АНТИТРОМБОТИЧЕСКИЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
ANTITHROMBOTIC METAL MATERIAL

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение относится к антитромбогенному металлическому материалу.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Медицинские устройства, которые приходят в контакт с кровью (медицинское оборудование и медицинские инструменты) (более конкретно, искусственные почки, искусственные легкие, искусственные кровеносные сосуды, искусственные клапаны, стенты, стент-графты, катетеры, устройства для улавливания оторвавшихся тромбов, ангиоскопы, шовные материалы, магистрали для циркуляции крови, трубки, канюли, пакеты для крови, шприцы, и тому подобные) должны иметь высокую антитромбогенность для предотвращения нарушений функциональности вследствие коагуляции крови.
[0003] В частности, медицинские устройства, изготовленные из металлических материалов, такие как стенты, с высокой вероятностью воспринимаются кровью как чужеродные субстанции, и легко обусловливают формирование тромба.
[0004] Были опубликованы способы, в которых антикоагулянт гепарин или производное гепарина используют для покрытия поверхности металлического материала или химического связывания с нею, чтобы придавать антитромбогенность металлическому материалу. Общеизвестные способы, в которых гепарин или производное гепарина применяют для покрытия поверхности металлического материала или химического связывания с нею, включают 1) способы, в которых гепарин или производное гепарина иммобилизуют ковалентным связыванием с функциональной группой, введенной в поверхность металлического материала; 2) способы, в которых формируют ионный комплекс между смесью органических катионов и гепарином или производным гепарина, и ионный комплекс растворяют в органическом растворителе, с последующим нанесением в виде покрытия на поверхность металлического материала; и 3) способы, в которых гепарин или производное гепарина иммобилизуют ионным связыванием с положительно заряженным катионным соединением, введенным в поверхность металлического материала.
[0005] Опубликованные примеры способов 1) включают способ, в котором аминированный гепарин ковалентно связывают с обработанной озоном поверхностью металлического материала посредством связующего агента и сшивающего агента (Патентный Документ 1), и способ, в котором гепарин иммобилизуют на поверхности металлического материала с использованием покровной жидкости, содержащей гепарин, дофамин, активатор сшивания и промотор сшивания (Патентный Документ 2).
[0006] Опубликованные примеры способов 2) включают способ, в котором формируют ионный комплекс между смесью органических катионов, таких как четвертичная соль аммония, и гепарином или производным гепарина, и полученный ионный комплекс растворяют в органическом растворителе, с последующим нанесением полученного раствора в виде покрытия на поверхность металлического материала (Патентный Документ 3).
[0007] Опубликованные примеры способов 3) включают способ, в котором амины, состоящие из диаминоциклогексана, вводят в поверхность металлического материала путем плазменной обработки, и затем иммобилизуют гепарин на введенных аминах ионным связыванием (Патентный Документ 4).
[0008] Также был опубликован способ, в котором отрицательно заряженное вещество, не абсорбируемое белком, такое как гепарин, связывают с поверхностью базового материала для подавления адсорбции клеток на поверхности (Патентный Документ 5).
ПРОТОТИПНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
[Патентные Документы]
[0009]
[Патентный Документ 1] JP 3938418 B
[Патентный Документ 2] JP 5576441 B
[Патентный Документ 3] JP 4273965 B
[Патентный Документ 4] KR 2000-0059680 A
[Патентный Документ 5] JP 4982752 B
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ПРОБЛЕМЫ, РАЗРЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ
[0010] Однако в способах, раскрытых в Патентных Документах 1 и 2, поскольку гепарин или производное гепарина иммобилизованы на поверхности металлического материала ковалентным связыванием с полимером или соединением с низкой молекулярной массой, снижается степень свободы гепарина или производного гепарина. Поэтому получение необходимой антикоагулянтной активности оказывается затруднительным.
[0011] В способе, раскрытом в Патентном Документе 3, формируют ионный комплекс между смесью органических катионов, таких как четвертичная соль аммония, и гепарином или производным гепарина, и полученный ионный комплекс растворяют в органическом растворителе, с последующим нанесением полученного раствора в виде покрытия на поверхность металлического материала. Этот способ в данное время не позволяет равномерно наносить покрытие на поверхность металлического материала, поскольку участки ионного комплекса с высокой гидрофильностью агрегируются так, что они отделяются от органического растворителя, вызывая разделение фаз в стадии высушивания после нанесения покрытия. Более того, поскольку легко происходит вымывание смеси органических катионов, такой как четвертичная соль аммония, когда она приходит в контакт с жидкостью организма, такой как кровь, невозможно контролировать скорость элюирования гепарина или производного гепарина.
[0012] Кроме того, Патентный Документ 4 описывает способ, в котором имеющее аминогруппу катионное соединение вводится в поверхность металлического материала, и гепарин, который представляет собой анионное соединение, проявляющее антикоагулянтную активность, связывается с катионным соединением ионной связью для достижения иммобилизации. Однако нет описания надлежащего вводимого количества гепарина или производного гепарина. Более того, не было проведено исследование в отношении надлежащего количества катионного соединения, вводимого в поверхность металлического материала. В случаях, где количество катионного соединения для покрытия слишком мало, высокая антитромбогенность не может быть получена, тогда как в случаях, где количество слишком велико, соединение может проявлять гемолитическую токсичность.
[0013] С другой стороны, как описано в Патентном Документе 5, общеизвестно, что присоединение гепарина или тому подобного к базовому материалу обусловливает снижение адгезивности клеток к поверхности базового материала. Таким образом, в случаях, где антитромбогенный материал с использованием гепарина или тому подобного используется для искусственного кровеносного сосуда, стента, стент-графта или тому подобного, тромбоз может быть предотвращен, но может быть подавлено биологическое встраивание материала адгезией/прорастанием эндотелиальных клеток и тому подобных.
[0014] Ввиду этого, цель настоящего изобретения состоит в создании антитромбогенного металлического материала, который обеспечивает высокую безопасность в отношении его гемолитической токсичности, и способен сохранять высокую антитромбогенность в течение длительного периода времени.
[0015] Еще одной целью настоящего изобретения является создание антитромбогенного металлического материала, который не снижает адгезивность клеток к поверхности, в то же время с сохранением антитромбогенности.
СРЕДСТВА РАЗРЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ
[0016] В результате обстоятельного исследования для разрешения описанных выше проблем, авторы настоящего изобретения сделали следующие изобретения от (1) до (9).
(1) Антитромбогенный металлический материал, включающий металлический материал, поверхность которого покрыта покровным материалом,
причем покровный материал включает:
производное фосфоновой кислоты или производное пирокатехина;
полимер, содержащий в качестве мономерного компонента соединение, выбранное из группы, состоящей из алкилениминов, виниламинов, аллиламинов, лизина, протамина, и хлорида диаллилдиметиламмония; и
анионное соединение, содержащее атом серы и имеющее антикоагулянтную активность;
причем полимер ковалентно связан с производным фосфоновой кислоты или производным пирокатехина,
причем производное фосфоновой кислоты или производное пирокатехина связано с металлическим материалом через их группу фосфоновой кислоты или группу пирокатехина,
причем отношение численности атомов азота к численности всех атомов по измерению рентгеновской фотоэлектронной спектроскопией (XPS) на поверхности составляет от 4,0 до 13,0 атомных процентов.
(2) Антитромбогенный металлический материал согласно пункту (1), в котором отношение численности атомов серы к численности всех атомов по измерению рентгеновской фотоэлектронной спектроскопией (XPS) на поверхности составляет от 3,0 до 6,0 атомных процентов.
(3) Антитромбогенный металлический материал согласно пункту (1) или (2), в котором полимер имеет четвертичную аммониевую группу.
(4) Антитромбогенный металлический материал согласно пункту (3), в котором каждая углеродная цепь, связанная с атомом азота в четвертичной аммониевой группе, составлена алкильной группой, и число атомов углерода в каждой алкильной группе составляет от 1 до 12.
(5) Антитромбогенный металлический материал согласно любому из пунктов (1)-(4), в котором покровный материал включает: анионный полимер, содержащий в качестве мономерного компонента соединение, выбранное из группы, состоящей из акриловой кислоты, метакриловой кислоты, α-глутаминовой кислоты, γ-глутаминовой кислоты, и аспарагиновой кислоты; или анионное соединение, выбранное из группы, состоящей из щавелевой кислоты, малоновой кислоты, янтарной кислоты, фумаровой кислоты, глутаровой кислоты, адипиновой кислоты, пимелиновой кислоты, субериновой кислоты, азелаиновой кислоты, себациновой кислоты, яблочной кислоты, винной кислоты и лимонной кислоты.
(6) Антитромбогенный металлический материал согласно любому из пунктов (1)-(5), в котором анионное соединение, содержащее атом серы и имеющее антикоагулянтную активность, представляет собой гепарин или производное гепарина.
(7) Антитромбогенный металлический материал согласно любому из пунктов (1)-(6), в котором средневесовая молекулярная масса полимера составляет от 600 до 2000000.
(8) Антитромбогенный металлический материал согласно любому из пунктов (1)-(7), в котором металлический материал выбирается из группы, состоящей из железа, титана, алюминия, олова, золота, серебра, меди, платины, хрома, кобальта, никеля, цинка и вольфрама; их сплавов; и оксидов и гидроксидов этих металлов.
(9) Имплантированное медицинское устройство, изготовленное из антитромбогенного металлического материала согласно любому из пунктов (1)-(8).
РЕЗУЛЬТАТ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0017] В антитромбогенном металлическом материале согласно настоящему изобретению производное фосфоновой кислоты или производное пирокатехина связано с металлической поверхностью через их группу фосфоновой кислоты или группу пирокатехина; полимер ковалентно связан с производным фосфоновой кислоты или производным пирокатехина; и полимер удерживает анионное соединение, содержащее атом серы и имеющее антикоагулянтную активность, на поверхности металлического материала ионным связыванием в состоянии, где соединение может высвобождаться. Благодаря этому может быть подавлено элюирование иных компонентов, нежели анионное соединение, содержащее атом серы и имеющее антикоагулянтную активность, и антикоагулянтная активность может быть проявляться в течение длительного периода времени, тогда как гемолитическая токсичность может удерживаться на низком уровне, так что материал может быть предпочтительно использован для медицинских устройств, выполненных из металлических материалов, для которых требуется антитромбогенность (например, стентов и стент-графтов).
ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0018] Антитромбогенный металлический материал согласно настоящему изобретению включает металлический материал, поверхность которого покрыта покровным материалом,
причем покровный материал включает:
производное фосфоновой кислоты или производное пирокатехина;
полимер, содержащий в качестве мономерного компонента соединение, выбранное из группы, состоящей из алкилениминов, виниламинов, аллиламинов, лизина, протамина, и хлорида диаллилдиметиламмония; и
анионное соединение, содержащее атом серы и имеющее антикоагулянтную активность;
причем полимер ковалентно связан с производным фосфоновой кислоты или производным пирокатехина,
причем производное фосфоновой кислоты или производное пирокатехина связано с металлическим материалом через их группу фосфоновой кислоты или группу пирокатехина,
причем отношение численности атомов азота к численности всех атомов по измерению рентгеновской фотоэлектронной спектроскопией (XPS) на поверхности составляет от 4,0 до 13,0 атомных процентов.
[0019] Следующие термины, используемые в настоящем описании, определяются, как описано ниже, если не оговорено иное.
[0020] Термин «антитромбогенность» здесь означает свойство, которое предотвращает коагуляцию крови на поверхности в контакте с кровью. Например, «антитромбогенность» подразумевает свойство, которое подавляет агрегацию тромбоцитов, или свертывание крови, которая происходит вследствие, например, активации факторов коагуляции крови, представленных тромбином.
[0021] Термин «антитромбогенный металлический материал» здесь означает металлический материал, которому придана антитромбогенность. «Антитромбогенный металлический материал» может быть использован, но не обязательно должен быть таким, в качестве материала для компонентов медицинских устройств (медицинского оборудования и медицинских инструментов) (более конкретно, стентов, стент-графтов, и тому подобных). Эти медицинские устройства приходят в контакт с кровью, и на поверхностях медицинских устройств может происходить коагуляция крови. Поэтому для таких устройств должны применяться эти указанные антитромбогенные металлические материалы.
