基于相转变溶菌酶膜负载铜离子与肝素的血管支架涂层及其制备方法

本发明属于血液接触材料，具体涉及一种基于相转变溶菌酶膜负载铜离子与肝素的血管支架涂层制备方法，可用于构建具有抗血栓和促内皮化的多功能心血管材料的表面改性涂层。

背景技术：

1、心血管支架作为一种植入物已被广泛研究用于治疗动脉粥样硬化引起的血管闭塞。虽然心血管支架可再扩张闭塞的血管，在重新构建血运通路方面非常有效，但它也面临一些关键问题，如再狭窄、支架内晚期血栓形成(latein-stentthrombosis,lst)和新的动脉粥样硬化。这些后遗症的主要原因是平滑肌细胞(smc)过度迁移和增殖或者支架内皮化不完全导致的内皮功能障碍。支架的抗血栓功能对缩短双重抗血小板治疗的时间具有重要影响，因此，开发促进和加速内皮化和抗血栓的心血管支架对于减少患者并发症和改善预后至关重要。

2、已有研究表明，内皮源性一氧化氮(no)在维持血管内生理稳态、抵抗动脉粥样硬化、通过环鸟苷单磷酸(cgmp)途径减少血小板粘附和活化、抑制平滑肌细胞生长等方面具有重要的作用。但是如何将no与肝素结合，制作兼具稳定抗凝和抗血栓作用的心血管支架，仍然需要探索。能够促进内皮细胞粘附和增殖的的涂层材料是实现早期内皮化的关键。开发具有降低血栓形成、促进内皮化、抑制平滑肌细胞增殖的多功能表面有望解决目前血管支架带来的临床问题。

3、此外，肝素是一种非常重要的抗凝剂，肝素的抗凝机制被认为是由于肝素-atiii复合物，优先与抗凝血酶iii(atiii)相互作用，随后抑制凝血级联的关键成分，如凝血因子xa和凝血酶(iia因子)。肝素涂层已被证明在各种医疗器械相关应用中表现出有利结果。经皮冠状动脉介入治疗的支架植入术可导致血管损伤，并可能引起亚急性血栓形成，而肝素修饰的心血管支架涂层已被证实可有效减少血栓形成。此外，300-3000ng/cm2的肝素密度具有促进内皮细胞增殖和抑制平滑肌细胞生长作用。

4、但是，目前的心血管支架涂层材料的制作策略还存在一些局限性，如过程复杂、生物安全性不明确，难以大规模应用等问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于提供一种操作简单、反应条件温和的多功能心血管支架涂层制备方法，可以提高材料的生物相容性和稳定性。制备出的涂层具有很好的抗凝、抗血小板激活粘附，促进内皮细胞增殖，抑制平滑肌细胞迁移生长等功能。

2、目前心血管材料涂层技术，可能存在生物相容性差，制备复杂，反应时间久，涂层不稳定等问题，如层层自组装，使用两种聚电解质进行层层自组装构建涂层，虽然能够很好的负载生物大分子，但是涂层可能会随ph的变化，稳定性发生变化，聚多巴胺涂层，在碱性条件下，可以在任意材料表面粘附，具有普适性和稳定性，涂层也能进行二次改性，但是通常需要反应12小时以上才能成膜，且反应副产物的体内安全性还未知；而溶菌酶是一种来源广泛，经过fda认证的安全的杀菌活性物质。溶菌酶在还原剂的作用下，能够短时间在固液面与气液面形成膜，可用于材料表面涂层的构建，反应简单快速，具有良好生物相容性，目前已经被应用于环境污染，骨生物材料等领域研究，目前还未被用于血液接触材料研究。本发明基于上述发明构思完成。

3、本发明提供了一种血管支架涂层的制备方法，依次包括以下步骤：

4、s1，在血管支架的基底材料表面负载相转变溶菌酶涂层；

5、s2，将步骤s1获得的基底材料浸入铜离子含量不大于2.0mol/l的含铜溶液，浸入含铜溶液中浸泡不少于4h，得到载铜涂层；

6、s3，最后将步骤s2获得的、覆有载铜涂层的基底材料浸入经活化的肝素溶液，肝素溶液中肝素的浓度为1.0-10.0mg/ml，将载铜涂层浸入肝素溶液中反应时间不少于1h，得到共同负载铜离子与肝素的涂层。

