CN102256635A - 用于制造释放一氧化氮的医疗器械的干燥二醇二氮烯鎓反应方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的方法广泛提供了干燥二醇二氮烯鎓反应方法，以生产释放一氧化氮的医疗器械。这些医疗器械还可在干燥二醇二氮烯鎓反应前施加盖涂层，以产生具有盖涂层的释放一氧化氮的医疗器械。

Description

用于制造释放一氧化氮的医疗器械的干燥二醇二氮烯鎓反应方法

发明领域

本公开内容涉及干燥二醇二氮烯鎓反应方法，用于制造可以用于治疗各种疾病和病况的释放一氧化氮的医疗器械。

发明背景

一氧化氮(NO)是一种简单的二原子分子，在细胞生理过程中发挥多样而复杂的作用。不到25年前，主要将NO视作与空气混合的化石燃料燃烧过程中形成的烟雾组分。然而，根据Ferid Murad等的先驱性工作，现在已知NO是在包括内皮细胞、神经细胞和巨噬细胞在内的几乎所有组织中存在的有效的信号转导性化合物和细胞毒性试剂/细胞生长抑制剂。哺乳动物细胞采用两步酶法合成NO，将L-精氨酸氧化成N-ω-羟基-L-精氨酸，然后再转化为L-瓜氨酸和不带电的NO自由基。三种不同的一氧化氮合酶调节NO的产生。神经元一氧化氮合酶(NOS1，或nNOS)在神经元组织内形成，在神经传递过程中发挥必要作用；内皮一氧化氮合酶(NOS3或eNOS)由内皮细胞分泌，可诱导血管舒张；诱导性一氧化氮合酶(NOS2或iNOS)主要存在于巨噬细胞、肝细胞和软骨细胞中，与免疫细胞毒性有关。

神经元NOS和eNOS是组成性酶，调节少量NO的快速、短期释放。这种微量的NO激活鸟苷酸环化酶，提高环磷酸鸟苷(cGMP)的浓度，进而提高胞内Ca²⁺水平。胞内Ca²⁺浓度的升高导致平滑肌松弛，产生NO的血管舒张作用。诱导性NOS负责较大量NO的持续释放，由胞外因子如内毒素和细胞因子活化。这些较高的NO水平在细胞免疫过程中发挥关键作用。

医学研究在于快速发现NO的治疗应用，包括血管外科和介入性心脏学领域。用于清除阻塞动脉的手术如经皮冠状动脉腔内成形术(PTCA)(也称为球囊血管成形术)和经皮腔内斑块旋切术和/或支架植入术可导致球囊扩张或支架设置部位的血管壁损伤。响应这种损伤，发生称为再狭窄的复杂多因素过程，原先打开的血管内腔变窄而变得再次阻塞。当凝血细胞(血小板)迁移到损伤部位，在受损内皮中释放促细胞分裂剂时，启动了再狭窄过程。凝血细胞开始聚集或粘附于损伤部位，启动血栓形成或血块形成过程。结果，由于凝血细胞和纤维蛋白在血管壁上聚集，先前打开的内腔开始变窄。在一种更常见的再狭窄机制中，在治愈过程中，粘附于血管壁的激活的凝血细胞分泌的促细胞分裂剂刺激血管平滑肌细胞过度增殖，再次限制或阻塞受损的血管内腔。产生的新内膜增生是支架再狭窄的主要原因。

近来，已证明NO能显著减少凝血细胞聚集和粘附；联合NO的直接细胞毒性/细胞生长抑制性质可显著减少血管平滑肌细胞增殖并有助于防止再狭窄。最初血管伤害后几分钟内发生凝血细胞的聚集，一旦启动导致再狭窄的事件级联，将导致不能补救的损伤。而且，血栓形成和再狭窄的风险持续存在，一直到血管内腔内的内皮细胞得到修复为止。因此，NO或任何抗-再狭窄试剂必需立即到达损伤部位。

在损伤部位提供治疗水平的NO的一种方法是预防性地提高全身NO水平。这可通过刺激内源性NO的产生或使用外源性NO来源来实现。调节内源性NO释放的方法主要聚焦在使用过量NO前体如L-精氨酸激活合成途径，或者利用基因治疗增加一氧化氮合酶(NOS)的表达。美国专利(USPN)5,945,452，5,891,459和5,428,070描述了使用口服给予的L-精氨酸和/或L-赖氨酸实现的NO持续升高。然而，尚未证明这些方法能有效防止再狭窄过程。用基因治疗技术调节内源表达的NO仍然是高度实验性的，还未被证实安全有效。美国专利5,268,465，5,468,630和5,658,565阐述了各种基因治疗方法。

外源性NO来源如纯的NO气体高度毒性，寿命短并且在生理溶液中相对不溶解。因此，全身递送外源性NO通常采用有机硝酸酯前药如硝基甘油片、静脉内混悬剂、喷雾剂和透皮贴片来实现。人体将硝基甘油快速转化为NO；然而，激活前药所需的酶含量和辅因子快速耗竭，导致耐药性。而且，全身给予NO具有破坏性的副作用，包括低血压和自由基细胞损伤。因此，采用有机硝酸酯前药来维持全身抗-再狭窄治疗血浓目前是不可能的。