[0022] Металлический материал согласно настоящему изобретению не является ограниченным, и предпочтительно представляет собой металл, имеющий высокую биосовместимость. Металлический материал предпочтительно выбирается, например, из группы, состоящей из железа, титана, алюминия, олова, золота, серебра, меди, платины, хрома, кобальта, никеля, цинка и вольфрама; их сплавов; и оксидов и гидроксидов этих металлов. В частности, металлический материал предпочтительно представляет собой нержавеющую сталь, такую как SUS304, SUS316L, SUS420J2, или SUS630, сплав, выбранный из группы, состоящей из кобальт-хромовых сплавов, никель-титановых сплавов, и цинк-вольфрамовых сплавов, или оксида металла сплава. Металлический материал более предпочтительно представляет собой нержавеющую сталь, такую как SUS304, SUS316L, SUS420J2, или SUS630, еще более предпочтительно SUS304. Особенно предпочтительно металлический материал имеет на своей поверхности оксид или гидроксид.
[0023] «Покровный материал» подразумевает материал, которым покрыта по меньшей мере часть поверхности металлического материала, и покровный материал в настоящем изобретении содержит: производное фосфоновой кислоты или производное пирокатехина; полимер, содержащий в качестве мономерного компонента соединение, выбранное из группы, состоящей из алкилениминов, виниламинов, аллиламинов, лизина, протамина, и хлорида диаллилдиметиламмония (далее называемый «полимером, составляющим покровный материал»); и анионное соединение, содержащее атом серы и имеющее антикоагулянтную активность.
3
2
[0024] В настоящем изобретении производное фосфоновой кислоты, составляющее покровный материал, представляет собой органическое соединение, в котором с атомом углерода в соединении связана группа фосфоновой кислоты (-РОН).
3
2
[0025] Производное фосфоновой кислоты не является ограниченным, пока оно представляет собой соединение, в котором группа фосфоновой кислоты (-РОН) соединена с атомом углерода соединения. Производное фосфоновой кислоты в настоящем изобретении особенно предпочтительно способно ковалентно связываться с полимером, составляющим покровный материал, для стабилизации покрытия, тем самым придавая высокую антитромбогенность и предотвращая вымывание полимера. Поэтому производное фосфоновой кислоты предпочтительно имеет функциональную группу, реакционноспособную в отношении полимера. Например, производное фосфоновой кислоты предпочтительно представляет собой карбоксиалкилфосфоновую кислоту или аминоалкилфосфоновую кислоту, более предпочтительно карбоксиалкилфосфоновую кислоту.
[0026] Число атомов углерода в производном карбоксиалкилфосфоновой кислоты не является ограниченным, и примеры производного карбоксиалкилфосфоновой кислоты включают Соединение А (нижеследующей общей формулы (I)) и Соединение В (нижеследующей общей формулы (II)):
[0027] В настоящем изобретении составляющее покровный материал производное пирокатехина представляет собой органическое соединение, в котором группа пирокатехина, представленная нижеследующей общей формулой (III), соединена с атомом углерода в соединении.
[в котором n представляет целое число от 1 до 5.]
[0028] Производное пирокатехина не является ограниченным, пока соединение, в котором группа пирокатехина, представленная нижеследующей общей формулой (III), соединена с атомом углерода в соединении. Производное пирокатехина в настоящем изобретении особенно предпочтительно способно к ковалентному связыванию с полимером, составляющим покровный материал, для стабилизации покрытия, тем самым придавая высокую антитромбогенность и предотвращая вымывание полимера. Поэтому производное пирокатехина предпочтительно имеет функциональную группу, реакционноспособную в отношении полимера. Например, производное пирокатехина предпочтительно имеет концевую карбоксильную группу или аминогруппу, более предпочтительно концевую карбоксильную группу.
[в котором n представляет целое число от 1 до 5.]
[0029] Число атомов углерода в производном пирокатехина не является ограниченным, и примеры производного пирокатехина включают Соединение С (нижеследующей общей формулы (IV)), Соединение D (нижеследующей общей формулы (V)), Соединение E (нижеследующей общей формулы (VI)), и Соединение F (нижеследующей общей формулы (VII)).
[0030] Более конкретно, присутствие композиции, составляющей покровный материал, на поверхности антитромбогенного металлического материала может быть определено с использованием времяпролетной вторично-ионной масс-спектрометрии (далее обозначаемой «GCIB-TOF-SIMS»).
[Условия измерения]
Прибор: TOF.SIMS 5 (производства фирмы ION-TOF GmbH)
3
++
Первичные ионные частицы: Bi
Полярность вторичных ионов: положительная или отрицательная
Травящий ион: Ar-газовый кластерный ион (Ar-GCIB)
Массовый диапазон (m/z): от 0 до 1500
Размер растра: 300 мкм×300 мкм
Число пикселей (каждой стороны): 128 пикселей
Послеускоряющее поле: 10 кВ
-7
Измеренный уровень вакуума (перед инъекцией образца): не более 4×10 Па
Напряжение ускорения первичных ионов: 30 кВ
Ширина импульса: 5,1 нс
Группирование: да (измерение масс с высоким разрешением)
Нейтрализация заряда: нет
[0031] Поверхность антитромбогенного металлического материала, помещенного в сверхглубокий вакуум, облучается импульсами первичных ионов, и затем выбитые с поверхности антитромбогенного металлического материала вторичные ионы, имеющие определенное количество кинетической энергии, вводятся во времяпролетный масс-спектрометр. Поскольку получается масс-спектр, зависящий от массы вторичных ионов, могут быть идентифицированы органические вещества и неорганические вещества, присутствующие на поверхности антитромбогенного металлического материала, и может быть получена информация об относительном содержании каждого вещества на основе интенсивности их пиков. В сочетании с пучком Ar-газовых кластерных ионов также может быть проведен анализ по направлению глубины.
31
-
47
-
63
-
79
-
94
-
107
-
265
-
65
+
82
+
96
+
249
+
277
+
2
3
3
3
2
4
3
11
22
5
2
2
3
3
5
3
11
22
4
12
22
5
[0032] Присутствие производного фосфоновой кислоты на поверхности антитромбогенного металлического материала может быть подтверждено детектированием пиков по меньшей мере одного типа, наблюдаемых методом GCIB-TOF-SIMS, выбранных из группы, состоящей из P-пика, PO-пика, PO-пика, PO-пика, CHPO-пика, CHPO-пика, и CHPO-пика, которые представляют собой пики отрицательных вторичных ионов; и PHO-пика, PHO-пика, CHPO-пика, CHPO-пика, и CHPO-пика, которые представляют собой пики положительных вторичных ионов.
98
-
116
-
122
-
135
-
252
-
137
+
154
+
208
+
254
+
4
4
2
4
6
3
7
6
2
8
7
2
12
14
5
8
9
2
8
12
2
12
18
2
12
16
5
[0033] Присутствие производного пирокатехина на поверхности антитромбогенного металлического материала может быть подтверждено детектированием пиков по меньшей мере одного типа, наблюдаемых методом GCIB-TOF-SIMS, выбранных из группы, состоящей из CHNO-пика, CHNO-пика, CHO-пика, CHO-пика, и CHNO-пика, которые представляют собой пики отрицательных вторичных ионов; и CHO-пика, CHNO-пика, CHNO-пика, и CHNO-пика, которые представляют собой пики положительных вторичных ионов.
80
-
97
-
71
-
87
-
3
4
3
3
2
3
3
3
[0034] Например, в случаях, где анионное соединение, содержащее атом серы и имеющее антикоагулянтную активность, представляет собой гепарин, присутствие гепарина на поверхности антитромбогенного металлического материала может быть подтверждено детектированием пиков по меньшей мере одного типа, выбранных из группы, состоящей из SO-пика, SOH-пика, CHO-пика, и CHO-пика, которые представляют собой пики отрицательных вторичных ионов.
18
+
28
+
43
+
70
+
26
42
-
4
2
3
2
4
8
[0035] Например, в случаях, где полимер, составляющий покровный материал, содержит полиэтиленимин (далее называемый PEI), присутствие PEI на поверхности антитромбогенного металлического материала может быть подтверждено детектированием пиков по меньшей мере одного типа, выбранных из группы, наблюдаемых методом GCIB-TOF-SIMS, состоящей из NH-пика, CHN-пика, CHN-пика, и CHN-пика, которые представляют собой пики положительных вторичных ионов; и CN--пика и CNO-пика, которые представляют собой пики отрицательных вторичных ионов.
71
-
3
3
2
[0036] Например, в случаях, где полимер, составляющий покровный материал, содержит полиакриловую кислоту (далее называемую «PAA»), присутствие PAA на поверхности антитромбогенного металлического материала может быть подтверждено детектированием CHO-пика, который представляет собой пик отрицательного вторичного иона, наблюдаемый методом GCIB-TOF-SIMS.
[0037] В настоящем изобретении полимер, составляющий покровный материал, представляет собой полимер, содержащий в качестве мономерного компонента соединение, выбранное из группы, состоящей из алкилениминов, виниламинов, аллиламинов, лизина, протамина, и хлорида диаллилдиметиламмония. Поскольку эти мономерные компоненты имеют катионный атом азота, полимер становится катионным. С другой стороны, соединение, содержащее атом серы и имеющее антикоагулянтную активность, является анионным, и поэтому может связываться с полимером ионной связью. Примеры анионного соединения, содержащего атом серы и имеющего антикоагулянтную активность, включают гепарин и производные гепарина, сульфат декстрана, поливинилсульфонат, и сульфонат полистирола. Более предпочтительны гепарин и производные гепарина. Гепарин и производные гепарина не являются ограниченными, пока ими может ингибироваться реакция свертывания крови, и примеры гепарина и производных гепарина включают гепарин, который обычно и широко применяется в клинической практике, нефракционированный гепарин, и низкомолекулярный гепарин, а также гепарины, имеющие высокое сродство к антитромбину III.
[0038] Поскольку полимер, составляющий покровный материал, имеет катионные свойства, он может проявлять цитотоксичность и/или тому подобное. Поэтому вымывание полимера в жидкость организма, такую как кровь, является неблагоприятным. Таким образом, полимер, составляющий покровный материал, ковалентно связывается с производным фосфоновой кислоты или производным пирокатехина, и производное фосфоновой кислоты или производное пирокатехина дополнительно соединено с поверхностью металлического материала через свою группу фосфоновой кислоты или группу пирокатехина для достижения стабильной иммобилизации на поверхности металлического материала. На поверхности металлического материала атом металла предпочтительно ковалентно связан с атомом фосфора через атом кислорода (металл-О-Р) между металлом и группой фосфоновой кислоты, или атом металла предпочтительно ковалентно связан с атомом углерода в бензольном цикле через атом кислорода (металл-О-Ph) между металлом и группой пирокатехина. Подтверждение наличия ковалентной связи между металлическим материалом и производным фосфоновой кислоты или производным пирокатехина возможно обнаружением того факта, что вымывание не происходит при промывании растворителем, который растворяет полимер.
[0039] Ковалентная связь здесь означает химическую связь, сформированную обобществлением электрона(-нов) между атомами. Ковалентная связь может быть либо одинарной связью, либо кратной связью. Примеры типа ковалентной связи между производным фосфоновой кислоты или производным пирокатехина и полимером, составляющим покровный материал, включают, но не ограничиваются таковыми, аминную связь, азидную связь, амидную связь, и иминную связь. Среди них, с позиции легкости формирования ковалентной связи, стабильности после связывания, и тому подобного, более предпочтительна амидная связь.
[0040] Полимер, составляющий покровный материал, может представлять собой либо гомополимер, либо сополимер. В случаях, где полимер представляет собой сополимер, сополимер может быть любым из статистического сополимера, блок-сополимера, привитого сополимера и чередующегося сополимера. Полимер, составляющий покровный материал, более предпочтительно представляет собой блок-сополимер, так как в случаях блок-сополимера может быть достигнуто более прочное связывание взаимодействием между участком(-ами) блоков, имеющими непрерывно повторяющиеся структурные единицы, содержащие атомы азота, и анионным соединением, содержащим атом серы и имеющим антикоагулянтную активность.
