药物缓释涂层支架的材料学特点及其生物相容性
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doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.42.027
1Department of Cardiology, The 421 Hospital of Chinese PLA, Guangzhou 510318, Guangdong Province, China; 2School of Law, South China University of Technology, Guangzhou 510006, Guangdong Province, China
抗增生类：包括紫杉醇、放射菌素D、酪氨酸激酶抑制 剂、L-精氨酸等[5]。紫杉醇干扰α、β-微管蛋白与微管之 间动态平衡，它可促进无为关双聚体装配成微管，但却能 阻止微管解聚，抑制细胞内外某些调控因素对微管系统的 作用，诱导细胞最终以凋亡方式死亡。
抗血栓类：如肝素、水蛭素等[6]。 此外，一些研究者还对抗炎性药物、促进愈合的药物 及中药成分进行了研究，如地塞米松、雌二醇、蛋白C、 松胞菌素D等，这些药物在研究初期均显示出了有效性。 2.2 支架的生物相容性 支架的生物相容性是一个复杂的 连锁过程，支架材料作为人体组织之外的异物自置入之日 起，即开始对机体组织细胞产生不同程度物理化学因素的 刺激影响，如引起炎性反应、导致细胞黏附和增生、形成
曾伟杰，等. 药物缓释涂层支架的材料学特点及其生物相容性
够的柔韧性和顺应性、材料易消毒、微环境易控制性等， 置入后必须保证能让细胞很好的贴附生长，具有良好的细 胞亲和性。
本文从心血管药物涂层支架的种类及材料生物相容 性产生的角度，探讨药物涂层支架的生物力学和有限元分 析特征。
1 资料和方法
1.1 纳入标准 纳入主题内容与药物缓释涂层支架材 料学特点及生物相容性密切相关的文章，以近5年且发 表在较权威杂志者优先。 1.2 排除标准 重复性研究或陈旧性文献。 1.3 资料提取策略 作者以“心血管，药物缓释，雷 帕霉素，紫杉醇，冠状动脉，生物相容性，支架材料” 为检索词，在中国期刊全文数据库(CNKI：2002/2010) 及 PubMed 数 据 库 (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ PubMed:2001/2010)采用电子检索的方式进行文献检 索。 1.4 检索结果及评价 共检索到25篇文献，文献类型 主要为临床随机对照研究以及动物实验。
曾伟杰1，支峭原2
Material science characteristics and biocompatibility of drug-eluting stents
Zeng Wei-jie1, Zhi Qiao-yuan2
Abstract OBJECTIVE: To describe the materials science of drug eluting stents, and to analyzes its biocompatibility. METHODS: A computer research of PubMed database and China Academic Journal Full-text database was performed for articles about materials science and biocompatibility of drug eluting stents, using “cardiovascular, drug delivery, rapamycin, paclitaxel, coronary artery, biocompatibility, stents” as the Chinese key words. The literatures were primarily checked, and the citations of each literature were looked over. Duplicated study or Meta analysis was excluded. RESULTS: ① The drug-eluting cardiovascular stents are updated with aim to improve the biocompatibility and biomechanical properties. ② Cardiovascular stents biocompatibility is a complex chain process, blood compatibility and tissue compatibility are two basic elements for the assessment of the biocompatibility. ③ Analysis of mechanical properties of cardiovascular stents using finite element analysis provides helpful reference for the optimal design of future stent. CONCLUSION: The study involved drug-eluting stents is an interdisciplinary crossing of pharmacology, biology and materials science, it is the key problems urgent to be solved in study of controlled release drug delivery system that to investigate the mechanism underlying drug controlled-release carrier, to find drug controlled-release carriers with better blood compatibility, and to enhance bonding strength between controlled-release carriers and the body.