因此，大量关注集中在局部或位点特异性的NO递送，以减轻全身预防相关的缺点。已经评价了可植入医疗器械和/或局部基因治疗技术，包括用NO释放性化合物涂覆的医疗器械，或将NOS基因递送至靶细胞的载体。与其全身给药相似，局部NO递送的基因治疗技术尚未证明安全有效。在位点特异性NOS基因递送成为现实之前还需要克服许多技术障碍和安全性考虑。

然而，在外源性NO局部应用领域已经实现了显著的进步。为了有效防止再狭窄，抑制性治疗剂如NO必需以治疗水平在持续的时间内给予。因此，任何用于治疗再狭窄的释放NO的医疗器械必需适合植入。理想的候选器械是血管支架。因此，在精确部位安全提供治疗有效量的NO的支架将代表再狭窄治疗和预防领域的显著进步。

许多研究者已经开发了适合体内应用的释放一氧化氮的化合物。早在1960年，已经证明NO气体能够与胺(例如二乙胺)反应，形成具有以下通式R--R′N--N(O)NO的释放NO的阴离子。这些化合物的盐在溶液中自发分解并释放NO。

可用作治疗剂的在体温下具有足够稳定性的释放一氧化氮的化合物最终由Keefer等开发，在USPN4,954,526、5,039,705、5,155,137、5,212,204、5,250,550、5,366,997、5,405,919、5,525,357和5,650,447中阐述，所有这些专利的内容被纳入本文作为参考。

然而，NO的体内半衰期有限，导致将NO递送至指定区域过程中的困难。因此，需要能够实现NO的延长释放的释放NO的化合物。为此开发了一些示例性的释放NO的化合物，包括例如供给NO的阿司匹林衍生物、亚硝酸戊酯和二硝酸异山梨酯。此外，也报道了具有NO加合物的生物相容性聚合物(参见例如，美国专利公开2006/0008529和2004/0037836)，以受控方式释放NO。

仲胺能够结合两摩尔的NO并在水性环境中释放它们。通式1显示了能够结合两个NO分子的示例性的仲胺的一般结构，在后文中称为二醇二氮烯鎓，(式中M是抗衡离子，可以是具有适当电荷的金属，或质子，R1和R2是有机和无机化学基团的通称)。在一定压力下，使仲胺接触碱性条件同时加入NO气体，导致二醇二氮烯鎓的产生。

具有二醇二氮烯鎓官能团的聚合物能够在生理条件下自发释放一氧化氮。二醇二氮烯鎓通常是通过强碱条件下的溶液二醇二氮烯鎓反应形成的。一般二醇二氮烯鎓聚合物在有机溶剂中溶解度很小。因此，在医疗器械上涂覆二醇二氮烯鎓化聚合物是个挑战。二醇二氮烯鎓会在涂覆过程中分解。另外，在释放一氧化氮后，可能形成碱性副产物，导致生物相容性问题。

因此，本领域中对于没有上述缺陷，而且能更好地对医疗器械进行具有二醇二氮烯鎓官能团的聚合物涂覆的涂覆医疗器械的方法的需求仍未得到满足。

发明概述

本公开内容克服了长期以来对于用具有二醇二氮烯鎓官能团的聚合物涂覆医疗器械的有效方法的需求。用这种聚合物涂覆医疗器械通常需要使其溶于有机溶剂中。为了实现良好的覆盖和均匀的涂层，有机溶剂中的可溶性是必需的。对于各种包括喷涂或浸涂的涂覆方法是这样。然而，二醇二氮烯鎓聚合物一般在有机溶剂中溶解度很小。本方法提供了实现用具有二醇二氮烯鎓官能团的聚合物良好涂覆医疗器械的步骤。

在一个实施方式中，本公开内容涉及一种制造干燥二醇二氮烯鎓化聚合物涂覆的医疗器械的方法，包括以下步骤：提供医疗器械，用仲胺官能化聚合物涂覆所述医疗器械，干燥所述涂覆有仲胺官能化聚合物的医疗器械，和使所述涂覆有仲胺官能化聚合物的干燥的医疗器械在压力下接触一氧化氮，以形成涂覆有干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的医疗器械。

在本发明的另一个制造涂覆有干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的医疗器械的方法的实施方式中，仲胺官能化聚合物是式I表示的聚合物：

其中R₁选自C₁-C₁₈烷基、2-羟乙基、2-乙氧基乙基、甘油基、和聚(乙二醇)；

R₂是C₁-C₁₈烷基或C₁-C₁₈的多元胺；和

其中a和b分别独立地是1-25,000之间的整数。

在另一个制造涂覆有干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的医疗器械的方法的实施方式中，压力在约0.1个大气压-约35个大气压之间。

在另一个制造涂覆有干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的医疗器械的方法的实施方式中，医疗器械是金属医疗器械。在另一个制造涂覆有干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的医疗器械的方法的实施方式中，金属医疗器械包括不锈钢、钛合金(镍钛诺)、钽、无磁性镍-钴-铬-钼[MP35N]合金、铂、钛及其组合。