[0041] Гомополимер здесь означает макромолекулярное соединение, полученное полимеризацией мономерных компонентов единственного типа. Сополимер здесь означает макромолекулярное соединение, полученное сополимеризацией мономеров двух или более типов. Блок-сополимер подразумевает сополимер, имеющий молекулярную структуру, в которой по меньшей мере два типа полимеров, имеющих различные повторяющиеся структурные единицы, ковалентно связаны между собой с образованием длинной цепи. Блок означает каждый из «по меньшей мере двух типов полимеров, имеющих различные повторяющиеся структурные единицы», составляющих блок-сополимер.
[0042] В настоящем изобретении структура полимера может быть либо линейной, либо разветвленной. В настоящем изобретении полимер предпочтительно представляет собой разветвленный полимер, поскольку разветвленный полимер может формировать более стабильные ионные связи в многочисленных положениях с анионным соединением, содержащим атом серы и имеющим антикоагулянтную активность.
[0043] В настоящем изобретении полимер имеет по меньшей мере одну функциональную группу, выбранную из аминогрупп от первичной до третичной, и четвертичной аммониевой группы. В частности, полимер более предпочтительно имеет скорее четвертичную аммониевую группу, нежели аминогруппы от первичной до третичной, поскольку четвертичная аммониевая группа обеспечивает более сильное ионное взаимодействие с анионным соединением, содержащим атом серы и имеющим антикоагулянтную активность, и поэтому позволяет легче контролировать скорость элюирования анионного соединения, содержащего атом серы и имеющего антикоагулянтную активность.
[0044] В настоящем изобретении числа атомов углерода в трех алкильных группах, составляющих четвертичную аммониевую группу, не являются ограниченными. Однако в случаях, где числа атомов углерода слишком велики, становится высокой гидрофобность, и усиливаются пространственные затруднения, так что анионное соединение, содержащее атом серы и имеющее антикоагулянтную активность, не может эффективно соединяться с четвертичной аммониевой группой ионным связыванием. Более того, в случаях, где числа атомов углерода слишком велики, с большей вероятностью проявляется цитотоксичность, так что число атомов углерода на алкильную группу, связанную с атомом азота, составляющим четвертичную аммониевую группу, предпочтительно варьирует от 1 до 12, более предпочтительно от 2 до 6. Числа атомов углерода в трех алкильных группах, составляющих четвертичную аммониевую группу, могут быть одинаковыми или различающимися между собой.
[0045] В настоящем изобретении в качестве полимера предпочтительно используется полиалкиленимин, поскольку велико количество анионного соединения, содержащего атом серы и имеющего антикоагулянтную активность, которое адсорбируется на нем в результате ионного взаимодействия. Примеры полиалкиленимина включают PEI, полипропиленимины и полибутиленимины, а также алкоксилированные полиалкиленимины. Среди них более предпочтителен PEI.
[0046] Конкретные примеры PEI включают «LUPASOL» (зарегистрированная торговая марка) (производства фирмы BASF), и «EPOMIN» (зарегистрированная торговая марка) (производства фирмы Nippon Shokubai Co., Ltd.). PEI может представлять собой сополимер с другими мономерами, или же может быть модифицированным материалом, пока не нарушается эффект настоящего изобретения. Модифицированный материал здесь подразумевает полимер, который имеет одинаковые мономерные повторяющиеся структурные единицы, составляющие полимер, но частично подвергнут, например, радикальной деструкции или рекомбинации в результате радиационного облучения.
[0047] В настоящем изобретении мономерные компоненты, используемые для формирования сополимера, иные, нежели алкиленимины, виниламины, аллиламины, лизин, протамин, и хлорид диаллилдиметиламмония, не являются ограниченными, и примеры мономерных компонентов включают этиленгликоль, пропиленгликоль, винилпирролидон, виниловый спирт, винилкапролактам, винилацетат, стирол, метилметакрилат, гидроксиэтилметакрилат, и силоксан. Содержание используемых для формирования сополимера мономерных компонентов, иных, нежели алкиленимины, виниламины, аллиламины, лизин, протамин, и хлорид диаллилдиметиламмония, предпочтительно составляет не более 10% по весу, поскольку ионное связывание с анионным соединением, содержащим атом серы и имеющим антикоагулянтную активность, оказывается слабым в случаях, где содержание является слишком высоким.
[0048] В настоящем изобретении, в случаях, где средневесовая молекулярная масса полимера, составляющего покровный материал, является слишком низкой, она становится меньшей, чем молекулярная масса анионного соединения, содержащего атом серы и имеющего антикоагулянтную активность. Тем самым стабильные ионные связи не могут быть образованы на поверхности металлического материала, так что представляющая интерес антитромбогенность получается с меньшей вероятностью. С другой стороны, в случаях, когда средневесовая молекулярная масса полимера слишком велика, анионное соединение, содержащее атом серы и имеющее антикоагулянтную активность, внедряется внутрь полимера, так что анионное соединение не открыто на самой наружной поверхности покровного материала. Таким образом, средневесовая молекулярная масса полимера, составляющего покровный материал, предпочтительно варьирует от 600 до 2000000, более предпочтительно от 1000 до 1500000, еще более предпочтительно от 10000 до 1000000. Средневесовая молекулярная масса полимера может быть измерена, например, гель-проникающей хроматографией (GPC) или методом рассеяния света.
[0049] В настоящем изобретении анионное соединение, содержащее атом серы и имеющее антикоагулянтную активность, составляющее покровный материал, не является ограниченным, пока оно может ингибировать реакцию свертывания крови. Примеры соединения включают гепарин, который обычно и широко применяется в клинической практике, нефракционированный гепарин, и низкомолекулярный гепарин, а также гепарины, имеющие высокое сродство к антитромбину III, и сульфат декстрана. Конкретные примеры гепарина включают «гепарин натрия» (производства фирмы Organon API Inc.). Гепарин или производное гепарина могут быть как очищенными, так и неочищенными.
[0050] В настоящем изобретении его авторы обстоятельно исследовали, как добиваться высокой антикоагулянтной активности анионного соединения, содержащего атом серы и имеющего антикоагулянтную активность, непрерывно в течение длительного периода времени, с подавлением в то же время вымывания иных компонентов, нежели анионное соединение, содержащее атом серы и имеющее антикоагулянтную активность. В результате было обнаружено, что имеется оптимальное значение отношения численности атомов серы к численности всех атомов, по измерению рентгеновской фотоэлектронной спектроскопией (XPS), на поверхности антитромбогенного металлического материала. Отношение численности атомов выражается в «атомных процентах», и атомный процент означает отношение атомов конкретного типа к численности всех атомов, которая принимается за 100, в единицах числа атомов.
[0051] То есть, в настоящем изобретении отношение численности атомов серы к численности всех атомов, по измерению методом XPS, на поверхности антитромбогенного металлического материала предпочтительно составляет от 3,0 до 6,0 атомных процентов, более предпочтительно от 3,2 до 5,5 атомных процентов, еще более предпочтительно от 5,0 до 5,5 атомных процентов. В случаях, где отношение численности атомов серы к численности всех атомов составляет менее 3,0 атомных процентов, мала степень покрытия анионным соединением, содержащим атом серы и имеющим антикоагулянтную активность, и поэтому желательная антитромбогенность не может быть получена. С другой стороны, было обнаружено, что в случаях, где отношение численности атомов серы к численности всех атомов составляет выше 6,0 атомных процентов, степень покрытия анионным соединением, содержащим атом серы и имеющим антикоагулянтную активность, является достаточной, и поэтому может быть получена желательная антитромбогенность, но что требуется слишком большое количество полимера для обеспечения возможности ионного связывания, так что, когда происходит вымывание, большое количество открытого полимера проявляет гемолитическую токсичность вследствие своей катионной природы.
[0052] Более конкретно, отношение численности атомов серы к численности всех атомов на поверхности антитромбогенного металлического материала может быть определено методом XPS.
[Условия измерения]
Прибор: ESCALAB 220iXL (производства фирмы VG Scientific)
Рентгеновское возбуждение: монохроматичекий AlK α1,2 пучок (1486,6 эВ)
Диаметр рентгеновского пучка: 1 мм
Угол вылета электронов под действием рентгеновского пучка: 90° (угол детектора относительно поверхности антитромбогенного металлического материала)
[0053] Здесь под поверхностью антитромбогенного металлического материала подразумевается участок измеряемой поверхности до глубины 10 нм, как детектируется в условиях измерения методом XPS, когда угол вылета электронов под действием рентгеновского пучка, то есть, угол детектора относительно поверхности антитромбогенного металлического материала, составляет 90°. В настоящем изобретении металлический материал может содержать или может не содержать атомы серы. В настоящем изобретении металлический материал может содержать или может не содержать атомы азота.
[0054] Облучением поверхности антитромбогенного металлического материала рентгеновским пучком и измерением энергии генерируемых при этом фотоэлектронов могут быть определены значения энергии связи связанных электронов в веществе. По величинам энергии связи может быть получена информация об атомах на поверхности антитромбогенного металлического материала, и по сдвигу уровня энергии пика при каждом значении энергии связи может быть получена информация о валентности и состоянии связывания. В дополнение, с использованием величины площади пика для каждого пика, возможна количественная оценка, то есть, расчет отношений численности атомов, валентностей и состояний связывания.
[0055] Более конкретно, S2р-пик, который показывает присутствие атомов серы, проявляется вблизи значения энергии связывания от 161 эВ до 170 эВ. В настоящем изобретении было обнаружено, что отношение площади S2р-пика ко всему пику предпочтительно составляет от 3,0 до 6,0 атомных процентов. При расчете отношения численности атомов серы к численности всех атомов полученное значение округляется до одного десятичного знака.
[0056] Подобным образом, измерением методом XPS было обнаружено, что имеется оптимальное значение отношения численности атомов азота к численности всех атомов, как измеренное методом XPS на поверхности антитромбогенного металлического материала. То есть, отношение численности атомов азота к численности всех атомов, как измеренное методом XPS на поверхности антитромбогенного металлического материала предпочтительно составляет от 4,0 до 13,0 атомных процентов, более предпочтительно от 9,0 до 10,0 атомных процентов, по соображениям повышения антитромбогенности. В случаях, где отношение численности атомов азота к численности всех атомов составляет не менее 4,0 атомных процентов, является достаточным количество полимера, присутствующего на поверхности металлического материала. Соответственно этому, может быть образовано оптимальное количество ионных связей для получения предпочтительной антитромбогенности при степени покрытия анионным соединением, содержащим атом серы и имеющим антикоагулянтную активность, таким как гепарин или производное гепарина, которые ионно связаны через полимер. С другой стороны, в случаях, где отношение численности атомов азота к численности всех атомов составляет не более 13,0 атомных процентов, может быть предотвращено явление, что количество присутствующего на поверхности металлического материала полимера становится слишком большим, и тем самым происходит элюирование соединения, содержащего атом серы и имеющего антикоагулянтную активность, приводя к обнажению большого количества полимера и тем самым обусловливая гемолитическую токсичность вследствие его катионных свойств.
[0057] Более конкретно, N1s-пик, который показывает присутствие атомов азота, проявляется вблизи значения энергии связывания от 396 эВ до 403 эВ. В настоящем изобретении было обнаружено, что отношение площади N1s-пика ко всему пику предпочтительно составляет от 4,0 до 13,0 атомных процентов. N1s-пик может расщепляться на n1-компонент (вблизи 399 эВ), который приписывается углерод-азотным (далее обозначаемым «C-N») связям, и n2-компонент (вблизи 401-402 эВ), который относится на счет аммониевой соли, C-N (структуре, отличной от n1), и/или оксида азота (далее обозначаемого «NO»). Отношение содержания каждого компонента расщепленного пика может быть рассчитано согласно нижеследующему Уравнению 1. В этом расчете отношение численности атомов азота и отношение содержания каждого компонента расщепленного пика к численности всех атомов округлено до одного десятичного знака.
