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

發(fā)明內(nèi)容
為了解決基因物質(zhì)涂層微盲孔支架制備過(guò)程中存在的各種問(wèn)題，本發(fā)明提供了一 種微盲孔支架承載基因物質(zhì)的制備方法，采用超聲微霧化加壓射流涂層方法，能夠使基因 物質(zhì)順利地進(jìn)入微盲孔內(nèi)及支架表面，精確地控制每枚微盲孔血管支架所攜帶的基因物質(zhì) 的量。 本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是首先，將目標(biāo)基因物質(zhì)——裸質(zhì) 粒，用不會(huì)破壞其生物活性的超純水、糖類進(jìn)行溶解，再在溶液中加入對(duì)人體無(wú)害的維生素 E、維生素C作為保護(hù)劑；從而使基因物質(zhì)——裸質(zhì)粒涂層支架能夠順利到達(dá)靶血管。其次， 應(yīng)用超聲波使溶液霧化，超聲波強(qiáng)度0. 8，藥物流量0. 025ml/min，支架推進(jìn)速度0. lcm/s， 支架旋轉(zhuǎn)速度250r/min，惰性氣體壓力lpsi。經(jīng)輔助計(jì)算機(jī)程序控制下進(jìn)行高速噴涂后，使單枚支架的基因物質(zhì)——裸質(zhì)粒攜帶量在120-150 iig范圍之內(nèi)，精確可調(diào)，重復(fù)精度高， 可以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化加工。 微盲孔支架承載基因物質(zhì)的制備方法，其特征在于在常溫下溶解被承載的基因物 質(zhì)，并適量加入基因活性保護(hù)劑；使用超聲微霧化加壓噴涂設(shè)備進(jìn)行噴涂，使基因物質(zhì)進(jìn)入 到微盲孔內(nèi)部并涂覆到支架表面。 所述具體特征如下微盲孔支架材質(zhì)包括金屬和非金屬；可以是醫(yī)用不銹鋼、鈦 鎳合金、鈷鉻合金及高分子材料。微盲孔支架包括球囊擴(kuò)張型支架和自膨脹型支架，含用其 它方法輸送和擴(kuò)張的金屬和非金屬支架；可以是應(yīng)用球囊導(dǎo)管進(jìn)行支架的輸送和擴(kuò)張。微 盲孔支架包括激光雕刻支架、編織支架以及其它方法加工的植入人體的心血管支架。承載 的基因物質(zhì)是裸質(zhì)粒；包括真核細(xì)胞和原核細(xì)胞來(lái)源的裸質(zhì)粒，也包括非細(xì)胞來(lái)源的裸質(zhì) 粒；可以是非病毒載體的裸質(zhì)粒DNA和質(zhì)粒脂質(zhì)體。裸質(zhì)粒包括抗性質(zhì)粒、降解質(zhì)粒、侵入 性質(zhì)粒；它是一種寓于宿主細(xì)胞中染色體外裸露的雙鏈DNA。所加入基因活性保護(hù)劑，可以 是溶液、糖類、維生素類?？梢詥为?dú)使用，也可以混合使用，濃度在1.0%_10%之間。其溶 液可以是超純水；也可以是任何一種無(wú)害液體，其中可加入一種糖，也可以加入多種糖。糖 類包括單糖或多糖；可以是葡萄糖、蔗糖。在噴涂基因物質(zhì)時(shí)可以單次單層，也可以多次多 層。 微盲孔支架表面布滿微孔，如果將支架直接浸入基因物質(zhì)溶液，則微盲孔表面即 刻被液體覆蓋，由于液體張力的作用，使微盲孔內(nèi)的空氣無(wú)法排出，從而造成溶液無(wú)法進(jìn)入 微盲孔內(nèi)；如圖7所示。 另外，如果基因物質(zhì)具有較好的水溶性，單純將其涂覆的支架表面，在植入的過(guò)程 中相當(dāng)部分的基因物質(zhì)將會(huì)在到達(dá)靶病變部位前被血液溶解。利用本發(fā)明提供的方法，在 基因物質(zhì)溶液中加入對(duì)人體無(wú)害的溶液、糖類、維生素類等保護(hù)物質(zhì)，干燥后會(huì)為基因物質(zhì) 提供一種保護(hù)層。