用于血管組織修復(fù)與工程化的方法和組合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及用于血管修復(fù)、組織再生或工程化，特別是用于治療患病的、阻塞的或 另外受損的血管的組合物和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 動(dòng)脈粥樣硬化是心血管疾?。–VD)的主要原因。它是動(dòng)脈的進(jìn)行性的、慢性退化， 其在內(nèi)膜中開始并最終損害整個(gè)血管的完整性及其開放性、阻礙血液流動(dòng)并引起被供給的 器官的缺血。內(nèi)膜是動(dòng)脈的最內(nèi)層。它從血管中層延伸到血管腔并且由內(nèi)彈性層和內(nèi)皮細(xì) 胞層組成。它富含結(jié)締組織，特別是蛋白聚糖。在動(dòng)脈粥樣硬化中，內(nèi)膜增厚，這引起管腔變 窄。附著到已經(jīng)變窄的動(dòng)脈管腔的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊(如果不治療)可導(dǎo)致血管的完全阻塞 或可能破裂而遠(yuǎn)端阻塞管腔（圖1)。
[0003] 復(fù)雜的動(dòng)脈粥樣硬化(管腔阻塞)產(chǎn)生一系列臨床表現(xiàn)，從不穩(wěn)定型心絞痛到心肌 梗塞，從嚴(yán)重的肢體缺血到下肢壞疽，從短暫性腦缺血發(fā)作到缺血性腦卒中。全球統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) 已經(jīng)證實(shí)，動(dòng)脈粥樣硬化正在影響更年輕的人，包括工作和生育年齡的那些。受動(dòng)脈粥樣硬 化影響的器官并非僅限于腦和心臟，而是也影響身體的所有其他的器官也一樣，包括腎臟、 胃腸道和下肢。處于這種疾病的最高風(fēng)險(xiǎn)中的人群是糖尿病患者，由于外周動(dòng)脈阻塞而接 受下肢截肢(即使在今天每30秒發(fā)生的手術(shù)過程)的絕大多數(shù)患者群體。
[0004] 慢性動(dòng)脈阻塞手術(shù)治療的目的是通過重新建立動(dòng)脈血流減輕由此產(chǎn)生的缺血和 防止由動(dòng)脈供血的器官或組織的退化，即重建缺血性心臟、腦、胳膊、腿和其他器官的血液 供應(yīng)以避免他們的損失。
[0005] 建立于二十世紀(jì)五十年代的用于血管重建的主要技術(shù)是通過插入合成的管狀移 植物或移植原始的靜脈來重建經(jīng)過阻塞物的動(dòng)脈血流而"繞過"阻塞物，因而使患病的動(dòng)脈 段孤立地退化。在二十世紀(jì)七十年代，一個(gè)新的概念被引入，并迅速發(fā)展為"血管成形術(shù)"的 技術(shù)，其目的是通過在高壓下使球囊膨脹以移除內(nèi)膜斑塊來重新開通阻塞的動(dòng)脈。該活動(dòng) 延伸整個(gè)動(dòng)脈并壓縮斑塊以便建立更大的血管腔。作為血管成形術(shù)的結(jié)果，該斑塊被瓦解， 有時(shí)形成向下流動(dòng)并阻塞較小的血管的碎片而具有明確的靶組織損傷(如，腳、腦或心臟）。 在某些情況下，碎片從下層的血管中層脫離而阻塞我們正試圖重新打開的相同血管。后一 現(xiàn)象通常使用稱為"支架"腔內(nèi)裝置調(diào)節(jié)，其通過由剛性支柱傳送的徑向力強(qiáng)制管壁保持張 開。所有的血管重建技術(shù)只向所述疾病提供了暫時(shí)的解決方案，因?yàn)橥ㄟ^搭橋手術(shù)，原始的 靜脈或合成的移植物在數(shù)年內(nèi)阻塞，和在血管成形術(shù)中，被治療的節(jié)段中疾病的復(fù)發(fā)(再狹 窄)影響血管的長(zhǎng)期開放性。此外，這些技術(shù)或他們的支持理論中沒有一種目的在于治愈或 再生原生動(dòng)脈。