在另一个实施方式中，本发明的制造涂覆有干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的医疗器械的方法还包括用至少一种生物活性剂涂覆所述医疗器械。在另一个制造涂覆有干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的医疗器械的方法的实施方式中，生物活性剂选自：反义试剂、抗肿瘤药、抗增殖药、抗血栓形成药、抗凝血药、抗血小板药、抗生素、抗炎药、类固醇、基因治疗剂、治疗性物质、有机药物、药物化合物、重组DNA产品、重组RNA产品、胶原、胶原性衍生物、蛋白质、蛋白质类似物、糖、糖衍生物及其组合。在另一个制造涂覆有干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的医疗器械的方法的实施方式中，生物活性剂是佐他莫司。

在另一个制造涂覆有干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的医疗器械的方法的实施方式中，医疗器械选自血管支架、支架移植物、尿道支架、胆管支架、导管、缝合线、眼科器械、人造心脏瓣膜、分流器、起搏器、骨螺钉、骨固定器、保护板和假体器械。

在另一个制造涂覆有干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的医疗器械的方法的实施方式中，医疗器械是血管支架。

本公开内容还涉及制造涂覆有盖涂层的涂有干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的医疗器械的方法。在一个实施方式中，制造涂覆有盖涂层的涂有干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的医疗器械的方法包括以下步骤：提供医疗器械，用仲胺官能化聚合物涂覆所述医疗器械，干燥所述涂覆有仲胺官能化聚合物的医疗器械，用盖涂层聚合物涂覆所述涂覆有仲胺官能化聚合物的干燥的医疗器械，干燥所述涂覆有盖涂层的医疗器械，和使所述涂覆有盖涂层聚合物的干燥的医疗器械在压力下接触一氧化氮，以形成涂覆有盖涂层的涂有干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的医疗器械。

在另一个制造涂覆有盖涂层的涂有干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的医疗器械的方法的实施方式中，盖涂层聚合物选自甲基丙烯酸酯聚合物、丙烯酸酯聚合物、苯乙烯和异丁烯的嵌段共聚物、和氟化聚合物。

在另一个制造涂覆有盖涂层的涂有干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的医疗器械的方法的实施方式中，仲胺官能化聚合物是式I表示的聚合物：

其中R₁选自C₁-C₁₈烷基、2-羟乙基、2-乙氧基乙基、甘油基、和聚(乙二醇)；

R₂是C₁-C₁₈烷基或C1-C18的多元胺；和

其中a和b分别独立地是1-25,000之间的整数。

在另一个制造涂覆有盖涂层的涂有干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的医疗器械的方法的实施方式中，压力在约0.1个大气压-约35个大气压之间。

在另一个制造涂覆有盖涂层的涂有干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的医疗器械的方法的实施方式中，医疗器械是金属医疗器械。在另一个制造涂覆有盖涂层的涂有干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的医疗器械的方法的实施方式中，金属医疗器械包括不锈钢、钛合金(镍钛诺)、钽、无磁性镍-钴-铬-钼[MP35N]合金、铂、钛及其组合。

在另一个制造涂覆有盖涂层的涂有干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的医疗器械的方法的实施方式中，还包括用至少一种生物活性剂涂覆所述器械。在另一个制造涂覆有盖涂层的涂有干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的医疗器械的方法的实施方式中，生物活性剂选自：反义试剂、抗肿瘤药、抗增殖药、抗血栓形成药、抗凝血药、抗血小板药、抗生素、抗炎药、类固醇、基因治疗剂、治疗性物质、有机药物、药物化合物、重组DNA产品、重组RNA产品、胶原、胶原性衍生物、蛋白质、蛋白质类似物、糖、糖衍生物及其组合。在另一个制造涂覆有盖涂层的涂有干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的医疗器械的方法的实施方式中，生物活性剂是雷帕霉素或其衍生物。

在另一个制造涂覆有盖涂层的涂有干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的医疗器械的方法的实施方式中，医疗器械选自血管支架、支架移植物、尿道支架、胆管支架、导管、缝合线、眼科器械、人造心脏瓣膜、分流器、起搏器、骨螺钉、骨固定器、保护板和假体器械。在另一个制造涂覆有盖涂层的涂有干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的医疗器械的方法的实施方式中，医疗器械是血管支架。

发明详述

在一个实施例中，本公开内容涉及一种制造干燥二醇二氮烯鎓化聚合物涂覆的医疗器械的方法，包括以下步骤：提供医疗器械，用仲胺官能化聚合物涂覆所述医疗器械，干燥所述涂覆有仲胺官能化聚合物的医疗器械，和使所述涂覆有仲胺官能化聚合物的干燥的医疗器械在压力下接触一氧化氮，以形成涂覆有干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的医疗器械。

本文公开的涂覆步骤是用于本领域一般技术人员已知的用于任何应用的医疗器械表面。根据本公开内容要涂覆的医疗器械表面可以是例如初步处理的或裸露的。与本公开内容相容的涂层施加方法包括但不限于喷涂、浸涂、刷涂、真空沉积等。

提供的医疗器械在一个实施方式中还可以是金属医疗器械。当医疗器械是金属医疗器械的时候，其可以包括一种或多种下列材料：不锈钢、钛合金(镍钛诺)、钽、无磁性镍-钴-铬-钼[MP35N]合金、铂、钛。或可以是它们的组合。