[http://www.crter.org http://cn.zglckf.com]
0 引言
随着人口老龄化日益加速，心血管疾病发病 率也在不断上升，在人类跨入21世纪之初，全球 每年因心血管疾病死亡约1 700万人，约占全球 死亡人数的1/3，其中80%分布在低中等收入的 国家。预计到2020年死亡将增加50%，将达2 500 万人/年，因此心血管疾病的防治已成为国内外医 学界关注的重点[1-2]。而支架置入术以患者痛苦 小、术后恢复快等优点，已成为冠状动脉粥样硬 化性心脏病(冠心病)介入治疗的首选方法。
Zeng Wei-jie★, Master, Chief nurse, Department of Cardiology, The 421 Hospital of Chinese PLA, Guangzhou 510318, Guangdong Province, China zengweijie2002@ yahoo.com.cn
1 解放军第四二一 医院心血管内科， 广东省广州市 510318；2 华南理 工大学法学院，广 东省广州市 510006
曾伟杰★，女， 1963 年生，广东省 广州市人，汉族， 1994 年华东师范 大学毕业，硕士， 主任护师，主要从 事心血管内科和医 学心理学的研究。 zengweijie2002@ yahoo.com.cn
[http://www.crter.cn http://en.zglckf.com]
摘要 目的：阐述药物涂层支架的材料学特点，分析其生物相容性。 方法：检索 PubMed 数据库和中国期刊全文数据库有关药物缓释涂层支架材料学特点及生物相容性的文献，以“心血管， 药物缓释，雷帕霉素，紫杉醇，冠状动脉，生物相容性，支架材料”为检索词，对资料进行初审，并查看文献后的引文文 献。排除重复研究或 Meta 分析类文章。 结果：①心血管支架中药物涂层支架材料的改进更新均以改善生物相容性和生物力学性能为目标。②心血管支架的生物相 容性是一个复杂的连锁过程，血液相容性和组织相容性是评定生物相容性的两项基本内容。③利用有限元分析心血管支架 材料的力学特性可为未来支架的优化设计提供有益的帮助。 结论：药物涂层支架的研究涉及药物学、生物学、材料学多学科交叉，研究药物缓释载体的控释机制，寻找血液相容性更 好的药物缓释载体，加强缓释载体与机体的结合强度是当前支架药物缓释载体研究所要解决的问题。 关键词：药物缓释涂层；心血管支架；生物力学；生物相容性；有限元分析
在经皮冠状动脉介入治疗方面，药物洗脱支 架使冠状动脉再狭窄发生率从金属裸支架的
20%~30%显著降低至10%[3]，并减少了靶血管 重建发生，成为介入性心脏病学中的第3个里程 碑[4]。药物支架的发展拓展了支架置入治疗术的 发展目标，支架置入不仅仅是作为血管支撑的作 用，而且还可以作为一种药物控制释放平台，通 过控制药物释放动力学来促进血管支架治疗效 果将是重要的发展方向。药物涂层支架的优点表 现在以下几个方面：①显著地降低了再狭窄率。 ②用聚合物包覆药物时，膜具有弹性，在支架扩 张时不易破损。③涂层原料来源不受生物供给 体、时间等因素限制。④制备和置入的原理及过 程相对简单，置入后副反应小等。临床上对支架 材料提出很高的要求，一个性能优良的心血管支 架应具备良好的生物相容性、合适的扩张比、足
中图分类号:R318 文献标识码:B 文章编号:1673-8225 (2010)42-07903-04
收稿日期：2010-05-16 修回日期：2010-09-08 (20100908009/G•Y)
ISSN 1673-8225 CN 21-1539/R CODEN: ZLKHAH
7903
www.CRTER.org
中国组织工程研究与临床康复 第 14 卷 第 42 期 2010–10–15 出版 Journal of Clinical Rehabilitative Tissue Engineering Research October 15, 2010 Vol.14, No.42
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药物缓释涂层支架的材料学特点及其生物相容性★
伪内膜等。而另一方面是机体的神经、体液系统内环境， 对置入的生物材料也会产生一系列侵蚀影响和排异反应， 这是机体固有的一种防御机制。
血液相容性：心血管支架置入后与血液直接接触，将 对血液中血小板、红细胞、白细胞及血浆蛋白等成分发生 作用，相互作用的结果会导致血栓形成、溶血、补体系统 激活及血液中有形成分改变等。材料的血液不相容性会严 重地将危害人体生命过程。
Zeng WJ, Zhi QY.Material science characteristics and biocompatibility of drug-eluting stents. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu
yu Linchuang Kangfu. 2010;14(42):7903-7906.
Received: 2010-05-16 Accepted: 2010-09-08
曾 伟 杰 ， 支 峭 原 . 药 物 缓 释 涂 层 支 架 的 材 料 学 特 点 及 其 生 物 相 容 性 [J]. 中 国 组 织 工 程 研 究 与 临 床 康 复 ， 2010 ，
14(42):Biblioteka Baidu903-7906.