[0058]
ratio
ratio
percent
Split=N1s×(Split/100) Уравнение 1
ratio
Split: величина содержания каждого компонента расщепленного пика (%)
ratio
N1s: отношение численности атомов азота к численности всех атомов (%)
percent
Split: содержание каждого компонента расщепленного пика в N1s-пике (%)
percent
percent
percent
percent
[0059] n2-Компонент, который отнесен на счет NO, полученный расщеплением N1s-пика, показывает в настоящем изобретении присутствие четвертичных аммониевых групп. Было обнаружено, что доля n2-компонента во всем компоненте N1s-пика, то есть, Split(n2), предпочтительно составляет от 20 до 70 атомных процентов, более предпочтительно от 25 до 65 атомных процентов, еще более предпочтительно от 30 до 60 атомных процентов. В случаях, где Split(n2) составляет не менее 20 атомных процентов, численность четвертичных аммониевых групп является достаточной, так что ионное взаимодействие с анионным соединением, содержащим атом серы и имеющим антикоагулянтную активность, находится в предпочтительном диапазоне. Таким образом, может быть получена оптимальная скорость элюирования для достижения предпочтительной антитромбогенности. С другой стороны, в случаях, где Split(n2) не превышает 70 атомных процентов, ионное взаимодействие с анионным соединением, содержащим атом серы и имеющим антикоагулянтную активность, является не слишком сильным, и может быть предотвращено снижение степени свободы вследствие формирования ионного комплекса. Таким образом, скорость элюирования является не слишком медленной, и может быть получена оптимальная скорость элюирования для получения более предпочтительной антитромбогенности. Ввиду вышеуказанных обстоятельств, отношение содержания n2-компонента, то есть, Split(n2), которое рассчитывается согласно Уравнению 1, предпочтительно составляет от 1,4 до 8,4 атомных процентов, более предпочтительно от 1,8 до 7,2 атомных процентов, еще более предпочтительно от 2,4 до 6,0 атомных процентов.
[0060] C1s-пик, который показывает присутствие атомов углерода, проявляется вблизи значения энергии связывания от 282 до 292 эВ. C1s-пик может быть главным образом расщеплен на с1-компонент (вблизи 285 эВ), который приписывается углерод-водородным (далее обозначаемым «СНх») связям, предположительно присутствию насыщенного(-ных) углеводорода(-дов) и/или тому подобных, углерод-углеродным (далее обозначаемым «С-С») связям, и/или углерод=углеродным (далее обозначаемым «С=С») связям; с2-компонент (вблизи 286 эВ), который относится на счет углерод-кислородных (далее обозначаемым «С-О») связей, предположительно присутствия простого(-тых) эфира(-ов) и/или гидроксильных групп, и/или углерод-азотных (далее обозначаемым «С-N») связей; с3-компонент(вблизи 287-288 эВ), который приписывается углерод=кислородным (далее обозначаемым «С=О») связям, предположительно присутствию карбонильных групп; с4-компонент (вблизи 288-289 эВ), который приписывается кислород=углерод-кислородным (далее обозначаемым «О=С-О») связям, предположительно присутствию сложноэфирных групп и/или карбоксильных групп; и с5-компонент (вблизи 290-292 эВ), который относится на счет π-π*-сателлитного пика (далее обозначаемого «π-π») связей, предположительно присутствию сопряженной(-ных) системы(-тем), таких как бензольные циклы. Величина содержания каждого компонента расщепленного пика может быть рассчитана согласно нижеследующему Уравнению 2. В этом расчете отношение численности атомов углерода и отношение содержания каждого компонента расщепленного пика к численности всех атомов округлено до одного десятичного знака.
[0061]
ratio
ratio
percent
Split=C1s×(Split/100) Уравнение 2
ratio
Split: величина содержания каждого компонента расщепленного пика (%)
ratio
C1s: отношение численности атомов углерода к численности всех атомов (%)
percent
Split: содержание каждого компонента расщепленного пика в C1s-пике (%)
[0062] с3-Компонент, который приписывается С=О-связям, полученный расщеплением C1s-пика, показывает в настоящем изобретении присутствие амидных групп. Было обнаружено, что отношение с3-компонента ко всему компоненту C1s-пика в настоящем изобретении, то есть, численность амидных групп по измерению методом XPS на поверхности антитромбогенного металлического материала в настоящем изобретении, предпочтительно составляет не менее 3,0 атомных процентов, более предпочтительно не менее 8,0 атомных процентов, еще более предпочтительно не менее 10,0 атомных процентов. В случаях, где численность амидных групп составляет не менее 3,0 атомных процентов, является достаточным формирование ковалентного связывания между полимером, составляющим покровный материал, и производным фосфоновой кислоты или производным пирокатехина через амидные связи. Таким образом, может быть предотвращено ухудшение состояния ионного связывания с анионным соединением, содержащим атом серы и имеющим антикоагулянтную активность, вследствие конфигурации полимера на поверхности металлического материала, и может быть получена более предпочтительная антитромбогенность.
[0063] Антитромбогенный металлический материал согласно настоящему изобретению может быть благоприятно использован для медицинских устройств, например, медицинского оборудования и медицинских инструментов. Антитромбогенный металлический материал согласно настоящему изобретению особенно предпочтительно применяется как материал для стентов и стент-графтов.
[0064] Ниже описываются способы получения антитромбогенного металлического материала согласно настоящему изобретению. Например, нанесение покрытия из покровного материала может быть проведено добавлением обсуждаемого металлического материала в раствор, содержащий: соединение, выбранное из группы, состоящей из производного фосфоновой кислоты и производного пирокатехина; полимер, содержащий в качестве мономерного компонента соединение, выбранное из группы, состоящей из алкилениминов, виниламинов, аллиламинов, лизина, протамина, и хлорида диаллилдиметиламмония; и анионное соединение, содержащее атом серы и имеющее антикоагулянтную активность. В альтернативном варианте, поверхность металлического материала может быть покрыта покровным материалом после того, как полностью или частично прореагируют производное фосфоновой кислоты или производное пирокатехина, полимер и анионное соединение, содержащее атом серы и имеющее антикоагулянтную активность.
[0065] В частности, по соображениям эффективного достижения антитромбогенности на поверхности металлического материала, более предпочтителен способ, в котором в первой стадии нанесения покрытия производное фосфоновой кислоты или производное пирокатехина связывается с поверхностью металлического материала посредством своей группы фосфоновой кислоты или группы пирокатехина, и полимер, содержащий в качестве мономерного компонента соединение, выбранное из группы, состоящей из алкилениминов, виниламинов, аллиламинов, лизина, протамина, и хлорида диаллилдиметиламмония, ковалентно связывается с производным фосфоновой кислоты или производным пирокатехина во второй стадии нанесения покрытия, с последующим присоединением анионного соединения, содержащего атом серы и имеющего антикоагулянтную активность, к полимеру ионным связыванием в третьей стадии нанесения покрытия.
[0066] В случаях, где полимер содержит аминогруппу(-пы) от первичной до третичной, после второй стадии нанесения покрытия может быть включена стадия модифицирования полимера с образованием четвертичного аммониевого производного, чтобы усилить ионное взаимодействие с анионным соединением, содержащим атом серы и имеющим антикоагулянтную активность, и для возможности легко контролировать скорость элюирования анионного соединения, содержащего атом серы и имеющего антикоагулянтную активность.
[0067] Ниже описывается способ получения, в котором производное фосфоновой кислоты или производное пирокатехина связывается с поверхностью металлического материала посредством своей группы фосфоновой кислоты или группы пирокатехина в первой стадии нанесения покрытия, и полимер, содержащий в качестве мономерного компонента соединение, выбранное из группы, состоящей из алкилениминов, виниламинов, аллиламинов, лизина, протамина, и хлорида диаллилдиметиламмония, ковалентно связывается с производным фосфоновой кислоты или производным пирокатехина во второй стадии нанесения покрытия, с последующим присоединением анионного соединения, содержащего атом серы и имеющего антикоагулянтную активность, к полимеру ионным связыванием в третьей стадии нанесения покрытия.
[0068] Способ связывания производного фосфоновой кислоты с поверхностью металлического материала посредством своей группы фосфоновой кислоты в первой стадии нанесения покрытия не является ограниченным, и примеры способа включают следующий подход. Металлический материал подвергают промыванию при ультразвуковой обработке в воде, ацетоне и метаноле в этом порядке, и затем высушивают в вакууме. Металлический материал погружают в раствор производного фосфоновой кислоты в тетрагидрофуране (далее обозначаемом THF) при комнатной температуре. После концентрирования с использованием испарителя проводят вакуумную сушку. После нагревания при температуре 120°С металлический материал оставляют остывать, и затем подвергают промыванию с ультразвуковой обработкой в метаноле, с последующим промыванием водой и высушиванием в вакууме. В альтернативном варианте, промытый металлический материал погружают в раствор производного фосфоновой кислоты в этаноле при температуре 37°С в течение ночи, и затем промывают этанолом и водой, с последующим высушиванием в вакууме.
[0069] Способ связывания производного пирокатехина с поверхностью металлического материала в первой стадии нанесения покрытия не является ограниченным, и примеры способа включают следующий подход. Металлический материал подвергают промыванию при ультразвуковой обработке в воде, ацетоне и метаноле в этом порядке, и затем высушивают в вакууме. Металлический материал погружают в раствор производного пирокатехина в Трис-HCl-буфере (рН 8,5) при комнатной температуре. После концентрирования с использованием испарителя проводят вакуумную сушку. После нагревания при температуре 120°С металлический материал оставляют охлаждаться, и затем подвергают промыванию с ультразвуковой обработкой в воде, с последующим высушиванием в вакууме. В альтернативном варианте, промытый металлический материал погружают в раствор производного пирокатехина в Трис-HCl-буфере (рН 8,5) при температуре 37°С в течение ночи, и затем промывают водой, с последующим высушиванием в вакууме.
[0070] Способ ковалентного связывания полимера, составляющего покровный материал, с производным фосфоновой кислоты или производным пирокатехина не является ограниченным. В случаях, где производное фосфоновой кислоты или производное пирокатехина имеет функциональную(-ные) группу(-пы) (например, гидроксильную, тиольную, аминную, карбоксильную, альдегидную, винильную, алкилгалогенидную, изоцианатную, и/или тиоизоцианатную группу), полимер может быть ковалентно связан в результате химической реакции. Например, в случаях, где производное фосфоновой кислоты или производное пирокатехина имеет карбоксильную группу и/или тому подобную, полимер, имеющий гидроксильную группу, тиольную группу, аминогруппу, и/или тому подобную, может быть ковалентно связан с производным фосфоновой кислоты или производным пирокатехина. Примеры такого способа включают способ, в котором соединение, имеющее гидроксильную группу, тиольную группу, аминогруппу, и/или тому подобную, ковалентно связывается с полимером, и полученный полимер ковалентно связывается с производным фосфоновой кислоты или производным пирокатехина, имеющим карбоксильную группу и/или тому подобную. Еще один способ, который может быть использован, представляет собой способ, в котором производное фосфоновой кислоты или производное пирокатехина ковалентно связывается с полимером, содержащим в качестве мономерного компонента соединение, выбранное из группы, состоящей из алкилениминов, виниламинов, аллиламинов, лизина, протамина, и хлорида диаллилдиметиламмония, в первой стадии, и полученный полимер связывается с поверхностью металлического материала посредством группы фосфоновой кислоты или группы пирокатехина производного фосфоновой кислоты или производного пирокатехина во второй стадии, с последующим присоединением анионного соединения, содержащего атом серы и имеющего антикоагулянтную активность, к полимеру ионным связыванием в третьей стадии нанесения покрытия.