仲胺官能化聚合物可用于根据本公开内容范围和描述涂覆医疗器械。它们具有能进行二醇二氮烯鎓反应的二醇二氮烯鎓官能团。在一个实施方式中，仲胺官能化聚合物是式I表示的聚合物：

其中R₁选自C₁-C₁₈烷基、2-羟乙基、2-乙氧基乙基、甘油基、和聚(乙二醇)；

R₂是C₁-C₁₈烷基或C₁-C₁₈的多元胺；和

其中a和b分别独立地是1-25,000之间的整数。

本文所用的“多元胺”是通过对下列化合物的环氧基开环形成的：N-甲基乙二胺、N-甲基丙二胺、N-甲基丁二胺、N-乙基乙二胺、N-乙基丙二胺、N-乙基丁二胺、N-苄基乙二胺、N-苄基丙二胺、N-苄基丁二胺、N-丙基乙二胺、N-丙基丙二胺和N-丙基丁二胺、乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺和五亚乙基六胺。

可微调根据本公开内容的干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的物理性质，使得聚合物能较佳地执行其指定用途。能够微调的性质包括但不限于：T_g、分子量(M_n和M_w)、多分散指数(PDI、M_w/M_n的商)以及弹性度和两亲性程度。在本发明的一个实施方式中，聚合物的T_g约为-10℃到约85℃。在本发明的又一个实施方式中，聚合物的PDI约为1.35-4。在本发明的另一个实施方式中，聚合物的T_g约为0℃到约40℃。在本发明的又一个实施方式中，聚合物的PDI约为1.5-2。

存在许多试图解释或有助于理解聚合物如何粘附于表面的理论。最重要的力包括静电和氢键。然而，包括润湿性、吸收性和弹性等其他因素也决定了聚合物很好地粘附于不同的表面的程度。因此，聚合物基涂层或底漆常用于，或可用于根据本公开内容的范围和描述建立更均匀的涂层表面。

如本文所述，可首先将更可溶的仲胺官能化聚合物涂覆在医疗器械上，然后干燥。然后，经过涂覆的器械在压力下与一氧化氮气体实现二醇二氮烯鎓反应。另外，可用不释放NO的涂层作为仲胺官能化聚合物涂层的盖涂层，然后在加压一氧化氮条件下二醇二氮烯鎓化。

盖涂层在这里表示施加在另一个涂层上的最外层涂层。盖涂层可任选地用作扩散阻挡层以控制NO的释放。在一个实施方式中，盖涂层可以仅仅是施加在医疗器械，例如血管支架表面用于保护的生物相容性聚合物，对于NO释放速率没有影响。

因此，本公开内容还涉及制造涂覆有盖层的涂有干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的医疗器械的方法。在一个实施方式中，制造涂覆有盖涂层的涂有干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的医疗器械的方法包括以下步骤：提供医疗器械，用仲胺官能化聚合物涂覆所述医疗器械，干燥所述涂覆有仲胺官能化聚合物的医疗器械，用盖层聚合物涂覆所述涂覆有仲胺官能化聚合物的干燥的医疗器械，干燥所述涂覆有盖层的医疗器械，和使所述涂覆有盖涂层聚合物的干燥的医疗器械在压力下接触一氧化氮，以形成涂覆有盖涂层的涂有干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的医疗器械。

在本公开内容的施加有一种或多种盖涂层聚合物的实施方式中，在盖涂层施加后可以有或没有干燥步骤。在一个实施方式中，二醇二氮烯鎓反应步骤在施加盖涂层后发生。NO可以扩散通过盖涂层，因此能够实现干燥二醇二氮烯鎓反应。可使用任何允许NO扩散的盖涂层聚合物。这些聚合物的例子包括但不限于甲基丙烯酸酯聚合物、丙烯酸酯聚合物、苯乙烯和异丁烯的嵌段共聚物、和氟化聚合物。

本公开内容的干燥二醇二氮烯鎓反应步骤是含有仲胺官能化聚合物涂层的医疗器械在压力下接触NO气体的步骤。本领域的一名普通技术人员可理解允许干燥二醇二氮烯鎓反应所必需的压力水平。在一个实施方式中，该压力是约0.1个大气压至约35个大气压之间。

另根据本公开内容的范围和描述，二醇二氮烯鎓化聚合物涂层或盖涂层之类的涂层可以是均匀或不均匀的。不均匀涂层的形状可以是但不限于条状或点状。

本公开内容的干燥二醇二氮烯鎓化聚合物还可用于药物或生物活性剂的递送和受控或不受控释放。本文所用术语“控释”表示生物活性化合物以预定速率从医疗器械表面释放。控释预示着除非如此地具体说明，否则生物活性化合物不会在接触生物环境后以不可预测的方式从医疗器械表面零星释放并且不会从器械“突释”(在这里也称为一级动力学)。然而，本文所用术语“控释”并不排除与膨开相关的“突释现象”。在本发明的一些实施方式中，可能希望在初始的药物突释后是更加缓和的释放。释放速率可以是稳态(通常称为“定时释放”或零级动力学)，即药物在预定的时间内以相等的量释放(有或没有初始的突释阶段)，或者可以是梯度释放。梯度释放预示着，从器械表面释放的药物浓度随时间变化。适合释放的生物活性剂包括但不限于佐他莫司、雷帕霉素或其衍生物、反义试剂、抗肿瘤药、抗增殖药、抗血栓形成药、抗凝血药、抗血小板药、抗生素、抗炎药、类固醇、基因治疗剂、治疗性物质、有机药物、药物化合物、重组DNA产品、重组RNA产品、胶原、胶原性衍生物、蛋白质、蛋白质类似物、糖、糖衍生物及其组合。

