甘瑜 ，聞聰，金方, , ，朱華

1 揚(yáng)州大學(xué)醫(yī)學(xué)院，揚(yáng)州市，225009

2 廣州健康元呼吸藥物工程技術(shù)有限公司，廣州市，510530

3 上海方予健康醫(yī)藥科技有限公司，上海市，200120

4 廣州呼吸健康研究院，呼吸疾病國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州市，510120

5 揚(yáng)州大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬江蘇省蘇北人民醫(yī)院，揚(yáng)州市，225001

0 引言

支架是一種常用的醫(yī)療器械，根據(jù)應(yīng)用的部位不同，可以分為血管支架和非血管支架。非血管支架是指用于植入人體非血管管腔的支架，包括食道支架、尿道支架、膽道支架、氣道支架和結(jié)腸支架等[1]。非血管支架作為一種介入治療方法，能夠有效擴(kuò)張管腔，起到很好的治療作用，對(duì)于無(wú)法進(jìn)行手術(shù)的惡性腫瘤或阻塞性癥狀，支架置入是最被臨床接受和最具遠(yuǎn)期治療價(jià)值的治療方法[2]。如應(yīng)用食道支架治療良惡性因素造成的食道狹窄、食管穿孔、食管術(shù)后吻合口瘺等；尿道支架用于擴(kuò)張尿道狹窄或永久引流等；膽道支架治療膽道惡性梗阻性黃疸，或與藥物聯(lián)合治療膽總管結(jié)石等疾病；應(yīng)用結(jié)腸支架治療腸癌、惡性梗阻等；應(yīng)用氣道支架治療良性或惡性氣道狹窄，緩解患者的氣道堵塞，改善患者的生活質(zhì)量，為后續(xù)進(jìn)一步治療提供機(jī)會(huì)。裸支架置入易產(chǎn)生一系列并發(fā)癥，常見(jiàn)的如管腔再狹窄、肉芽組織增生、支架移位及脫落、疼痛等[3]。在一項(xiàng)氣管和食管支架聯(lián)合植入治療惡性氣管支氣管和食管疾病的臨床研究[4]中，7.7%的氣管支架植入術(shù)患者發(fā)生術(shù)后再狹窄，7.0%的食管支架植入術(shù)患者發(fā)生支架移位。為防止支架置入后管腔再狹窄的發(fā)生，研究者對(duì)非血管支架進(jìn)行了改進(jìn)，而藥物洗脫支架的研究是解決這一問(wèn)題的主要方向。

藥物洗脫支架由支架主體、所載藥物及載藥材料組成，將藥物與載藥材料混合，在裸支架表面形成涂層或制備成載藥膜附在裸支架上，支架植入人體后藥物緩慢釋放，抑制肉芽組織增生及再狹窄等并發(fā)癥的發(fā)生。目前，絕大多數(shù)關(guān)于藥物洗脫支架的研究及臨床數(shù)據(jù)來(lái)自在冠狀動(dòng)脈再狹窄中的應(yīng)用。與血管支架相比，非血管支架的發(fā)展相對(duì)滯后，隨著非血管管腔良惡性狹窄及惡性腫瘤疾病高發(fā)，基于藥物洗脫支架在心血管應(yīng)用的成功經(jīng)驗(yàn)，越來(lái)越多的研究者開(kāi)始重視非血管管腔藥物洗脫支架的研究，但目前此類(lèi)研究仍停留在實(shí)驗(yàn)室探索階段，尚無(wú)成熟的產(chǎn)業(yè)化制備工藝。本文就非血管藥物洗脫支架的藥物、載藥材料、制備工藝及質(zhì)量評(píng)價(jià)作一綜述，為進(jìn)一步的研究提供參考。

1 藥物的選擇

藥物是藥物洗脫支架中的核心因素，按照治療目的的不同，非血管支架上涂覆的藥物可分為抗再狹窄藥物和功能性藥物[5]?？构芮辉侏M窄的藥物包括西羅莫司、雷帕霉素、紫杉醇、環(huán)丙沙星等，其作用機(jī)制主要是抗感染、抗增殖、抑制肉芽組織增生；功能性藥物多為紫杉醇等抗癌類(lèi)藥物和膽酸鈉、肝素等溶石類(lèi)藥物。一系列基礎(chǔ)研究及臨床研究表明，藥物洗脫支架在擴(kuò)張管腔的同時(shí)，使藥物局部釋放，能夠減少全身給藥帶來(lái)的不良反應(yīng)，為患者提供了一種高效、低毒的治療方法。如JANG等[6]設(shè)計(jì)了一種吉西他濱的非血管支架，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其能夠有效地抑制細(xì)胞中膽管癌細(xì)胞和最高度誘導(dǎo)的促炎細(xì)胞因子（TNF-，IL-1和IL-12）和p38MAPK的增殖，顯示出治療惡性胃腸癌以及癌癥相關(guān)狹窄的可行性。WANG等[7]制備了一種以 PLGA為載體的紫杉醇?xì)獾老疵撝Ъ埽c裸支架對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組肉芽組織增殖明顯減少。表明紫杉醇洗脫支架可以安全地減少體內(nèi)支架植入后的肉芽組織形成，并被認(rèn)為可能會(huì)在未來(lái)用于人體。