雖然保護(hù)劑在血液中也可以溶解，但其溶解速度并不是很快，完全可以使 支架上攜帶的基因物質(zhì)安全到達(dá)病變部位。將加入了溶液或糖類或維生素類的基因物質(zhì)溶 液進(jìn)行超聲波震蕩，使其產(chǎn)生直徑在微米級(jí)的小液滴(范圍18-48 ym)，這些液滴在惰性氣 體(氮?dú)饣蚝?施加的壓力推動(dòng)下快速射向旋轉(zhuǎn)的微盲孔支架，便可順利進(jìn)入微盲孔內(nèi) 前尺寸迅速變小。在此過(guò)程中，支架的旋轉(zhuǎn)非常重要，因?yàn)樵谛D(zhuǎn)過(guò)程中，小液滴與支架表 面存在一種剪切力，而這種剪切力是使小液滴進(jìn)入微盲孔不可或缺的因素。
微盲孔血管支架載物原理 1、超聲霧化粒徑大小。由圖3中可知超聲霧化粒徑大小為25-120 iim。 2、支架表面液膜厚度。支架筋寬和壁厚約為0. lmm，薄液膜在支架筋的每個(gè)面上形
成如圖6所示的球冠形液滴。液滴半徑r可以通過(guò)Kalvin公式計(jì)算<formula>formula see original document page 4</formula>
應(yīng)用Young方程可以計(jì)算出潤(rùn)濕角e
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由圖4可知，根據(jù)半徑r和潤(rùn)濕角9可以計(jì)算出球冠形液滴的高度，即液膜厚度。 另一方面，液體的表面張力是決定液體能否在金屬表面鋪展開的重要因素，表面張力越小，接觸角越小，則越易鋪展，有助于液體的發(fā)揮。但表面張力過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致液體的流失。
3、載物原理。超聲噴涂機(jī)將溶解了基因物質(zhì)霧化成直徑為18-48 ym的小液滴，每
個(gè)小液滴中含有基因物質(zhì)與溶劑分子，每一個(gè)基因物質(zhì)均被眾多溶劑分子包圍，當(dāng)液滴噴 在支架表面時(shí)，基因物質(zhì)分子可以分散進(jìn)入微孔，如圖5所示。 支架表面引入微盲孔的主要目的是載物，主要通過(guò)三個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)一、微盲孔 本身直接裝載一部分基因物質(zhì)；二、增加了支架表面的粗糙度；三、提高了支架表面的自由 能。在噴涂過(guò)程中，小液滴不斷落在支架表面，由于微盲孔支架的表面能較大，基因物質(zhì)容 易被吸附，在支架表面形成了一層薄液膜，其薄液膜的厚度取決于液體的表面張力，液體表 面張力的變化、支架各部位表面自由能的不同，液體內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)液體流動(dòng)從新分布，基因物 質(zhì)均勻分布在孔外的支架表面；形成了如圖6所示的狀況。 4、動(dòng)量沖量原理的應(yīng)用。每個(gè)液滴在抵達(dá)支架表面時(shí)有一定速度v，據(jù)動(dòng)量定理 A mv = F A t 貝U F = A mv/ A t 液膜具有表面張力o，產(chǎn)生一收縮力F。 Fo = oL 如F〉Fo ，則液滴可以克服表面張力進(jìn)入微盲孔內(nèi)。本發(fā)明的有益效果是，通過(guò) 計(jì)算機(jī)程序控制，可以將基因物質(zhì)有效地、精確的涂覆到微盲孔支架表面。自動(dòng)化程度高， 重復(fù)性好，可規(guī)?；庸?。


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