在另一个实施方式中，可受控释放或不受控释放的生物活性剂包括但不限于大环内酯抗生素，包括FKBP-12结合剂。示例性的这类生物活性剂包括：西罗莫司(雷帕霉素)、他克莫司(FK506)、依维莫司(Certican或RAD-001)、地西罗莫司(CCI-779或无定形雷帕霉素与3-羟基-2-(羟甲基)-2-甲基丙酸的42-酯，如美国专利申请系列号10/930,487所述)和佐他莫司(ABT-578，参见美国专利6,015,815和6,329,386)。此外，本发明的聚合物可联合使用美国专利5,362,718中描述的其他雷帕霉素羟基酯。所有前述专利和专利申请的完整内容参考包括在此，它们都涉及FKBP-12结合化合物和衍生物。

根据本发明的描述制造的支架涂涂覆聚合物有四种具体性质是优选的，但并不是必需具备的。本发明的聚合物组合物应优选是生物相容的，以预定速率降解，具有弹性/延展性，并具有预定的药物释放曲线。其它要求包括加工相容性，例如对消毒方法不反应，包括但不限于环氧乙烷消毒。

释放速率不完全是药物-聚合物相容性的函数。涂层结构，聚合物溶胀性，以及涂层厚度也起到作用。另外，本发明提供了另一种控制药物洗脱速率的方法。通过调节本发明的生物可降解聚合物以特定速率降解，可以精确控制药物洗脱，并通过聚合物的完全降解而完全停止。

当本发明的医疗器械用于血管时，涂层的厚度通常以微米(μm)为单位测量。与本发明描述一致的涂层可薄至1μm或厚至1000μm。本发明范围内有至少两种不同涂层结构。在本发明的一个实施方式中，含药物的涂层直接施加到器械表面或聚合物底漆上。视所需的溶解速率和曲线，药物可以在聚合物基质中完全溶解，或甚至完全分散。存在于聚合物基质中的药物浓度可以为0.1-80重量％。在任一种情况下，最理想的都是具有尽可能均一的涂层组合物。这种特定结构通常称作药物-聚合物基质。

最后，回到涂层厚度，虽然厚度通常是决定整体药物释放速率和曲线的一个最不足道的因素，它仍然是能用于调节涂层的一个额外因素。基本上，如果所有其它物理和化学因素都维持不变，特定药物扩散通过特定涂层的速率与涂层厚度成正比。换言之，提高涂层厚度则提高洗脱速率，反之亦然。

我们现在回到另一个影响本发明相容的、生物可降解的控释涂层的因素。如先前所述，适用于设置到血液动力学环境中的医疗器械的涂层必需具有优异粘附性。即，该涂层必需稳定连接于医疗器械的表面。根据本发明的描述，所有这些材料均可用于控释涂层。另外，本发明的生物可降解聚合物可用于制造整个医疗器械，从而使生物活性剂分散在整个聚合物中，并随着器械降解而释放。本发明的该特征在器械被植入体内的远端区域，随后不可能按需取出或随后按需取出时涉及复杂高风险手术过程时是有用的。

血管支架代表了医疗器械涂层科学家的尤其独特的挑战。血管支架(下文称作“支架”)必需是挠性的、可扩张的、生物相容的、和物理稳定的。支架用于缓解与一条或多条冠状动脉堵塞导致的冠状动脉疾病有关的症状。堵塞的冠状动脉导致输送到心肌的血流减少，导致缺血引起的心绞痛以及重症心肌梗死和死亡。通常用导管展开支架，让支架与导管远端的一膨胀气囊结合。导管被插入动脉，并引导到展开位置。在许多情况下，导管被插入腿的股动脉或颈动脉，支架在冠状血管深处的堵塞位点展开。

易损斑块稳定化是经过涂覆的药物洗脱血管支架的另一种用途。易损斑块是由动脉粥组成的液体样核心，外覆薄纤维盖形成的。成熟动脉粥样硬化斑块的确切组成变化很大，对影响动脉粥样硬化斑块组成的因素的理解还很少。然而，与许多动脉粥样硬化斑块有关的纤维盖是由平滑肌细胞的结缔组织基质、I型和III型胶原以及一层内皮细胞组成的。动脉粥是由捕获在皮下胞外空间内的血液携带的脂蛋白，充满从循环血液中清除出来的低密度脂肪(LDL)的组织巨噬细胞破碎物组成的。(G.Pasterkamp和E.Falk.2000.动脉粥样硬化斑块破裂：综述，临床基础心脏学杂志(J.Clin.Basic Cardiol.)3：81-86)。纤维盖物质与动脉粥的比例决定了斑块稳定性和类型。当动脉粥样硬化斑块由于不稳定，易于破碎时，它被称为“易损”斑块。破裂后，动脉粥被释放入血流，引起大规模血栓反应，导致迅速冠心病死亡。近来，已假定易损斑块可以通过对斑块进行支架而稳定。另外，具有由分散在聚合物中和/或涂覆有聚合物的基质金属蛋白酶抑制剂组成的药物释放涂层的血管支架可进一步稳定斑块，最终导致完全治愈。