7、优选地，步骤s1中，基底材料的外径小于血管，材质为金属或者高分子聚合物。例如，本发明的一个优选例中，所述的基底材料是钴铬合金支架；在本发明的另一个优选例中，所述的基底材料是聚乳酸支架。

8、优选地，本发明的步骤s2中，将基底材料浸入含铜溶液中，用于固定铜离子。浸泡的时间通常需要过夜，例如不少于5h、6h、8h、9h、10h、12h、15h、16h、18h、20h、24h、30h、32h，或者更长时间。综合考虑效果和制备成本，浸泡的时间可以控制在12-36h(小时)。在本发明的另一个优选例中，在含铜溶液中的浸泡时间是24h。

9、优选地，所述的含铜溶液中含有可溶解的铜盐，例如含有下列物质中的一种或者多种：氯化铜、硫酸铜、硝酸铜、氯化亚铜。

10、优选地，所述含铜溶液中铜离子的浓度为0.05-1.0mol/l，更优地是0.1-0.8mol/l，例如，0.2mol/l、0.3mol/l、0.4mol/l、0.5mol/l、0.6mol/l、0.7mol/l等。

11、优选地，步骤s3中，肝素使用前需要活化，可以使用常规的方法进行活化，例如使用碳二亚胺法活化。在本发明的另一个优选例中，用于活化肝素的碳二亚胺水溶液中的成分为4-吗啉乙磺酸、1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、n-羟基丁二酰亚胺，其中，4-吗啉乙磺酸为0.05mmol/l，ph为5.4-5.6；1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺浓度为1-2mg/ml；n-羟基丁二酰亚胺浓度为0.24mg/ml-0.48mg/ml。

12、优选地，肝素溶液中肝素的浓度为1.5-5.0mg/ml；例如，2.0mg/ml、2.5mg/ml、3.0mg/ml、3.5mg/ml、4.0mg/ml、4.5mg/ml。更优地，肝素溶液中肝素的浓度为2.0-4.0mg/ml。

13、将载铜涂层浸入肝素溶液中反应时间以能够在铜涂层表面稳定的包覆活化的肝素为好，通常需要至少1h，例如，2h、3h、4h、6h、8h、10h、12h、15h、16h、18h、20h以上。优选可以是2-30h；更优的，12-24h。

14、在基材表面构建相转变溶菌酶涂层的方法与公布号cn105153443a的发明专利申请中公开的在基材表面形成薄膜的方法相同。负载溶菌酶相转变产物基材的制备方法，可以由下述步骤组成：将含溶菌酶的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液和含三(2-羧乙基)膦的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液等体积混合后用naoh调节ph值为6.0-10.0，所得混合液中溶菌酶的浓度为2-5mg/ml，三(2-羧乙基)膦的浓度为20-30mmol/l；将所得混合液滴加到基材表面，在潮湿环境中室温培养1-2小时，然后将基材表面用超纯水清洗干净，真空干燥，得到负载溶菌酶相转变产物的基材。

15、本发明所述的溶菌酶的来源物种为人、鸡、牛、鼠或骆驼，由西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司提供；所述基材为聚合物、金属、无机物等，具体如硅片、ito玻璃、cu、ag、au、陶瓷、布料、木材、双向拉伸聚丙烯薄膜(bopp)、聚对苯二甲酸类塑料(pet)、低密度聚乙烯(ldpe)、流延聚丙烯薄膜(cpp)、聚酰亚胺(pi)、聚四氟乙烯等。

16、如cn105153443a的发明专利申请中公开的，利用溶菌酶制备的大尺寸且稳定的生物蛋白质二维纳米薄膜，可以由下述方法制备得到：将5-100mmol/l的三(2-羧乙基)膦的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液用naoh调节至ph值为4.0-6.0，然后将其与浓度为0.1-10mg/ml的溶菌酶的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液等体积混合，室温静置30-50分钟，在混合液表面形成一层薄膜，即生物蛋白质二维纳米薄膜。