[0071] В настоящем изобретении, по соображениям проявления высокой антитромбогенности непрерывно в течение длительного периода времени, после второй стадии нанесения покрытия предпочтительно проводится первая дополнительная стадия, в которой один или оба из анионного полимера, включающего в качестве мономерного компонента соединение, выбранное из группы, состоящей из акриловой кислоты, метакриловой кислоты, α-глутаминовой кислоты, γ-глутаминовой кислоты, и аспарагиновой кислоты; и по меньшей мере одно анионное соединение, выбранное из группы, состоящей из щавелевой кислоты, малоновой кислоты, янтарной кислоты, фумаровой кислоты, глутаровой кислоты, адипиновой кислоты, пимелиновой кислоты, субериновой кислоты, азелаиновой кислоты, себациновой кислоты, яблочной кислоты, винной кислоты и лимонной кислоты; ковалентно связывается(-ются) с полимером, содержащим в качестве мономерного компонента соединение, выбранное из группы, состоящей из алкилениминов, виниламинов, аллиламинов, лизина, протамина, и хлорида диаллилдиметиламмония, или с производным фосфоновой кислоты или производным пирокатехина. Более предпочтительно, проводится вторая дополнительная стадия, в которой анионный полимер или анионное соединение ковалентно связывается с полимером, содержащим в качестве мономерного компонента соединение, выбранное из группы, состоящей из алкилениминов, виниламинов, аллиламинов, лизина, протамина, и хлорида диаллилдиметиламмония, и затем проводится третья стадия нанесения покрытия, в которой анионное соединение, содержащее атом серы и имеющее антикоагулянтную активность, такое как гепарин или производное гепарина, присоединяется к полимеру ионным связыванием. В случаях, где полимер содержит аминогруппу(-пы) от первичной до третичной, после второй дополнительной стадии может быть включена стадия модифицирования полимера с образованием четвертичного аммониевого производного, чтобы усилить ионное взаимодействие с анионным соединением, содержащим атом серы и имеющим антикоагулянтную активность, тем самым обеспечивая легкий контроль скорости элюирования анионного соединения, содержащего атом серы и имеющего антикоагулянтную активность. Если необходимо, кроме того могут быть проведены третья и четвертая дополнительные стадии с использованием анионного полимера, или анионного соединения и полимера.
[0072] Анионный полимер предпочтительно представляет собой, но не обязательно должен быть таким, PAA, полиметакриловую кислоту, поли(α-глутаминовую) кислоту, поли(γ-глутаминовую) кислоту, и полиаспарагиновую кислоту, поскольку в случаях, где весовая доля анионных функциональных групп высока, может быть достигнута более высокая степень покрытия ковалентным связыванием с металлическим материалом и производным фосфоновой кислоты или производным пирокатехина, или описанным выше полимером. Анионный полимер более предпочтительно представляет собой PAA.
[0073] Конкретные примеры PAA включают «полиакриловую кислоту» (производства фирмы Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). PAA может быть сополимером с другими мономерами, или может быть модифицированным материалом, насколько не ухудшается эффект настоящего изобретения.
[0074] Анионный полимер может, но не обязательно должен, образовывать сополимер с иными мономерными компонентами, нежели те, которые описаны выше. Примеры таких мономеров включают этиленгликоль, пропиленгликоль, винилпирролидон, виниловый спирт, винилкапролактам, винилацетат, стирол, метилметакрилат, гидроксиэтилметакрилат, и силоксан. Содержание мономерных компонентов, используемых для формирования сополимера с анионным полимером, предпочтительно составляет не более 10% по весу, поскольку в случаях, где содержание слишком большое, мала степень покрытия, сформированного ковалентным связыванием с металлическим материалом и производным фосфоновой кислоты или производным пирокатехина, или описанным выше полимером.
[0075] В случаях, где средневесовая молекулярная масса анионного полимера составляет не менее 600, является благоприятной степень покрытия, сформированного ковалентным связыванием с металлическим материалом и полимером, так что может быть получена высокая антитромбогенность. С другой стороны, в случаях, где средневесовая молекулярная масса анионного полимера составляет не более 2000000, может быть сокращена возможность того, что анионное соединение, содержащее атом серы и имеющее антикоагулянтную активность, окажется заключенным внутри вследствие слишком большого количества анионного полимера, что является предпочтительным. Соответственно этому, средневесовая молекулярная масса анионного полимера предпочтительно составляет от 600 до 2000000, более предпочтительно от 10000 до 1000000.
[0076] Анионное соединение предпочтительно представляет собой, но не обязательно должно быть таким, щавелевую кислоту, малоновую кислоту, янтарную кислоту, фумаровую кислоту, глутаровую кислоту, адипиновую кислоту, пимелиновую кислоту, субериновую кислоту, азелаиновую кислоту, себациновую кислоту, яблочную кислоту, винную кислоту или лимонную кислоту, поскольку в случаях, где высока весовая доля анионных функциональных групп, велика степень покрытия, сформированного ковалентным связыванием с металлическим материалом и производным фосфоновой кислоты или производным пирокатехина, или описанным выше полимером. Более предпочтительной является янтарная кислота.
[0077] Примеры способа ковалентного связывания полимера с производным фосфоновой кислоты или производным пирокатехина во второй стадии нанесения покрытия включают способ, в котором проводится реакция конденсации с использованием агента для дегидратационной конденсации или тому подобного.
N
N
N
N
N
N
N
N
N
трет
N
N
N
пара
N
N
трет
N
N
пара
[0078] Примеры типа используемого агента для дегидратационной конденсации включают, но не ограничиваются таковыми, карбодиимидные соединения, такие как ,'-дициклогексилкарбодиимид, ,'-диизопропилкарбодиимид, 1-этил-3-(3-диметиламинопропил)карбодиимид, гидрохлорид 1-этил-3-(3-диметиламинопропил)карбодиимида (далее обозначаемый «EDC»), 1,3-бис(2,2-диметил-1,3-диоксолан-4-илметил)карбодиимид, -{3-(диметиламино)пропил}-'-этилкарбодиимид, метиодид -{3-(диметиламино)пропил}-'-этилкарбодиимида, --бутил-'-этилкарбодиимид, -циклогексил-'-(2-морфолиноэтил)карбодиимид, мезо--толуолсульфонат, ,'-ди--бутилкарбодиимид, и ,'-ди--трикарбодиимид; и триазиновые соединения, такие как n-гидрат хлорида 4-(4,6-диметокси-1,3,5-триазин-2-ил)-4-метилморфолиния (далее обозначаемый «DMT-MM»).
N
[0079] Агент для дегидратационной конденсации может быть использован вместе с промотором дегидратационной конденсации. Примеры применяемого промотора дегидратационной конденсации включают, но не ограничиваются таковыми, пиридин, 4-диметиламинопиридин (далее обозначаемый «DMAP»), триэтиламин, изопропиламин, 1-гидроксибензотриазол, и -гидроксисукцинимид.
[0080] Полимер, составляющий покровный материал, агент для дегидратационной конденсации и промотор дегидратационной конденсации могут быть приготовлены в виде смешанного водного раствора, используемого для реакции, или могут быть последовательно добавлены для проведения реакции.
[0081] В случаях, где полимер, составляющий покровный материал, содержит аминогруппу(-пы) от первичной до третичной, может быть предусмотрена стадия модифицирования полимера с образованием четвертичного аммониевого производного, чтобы усилить ионное взаимодействие с анионным соединением, содержащим атом серы и имеющим антикоагулянтную активность, тем самым обеспечивая возможность легкого контроля скорости элюирования анионного соединения, содержащего атом серы и имеющего антикоагулянтную активность.
[0082] Примеры способа модифицирования полимера, составляющий покровный материал, с образованием четвертичного аммониевого производного включают способ, в котором полимер модифицируют до четвертичного аммониевого производного перед ковалентным связыванием с производным фосфоновой кислоты или производным пирокатехина, и способ, в котором модифицирование с образованием четвертичного аммониевого производного проводят после ковалентного связывания полимера с производным фосфоновой кислоты или производным пирокатехина. Однако по соображениям усиления ионного взаимодействия между полимером, составляющим покровный материал, и анионным соединением, содержащим атом серы и имеющим антикоагулянтную активность, четвертичные аммониевые группы полимера предпочтительно присутствуют в поверхностной стороне покровного материала так, что легко происходит ионное связывание с анионным соединением, содержащим атом серы и имеющим антикоагулянтную активность. Таким образом, модифицирование с образованием четвертичного аммониевого производного предпочтительно проводится после ковалентного связывания полимера, составляющего покровный материал, с производным фосфоновой кислоты или производным пирокатехина. Более конкретно, после ковалентного связывания полимера, составляющего покровный материал, с производным фосфоновой кислоты или производным пирокатехина, алкилгалогенидное соединение, такое как этилхлорид или этилбромид, или глицидилсодержащая четвертичная соль аммония, могут быть непосредственно приведены в контакт с полимером, или могут быть приведены в контакт с полимером после растворения его в водном растворе или в органическом растворителе.
[0083] Третья стадия нанесения покрытия при соединении ионным связыванием анионного соединения, содержащего атом серы и имеющего антикоагулянтную активность, с полимером, составляющим покровный материал, не является ограниченной. Предпочтителен способ, в котором приводится в контакт водный раствор соединения.
2
2
2
[0084] В настоящем изобретении на поверхности антитромбогенного металлического материала была измерена активность антифактора Xa. Здесь активность антифактора Xa представляет собой показатель степени ингибирования активности фактора Xa, который стимулирует конверсию протромбина в тромбин. Например, в случаях, где анионное соединение, содержащее атом серы и имеющее антикоагулянтную активность, в антитромбогенном металлическом материале представляет собой гепарин или производное гепарина, его количество на поверхности может быть известно в терминах единиц активности антифактора Xa. Для измерения используется «Test Team (зарегистрированная торговая марка) Heparin S» (производства фирмы Sekisui Medical Co., Ltd.). В случаях, где активность антифактора Xa слишком низка, мало количество гепарина или производного гепарина на поверхности в антитромбогенном металлическом материале, и желательная антитромбогенность может быть получена с меньшей вероятностью. То есть, активность антифактора Xa предпочтительно составляет не менее 15 мМЕ/см, более предпочтительно не менее 30 мМЕ/см, еще более предпочтительно 100 мМЕ/см. Здесь количество на поверхности на основе активности антифактора Xa означает значение, измеренное после 30 минут погружения в физиологический раствор при температуре 37°С.
2
2
2
2
2
2
[0085] Антитромбогенный металлический материал согласно настоящему изобретению отличается тем, что независимо от того факта, что мала общая степень покрытия гепарином или производным гепарина, которым покрыта поверхность металлического материала, оцениваемая на основе активности антифактора Xa, велико начальное количество гепарина или производного гепарина на поверхности после 30 минут погружения в физиологический раствор. Здесь общая степень покрытия подразумевает сумму общего элюированного количества гепарина или производного гепарина и количества гепарина или производного гепарина, остающегося на поверхности антитромбогенного металлического материала по измерению на основе активности антифактора Xa. В случаях, где общая степень покрытия слишком велика, покровный материал является толстым, и это оказывает неблагоприятное влияние на функционирование его в качестве стента, тогда как в случаях, где общая степень покрытия слишком мала, желательная антитромбогенность получается с меньшей вероятностью. То есть, общая степень покрытия, как оцениваемая на основе активности антифактора Xa, на поверхности антитромбогенного металлического материала предпочтительно составляет не более 10000 мМЕ/см, и начальное количество на поверхности после 30 минут погружения в физиологический раствор составляет не менее 15 мМЕ/см. Более предпочтительно общая степень покрытия составляет не более 10000 мМЕ/см, и начальное количество на поверхности после 30 минут погружения в физиологический раствор составляет не менее 30 мМЕ/см. Еще более предпочтительно, общая степень покрытия составляет не более 5000 мМЕ/см, и начальное количество на поверхности после 30 минут погружения в физиологический раствор составляет не менее 100 мМЕ/см. Количество элюированного гепарина или производного гепарина здесь подразумевает количество элюированного гепарина или производного гепарина, элюированного в человеческую плазму после погружения в человеческую плазму при температуре 37°С в течение 24 часов. Для измерения используется «Test Team (зарегистрированная торговая марка) Heparin S» (производства фирмы Sekisui Medical Co., Ltd.).
[0086] В настоящем изобретении элюирование анионного соединения, содержащего атом серы и имеющего антикоагулянтную активность, происходит, когда антитромбогенный металлический материал используется непрерывно. В этом процессе обнаженный полимер мог бы проявлять гемолитическую токсичность вследствие своей катионной природы. В качестве индекса, показывающего гемолитическую токсичность, может быть использована степень гемолиза, рассчитываемая согласно нижеследующему Уравнению 3. Гемолитическая токсичность классифицируется на различные степени на основе значения степени гемолиза, как показано в Таблице 1, согласно испытанию на гемолитическую токсичность, описанному в руководстве, опубликованном Министерством здравоохранения, труда и благосостояния «Basic Principles of Biological Safety Evaluation Required for Application for Approval to Market Medical Devices» («Основные принципы оценки биологической безопасности, необходимой для заявки на официальное утверждение для вывода медицинских устройств на рынок»). Гемолитическая токсичность в настоящем изобретении предпочтительно классифицируется на «негемолитическую» или «малогемолитическую» степень, более предпочтительно квалифицируется как «негемолитическая» степень.
