藥物洗脫球囊制備工藝探討

劉國柱，徐立霞，時曉嫚，李昕躍

(大連大學 環(huán)境與化學工程學院，遼寧 大連 116622)

1977 年，瑞典醫(yī)生Gruentzing 成功進行首例經皮冠狀動脈腔內形成術(PTCA)，標志著介入醫(yī)學的開端。21 世紀初，藥物洗脫支架(DES)的出現(xiàn)使PCI 術后的再狹窄率降至10%以內，取得了長足的進步，但再狹窄問題仍未徹底解決［1-3］。

近年來，出現(xiàn)了預防介入治療術后血管再狹窄的新技術——藥物洗脫球囊(DEB)，已經取得初步臨床應用效果［4］。DEB 是在球囊擴張術或球囊成形術等介入技術基礎上發(fā)展起來的新型治療性球囊藥物釋放技術，它是將抗血管內膜增生的藥物涂置于球囊表面，當球囊到達病變血管壁并被撐開、擴張，與血管壁內膜接觸時，通過撕裂血管內膜并加壓快速釋放、轉移藥物至局部血管壁內的技術，藥物在局部起到抗血管內膜增生的作用，從而預防血管介入術后再狹窄［5-6］。目前認為，治療血管介入術后再狹窄最有效的藥物主要是紫杉醇-碘普羅美復合物(前者為抗組織增生藥物、后者為載體分子)，在球囊擴張的最初10 s 內藥物釋放進入血管壁的速度最快［7］。

本文以尼龍-12 球囊導管為材料，采用直接涂覆的方式制備紫杉醇藥物洗脫球囊導管，考察了膠黏劑溶液濃度、紫杉醇溶液濃度、風干時間和風速對紫杉醇載藥量的影響。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

紫杉醇、碘普羅胺、膠黏劑、無水乙醇均為分析純;原料管生料管、尼龍-12 均為工業(yè)品。

藥物球囊涂層機，自制;LC1000 型液相色譜儀;BP211D 電子天平;HK-250 超聲波清洗器;Hitachi TM-1000 掃描電鏡。

1.2 實驗方法

藥物洗脫球囊導管，主要由球囊、標志環(huán)、藥物涂層、遠端桿、導絲通道、近端桿及導管座6 部分組成(圖1)。球囊位于遠端桿末梢，可在建議壓力下擴張到一定直徑和長度;兩個標志環(huán)位于球囊內，分別位于球囊的兩個肩部，在血管內起顯影定位作用;涂層藥物為紫杉醇，位于球囊肩部之間的外表面;導絲通道位于遠端桿內腔，可通過導引導絲。

圖1 藥物洗脫球囊導管示意圖Fig.1 The schematic of drug-eluting balloon catheter

1.2.1 球囊的制備 原料管經拉伸、吹塑成型，制成半成品球囊。經標志環(huán)鍛打、近遠端焊接、Rx 口焊接、打褶、卷邊，焗爐10 h 定型，制成成品球囊。用酒精擦拭干凈，備用。

1.2.2 溶液的配制

1.2.2.1 膠黏劑溶液 用電子天平準確稱取600 mg 膠黏劑，溶解到10 mL 無水乙醇中，攪拌30 min。

1.2.2.2 紫杉醇溶液 用電子天平準確稱取30 mg碘普羅胺，100 mg 紫杉醇，溶解到8 mL 60%乙醇溶液中，超聲振蕩30 min。

1.2.3 涂覆 將膠黏劑溶液置于藥物涂層機的1號樣品管中，將球囊以所需的速度浸入到膠黏劑溶液中，停留一段時間后以一定的速度提拉出來，以特定的風速風干。上述步驟重復進行一次。

將紫杉醇溶液置于藥物涂層機的2 號樣品管中，將已涂好膠黏劑的球囊以同樣的涂覆方式涂覆10 次。用酒精擦去球囊肩部標志環(huán)以外的涂藥部分，打褶、卷邊。

1.3 載藥量檢測

將樣品擴張后剪下球囊，分別放入棕色瓶中，加入適量乙醇溶液浸提。將棕色瓶放入超聲水浴中，處理10 min，在漩渦混合器中混合30 s。作為檢驗液。

紫杉醇的HPLC 檢測方法，色譜柱為安捷倫C18(4.6 mm×250 mm，5 μm)，柱溫45 ℃，檢測波長227 nm，進樣量80 μL，流速1.2 mL/min，流動相為乙腈∶注射用水=60∶40。運行時間為10 min。

2 結果與討論

2.1 膠黏劑濃度對紫杉醇藥量的影響

膠黏劑溶液的濃度太小，則紫杉醇的藥量達不到規(guī)定藥量，且紫杉醇涂層粘結不牢固，易脫落。膠黏劑溶液濃度太大，則紫杉醇的藥量超出規(guī)定藥量，且藥物的釋放率也達不到要求。不同球囊規(guī)格時，膠黏劑溶液濃度對紫杉醇藥量的影響見圖2。藥物球囊紫杉醇的規(guī)定藥量為3 μg/mm2，3 015、3 020、3 520 的 球 囊 規(guī) 定 藥 量 分 別 為 423，565，659 μg/mm2。

圖2 膠黏劑溶液濃度對不同球囊規(guī)格紫杉醇藥量的影響Fig.2 The effect of adhesive concentration on different balloon specifications of paclitaxel dosage