[0006] 動(dòng)脈粥樣硬化不僅是發(fā)達(dá)國(guó)家中心血管疾病的主要原因和死亡的首要原因，而且 也是一種擴(kuò)散的(影響整個(gè)CV系統(tǒng)）、多病灶的（臨床爆發(fā)可以影響一個(gè)病人的多個(gè)器官)和 復(fù)發(fā)的獨(dú)特疾病。
[0007] 因此，所需要的是通過再生受影響血管的患病節(jié)段，向受到任何心血管疾病的臨 床表現(xiàn)影響的患者提供生物相容的和確定性的治療的組織工程化方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明提供了一種組合物，其包含生物相容的、可再吸收的合成層，其由適于組織 工程化和具有用于宿主細(xì)胞的粘附的成分的支架制成。在一個(gè)實(shí)施方式中，該合成層提供 了沿血管內(nèi)表面的支架用于指導(dǎo)組織再生。在一些實(shí)施方式中，合成層可以填充動(dòng)脈粥樣 硬化斑塊或動(dòng)脈壁缺陷，以重建平滑的和均勻的內(nèi)動(dòng)脈層。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，該合成 層可以與粥樣硬化斑塊均質(zhì)化以防止或修補(bǔ)其破裂或損壞。該組合物可包含在血管中原位 形成合成層的水凝膠。該組合物還可以包含被預(yù)成型為中空?qǐng)A筒狀復(fù)合物的合成層。在一 些實(shí)施方式中，該合成層包含多個(gè)中空管狀復(fù)合物。在一個(gè)實(shí)施方式中，該合成層包含聚合 物。在一些實(shí)施方式中，該聚合物是生物相容的。在一些實(shí)施方式中，該聚合物是可再吸收 的。在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，該合成層作為血管中的合成內(nèi)膜層發(fā)揮作用。在另一個(gè)實(shí)施 方式中，該合成層作為內(nèi)彈性層發(fā)揮作用。在另一個(gè)實(shí)施方式中，該合成層提供用于修復(fù)血 管的基底。
[0009] 本發(fā)明的合成層可具有內(nèi)表面和外表面。在一個(gè)實(shí)施方式中，該合成層的外表面 粘附到血管的內(nèi)表面。在一些實(shí)施方式中，合成層的外表面包含RGD肽。在另一個(gè)實(shí)施方式 中，外表面提供了用于形成血管中層的基底。在一個(gè)實(shí)施方式中，內(nèi)表面提供了用于形成包 含內(nèi)皮細(xì)胞或祖細(xì)胞的組織層的基底。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，上述組織層是血管的內(nèi)膜 層。在另一個(gè)實(shí)施方式中，該組織層是血管的內(nèi)彈性層。
[0010]在一個(gè)方面，本發(fā)明的合成層是多孔的。在另一個(gè)方面，所述合成層是彈性的。而 在又一個(gè)方面，合成層是抗剪切應(yīng)力的。
[0011] 在一個(gè)實(shí)施方式中，用于宿主細(xì)胞的粘附的成分包含信號(hào)傳導(dǎo)成分。在另一個(gè)實(shí) 施方式中，這種信號(hào)傳導(dǎo)成分是生物活性聚合物，其包含至少一個(gè)粘附結(jié)構(gòu)域。而在又一個(gè) 實(shí)施方式中，用于宿主細(xì)胞的粘附的成分包括多個(gè)納米級(jí)孔。在一些實(shí)施方式中，用于血管 組織細(xì)胞的粘附的成分包含至少一個(gè)孔。
[0012] 在一些實(shí)施方式中，該合成層是水凝膠。在一些實(shí)施方式中，合成層是熱或化學(xué)敏 感的。在一些實(shí)施方式中，所述合成層在體溫下經(jīng)歷相變。在一些實(shí)施方式中，所述合成層 在體溫下凝膠化或固化。在一些實(shí)施方式中，所述合成層在低于體溫的溫度下是液體。
[0013] 在一個(gè)實(shí)施方式中，所述合成層包含含有聚合物的絲網(wǎng)。在一些實(shí)施方式中，所述 合成層包含含有聚合物的多個(gè)絲網(wǎng)。在一些實(shí)施方式中，該聚合物是生物相容的。在一些實(shí) 施方式中，該聚合物是可再吸收的。在一些實(shí)施方式中，該聚合物是生物可吸收的。