[0087]
Степень гемолиза (%)=[(At-An)/(Ap-An)]×100 Уравнение 3
At: оптическая плотность образца
An: оптическая плотность негативного контроля
Ap: оптическая плотность позитивного контроля
[0088]
[Таблица 1]
Степень гемолиза (%)
Оценка
Степень гемолиза≤2
негемолитическая
2<степень гемолиза≤10
малогемолитическая
10<степень гемолиза≤20
умеренно гемолитическая
20<степень гемолиза≤40
высокогемолитическая
40<степень гемолиза
очень высокогемолитическая
ПРИМЕРЫ
[0089] Настоящее изобретение подробно описывается ниже с помощью Примеров и Сравнительных Примеров. Однако настоящее изобретение ими не ограничивается.
[0090]
(Пример 1)
В качестве металлического материала использовали листовой материал (длиной 1 см, шириной 0,5 см) из стали SUS304. Сталь SUS304 подвергли промыванию в ультразвуковой бане водой, ацетоном и метанолом в этом порядке, и затем высушили в вакууме. Промытую сталь SUS304 погрузили в 1 мМ раствор Соединения А (нижеследующей общей формулы (I)) в этаноле при температуре 37°С в течение ночи, и затем промывали этанолом и водой, с последующим высушиванием в вакууме, для ковалентного связывания Соединения А с поверхностью стали SUS304 (первая стадия нанесения покрытия).
[0091] Затем сталь SUS304 погрузили в водный раствор 0,5 вес.% DMT-MM (производства фирмы Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) и 5,0 вес.% PEI (LUPASOL (зарегистрированная торговая марка) P, производства фирмы BASF), который составляет часть покровного материала, и проводили реакцию при температуре 30°С в течение 2 часов, с созданием тем самым ковалентного связывания PEI с Соединением А в результате реакции конденсации (вторая стадия нанесения покрытия). Водный раствор после реакции удалили, и сталь SUS304 промыли дистиллированной водой.
[0092] Сталь SUS304 дополнительно погрузили в водный раствор этилбромида (производства фирмы Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) или пентилбромида (производства фирмы Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) в метаноле с концентрацией 1 вес.%, и проводили реакцию при температуре 35°С в течение 1 часа, и затем при 50°С в течение 4 часов, с выполнением тем самым модифицирования PEI с образованием четвертичного аммониевого производного (стадия модифицирования до четвертичного аммониевого производного). Водный раствор после реакции удалили, и сталь SUS304 промыли метанолом и дистиллированной водой.
[0093] Наконец, сталь SUS304 погрузили в водный раствор (рН 4) 0,75 вес.% гепарина натрия (производства фирмы Organon API Inc.) и 0,1 моль/л хлорида натрия, и проводили реакцию при температуре 70°С в течение 6 часов, с созданием тем самым ионного связывания с PEI (третья стадия нанесения покрытия). Водный раствор после реакции удалили, и сталь SUS304 промыли дистиллированной водой.
[0094] Здесь сталь SUS304, подвергнутая обработке в третьей стадии нанесения покрытия без выполнения стадии модифицирования до четвертичного аммониевого производного, была представлена как Образец 1; сталь SUS304, подвергнутая обработке в стадии модифицирования до четвертичного аммониевого производного с использованием этилбромида, была представлена как Образец 2; и сталь SUS304, подвергнутая обработке в стадии модифицирования до четвертичного аммониевого производного с использованием пентилбромида, была представлена как Образец 3.
[0095] На каждом образце провели измерение отношений численности атомов азота и атомов серы к численности всех атомов на поверхности с использованием рентгеновской фотоэлектронной спектроскопией (XPS), измерение количества на поверхности на основе активности антифактора Xa после 30 минут погружения в физиологический раствор, оценку испытания в цельной человеческой крови, и оценку гемолитической токсичности. Результаты показаны в Таблице 2. Как показано в Таблице 2, Образец 1 показал большое количество на поверхности на основе активности антифактора Xa, и активность была оценена как (+). Способность ингибировать формирование тромба, оцениваемая испытанием в цельной человеческой крови, была (+), и гемолитическая токсичность была оценена как негемолитическая (-). Образцы 2 и 3 показали большие количества на поверхности на основе активности антифактора Xa, и активность была оценена как (++).Способность ингибировать формирование тромба, оцениваемая испытанием в цельной человеческой крови, была (++), и гемолитическая токсичность была оценена как негемолитическая (-).
[0096]
(Пример 2)
Провели такую же операцию, как в Примере 1, за исключением того, что для выполнения первой стадии нанесения покрытия и второй стадии нанесения покрытия использовали Соединение В (нижеследующей общей формулы (II)) вместо Соединения А. Стадию модифицирования до четвертичного аммониевого производного проводили таким же способом, как в Примере 1, с использованием этилбромида, и затем проводили третью стадию нанесения покрытия.
[0097] Здесь сталь SUS304, подвергнутая обработке во второй стадии нанесения покрытия с использованием PEI (LUPASOL (зарегистрированная торговая марка) P, производства фирмы BASF), была представлена как Образец 4, и сталь SUS304, подвергнутая обработке во второй стадии нанесения покрытия с использованием PEI (средняя молекулярная масса около 70000; производства фирмы Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) была представлена как Образец 5.
[0098] На каждом образце провели измерение отношений численности атомов азота и атомов серы к численности всех атомов на поверхности с использованием рентгеновской фотоэлектронной спектроскопией (XPS), измерение количества на поверхности на основе активности антифактора Xa после 30 минут погружения в физиологический раствор, оценку испытания в цельной человеческой крови, и оценку гемолитической токсичности. Результаты показаны в Таблице 2. Как показано в Таблице 2, Образцы 4 и 5 показали большие количества на поверхности на основе активности антифактора Xa, и активность была оценена как (++). Способность ингибировать формирование тромба, оцениваемая испытанием в цельной человеческой крови, была (++), и гемолитическая токсичность была оценена как негемолитическая (-).
[0099]
(Пример 3)
Первую стадию нанесения покрытия и вторую стадию нанесения покрытия проводили такими же действиями, как в Примере 1, и затем сталь SUS304 погружали в водный раствор 0,5 вес.% DMT-MM и 0,5 вес.% PAA (производства фирмы Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), с последующим проведением реакции при температуре 30°С в течение 2 часов (первая дополнительная стадия). Водный раствор после реакции удалили, и сталь SUS304 промыли водным раствором карбоната натрия и дистиллированной водой.
[0100] Затем сталь SUS304 погружали в водный раствор 0,5 вес.% DMT-MM и 5,0 вес.% PEI, и проводили реакцию при температуре 30°С в течение 2 часов (вторая дополнительная стадия). Водный раствор после реакции удалили, и сталь SUS304 промыли дистиллированной водой. Стадию модифицирования с образованием четвертичного аммониевого производного проводили с использованием этилбромида таким же путем, как в Примере 1, и затем проводили третью стадию нанесения покрытия.
[0101] Здесь сталь SUS304, подвергнутая обработке в первой стадии нанесения покрытия с использованием Соединения А, и во второй стадии нанесения покрытия с использованием PEI (средняя молекулярная масса около 600; производства фирмы Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), была представлена как Образец 6; сталь SUS304, подвергнутая обработке в первой стадии нанесения покрытия с использованием Соединения А, и во второй стадии нанесения покрытия с использованием PEI (LUPASOL (зарегистрированная торговая марка) P, производства фирмы BASF) была представлена как Образец 7; и сталь SUS304, подвергнутая обработке в первой стадии нанесения покрытия с использованием Соединения B, и во второй стадии нанесения покрытия с использованием PEI (LUPASOL (зарегистрированная торговая марка) P, производства фирмы BASF), была представлена как Образец 8.
[0102] На каждом образце провели измерение отношений численности атомов азота и атомов серы к численности всех атомов на поверхности с использованием рентгеновской фотоэлектронной спектроскопией (XPS), измерение количества на поверхности на основе активности антифактора Xa после 30 минут погружения в физиологический раствор, оценку испытания в цельной человеческой крови, и оценку гемолитической токсичности. Результаты показаны в Таблице 2. Как показано в Таблице 2, Образцы 4 и 5 показали большие количества на поверхности на основе активности антифактора Xa, и активность была оценена как (+++). Способность ингибировать формирование тромба, оцениваемая испытанием в цельной человеческой крови, была (+++), и гемолитическая токсичность была оценена как негемолитическая (-).
[0103]
(Сравнительный Пример 1)
Сталь SUS304 подвергли промыванию в ультразвуковой бане водой, ацетоном и метанолом в этом порядке, и затем высушили в вакууме. Промытую сталь SUS304 подвергли обработке в третьей стадии нанесения покрытия для соединения гепарина с поверхностью стали SUS304 ионным связыванием, с образованием Образца 9.
[0104] На Образце 9 провели измерение количества на поверхности на основе активности антифактора Xa после 30 минут погружения в физиологический раствор, оценку испытания в цельной человеческой крови, и оценку гемолитической токсичности. Измерение поверхности рентгеновской фотоэлектронной спектроскопией (XPS) не проводили. Результаты показаны в Таблице 2. Как показано в Таблице 2, в Образце 9 гемолитическая токсичность была оценена как негемолитическая (-). Однако образец показал только малое количество на поверхности на основе активности антифактора Xa, и активность была оценена как (-). Способность ингибировать формирование тромба, оцениваемая испытанием в цельной человеческой крови, была (-).
[0105]
(Сравнительный Пример 2)
Первую стадию нанесения покрытия, вторую стадию нанесения покрытия и стадию модифицирования с образованием четвертичного аммониевого производного проводили такими же действиями, как в Примере 1, и затем проводили третью стадию нанесения покрытия.
[0106] Здесь сталь SUS304, подвергнутая обработке в первой стадии нанесения покрытия с использованием Соединения В, во второй стадии нанесения покрытия с использованием PEI (средняя молекулярная масса около 600; производства фирмы Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), и в стадии модифицирования с образованием четвертичного аммониевого производного с использованием этилбромида, была представлена как Образец 10; и сталь SUS304, подвергнутая обработке в первой стадии нанесения покрытия с использованием Соединения А, во второй стадии нанесения покрытия с использованием PEI (средняя молекулярная масса около 600; производства фирмы Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), и в стадии модифицирования с образованием четвертичного аммониевого производного с использованием этилбромида, была представлена как Образец 11.
[0107] На каждом образце провели измерение отношений численности атомов азота и атомов серы к численности всех атомов на поверхности с использованием рентгеновской фотоэлектронной спектроскопией (XPS), измерение количества на поверхности на основе активности антифактора Xa после 30 минут погружения в физиологический раствор, оценку испытания в цельной человеческой крови, и оценку гемолитической токсичности. Результаты показаны в Таблице 2. Как представлено в Таблице 2, в Образцах 10 и 11 гемолитическая токсичность была оценена негемолитической (-). Однако образцы показали только малые количества на поверхности на основе активности антифактора Xa, и активность была оценена как (-). Способность ингибировать формирование тромба, оцениваемая испытанием в цельной человеческой крови, была (-).
[0108]
(Сравнительный Пример 3)
Первую стадию нанесения покрытия и вторую стадию нанесения покрытия проводили такими же действиями, как в Примере 1, и затем сталь SUS304 погружали в водный раствор 0,5 вес.% DMT-MM и 0,5 вес.% PAA (производства фирмы Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), с последующим проведением реакции при температуре 30°С в течение 2 часов (первая дополнительная стадия). Водный раствор после реакции удалили, и сталь SUS304 промыли водным раствором карбоната натрия и дистиллированной водой.
[0109] Затем сталь SUS304 погружали в водный раствор 0,5 вес.% DMT-MM и 5,0 вес.% PEI, и проводили реакцию при температуре 30°С в течение 2 часов (вторая дополнительная стадия). Водный раствор после реакции удалили, и сталь SUS304 промыли дистиллированной водой.