动脉瘤的治疗是药物洗脱支架的另一个用途。动脉瘤是常由动脉粥样硬化导致的血管突起和膨胀。动脉瘤通常在主动脉的腹腔部分发生。每年至少15,000名美国人由于破裂的腹腔动脉瘤死亡。背部和腹部疼痛都是腹腔动脉瘤的症状，通常直到动脉瘤将要破裂时才会发生，这种症状通常是致命的。支架移植近来也成为了标准侵入性手术的替代手段。包含支架的血管移植物(支架移植物)被置于动脉瘤处的动脉内，作为血液和动脉弱化壁之间的屏障，从而减少了动脉上的压力。动脉瘤侵入性较小的支架移植方法较少了常规动脉瘤修复所见的死亡率。另外，具有多发性病况，导致常规动脉瘤修复术的风险过高的病人是支架移植的人选。支架移植还成为一种相关病况，急性钝性血管损伤的新疗法，这种动脉损伤是由于创伤造成的。

一旦置于治疗位点，使支架或移植物展开。通常，支架是用气囊导管展开的。气囊使得支架温和膨胀，使其压在动脉腔上，清除血管堵塞或稳定动脉瘤。然后除去导管，支架永久留在原位。许多病人在适当恢复期后恢复了正常生活，没有复发与已做支架的堵塞有关的冠状动脉病。然而，在一些情况下由于疾病过程本身，或由于支架展开的结果导致动脉壁的内膜损伤。这种损伤引发复杂的生物反应。硬化是血管平滑肌细胞过度增殖，和堵塞，或在支架位点再狭窄。

近来已经对防止再狭窄进行了显著的努力。已经开发了几种技术，包括近程治疗、准分子激光、和药物学技术。侵入性最低，最有希望的疗法是药理学方法。优选的药理学方法涉及对支架展开区域直接地位点特异性递送细胞生长抑制或细胞毒性药物。位点特异性递送比全身性递送优异，有几个原因。首先，许多细胞毒性或细胞生长抑制性药物毒性很强，在预防再狭窄所需的浓度下不能全身性给药。另外，药物的全身性施用对于离治疗位点较远的身体部位有不良的副作用。另外，许多药物不能充分溶解，或者从血流中清除太迅速，不能有效预防再狭窄。因此，优选对治疗区域直接给予抗再狭窄化合物。

已经开发了几种技术和相应的器械，用于展开包含抗再狭窄化合物的渗液气囊导管和注射导管。渗液气囊导管用于在压力下使抗再狭窄组合物缓慢施加通过导管远端处或附近的可膨胀部件中的细孔。可膨胀部件可以是用于展开支架的相同部件或是单独的部件。注射导管通过射出加压喷射液体，或直接用一个或多个针状附属物刺穿动脉壁给予抗再狭窄组合物。近来，已经开发了针状导管，用于在动脉外膜中注射药物。然而，用渗液导管和注射导管给予抗再狭窄组合物以预防再狭窄的方法仍然在试验中，而且大多不成功。直接给予抗再狭窄组合物有几个缺点。当抗再狭窄组合物通过渗液导管直接给予动脉腔中的时候，血流迅速将抗再狭窄组合物冲到下游，远离治疗位点。注射到腔壁或外膜中的抗再狭窄组合物会迅速扩散入周围组织。因此，抗再狭窄组合物可能不能以有效浓度存在于治疗位点，以防止再狭窄。由于与基于导管的局部给药相关的这些和其它缺点，调查人员继续寻找抗再狭窄组合物局部递送的改进方法。

迄今，最成功的局部递送抗再狭窄组合物的方法是药物洗脱支架。已经开发和试验了许多药物洗脱支架。然而，显著的进步还是必需的，以提供安全和高效的药物递送支架。与基于支架的抗再狭窄组合物递送有关的最大挑战之一是控制药物递送速率。一般来说，药物递送速率有两种主要动力学曲线。在给药后立即到达血流或组织的药物遵循一级动力学。一级药物释放动力学使得血液或局部组织的药物水平立即高涨(峰水平)，随后逐渐下降(谷水平)。在大多数情况下，治疗水平仅维持几小时。在持续时间段内缓慢释放，期间血液或组织浓度维持稳定的药物遵循0级动力学。根据药物递送的方法和组织/血液清除速率，0级动力学导致长期的持续治疗水平。可改变药物释放曲线，以满足特定的应用。通常，许多控释组合物设计成提供接近0级动力学。然而，有些应用需要最初的突释或加载剂量的药物，然后是更加缓和的持续药物释放(接近0级动力学)。从根据本发明的描述制造的医疗器械释放的一氧化氮通常是一级。