17、该生物蛋白质二维纳米薄膜进一步优选由下述方法制备得到：将40-50mmol/l的三(2-羧乙基)膦的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液用naoh调节至ph值为4.0-6.0，然后将其与浓度为2-5mg/ml的溶菌酶的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液等体积混合，室温静置30-50分钟，在混合液表面形成一层薄膜，即生物蛋白质二维纳米薄膜。

18、或者，可以在上述制备过程中，将基材与混合液表面接触，室温静置30-50分钟，在基材表面形成一层薄膜，即生物蛋白质二维纳米薄膜。

19、本发明还提供了一种血管支架涂层，所述的血管支架涂层依次包括相转变溶菌酶涂层、载铜涂层和肝素涂层。

20、优选地，本发明的血管支架涂层可以使用上述制备方法获得，所得的涂层是在血管支架外表面依次包覆相转变溶菌酶涂层、载铜涂层和肝素涂层。

21、相应的，本发明还提供了一种血管支架，所述的血管支架表明覆有上述血管支架涂层。

22、优选地，制备基于相转变溶菌酶膜负载铜离子与肝素的血管支架涂层，至少14天不发生溶胀破裂。在本发明的一个优选例中，所制备地基于相转变溶菌酶膜负载铜离子与肝素的血管支架涂层，能达到30天以上不发生溶胀破裂。

23、优选地，所制备的基于相转变溶菌酶膜负载铜离子与肝素的血管支架涂层，置于溶液中持续释放铜离子，可以抑制血小板粘附，延长凝血活酶活化时间。

24、本发明的基于相转变溶菌酶膜负载铜离子与肝素的血管支架涂层的制备方法可以用于制备基于相转变溶菌酶膜负载铜离子与肝素的血管支架涂层。将尺寸小于血管内径的钴铬合金或聚乳酸支架浸泡在溶菌酶相转变产物中，形成相转变溶菌酶膜，然后将覆有相转变溶菌酶膜的钴铬合金或聚乳酸支架浸泡在氯化铜溶液中，制备形成载铜涂层，最后将覆有载铜涂层的钴铬合金或聚乳酸支架浸泡在经碳二亚胺法活化的肝素溶液中，获得共固定铜离子与肝素的相转变溶菌酶涂层。

25、优选的，基于相转变溶菌酶膜负载铜离子与肝素的心血管支架涂层，在供体存在情况下，持续产生一氧化氮，促进内皮细胞增殖，抑制平滑肌细胞增殖；所述的供体含有s-亚硝基-n-乙酰青霉胺和还原型谷胱甘肽。

26、供体是模拟体内血液中存在的no前体物质，也可以使用对应的物质替代。例如，使用能够通过反应稳定产生一氧化氮(no)的s-亚硝基硫醇。可以使用等浓度的s-亚硝基-n-乙酰青霉胺和还原型谷胱甘肽。本发明的一个优选例中使用的供体是10μms-亚硝基-n-乙酰青霉胺和10μm还原型谷胱甘肽。

27、本发明使用相转变溶菌酶(phase-transitionlysozyme,ptl)膜为载体制备负载铜离子与肝素的心血管支架涂层，将基材浸泡在溶菌酶相转变产物中，形成相转变溶菌酶膜，然后将基材浸泡在氯化铜溶液中，利用活性基团固定铜离子，制备形成载铜涂层，最后将载铜涂层浸泡在经碳二亚胺法活化的肝素溶液中，通过共价结合进一步接枝肝素，获得共固定铜离子与肝素的相转变溶菌酶涂层。本发明制备的相转变溶菌酶膜负载铜离子与肝素的心血管支架涂层能够具有长时间的稳定性(至少30天)，且能够持续释放铜离子14天，且接枝的肝素表现出抗凝活性，具有良好的血液相容性与细胞相容性。在血液接触材料的应用具有广泛的应用前景。