[0110] Затем сталь SUS304 дополнительно погружали в водный раствор 0,5 вес.% DMT-MM и 0,5 вес.% PAA (фирмы Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), и проводили реакцию при температуре 30°С в течение 2 часов (третья дополнительная стадия). Водный раствор после реакции удалили, и сталь SUS304 промыли водным раствором карбоната натрия и дистиллированной водой.
[0111] Затем сталь SUS304 погружали в водный раствор 0,5 вес.% DMT-MM и 5,0 вес.% PEI, и проводили реакцию при температуре 30°С в течение 2 часов (четвертая дополнительная стадия). Водный раствор после реакции удалили, и сталь SUS304 промыли дистиллированной водой. Стадию модифицирования с образованием четвертичного аммониевого производного проводили с использованием раствора додецилбромида в метаноле таким же путем, как в Примере 1, и затем проводили третью стадию нанесения покрытия.
[0112] Здесь сталь SUS304, подвергнутая обработке в первой стадии нанесения покрытия с использованием PEI (LUPASOL (зарегистрированная торговая марка) P, производства фирмы BASF), была представлена как Образец 12, и сталь SUS304, подвергнутая обработке в четвертой дополнительной стадии с использованием PEI (средняя молекулярная масса около 70000; производства фирмы Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), была представлена как Образец 13.
[0113] На каждом образце провели измерение отношений численности атомов азота и атомов серы к численности всех атомов на поверхности с использованием рентгеновской фотоэлектронной спектроскопией (XPS), измерение количества на поверхности на основе активности антифактора Xa после 30 минут погружения в физиологический раствор, оценку испытания в цельной человеческой крови, и оценку гемолитической токсичности. Результаты показаны в Таблице 2. Как показано в Таблице 2, Образцы 11 и 12 показали большие количества на поверхности на основе активности антифактора Xa, и активность была оценена как (+++). Способность ингибировать формирование тромба, оцениваемая испытанием в цельной человеческой крови, была (+++), и гемолитическая токсичность была оценена как малогемолитическая (+).
[0114]
(Сравнительный Пример 4)
Сталь SUS304, на которой был иммобилизован гепарин с использованием способа, раскрытого в патентном документе JP 5576441 В, была представлена как Образец 14.
[0115] На Образце 14 провели измерение количества на поверхности на основе активности антифактора Xa после 30 минут погружения в физиологический раствор, оценку испытания в цельной человеческой крови, и оценку гемолитической токсичности. Измерение поверхности рентгеновской фотоэлектронной спектроскопией (XPS) не проводили. Результаты показаны в Таблице 2. Как показано в Таблице 2, в Образце 9 гемолитическая токсичность была оценена как негемолитическая (-). Однако образец показал только малое количество на поверхности на основе активности антифактора Xa, и активность была оценена как (-). Способность ингибировать формирование тромба, оцениваемая испытанием в цельной человеческой крови, была (-).
[0116]
(Пример 4)
В первой стадии нанесения покрытия вместо Соединения А использовали Соединение С (нижеследующей общей формулы IV)), Соединение D (нижеследующей общей формулы (V)), Соединение E (нижеследующей общей формулы (VI)), или Соединение F (нижеследующей общей формулы (VII)). Промытую сталь SUS304 погружали в раствор 1 мМ Соединения С, Соединения D, Соединения E или Соединения F, соответственно, в Трис-HCl-буфере (рН 8,5) при температуре 37°С в течение ночи, с последующими промыванием водой и высушиванием в вакууме (первая стадия нанесения покрытия). Проводили такую же операцию, как в Примере 1, за исключением первой стадии нанесения покрытия. Проводили вторую стадию нанесения покрытия. Стадию модифицирования с образованием четвертичного аммониевого производного проводили с использованием этилбромида или пентилбромида, и затем проводили третью стадию нанесения покрытия.
[0117] Здесь сталь SUS304, подвергнутая обработке в первой стадии нанесения покрытия с использованием Соединения С (нижеследующей общей формулы IV)), во второй стадии с использованием PEI (LUPASOL (зарегистрированная торговая марка) P, производства фирмы BASF), и в стадии модифицирования с образованием четвертичного аммониевого производного с использованием этилбромида, была представлена как Образец 15; сталь SUS304, подвергнутая обработке в первой стадии нанесения покрытия с использованием Соединения D (нижеследующей общей формулы V), во второй стадии с использованием PEI (LUPASOL (зарегистрированная торговая марка) P, производства фирмы BASF), и в стадии модифицирования с образованием четвертичного аммониевого производного с использованием этилбромида, была представлена как Образец 16; сталь SUS304, подвергнутая обработке в первой стадии нанесения покрытия с использованием Соединения E (нижеследующей общей формулы VI), во второй стадии с использованием PEI (средняя молекулярная масса 10000, производства фирмы Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), и в стадии модифицирования с образованием четвертичного аммониевого производного с использованием пентилбромида, была представлена как Образец 17; и сталь SUS304, подвергнутая обработке в первой стадии нанесения покрытия с использованием Соединения F (нижеследующей общей формулы VII), во второй стадии с использованием PEI (средняя молекулярная масса около 70000; производства фирмы Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), и в стадии модифицирования с образованием четвертичного аммониевого производного с использованием пентилбромида, была представлена как Образец 18.
[0118] На каждом образце провели измерение отношений численности атомов азота и атомов серы к численности всех атомов на поверхности с использованием рентгеновской фотоэлектронной спектроскопией (XPS), измерение количества на поверхности на основе активности антифактора Xa после 30 минут погружения в физиологический раствор, оценку испытания в цельной человеческой крови, и оценку гемолитической токсичности. Результаты показаны в Таблице 2. Как показано в Таблице 2, Образцы 15, 16, 17 и 18 показали большие количества на поверхности на основе активности антифактора Xa, и активность была оценена как (++). Способность ингибировать формирование тромба, оцениваемая испытанием в цельной человеческой крови, была (++), и гемолитическая токсичность была оценена как негемолитическая (-).
[0119]
(Пример 5)
В первой стадии нанесения покрытия вместо Соединения А или Соединения В использовали Соединение С или Соединение Е. Промытую сталь SUS304 погружали в раствор 1 мМ Соединения С или Соединения Е, соответственно, в Трис-HCl-буфере (рН 8,5) при температуре 37°С в течение ночи, с последующими промыванием водой и высушиванием в вакууме (первая стадия нанесения покрытия). Проводили такую же операцию, как в Примере 3, за исключением первой стадии нанесения покрытия. Проводили вторую стадию нанесения покрытия, первую дополнительную стадию и вторую дополнительную стадию. Стадию модифицирования с образованием четвертичного аммониевого производного проводили с использованием этилбромида, и затем проводили третью стадию нанесения покрытия.
[0120] Здесь сталь SUS304, подвергнутая обработке в первой стадии нанесения покрытия с использованием Соединения С, и во второй стадии с использованием PEI (средняя молекулярная масса около 70000; производства фирмы Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), была представлена как Образец 19; и сталь SUS304, подвергнутая обработке в первой стадии нанесения покрытия с использованием Соединения Е, и во второй стадии с использованием PEI (средняя молекулярная масса около 70000; производства фирмы Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), была представлена как Образец 20.
[0121] На каждом образце провели измерение отношений численности атомов азота и атомов серы к численности всех атомов на поверхности с использованием рентгеновской фотоэлектронной спектроскопией (XPS), измерение количества на поверхности на основе активности антифактора Xa после 30 минут погружения в физиологический раствор, оценку испытания в цельной человеческой крови, и оценку гемолитической токсичности. Результаты показаны в Таблице 2. Как показано в Таблице 2, Образцы 19 и 20 показали большие количества на поверхности на основе активности антифактора Xa, и активность была оценена как (+++). Способность ингибировать формирование тромба, оцениваемая испытанием в цельной человеческой крови, была (+++), и гемолитическая токсичность была оценена как негемолитическая (-).
[0122]
(Сравнительный Пример 5)
В первой стадии нанесения покрытия вместо Соединения А или Соединения В использовали Соединение С или Соединение Е. Промытую сталь SUS304 погружали в раствор 1 мМ Соединения С или Соединения Е, соответственно, в Трис-HCl-буфере (рН 8,5) при температуре 37°С в течение ночи, с последующими промыванием водой и высушиванием в вакууме (первая стадия нанесения покрытия). Проводили такую же операцию, как в Сравнительном Примере 2, за исключением первой стадии нанесения покрытия. Проводили вторую стадию нанесения покрытия, стадию модифицирования с образованием четвертичного аммониевого производного, и третью стадию нанесения покрытия.
[0123] Здесь сталь SUS304, подвергнутая обработке в первой стадии нанесения покрытия с использованием Соединения С, была представлена как Образец 21; и сталь SUS304, подвергнутая обработке в первой стадии нанесения покрытия с использованием Соединения Е, была представлена как Образец 22.
[0124] На каждом образце провели измерение отношений численности атомов азота и атомов серы к численности всех атомов на поверхности с использованием рентгеновской фотоэлектронной спектроскопией (XPS), измерение количества на поверхности на основе активности антифактора Xa после 30 минут погружения в физиологический раствор, оценку испытания в цельной человеческой крови, и оценку гемолитической токсичности. Результаты показаны в Таблице 2. Как показано в Таблице 2, в Образцах 21 и 22 гемолитическую токсичность оценили как негемолитическую (-). Однако образцы показали только малые количества на поверхности на основе активности антифактора Xa, и активность была оценена как (-). Способность ингибировать формирование тромба, по оценке испытанием в цельной человеческой крови, была (-).
[0125]
(Сравнительный Пример 6)
В первой стадии нанесения покрытия вместо Соединения А использовали Соединение С или Соединение Е. Промытую сталь SUS304 погружали в раствор 1 мМ Соединения С или Соединения Е, соответственно, в Трис-HCl-буфере (рН 8,5) при температуре 37°С в течение ночи, с последующими промыванием водой и высушиванием в вакууме (первая стадия нанесения покрытия). Проводили такую же операцию, как в Сравнительном Примере 3, за исключением первой стадии нанесения покрытия. Проводили вторую стадию нанесения покрытия, первую дополнительную стадию, вторую дополнительную стадию, третью дополнительную стадию, четвертую дополнительную стадию, стадию модифицирования с образованием четвертичного аммониевого производного, и третью стадию нанесения покрытия.
[0126] Здесь сталь SUS304, подвергнутая обработке в первой стадии нанесения покрытия с использованием Соединения С, и в четвертой дополнительной стадии с использованием PEI (LUPASOL (зарегистрированная торговая марка) P, производства фирмы BASF), была представлена как Образец 23; и сталь SUS304, подвергнутая обработке в первой стадии нанесения покрытия с использованием Соединения Е, и в четвертой дополнительной стадии с использованием PEI (средняя молекулярная масса около 70000; производства фирмы Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), была представлена как Образец 24.
[0127] На каждом образце провели измерение отношений численности атомов азота и атомов серы к численности всех атомов на поверхности с использованием рентгеновской фотоэлектронной спектроскопией (XPS), измерение количества на поверхности на основе активности антифактора Xa после 30 минут погружения в физиологический раствор, оценку испытания в цельной человеческой крови, и оценку гемолитической токсичности. Результаты показаны в Таблице 2. Как показано в Таблице 2, Образцы 23 и 24 показали большие количества на поверхности на основе активности антифактора Xa, и активность была оценена как (+++). Способность ингибировать формирование тромба, по оценке испытанием в цельной человеческой крови, была (+++), но гемолитическая токсичность была оценена как малогемолитическая (+).
[0128] На Образцах, описанных в Примерах 1-5, была проведена оценка испытания на адгезивность клеток. Результаты показаны в Таблице 3. Как показано в Таблице 3, Образцы 1-5 и 15-18 были оценены как (++) в плане адгезивности клеток. Образцы 6-8, 19 и 20 в отношении адгезивности клеток были оценены как (+).
[0129] Подобным образом, оценка испытания на адгезивность клеток была проведена на образцах, описанных в Сравнительных Примерах 1-6. Образцы 9-11, 21 и 22 были оценены как (++) в плане адгезивности клеток. Образцы 12-14, 23 и 24 в отношении адгезивности клеток были оценены как (-).