本文所用的术语“医疗器械”指任何器械、产品、设备或材料，其具有在使用或操作中接触组织、血液或其它体液的表面，这些液体是病人或动物体内发现的液体或随后用于病人或动物中。医疗器械包括，例如，用于手术的体外器械，如血液充氧器、血泵、血液储袋(blood storage bag)、血液收集管、包括过滤介质的血液过滤器、与输回病人或动物的血液接触的血液运输管等。医疗器械还包括植入人体或动物体的内置假体，例如支架(如血管支架)、起搏器、起搏器导线、心脏瓣膜、脉冲发生器、心脏除颤器、复律器-除颤器、脊椎刺激器、脑和神经刺激器、引入器、化学传感器等，它们被植入血管或心脏中。医疗器械还包括暂时血管内使用的器械，例如导管、引线、羊膜穿刺或活检针、插管、引流管、分流器、传感器、换能器、探针等，其能置于血管、心脏、器官或组织内用于监测、修复或治疗。医疗器械还可包括内置假体，例如臀或膝，以及人工心脏。医疗器械还可包括植入物、窥器、冲洗器、喷嘴、测径器、钳子、牵引器、支架移植物、尿道支架、胆管支架、导管、缝合线、眼科器械、心脏瓣膜、分流器、起搏器、骨螺钉、骨固定器、保护板、假体器械、血管移植物、个人卫生用品、可吸收和不可吸收缝合线、伤口敷料等。所选的医疗器械能够根据本公开内容的范围和描述干燥二醇二氮烯鎓化。

实施例

实施例1

合成甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸己酯共聚物

将甲基丙烯酸缩水甘油酯(9.02克)、甲基丙烯酸正己酯(21.03克)，1，4-二烷(59.98克)和AIBN(240毫克)在120毫升的反应瓶中混合，反应瓶密封并用氮气吹扫30分钟。在油浴中搅拌的同时将反应瓶在60℃加热3小时。聚合物从二氯甲烷溶液重复沉淀(3X)到甲醇中进行纯化。真空箱中45℃干燥过夜，根据¹H NMR获得甲基丙烯酸正己酯(56摩尔％)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(44摩尔％)的共聚物。聚合物的重均分子量为232240，根据GPC(THF，35C和聚苯乙烯标准)，PDI为2.02。以第二次加热时的加热速率20℃/分钟，用DSC测定，聚合物的玻璃化转变温度为28.8℃。

实施例2

将侧链中的环氧化物基团转化为多个胺基团

称取2.0克实施例3的前体聚合物，将其溶解于8毫升THF中。将23.9毫升二亚乙基三胺与12毫升THF混合，另外制备另一种溶液。搅拌的同时将聚合物溶液逐滴加入二亚乙基三胺溶液中。混合物在50℃的油浴中加热3天。所得聚合物从THF溶液沉淀到去离子水中进行纯化。d₄-甲醇中的¹H NMR谱表明，环氧化物官能团消失，在约2.7ppm处呈现对应于NCH₂基团的峰。

实施例3.

将来自实施例2的200mg仲胺官能化聚合物溶于20mL甲醇。来自溶液的约400mg聚合物喷涂到3X18mm的Medtronic Driver^TM支架上。在炉中干燥过夜后，用约200mg甲基丙烯酸己酯与甲基丙烯酸2-羟乙酯的共聚物(30mol％)作为盖涂层喷涂支架。在用氩气吹扫并用一氧化氮气体以180psi加压的反应器中，室温下干燥二醇二氮烯鎓化支架4天。将支架在PBS(pH 7.4)缓冲液试管中孵育，用一氧化氮分析仪(GE分析仪器280i)检测释放的一氧化氮。聚合物显示的初始一氧化氮释放速率为478皮摩尔/分钟/毫克，94小时内释放0.28微摩尔/毫克。

除非另有说明，否则本说明书和权利要求书所用的表示各成分含量、诸如分子量等性质、反应条件等等的所有数值应理解为在所有情况下均被术语“约”修饰。因此，除非另有说明，否则，在本说明书和权利要求书中所用的数值参数是约数，可根据本发明希望实现的理想性质而变化。最低限度，但不是为了将本发明的范围限制在等同原则的应用，每个数值参数至少应根据所记录的有效数字并采用一般约数技术进行解释。虽然限定本发明广泛范围的数值范围和参数是约数，具体实施例中的数值尽可能准确地记录。然而，任何数值必然含有由其各自的测定过程中发现的标准差造成的某些误差。

描述本发明的内容时使用的术语“一个”、“一种”、“该”等类似表达(尤其在权利要求书的内容中)应解释为涵盖单数和复数，除非另有说明或者清楚指出相反。本文中对数值范围的引用仅仅是一种速记方法，单独表示落在该范围内的各个独立的值。除非另有说明，否则，各个独立的值包括在说明书范围内，如同它们被单独引用。所有本文所述的方法可以任何合适的顺序进行，除非另有说明或者清楚指出相反。本文涉及的任何和所有实施例，或者示例性的语言(例如，“例如”)的使用仅仅是为了更好地阐述本发明，而不是对本发明范围的限制。说明书中的所有语言都不应解释为指示对本发明实施所必需的非要求的元素。

本文所述本发明可选的要素或实施方式的分组不应解释为限制性的。各组成员分别单独表示或要求，或者与本文所述的其他组成员或其他要素形成任意组合。预计出于便利和/或专利性的原因，组中可以包括或者删除一个或多个成员。在发生任何这种包括或者删除时，认为说明书包括经修饰的组，因而满足所附权利要求书中使用的所有马库什组(Markush group)的书写描述。