[0014] 本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種對(duì)血管進(jìn)行組織工程化的方法，包括識(shí)別需要進(jìn)行組織 修復(fù)或工程化的血管；和向血管中插入本發(fā)明的組合物的實(shí)施方式（例如，結(jié)構(gòu)化支架成 分）。在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法再生血管的內(nèi)膜層。在一些實(shí)施方式中，該合成層控制原生 血管中層的細(xì)胞的增殖。在一些實(shí)施方式中，在體內(nèi)進(jìn)行該方法。在其他的實(shí)施方式中，在 活體外進(jìn)行該方法。
[0015] 本文還提供了治療患有心血管疾病的患者的方法，該方法包括識(shí)別患者中需要組 織修復(fù)或工程化的血管，去除該血管的核(cor ing )，并向血管插入本發(fā)明的組合物(例如， 結(jié)構(gòu)化支架成分）。在一個(gè)方面，去除核是用于從所述血管中至少部分地去除斑塊的方法。 在一些方面，去除核是徹底減積血管使得沿血管的內(nèi)表面暴露中間層。在另一個(gè)方面，在插 入本發(fā)明的實(shí)施方式的組合物后，所述暴露的中間層接觸所述組合物。在另一個(gè)方面，去除 核可以是球囊血管成形術(shù)、內(nèi)旋切術(shù)或徹底減積。在一些實(shí)施方式中，由本發(fā)明的方法的實(shí) 施方式治療的心血管疾病是動(dòng)脈粥樣硬化。在一些實(shí)施方式中，在體內(nèi)進(jìn)行該方法。在其他 的實(shí)施方式中，在活體外進(jìn)行該方法。本發(fā)明的組織再生或工程化的方法可在體內(nèi)或活體 外進(jìn)行，例如，在將被移植的血管、組織或器官中。
[0016] 本文還提供了包含生物相容的、可生物吸收的合成層的組合物，其中該合成層包 含用于粘附至細(xì)胞或組織的成分，其中該合成層提供了用于指導(dǎo)組織形成的支架。在一些 實(shí)施方式中，合成層是水凝膠。在一些實(shí)施方式中，合成層是多孔的。在一個(gè)實(shí)施方式中，該 合成層包含用于結(jié)合細(xì)胞或組織的結(jié)合部分。在一個(gè)實(shí)施方式中，該結(jié)合部分包含能結(jié)合 細(xì)胞或組織的多肽。在一些實(shí)施方式中，該組合物在遞送時(shí)為液體形式，和其中所述組合物 在遞送后經(jīng)歷相變成為凝膠或固體。在一些實(shí)施方式中，該組合物是溫度敏感的。在一些實(shí) 施方式中，該組合物在體溫下固化。在一些實(shí)施方式中，該組合物在加入化學(xué)品時(shí)固化。
[0017] 本文還提供了修復(fù)或工程化組織的方法，該方法包括識(shí)別需要進(jìn)行組織修復(fù)或工 程化的組織和遞送本發(fā)明的組合物到組織的表面上。在一個(gè)實(shí)施方式中，遞送的組合物在 遞送前是液體形式并且在遞送后是固體或凝膠形式。
【附圖說明】
[0018] 圖1:血管中動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)展的階段。
[0019] 圖2:在正常、阻塞和治療期的血管的剖面示意圖。該圖提供了常規(guī)的球囊血管成 形術(shù)(斑塊破裂以擴(kuò)大血管腔)之后的血管(a)和徹底內(nèi)旋切術(shù)或減積(移除斑塊)之后的血 管(b)之間的比較及兩圖中應(yīng)用合成內(nèi)膜層(SIL)或合成內(nèi)膜彈性層(SIEL)以在SIL被再生 的內(nèi)膜所替換而立即獲得平滑的內(nèi)表面和重建的內(nèi)膜的效果。
[0020] 圖3:圓筒狀層的內(nèi)層和外層及圓筒狀層的增強(qiáng)纖維的示意圖。