[0130] В отношении антитромбогенности и безопасности металлического материала согласно настоящему изобретению, метод оценки количества на поверхности на основе активности антифактора Xa, метод оценки испытания в цельной человеческой крови, и метод оценки гемолитической токсичности были такими, как описано ниже.
[0131] Кроме того, в отношении адгезивности клеток на металлическом материале в настоящем изобретении, метод оценки испытания на адгезивность клеток, в котором количество налипших клеток после культивирования измеряли по оптической плотности, был таким, как описанный ниже.
[0132]
(Оценка 1: количество на поверхности на основе активности антифактора Xa
2
2
2
2
2
2
2
Из каждого образца антитромбогенного металлического материала вырезали фрагмент, имеющий размер 0,5×0,5 см, и фрагмент промывали физиологическим раствором при температуре 37°С в течение 30 минут. Промытый образец ввели в реакцию согласно методике для «Test Team (зарегистрированная торговая марка) Heparin S» (производства фирмы Sekisui Medical Co., Ltd.), и измеряли оптическую плотность при длине волны 405 нм с использованием считывающего устройства для микропланшетов (MTP-300, производства фирмы Corona Electric Co., Ltd.). Построили калибровочную кривую согласно процедуре для «Test Team (зарегистрированная торговая марка) Heparin S» (производства фирмы Sekisui Medical Co., Ltd.) для расчета количества на поверхности на основе активности антифактора Xa. Чем больше количество на поверхности, тем лучше. Количество на поверхности предпочтительно составляет не менее 15 мМЕ/см, более предпочтительно не менее 30 мМЕ/см, еще более предпочтительно не менее 100 мМЕ/см. В случаях, где количество на поверхности составляет менее 15 мМЕ/см, количество на поверхности оценивалось как (-), что показывает малое количество на поверхности; в случаях, где количество на поверхности было не менее 15 мМЕ/см, количество на поверхности оценивалось как (+), что показывает большее количество на поверхности; в случаях, где количество на поверхности было не менее 30 мМЕ/см, количество на поверхности оценивалось как (++),что показывает еще большее количество на поверхности; и в случаях, где количество на поверхности было не менее 100 мМЕ/см, количество на поверхности оценивалось как (+++), что показывает даже еще большее количество на поверхности.
[0133]
(Оценка 2: испытание в цельной человеческой крови)
Из каждого образца антитромбогенного металлического материала вырезали фрагмент, имеющий размер 1,0×0,5 см. Из металлического материала того же сорта, который не покрыт покровным материалом (позитивный контроль), вырезали фрагмент, имеющий размер 1,0×0,5 см. Каждый фрагмент промывали физиологическим раствором при температуре 37°С в течение 30 минут, и затем помещали в микропробирку емкостью 2 мл. После добавления дозы гепарина натрия Heparin Sodium Injection (производства фирмы Ajinomoto Pharmaceuticals Co., Ltd.) к свежей человеческой крови до концентрации 0,4 U/mL, 2 мл полученной человеческой крови добавили в микропробирку, и затем микропробирку инкубировали при температуре 37°С в течение 2 часов. После инкубирования сталь SUS304 извлекали, и проводили на ней измерение концентрации тромбин-антитромбинового комплекса (далее обозначаемого TAT) в крови. Как показано в нижеследующем Уравнении 4, была рассчитана способность ингибировать формирование тромба.
Способность ингибировать формирование тромба=Ct/Cpre Уравнение 4
Ct: концентрация, измеренная после инкубирования образца (нг/мл)
Cpre: концентрация, измеренная до инкубирования образца (нг/мл)
[0134] В случаях, где способность ингибировать формирование тромба, рассчитанная согласно Уравнению 4, составляла не менее 300, способность ингибировать формирование тромба оценивалась как (-), что показывает слабую способность ингибировать формирование тромба; в случаях, где способность была не менее 100 и менее 300, способность оценивалась как (+), что показывает более высокую способность ингибировать формирование тромба; в случаях, где способность была не менее 50 и менее 100, способность оценивалась как (++), что показывает еще более высокую способность ингибировать формирование тромба; и в случаях, где способность была менее 50, способность оценивалась как (+++), что показывает даже еще более высокую способность ингибировать формирование тромба.
[0135]
(Оценка 3: испытание на гемолитическую токсичность)
Свежую человеческую кровь подавали в колбу Эрленмейера, содержащую стеклянные бусинки, таким образом, что кровь протекала в колбу вдоль поверхности стенки. Затем колбу поместили на ладонь, и горизонтальными круговыми движениями взбалтывали со скоростью около двух вращений в секунду в течение примерно 5 минут для приготовления дефибринированной крови. Из каждого образца антитромбогенного металлического материала вырезали фрагмент, имеющий размер 1,0×0,5 см. Фрагмент промывали физиологическим раствором при температуре 37°С в течение 30 минут, и затем помещали в микропробирку емкостью 2 мл. В содержащую металлический материал микропробирку добавили 1 мл дефибринированной крови после 50-кратного разбавления физиологическим раствором, и затем пробирку инкубировали при температуре 37°С в течение 4 часов. После этого микропробирку центрифугировали при 750 G в течение 5 минут. Собрали полученную надосадочную жидкость и провели на ней измерение оптической плотности в УФ-области с длиной волны 576 нм. В случаях, где значение, рассчитанное согласно Уравнению 3, было более 2, то есть, в случаях, где материал был гемолитическим, материал оценивали как (+), тогда как в случаях, где значение составляло не более 2, то есть, в случаях, где материал был негемолитическим, материал оценивали как (-). Поскольку материал предпочтительно не проявляет гемолитическую токсичность, материал предпочтительно является негемолитическим.
[0136]
(Оценка 4: испытание на адгезивность клеток)
4
2
2
Адгезивность клеток представляет собой свойство, показывающее склонность к обеспечению адгезии клеток к материалу, и может быть измерена следующим методом оценки. Из каждого образца антитромбогенного металлического материала вырезали фрагмент, имеющий размер 1,0×0,5 см, и поместили в лунку 24-луночного микропланшета для клеточной культуры (производства фирмы Sumitomo Bakelite Co., Ltd.) так, что сторона внутренней стенки была обращена вверх, и на верх образца поместили металлический трубчатый груз, имеющий толщину 1 мм. В каждую лунку добавили нормальные эндотелиальные клетки пупочной вены человека (фирмы Takara Bio Inc.), суспендированные в 2% питательной среде FBS для эндотелиальных клеток, набор-2 (производства фирмы Takara Bio Inc.), таким образом, что лунка содержала 4×10 клеток. Клетки культивировали в 1 мл среды при температуре 37°С в окружении атмосферы с 5% СО в течение 24 часов. После промывания с использованием PBS(-) (производства фирмы Nissui Pharmaceutical Co., Ltd.), к ним добавили 100 мкл Cell Counting Kit-8 (производства фирмы Dojindo Laboratories), и клетки культивировали при температуре 37°С в окружении атмосферы с 5% СО в течение 4 часов. Затем измеряли оптическую плотность при длине волны 450 нм с использованием считывающего устройства для микропланшетов (MTP-300, производства фирмы Corona Electric Co., Ltd.), с последующим расчетом оптической плотности, как показано нижеследующим Уравнением 5.
As=At-Ab Уравнение 5
At: измеренная оптическая плотность
Ab: оптическая плотность холостого раствора (среды, и раствора Cell Counting Kit-8; не содержащего клетки)
As: рассчитанная оптическая плотность
[0137] Адгезивность клеток рассчитывали, как показано нижеследующим Уравнением 6.
Адгезивность клеток (%)=As (образец)×100/As (контроль) Уравнение 6
As (образец): оптическая плотность, рассчитанная после инкубирования образца
As (контроль): оптическая плотность, рассчитанная после инкубирования образца такого же типа металлического материала, который не покрыт покровным материалом (позитивный контроль)
[0138] Показатель адгезивности клеток определяли на основе адгезивности клеток (%). Более конкретно, в случаях, где адгезивность клеток (%) была меньше 50%, адгезивность клеток оценивали как (-), что показывает слабую адгезивность клеток; в случаях, где адгезивность клеток (%) была не менее 50% и менее 90%, адгезивность клеток оценивали как (+), что показывает более высокую адгезивность клеток; и в случаях, где адгезивность клеток (%) была не менее 90%, адгезивность клеток оценивали как (++), что показывает еще более высокую адгезивность клеток.
[0139]
[Таблица 2]
Образец
Производное фосфоновой кислоты
Число атомов углерода в алкильной группе производного фосфоновой кислоты
Тип производного фосфоновой кислоты
Производное пирокатехина
Тип производного пирокатехина
Присутствие/отсутствие полимера
Присутствие/отсутствие анионного полимера или анионного соединения
Присутствие/отсутствие соединения, имеющего элемент серу
Величина численности элемента серы (атомных процентов)
Величина численности элемента азота (атомных процентов)
Средневесовая молекулярная масса полимера
Число атомов углерода в алкильной группе полимера
Активность антифактора Xa после промывания физиологическим раствором
Способность ингибировать формирование тромба
Гемолитическая токсичность
Пример 1
1
о
10
Соединение А
×
о
×
о
3,0
9,2
750000
0
+
+
-
2
о
10
Соединение А
×
о
×
о
3,2
9,1
750000
2
++
++
-
3
о
10
Соединение А
×
о
×
о
3,3
9,0
750000
5
++
++
-
Пример 2
4
о
2
Соединение В
×
о
×
о
3,3
9,0
750000
2
++
++
-
5
о
2
Соединение В
×
о
×
о
3,5
9,2
70000
2
++
++
-
Пример 3
6
о
10
Соединение А
×
о
о
о
5,1
9,5
600
2
+++
+++
-
7
о
10
Соединение А
×
о
о
о
5,4
9,6
750000
2
+++
+++
-
8
о
2
Соединение В
×
о
о
о
5,5
9,8
750000
2
+++
+++
-
Сравнительный Пример 1
9
×
×
×
×
о
-
-
-
Сравнительный Пример 2
10
о
2
Соединение В
×
о
×
о
1,3
3,8
600
2
-
-
-
11
о
10
Соединение А
×
о
×
о
1,5
3,9
600
2
-
-
-
Сравнительный Пример 3
12
о
10
Соединение А
×
о
о
о
6,9
14,2
750000
12
+++
+++
+
13
о
10
Соединение А
×
о
о
о
6,7
13,9
70000
12
+++
+++
+
Сравнительный Пример 4
14
×
×
×
×
о
-
-
-
Пример 4
15
×
о
Соединение C
о
×
о
3,2
8,8
750000
2
++
++
-
16
×
о
Соединение D
о
×
о
3,2
8,8
750000
2
++
++
-
17
×
о
Соединение E
о
×
о
3,0
9,0
10000
5
++
++
-
18
×
о
Соединение F
о
×
о
3,1
8,9
70000
5
++
++
-
Пример 5
19
×
о
Соединение C
о
о
о
5,3
9,6
70000
2
+++
+++
-
20
×
о
Соединение E
о
о
о
5,2
9,5
70000
2
+++
+++
-
Сравнительный Пример 5
21
×
о
Соединение C
о
×
о
1,3
3,7
600
2
-
-
-
22
×
о
Соединение E
о
×
о
1,2
3,6
600
2
-
-
-
Сравнительный Пример 6
23
×
Соединение C
о
о
о
6,8
14,0
750000
12
+++
+++
+
24
×
о
Соединение E
о
о
о
6,6
13,8
70000
12
+++
+++
+
[0140]
[Таблица 3]
Образец
Адгезивность клеток
Образец
Адгезивность клеток
Пример 1
1
++
Сравнительный Пример 1
9
++
2
++
Сравнительный Пример 2
10
++
3
++
11
++
Пример 2
4
++
Сравнительный Пример 3
12
-
5
++
13
-
Пример 3
6
+
Сравнительный Пример 4
14
-
7
+
Сравнительный Пример 5
21
++
8
+
22
++
Пример 4
15
++
Сравнительный Пример 6
23
-
16
++
24
-
17
++
18
++
Пример 5
19
+
20
+
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
[0141] Антитромбогенный металлический материал согласно настоящему изобретению может быть использован для медицинских устройств (медицинского оборудования и медицинских инструментов), требующих непрерывного сохранения высокой антитромбогенности в течение длительного периода времени, в области медицины.