本文描述了本发明的某些实施方式，包括本发明人已知的实施本发明所需的最佳模式。当然，阅读以上说明书后，所述实施方式的变型将是本领域普通技术人员显而易见的。本发明人预期，普通技术人员将适当地利用这些变型，本发明人旨在使本发明在本文具体描述之外以其他方式进行实施。因此，根据申请原则，本发明包括所附权利要求书所涉及主题的所有改进和等同形式。而且，所有可能的变型中上述要素的任意组合包括在本发明范围内，除非另有说明或者清楚指出相反。

而且，整篇说明书可参考专利和印刷出版物等许多参考文献。上述参考文献和印刷出版物各自的全部内容分别包括在此作为参考。

最后，应该理解，本文所述本发明的实施方式仅仅是对本发明原理的举例。可采用的其他改进也包括在本发明的范围内。因此，举例而非限制性地，根据本文描述可采用本发明的可选构型。因此，本发明并不限于具体所示和所述的内容。

Claims (21)

1.一种制造干燥二醇二氮烯鎓化聚合物涂覆的医疗器械的方法，其包括以下步骤：

a)提供医疗器械；

b)用仲胺官能化聚合物涂覆所述医疗器械；

c)干燥所述涂覆有仲胺官能化聚合物的医疗器械；和

d)使所述涂覆有仲胺官能化聚合物的干燥的医疗器械在压力下接触一氧化氮；

以形成涂覆有干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的医疗器械。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述仲胺官能化聚合物是式I表示的聚合物：

其中R₁选自C₁-C₁₈烷基、2-羟乙基、2-乙氧基乙基、甘油基、和聚(乙二醇)；

R₂是C₁-C₁₈烷基或C₁-C₁₈的多元胺；和

其中a和b分别独立地是1-25,000之间的整数。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压力在约0.1个大气压-约35个大气压之间。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述医疗器械是金属医疗器械。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述金属医疗器械包括不锈钢、钛合金(镍钛诺)、钽、无磁性镍-钴-铬-钼[MP35N]合金、铂、钛及其组合。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括用至少一种生物活性剂涂覆所述医疗器械。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述生物活性剂选自：反义试剂、抗肿瘤药、抗增殖药、抗血栓形成药、抗凝血药、抗血小板药、抗生素、抗炎药、类固醇、基因治疗剂、治疗性物质、有机药物、药物化合物、重组DNA产品、重组RNA产品、胶原、胶原性衍生物、蛋白质、蛋白质类似物、糖、糖衍生物及其组合。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述生物活性剂是佐他莫司。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述医疗器械选自血管支架、支架移植物、尿道支架、胆管支架、导管、缝合线、眼科器械、人造心脏瓣膜、分流器、起搏器、骨螺钉、骨固定器、保护板和假体器械。

10.如权利要求1所述的医疗器械，其特征在于，所述医疗器械是血管支架。

11.一种制造涂覆有盖涂层的涂有干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的医疗器械的方法，其包括以下步骤：

a)提供医疗器械；

b)用仲胺官能化聚合物涂覆所述医疗器械；

c)干燥所述涂覆有仲胺官能化聚合物的医疗器械；和

e)用盖涂层聚合物涂覆所述涂覆有仲胺官能化聚合物的干燥的医疗器械；

f)干燥所述涂覆有盖涂层聚合物的医疗器械；和

d)使所述干燥的涂覆有盖涂层聚合物的医疗器械在压力下接触一氧化氮；

以形成涂覆有盖涂层的涂有干燥二醇二氮烯鎓化聚合物的医疗器械。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述盖涂层聚合物选自甲基丙烯酸酯聚合物、丙烯酸酯聚合物、苯乙烯和异丁烯的嵌段共聚物、和氟化聚合物。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述仲胺官能化聚合物是式I表示的聚合物：

其中R₁选自C₁-C₁₈烷基、2-羟乙基、2-乙氧基乙基、甘油基、和聚(乙二醇)；

R₂是C₁-C₁₈烷基或C₁-C₁₈的多元胺；和

其中a和b分别独立地是1-25,000之间的整数。

14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述压力在约0.1个大气压-约35个大气压之间。

15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述医疗器械是金属医疗器械。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述金属医疗器械包括不锈钢、钛合金(镍钛诺)、钽、无磁性镍-钴-铬-钼[MP35N]合金、铂、钛及其组合。

17.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括用至少一种生物活性剂涂覆所述医疗器械。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述生物活性剂选自：反义试剂、抗肿瘤药、抗增殖药、抗血栓形成药、抗凝血药、抗血小板药、抗生素、抗炎药、类固醇、基因治疗剂、治疗性物质、有机药物、药物化合物、重组DNA产品、重组RNA产品、胶原、胶原性衍生物、蛋白质、蛋白质类似物、糖、糖衍生物及其组合。

19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述生物活性剂是雷帕霉素或其衍生物。

20.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述医疗器械选自血管支架、支架移植物、尿道支架、胆管支架、导管、缝合线、眼科器械、人造心脏瓣膜、分流器、起搏器、骨螺钉、骨固定器、保护板和假体器械。

21.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述医疗器械是血管支架。