内皮配体结合涂覆的医疗装置的制造方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请日为2005年3月10日和发明名称为"内皮配体结合涂覆的医疗装 置"的200580004068. 6号发明专利申请的分案申请。
[0002] 本申请要求2004年3月10日提交的美国临时申请60/551，978的优先权。
技术领域
[0003] 本发明涉及一种医疗装置，该医疗装置用于植入到体内血管和管腔结构中。更 具体的，本发明涉及涂覆有控释基质的支架或合成的移植物，所述控释基质包含可直接递 送到周围组织中的药物，和与其连接的配体，用于捕获（capture)与该装置表面接触的血 液中的内皮祖细胞，以在受伤部位形成成熟的内皮。具体地，这种多聚物基质/药物/配 体-涂覆的支架用于，例如，治疗再狭窄、动脉粥样硬化等疾病以及用于血管内腔重建治 疗。
[0004] 发明背景
[0005] 动脉粥样硬化是世界上死亡和劳动力丧失的主要原因之一。动脉粥样硬化与脂肪 块在动脉腔表面的沉积有关。脂肪块在动脉腔表面的沉积使动脉横截面积变狭。最终，这 种沉积阻断了血液流到病灶远端，引起该动脉供血的组织局部缺血性损伤。
[0006] 冠状动脉提供血液给心脏。冠状动脉粥样硬化（CAD)是美国最常见的、严重的、威 胁生命的慢性疾病，影响一千一百多万人。冠状动脉粥样硬化造成的社会和经济损失远远 超过大多数其它疾病。
[0007] 冠状动脉腔变得狭窄导致心肌破坏，引起心绞痛，继而引起心肌梗塞，最终导致死 亡。在美国，心肌梗塞每年超过150万。这些患者中有60万是急性心肌梗塞，其中30万以 上的病人在到达医院以前就已经死亡。（Harrison内科原理，第14版，1998)。
[0008] 可用经皮穿刺冠状动脉气囊血管成形术（PTCA)来治疗CAD。在美国，每年进行 400, 000个PTCA手术。在PTCA中，将一个气囊导管插入到外周动脉中，并通过动脉系统进 入到阻塞的冠状动脉。然后，使气囊膨胀，拉伸动脉，把造成阻塞的脂肪块弄平，从而增加受 损动脉的横截面使血流通过。这种治疗使受影响的冠状动脉张开，但这种张开往往不是永 久性的。经PTCA治疗的患者多达50%需要在6个月内进行重复治疗以纠正冠状动脉的再 次变窄。在医学上，经PTCA治疗后动脉的再次变窄称为再狭窄。
[0009] 准确地说，再狭窄包括血管的再缠绕（recoil)和皱缩。血管再缠绕和皱缩之后， 接着是由于对PTCA所知动脉损伤反应而造成的中层（medial)平滑肌细胞的增生。在血管 损伤反应中，血管膜中层平滑肌细胞和外层成纤维细胞发生表型变化，导致金属蛋白酶分 泌到周围的基质中，管腔迀移、增生和蛋白质的分泌。很多其它炎性因子包括血栓烷A2、血 小板衍生生长因子（PDGF)和成纤维细胞生长因子（FGF)也分泌到损伤区域。已采用了很 多不同的技术来克服再狭窄的问题，包括用各种药物来治疗患者，或者用支架来机械性地 保持动脉张开。（Harrison内科原理，第14版，1998)。最初尝试的靶向于平滑肌细胞增殖 的预防性治疗被证明是无效的。很明显，有效的治疗必须靶向再狭窄过程中更早期的变化， 所以后来的治疗方法致力于用基因疗法来抑制细胞调控途径。不幸的是，这些疗法中都没 有显示出可预防再狭窄的前景。分子技术的失败使人们对常规的药物治疗方法重新发生了 兴趣。
[0010] 在各种用于克服再狭窄的方法中，支架被证明是最有效的。支架是置于患病血管 区段中的金属架，用于产生正常的血管腔。将支架置于患病血管区段中可防止动脉再缠绕 因而闭合。支架还可防止沿动脉中层对动脉局部切割。相对于单用PTCA，支架保持了更大 的管腔，因此减少再狭窄可达30%。虽然利用支架治疗取得了成功，但其并没有完全消除再 狭窄。（Suryapranata等，1998.在选择的急性心肌梗塞患者中冠脉支架和气囊血管成形术 的随机比较?Circulation97:2502-2502) 〇
[0011] 除冠状动脉之外，其它血管也可发生动脉变窄，包括主动脉髂动脉、腹股沟下动 脉、远侧股深动脉（distalprofundafemoris)、远侧胭动脉、腔（tibial)动脉、锁骨下动脉 和肠系膜动脉。外周动脉粥样硬化症（PAD)的患病率取决于受累及的具体解剖学部位以及 诊断阻塞的标准。传统上，医师采用间断性跛脚测验来确定是否患有PAD。然而，该检测可 能大大低估了该疾病在人群中的实际发病率。PAD的发病率似乎随着年龄而变化，在老年个 体中发病率上升。国家医院出院病例调查的数据显示，估计每年有55, 000男人和44, 000 女人首次（first-listed)诊断为患有慢性PAD，60, 000男人和50, 000女人首次诊断为急 性PAD。91 %的急性PAD患者肢端血流减少。在PAD患者中comorbidCAD的患病率可超过 50%。此外，PAD患者的脑血管疾病患病率升高。