2 结果
2.1 药物涂层支架的种类 在金属支架表面上负载包埋药 物的聚合物涂层可以缓慢释放药物，防止血管内皮增生， 已经有多种聚合物涂层药物释放血管支架进入临床使用， 根据药物的作用机制不同，可将研究的涂层支架分为以下 几类：
免疫抑制剂类：通过影响细胞周期的转变达到抑制增 殖和增生的目的，如雷帕霉素涂层支架，商品名为 Cypher，已被美国FDA批准上市。雷帕霉素不易溶于水， 良好的脂溶性使其容易通过细胞膜，通过与细胞内受体结 合使P27浓度升高，抑制细胞增殖。
1Department of Cardiology, The 421 Hospital of Chinese PLA, Guangzhou 510318, Guangdong Province, China; 2School of Law, South China University of Technology, Guangzhou 510006, Guangdong Province, China
抗增生类：包括紫杉醇、放射菌素D、酪氨酸激酶抑制 剂、L-精氨酸等[5]。紫杉醇干扰α、β-微管蛋白与微管之 间动态平衡，它可促进无为关双聚体装配成微管，但却能 阻止微管解聚，抑制细胞内外某些调控因素对微管系统的 作用，诱导细胞最终以凋亡方式死亡。
抗血栓类：如肝素、水蛭素等[6]。 此外，一些研究者还对抗炎性药物、促进愈合的药物 及中药成分进行了研究，如地塞米松、雌二醇、蛋白C、 松胞菌素D等，这些药物在研究初期均显示出了有效性。 2.2 支架的生物相容性 支架的生物相容性是一个复杂的 连锁过程，支架材料作为人体组织之外的异物自置入之日 起，即开始对机体组织细胞产生不同程度物理化学因素的 刺激影响，如引起炎性反应、导致细胞黏附和增生、形成
曾伟杰，等. 药物缓释涂层支架的材料学特点及其生物相容性
够的柔韧性和顺应性、材料易消毒、微环境易控制性等， 置入后必须保证能让细胞很好的贴附生长，具有良好的细 胞亲和性。
本文从心血管药物涂层支架的种类及材料生物相容 性产生的角度，探讨药物涂层支架的生物力学和有限元分 析特征。
1 资料和方法
1.1 纳入标准 纳入主题内容与药物缓释涂层支架材 料学特点及生物相容性密切相关的文章，以近5年且发 表在较权威杂志者优先。 1.2 排除标准 重复性研究或陈旧性文献。 1.3 资料提取策略 作者以“心血管，药物缓释，雷 帕霉素，紫杉醇，冠状动脉，生物相容性，支架材料” 为检索词，在中国期刊全文数据库(CNKI：2002/2010) 及 PubMed 数 据 库 (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ PubMed:2001/2010)采用电子检索的方式进行文献检 索。 1.4 检索结果及评价 共检索到25篇文献，文献类型 主要为临床随机对照研究以及动物实验。
曾伟杰1，支峭原2
Material science characteristics and biocompatibility of drug-eluting stents
Zeng Wei-jie1, Zhi Qiao-yuan2
Abstract OBJECTIVE: To describe the materials science of drug eluting stents, and to analyzes its biocompatibility. METHODS: A computer research of PubMed database and China Academic Journal Full-text database was performed for articles about materials science and biocompatibility of drug eluting stents, using “cardiovascular, drug delivery, rapamycin, paclitaxel, coronary artery, biocompatibility, stents” as the Chinese key words. The literatures were primarily checked, and the citations of each literature were looked over. Duplicated study or Meta analysis was excluded. RESULTS: ① The drug-eluting cardiovascular stents are updated with aim to improve the biocompatibility and biomechanical properties. ② Cardiovascular stents biocompatibility is a complex chain process, blood compatibility and tissue compatibility are two basic elements for the assessment of the biocompatibility. ③ Analysis of mechanical properties of cardiovascular stents using finite element analysis provides helpful reference for the optimal design of future stent. CONCLUSION: The study involved drug-eluting stents is an interdisciplinary crossing of pharmacology, biology and materials science, it is the key problems urgent to be solved in study of controlled release drug delivery system that to investigate the mechanism underlying drug controlled-release carrier, to find drug controlled-release carriers with better blood compatibility, and to enhance bonding strength between controlled-release carriers and the body.
