2Ph。
60.權(quán)利要求58所述的器械，其中 是
61.權(quán)利要求58所述的器械，其中R1選自-CH2-CH＝CH-CH2-、-(CH2)4、-(CH2)6-和-(CH2)8-。
62.用于促進(jìn)患有II型糖尿病的對象的動脈中由于機(jī)械介入而受損的內(nèi)皮的天然愈合的方法，包括向機(jī)械介入后的動脈中植入根據(jù)權(quán)利要求1所述的支架，以便促進(jìn)所述動脈的天然愈合。
63.權(quán)利要求62所述的方法，其中所述天然愈合包括所述動脈的重新內(nèi)皮化。
64.權(quán)利要求62所述的方法，其中所述機(jī)械介入是血管成形術(shù)。
65.權(quán)利要求62所述的方法，其中所述機(jī)械介入是球囊血管成形術(shù)，所述支架在所述血管成形術(shù)后即刻被植入。
66.權(quán)利要求62所述的方法，其中所述方法包括植入所述支架，以便基本上覆蓋受到所述機(jī)械介入損傷的動脈內(nèi)壁部分。
全文摘要
本發(fā)明基于發(fā)現(xiàn)，血管支架或其它可植入醫(yī)療器械可以用生物可降解的生物相容性聚合物涂覆，該聚合物連接有生物配體，所述生物配體從循環(huán)血中特異地捕獲內(nèi)皮細(xì)胞之祖先細(xì)胞(PECs)，以促進(jìn)II型糖尿病患者中健康內(nèi)皮的內(nèi)源性形成。在一個實(shí)施方案中，生物配體是與PECs上的整聯(lián)蛋白受體特異結(jié)合的肽。本發(fā)明也提供了應(yīng)用這樣的血管支架和其它可植入器械來促進(jìn)II型糖尿病患者血管愈合的方法，例如，在機(jī)械介入之后。
文檔編號A61F2/82GK1984620SQ200580015085
公開日2007年6月20日 申請日期2005年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月5日
發(fā)明者K·W·卡彭特, W·G·圖內(nèi)爾, K·M·德菲費(fèi), K·A·格拉科 申請人:梅迪沃什有限公司