[0012] 可用经皮穿刺动脉腔气囊血管成形术（PTA)来治疗PAD。支架和PTA联用降低了再 狭窄的发病率。然而，用医疗装置例如支架进行手术后所获得的结果不如用标准的血管再 造手术方法（即，采用静脉或假体分流材料方法）所获得的结果。(外科学原理，Schwartz 等主编，第 20 童，动脉疾病，第 7 版，McGraw-HillHealthProfessionsDivision,New York1999)〇
[0013] 优选地，用分流方法治疗PAD，该方法中用移植物对动脉的阻塞区段进行分流。 (外科学原理，Schwartz等主编，第20章，动脉疾病.第7版，McGraw-HillHealth ProfessionsDivision,NewYork1999)。移植物可由自体静脉段如隐静脉，或用聚酯、聚 四氟乙烯（PTFE)或膨胀型聚四氟乙烯（ePTFE)等制成的合成移植物组成。手术后的血管 开放率取决于很多不同的因素，包括分流移植物的管腔尺寸、移植物所采用的合成材料类 型和血液流出部位。然而，虽然采用了分流移植物进行治疗，再狭窄和血栓仍然是严重问 题。例如，用ePTFE分流移植物进行腹股沟下动脉分流术3年时，对于股-胭分流的开放率 是54%，而对于股-胫分流的开放率只有12%。
[0014] 因此，为了进一步降低CAD和PAD的发病率和死亡率，非常需要改进支架和合成分 流移植物的性能。
[0015] 对于支架，已采用的改善的方法是用各种抗血栓形成或抗再狭窄的药物涂覆支架 以减少血栓形成和再狭窄。例如，用放射性材料浸渍支架似乎可以通过抑制肌纤维母细胞 的迀移和增殖来抑制再狭窄。（美国专利5, 059, 166, 5, 199, 939和5, 302, 168)。经处理的 血管进行照射会引起医师和患者对安全的担忧。此外，照射对受影响血管的治疗可能不均 匀。
[0016] 采用的另一种方法是用化学药物如肝素或磷酸胆碱涂覆支架，这两种物质似乎都 能减少血栓形成和再狭窄。虽然肝素和磷酸胆碱在动物模型内短期显著减少再狭窄，但用 这些药物进行治疗对于防止再狭窄看来没有长期效果。此外，肝素可引发血小板减少症，导 致严重的血栓栓塞并发症如中风。因此，实践中用充分的治疗有效量的肝素或磷酸胆碱涂 覆支架来治疗再狭窄是不可行的。
[0017] 已用各种方法处理合成的移植物来降低手术后的再狭窄和血栓。（Bos等，1998. 小直径血管移植物假体：当前状态.ArchivesPhysio.Biochem. 106:10CK115)。例如，已报 道聚氨酯复合物如经过网筛的（meshed)聚碳酸氨基甲酸乙酯（polycarbonateurethane) 与ePTFE移植物相比可减少再狭窄。已用放射频率的辉光放电法将聚对苯二甲酸酯 (polyterephalate)加到ePTFE移植物上使其表面改性。也已经用生物分子如胶原浸渍合 成的移植物。
[0018] 内皮细胞（EC)层是正常血管壁的一个重要组成，提供了血流与血管壁周围组 织的一个界面。内皮细胞还参与生理活动，例如血管发生、炎症和防止血栓。（Rodgers GM.FASEBJ1988;2:116-123.)。除了组成脉管系统的内皮细胞之外，现在研究发现EC 和内皮祖细胞（PEC)在其产生后（postnatally)也在外周血中循环（AsaharaT,等， Science1997 ;275:964-7;YinAH，等，Bloodl997 ;90:5002-5012;ShiQ，等，Blood1998 ; 92:362-367;GehlingUM,等，Blood2000 ;95:3106-3112;LinY,等，JClinInvest2000 ; 105:71-77)。据信，PEC可迀移到循环系统内皮层有损伤（包括外伤和局部缺血损伤）的 区域中，（TakahashiT,等，NatMed1999;5:434-438)。在正常的成年人中，外周血中EPC 的浓度是 3-10 细胞/mm3(TakahashiT,等，NatMed1999;5:434-438;KalkaC,等，Ann ThoracSurg.)。现已证明，血管对损伤反应的各阶段都受内皮组织的影响（如果不是控 制的话）。据信，在受损伤的血管内皮区段上快速重建有功能的内皮层可能有助于防止这 些可能的严重的并发症，此内皮层可提供阻隔循环血细胞因子的屏障、防止血栓的不良作 用以及通过内皮细胞产生的物质保护下层平滑肌细胞。（VanBelle等，1997.支架内皮 化?Circulation95:438-448 ;Bos等，1998.小直径血管移植物假体：当前状杰.Archives Physio.Biochem. 106:100-115)〇