[0021] 圖4:向血管中插入作為單一的或分層的絲網(wǎng)的預(yù)成形圓筒狀合成層的示意圖。圖 4A示出通過帶有用于引導(dǎo)層的放射不透性標(biāo)記的球囊導(dǎo)管插入圓筒狀合成層。圖4B示出了 用支架網(wǎng)將圓筒狀層插入到血管中。
[0022] 圖5:通過噴射到血管表面上部署液相的支架水凝膠制劑的圖示。描繪了固化支架 的內(nèi)層和外層。表示出層的相對(duì)孔大小，外層(粘附在血管的內(nèi)壁上)含有比內(nèi)層大的孔隙。
[0023] 圖6:溫度敏感的水凝膠制劑的遞送系統(tǒng)的實(shí)施方式的示意圖。該支架在兩個(gè)雙重 柔性球囊之間的帶窗口導(dǎo)管段以液相遞遞。此設(shè)計(jì)的遞送系統(tǒng)允許安全地遞送熱或自身固 化的支架水凝膠制劑，同時(shí)阻止被治療的動(dòng)脈段的血流以便遞送至血管后有足夠的時(shí)間用 于支架水凝膠的相變、固化或反應(yīng)。
[0024] 圖7:液相支架遞送系統(tǒng)的可選實(shí)施方式的示意圖，其使用雙腔Fogarty球囊 (Double Lumen Fogarty Balloon)、SIEL AR(用于動(dòng)脈再生的合成內(nèi)膜彈性層）噴射系統(tǒng) 和Guardwire〇
[0025] 圖8:儲(chǔ)存和遞送水凝膠支架的實(shí)施方式的示意圖，其一旦部署在血管中，可以是 例如溫度敏感的、自身固化的或化學(xué)固化的。在部分A)中，示出工程化支架在遞送球囊導(dǎo)管 上部署用于在靶血管中釋放。在部分B)中，支架形成為水凝膠并通過在遞遞球囊上噴射或 浸漬或成層來部署。在用于存儲(chǔ)的選擇性處理(例如，冷凍干燥、脫水或固化)后，支架通過 充氣對(duì)于部分C)中所示的靶血管適當(dāng)調(diào)整大小的球囊導(dǎo)管來遞送。所述支架的表面包含用 于粘附到血管的特定成分，使得從遞送球囊材料的總的脫離轉(zhuǎn)移到血管內(nèi)壁。支架總體轉(zhuǎn) 移到血管允許下載的遞送系統(tǒng)撤回，如部分D)所示。部分E)示出水凝膠制劑的支架，用亞甲 藍(lán)著色和部署在紙筒中以證明均質(zhì)材料釋放和轉(zhuǎn)移。
[0026]圖9:帶有生物可吸收支架的纖維網(wǎng)的兔主動(dòng)脈的橫截面圖像(在這種情況下，重 組彈性蛋白樣聚合物遞送和自身保持在天然兔主動(dòng)脈上KA)在無壓力情況下施加在原生 主動(dòng)脈上的聚合物網(wǎng)，示出支架外表面上RGD部分對(duì)主動(dòng)脈內(nèi)表面的有效超粘附性質(zhì)。B)用 低壓(2個(gè)大氣壓)充氣的球囊部署的聚合物網(wǎng)，顯示對(duì)動(dòng)脈壁的完全和總體的粘附。這張照 片顯示了支架的超級(jí)粘附性及其產(chǎn)生動(dòng)脈內(nèi)平滑層的能力。
[0027]圖10:RGD-增強(qiáng)的水凝膠支架的40X的放大圖像(具有彈性蛋白樣聚合物），其部署 在天然兔主動(dòng)脈上。部署通過球囊導(dǎo)管在低膨脹壓力下，在沒有應(yīng)用于組織的拉伸力的情 況下進(jìn)行。
[0028]圖11:應(yīng)用合成內(nèi)膜彈性層的薄形式后，兔主動(dòng)脈組織學(xué)切片的20X(a)和40X細(xì)節(jié) (b)。在本實(shí)施例中示出了產(chǎn)生、遞送和保持與天然內(nèi)膜/彈性層相同厚度的合成內(nèi)膜/彈性 層的能力。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 除非本文另有定義，所使用的與本發(fā)明相關(guān)的科學(xué)和技術(shù)術(shù)語應(yīng)具有那些本領(lǐng)域 普通技術(shù)人員通常所理解的含義。此外，除非上下文另有要求，單數(shù)術(shù)語應(yīng)包括復(fù)數(shù)，和復(fù) 數(shù)術(shù)語應(yīng)包括單