由圖2 可知，不論球囊為何種規(guī)格，隨著膠黏劑溶液濃度的增大，紫杉醇的藥量逐漸增大，但是當黏劑溶液濃度超過64 mg/mL 時，紫杉醇的藥量超過了規(guī)定藥量，在治療的過程中有可能引起副反應。當膠黏劑溶液濃度低于56 mg/mL 時，紫杉醇的載藥量不足，導致治療效果不好。由于每次涂覆時，紫杉醇的藥量都存在一定的波動。故為了涂覆的藥量在規(guī)定的范圍內，膠黏劑溶液的最佳濃度為60 mg/mL。

2.2 紫杉醇溶液濃度對藥量的影響

紫杉醇作為球囊的涂層藥物，其濃度的大小直接影響到紫杉醇的藥量。不同球囊規(guī)格時，紫杉醇溶液濃度對藥量的影響見圖3。

由圖3 可知，不論球囊為何種規(guī)格，隨著紫杉醇濃度的逐漸增大，藥量也逐漸增大，但是當紫杉醇溶液濃度超過13.0 mg/mL 時，紫杉醇的藥量超過了規(guī)定藥量，在治療的過程中有可能引起副反應。當紫杉醇溶液濃度＜12.0 mg/mL 時，有可能紫杉醇的載藥量不足，導致治療效果不好。由于每次涂覆時紫杉醇的藥量都存在一定的波動。故為了每次涂覆的藥量都在規(guī)定的范圍內，紫杉醇溶液的最適宜濃度為12.5 mg/mL。

圖3 不同球囊規(guī)格時紫杉醇溶液濃度對藥量的影響Fig.3 When the different balloon specifications paclitaxel solution concentration on the effect of the dosage

2.3 涂覆次數(shù)對紫杉醇藥量的影響

涂覆次數(shù)對紫杉醇藥量的影響見表1。

表1 涂覆次數(shù)與紫杉醇藥量的關系Table 1 The relation of coating times and paclitaxel dose

由表1 可知，當涂覆次數(shù)為9 或11 次時，紫杉醇的藥量不符合規(guī)定藥量。涂覆10 次時，紫杉醇的藥量符合規(guī)定藥量。所以，確定紫杉醇的涂覆次數(shù)為10 次。

2.4 風速及風干時間對紫杉醇藥量的影響

風速決定著藥物球囊涂層的外觀及均勻程度。風速過大，則涂層不均勻，風速過小，則涂層風干時間過長。選擇5 m/s 的風速進行風干，風干時間對藥量的影響見表2。

表2 風干時間與紫杉醇藥量的關系Table 2 The relation of air-dry time and paclitaxel dose

由表2 可知，風干時間低于35 s 時紫杉醇的藥量低于規(guī)定藥量;風干時間長于35 s 時，紫杉醇的藥量波動很小，且藥量符合規(guī)定藥量。所以，確定適宜的風速為5 m/s，風干時間為35 s。

2.5 表面形貌

用體視顯微鏡觀察藥物球囊涂覆前后的表面形貌，結果見圖4。由圖4 可知，未涂覆的球囊為透明狀，涂覆后在球囊表面有一層白色的藥物，可以起到治療狹窄病變的作用。

圖4 未涂覆的球囊(a)與涂覆后的球囊(b)外觀對比Fig.4 Uncoated balloon (a)compared with the appearance of the coated balloon (b)

用掃描電鏡觀察藥物球囊涂覆前后的表面形貌，結果見圖5。

圖5 未涂覆的球囊(a)與涂覆后的球囊(b)外觀對比Fig.5 Uncoated balloon (a)compared with the appearance of the coated balloon (b)

由圖5 可知，未涂覆的球囊表面光滑、出現(xiàn)反光，涂覆后的球囊表面呈現(xiàn)均勻的顆粒。

3 結論

(1)用膠黏劑和紫杉醇可以在尼龍-12 球囊表面制得紫杉醇藥物涂層，而且藥量符合規(guī)定。

(2)制備藥物洗脫球囊的最適宜條件為:膠黏劑溶液濃度為60 mg/mL，紫杉醇的濃度為12.5 mg/mL，風速5 m/s，風干時間35 s。

［1］ Maisel W H.Unanswered questions-drug-eluting stents and the risk of late thrombosis［J］.New England Journal of Medicine，2007(356):981-984.

［2］ Lemos P A，Hoye A，Goedhart D，et al.Clinical，angiographic，and procedural predictors of angiographic restenosis after sirolimus-eluting stent implantation in complex patients——An evaluation from the rapamycin-eluting stent evaluated at rotterdam cardiology hospital(RESEARCH)study［J］.Circulation，2004 (109):1366-1370.

［3］ Iofina E，Langenberg R，Blindt R，et al.Polymer-based paclitaxel-eluting stents are superior to nonpolymer-based paclitaxel-eluting stents in the treatment of de novo coronary lesions［J］.The American Journal of Cardiology，2006(98):1022-1027.

［4］ vander Giessen W J，Lincoff A M，Schwartz R S，et al.Marked inflammatory sequelae to implantation of biodegradable and nonbiodegradable polymers in porcine coronary arteries［J］.Circulation，1996(94):1690-1697.

［5］ Scheller B，Speck U，Abramjuk C，et al.Paclitaxel balloon coating，a novel method for prevention and therapy of restenosis［J］.Circulation，2004(110):810-814.

［6］ Kirtane A J，Gupta A，Iyengar S.Safety and efficacy of drug-eluting and bare metal stents comprehensive metaanalysis of randomized trials and observational studies［J］.Circulation，2009(119):3196-3198.

［7］ Radke P W，Joner M，Joost A.Vascular effects of paclitaxel following drug-eluting balloon angioplasty in a porcine coronary model:the importance of excipients［J］.Eurointervention，2011(7):730-737.