[0019] 已通过在支架植入后局部递送血管内皮生长因子（VEGF，一种内皮细胞促 细胞分裂剂）来促使内皮细胞在支架表面上生长（VanBelle等，1997.支架内皮 化.Circulation95:438-448.)。虽然在受损伤部位施用VEGF(-种重组蛋白质生长因子） 的盐水溶液可诱导所需的作用，但VEGF是在支架植入后用通道气囊导管递送到受损部位 的。这种技术不是很令人满意，因为已证明单剂递送的效力是很低的并且产生的效果不一 致。因此，这种方法不是每一次都能很精确地重复。
[0020] 也已用内皮细胞接种合成的移植物，但内皮接种的临床效果一般较差，即手 术后管腔开放率低（Lio等，1998.NewconceptsandMaterialsinMicrovascular Grafting:ProstheticGraftEndothelialCellSeedingandGeneTherapy. Microsurgery18:263-256)，很可能是因为细胞对移植物无粘附性能和/或因离体操作而 丧失了EC功能。
[0021] 因此，内皮细胞生长因子和原位环境条件对于调节血管损伤部位内皮细胞的粘 附、生长和分化非常重要。因此，对于再狭窄和其它血管疾病而言，需要开发用于涂覆医疗 装置包括支架和合成移植物的新方法和组合物，来促进和加速功能性内皮组织在植入装置 表面的形成，从而在目标血管区段上或移植的官腔上形成汇合的EC单层，抑制新生内膜肥 大。
[0022] 美国专利 5, 288, 711、5, 563, 146、5, 516, 781 和 5, 646, 160 公开了一种单用雷帕霉 素或与霉酚酸联用治疗过度增殖性血管疾病的方法。用各种方法将雷帕霉素给予患者，包 括口服、胃肠外、血管内、鼻内、支气管内、透皮、经直肠等。这些专利还公开了可用血管支 架将雷帕霉素提供给患者，其中血管支架单用雷帕霉素或雷帕霉素与肝素或霉酚酸联合浸 渍。这些专利中，浸渍的支架所碰到的问题之一是药物在接触组织之后立即释放，但不能维 持防止再狭窄所需的时间。
[0023] 欧洲专利申请EP0 950 386公开了一种局部递送雷帕霉素的支架，其中雷帕霉 素直接从支架体的微孔递送到组织中，或者雷帕霉素与施加到支架上的聚合物涂层混合或 结合。欧洲专利申请EP0 950 386还公开了聚合物涂层由完全不可吸收的聚合物如聚二 甲基硅氧烷、聚（乙烯-乙酸乙烯酯）、基于丙烯酸酯的聚合物或共聚物等组成。因为这些 聚合物是完全不可吸收的，药物递送到组织后，聚合物仍留在植入部位。
[0024] 然而，已经知道留在邻近组织的大量不可吸收的聚合物自身可诱发炎症反应，此 后在植入部位复发再狭窄。
[0025] 因此，美国专利5, 997, 517公开了一种用丙烯酸、环氧、乙酸醛、乙烯共聚物、乙烯 聚合物和含有反应性基团的聚合物的粘附性结合厚涂层涂覆的医疗装置。该专利中公开的 聚合物也是不可吸收的，应用于可植入性医学装置时也类似地引发如上所述EPO950 386 所引起的副作用。
[0026] 上述方法都不能长时间显著降低血栓或再狭窄的发生率。此外，已证明，现有技术 中医疗装置的涂层在装置植入后可能碎裂。因此，需要新的装置和治疗方法来治疗血管疾 病。
[0027] 发明概述
[0028] 本发明提供一种植入到血管腔或器官腔中的医疗装置。该医疗装置包括含有控释 基质的涂层，用于延长或控制药物向毗邻组织的递送。该医疗装置还包含一种或多种配体， 用于捕获内皮祖细胞到管腔表面使因血管损伤而植入该装置的部位恢复、增强或加速功能 性内皮的形成。在一个实施方式中，所述医学装置包括，例如，具有适于植入到患者中的结 构的支架或合成移植物。
[0029] 在一个实施方式中，所述医学装置包括：含有基质的涂层，该基质由无毒、生物相 容的、生物可蚀解的和生物可降解的合成材料组成；至少一种药物或药物组合物，用于递送 到毗邻植入部位的组织；以及一种或多种配体，如肽、小分子或大分子和抗体、用于捕获和 固定内皮祖细胞于该医学装置接触血液的表面上。
[0030] 在一个实施方式中，所