[http://www.crter.org http://cn.zglckf.com]
0 引言
随着人口老龄化日益加速，心血管疾病发病 率也在不断上升，在人类跨入21世纪之初，全球 每年因心血管疾病死亡约1 700万人，约占全球 死亡人数的1/3，其中80%分布在低中等收入的 国家。预计到2020年死亡将增加50%，将达2 500 万人/年，因此心血管疾病的防治已成为国内外医 学界关注的重点[1-2]。而支架置入术以患者痛苦 小、术后恢复快等优点，已成为冠状动脉粥样硬 化性心脏病(冠心病)介入治疗的首选方法。
Zeng Wei-jie★, Master, Chief nurse, Department of Cardiology, The 421 Hospital of Chinese PLA, Guangzhou 510318, Guangdong Province, China zengweijie2002@ yahoo.com.cn
1 解放军第四二一 医院心血管内科， 广东省广州市 510318；2 华南理 工大学法学院，广 东省广州市 510006
曾伟杰★，女， 1963 年生，广东省 广州市人，汉族， 1994 年华东师范 大学毕业，硕士， 主任护师，主要从 事心血管内科和医 学心理学的研究。 zengweijie2002@ yahoo.com.cn
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摘要 目的：阐述药物涂层支架的材料学特点，分析其生物相容性。 方法：检索 PubMed 数据库和中国期刊全文数据库有关药物缓释涂层支架材料学特点及生物相容性的文献，以“心血管， 药物缓释，雷帕霉素，紫杉醇，冠状动脉，生物相容性，支架材料”为检索词，对资料进行初审，并查看文献后的引文文 献。排除重复研究或 Meta 分析类文章。 结果：①心血管支架中药物涂层支架材料的改进更新均以改善生物相容性和生物力学性能为目标。②心血管支架的生物相 容性是一个复杂的连锁过程，血液相容性和组织相容性是评定生物相容性的两项基本内容。③利用有限元分析心血管支架 材料的力学特性可为未来支架的优化设计提供有益的帮助。 结论：药物涂层支架的研究涉及药物学、生物学、材料学多学科交叉，研究药物缓释载体的控释机制，寻找血液相容性更 好的药物缓释载体，加强缓释载体与机体的结合强度是当前支架药物缓释载体研究所要解决的问题。 关键词：药物缓释涂层；心血管支架；生物力学；生物相容性；有限元分析
在经皮冠状动脉介入治疗方面，药物洗脱支 架使冠状动脉再狭窄发生率从金属裸支架的
20%~30%显著降低至10%[3]，并减少了靶血管 重建发生，成为介入性心脏病学中的第3个里程 碑[4]。药物支架的发展拓展了支架置入治疗术的 发展目标，支架置入不仅仅是作为血管支撑的作 用，而且还可以作为一种药物控制释放平台，通 过控制药物释放动力学来促进血管支架治疗效 果将是重要的发展方向。药物涂层支架的优点表 现在以下几个方面：①显著地降低了再狭窄率。 ②用聚合物包覆药物时，膜具有弹性，在支架扩 张时不易破损。③涂层原料来源不受生物供给 体、时间等因素限制。④制备和置入的原理及过 程相对简单，置入后副反应小等。临床上对支架 材料提出很高的要求，一个性能优良的心血管支 架应具备良好的生物相容性、合适的扩张比、足
中图分类号:R318 文献标识码:B 文章编号:1673-8225 (2010)42-07903-04
收稿日期：2010-05-16 修回日期：2010-09-08 (20100908009/G•Y)
ISSN 1673-8225 CN 21-1539/R CODEN: ZLKHAH
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中国组织工程研究与临床康复 第 14 卷 第 42 期 2010–10–15 出版 Journal of Clinical Rehabilitative Tissue Engineering Research October 15, 2010 Vol.14, No.42
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药物缓释涂层支架的材料学特点及其生物相容性★
伪内膜等。而另一方面是机体的神经、体液系统内环境， 对置入的生物材料也会产生一系列侵蚀影响和排异反应， 这是机体固有的一种防御机制。
血液相容性：心血管支架置入后与血液直接接触，将 对血液中血小板、红细胞、白细胞及血浆蛋白等成分发生 作用，相互作用的结果会导致血栓形成、溶血、补体系统 激活及血液中有形成分改变等。材料的血液不相容性会严 重地将危害人体生命过程。
Zeng WJ, Zhi QY.Material science characteristics and biocompatibility of drug-eluting stents. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu
yu Linchuang Kangfu. 2010;14(42):7903-7906.
Received: 2010-05-16 Accepted: 2010-09-08
曾 伟 杰 ， 支 峭 原 . 药 物 缓 释 涂 层 支 架 的 材 料 学 特 点 及 其 生 物 相 容 性 [J]. 中 国 组 织 工 程 研 究 与 临 床 康 复 ， 2010 ，
14(42):Biblioteka Baidu903-7906.
2 结果
2.1 药物涂层支架的种类 在金属支架表面上负载包埋药 物的聚合物涂层可以缓慢释放药物，防止血管内皮增生， 已经有多种聚合物涂层药物释放血管支架进入临床使用， 根据药物的作用机制不同，可将研究的涂层支架分为以下 几类：
免疫抑制剂类：通过影响细胞周期的转变达到抑制增 殖和增生的目的，如雷帕霉素涂层支架，商品名为 Cypher，已被美国FDA批准上市。雷帕霉素不易溶于水， 良好的脂溶性使其容易通过细胞膜，通过与细胞内受体结 合使P27浓度升高，抑制细胞增殖。