2 載藥材料的選擇

裸支架包括硅酮支架、金屬支架、生物可降解支架等，由于金屬支架支撐力強(qiáng)、易于植入等優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)藥物洗脫支架時(shí)多選擇以金屬支架作為主體，以生物可降解或不可降解高分子材料作為載藥材料。載藥材料隨支架直接植入人體管腔，在載藥材料的選擇時(shí)應(yīng)該具備以下特點(diǎn)：①必須具有良好的生物相容性及穩(wěn)定性，在植入管腔時(shí)對(duì)人體不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的免疫排斥反應(yīng)及不良反應(yīng)；②能夠有效控制藥物長(zhǎng)期、穩(wěn)定釋放；③載藥材料應(yīng)具有一定的強(qiáng)度及彈性，與藥物附在支架后，隨支架壓縮或拉伸不會(huì)脫離或破裂；④能夠保持藥物的理化性能不變，植入過(guò)程中不會(huì)影響藥物的藥理作用的發(fā)揮。

2.1 生物可降解聚合物

生物可降解聚合物是指具有良好的生物相容性、能夠在生物體內(nèi)完全降解的材料。其在生物體內(nèi)被分解生成二氧化碳、水或無(wú)機(jī)鹽等相應(yīng)的天然副產(chǎn)物[8]，藥物被包覆在載體材料中，隨著聚合物降解不斷地、緩慢地被釋放。目前應(yīng)用最多的生物可降解聚合物包括聚乳酸（PLA）、乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA）、聚丙交酯（PGA）、聚己內(nèi)酯（PCL）等，這些生物相容性好的高分子材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用已有幾十年的歷史[9]。基于可生物降解聚合物的非血管藥物洗脫支架，其表面隨載體材料降解而不斷變化，可以有效防止細(xì)菌粘附，更好使藥物釋放[10-11]。王善鉆[12]以PLGA為載體制備西羅莫司氣管支架，制作完成后用掃描電鏡觀察支架表面光滑，藥膜均勻光滑地附在支架上。在進(jìn)行42 d體外釋放實(shí)驗(yàn)后，再次用掃描電鏡觀察，支架表面的涂層結(jié)構(gòu)隨PLGA降解而改變，涂層支架表面出現(xiàn)許多孔洞，藥物可能通過(guò)這些孔洞擴(kuò)散釋放。但冠狀動(dòng)脈藥物洗脫支架的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)提示[13]，生物可降解材料存在降解時(shí)產(chǎn)生的單體易引起發(fā)炎、降解速度不可控等缺陷，仍需進(jìn)一步深入研究。

2.2 非生物降解聚合物

使用非生物可降解材料作為非血管藥物洗脫支架載體的研究相對(duì)較少，主要原因是長(zhǎng)期置入易對(duì)組織產(chǎn)生刺激引起炎癥反應(yīng)，且釋藥結(jié)束后需取出。但其藥物釋放速度可以預(yù)先設(shè)計(jì)且重復(fù)性好，仍具有可觀的研發(fā)價(jià)值。目前研究中使用較多的是乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA），有學(xué)者對(duì)EVA載藥進(jìn)行了考察，并對(duì)EVA材料進(jìn)行改性，制備了EVA部分水解產(chǎn)物載藥膜，研究認(rèn)為載藥膜的體外釋藥行為主要受高分子水解度、藥膜的厚度和藥膜的載藥量三個(gè)因素的影響。高分子水解度越大，藥膜的厚度越小，藥物釋放速度越快；載藥量越大，同一時(shí)間內(nèi)藥膜釋藥量越多。因此，可以通過(guò)改變高分子的水解度、控制藥膜的厚度和改變載藥量來(lái)調(diào)節(jié)釋藥行為[14]。另外，也有研究者采用EVA/PLA共混物和EVA/PEG共混物制備支架的載藥膜，結(jié)果表明，EVA/PLA和EVA/PEG共混物可以作為藥物洗脫支架涂層的藥物載體材料，具有良好的釋藥性能[15]。

3 載藥層制備工藝

在冠狀動(dòng)脈藥物洗脫支架的制備中，相對(duì)成熟的載藥工藝包括浸涂、噴涂、電鍍、物理氣相沉積和LBL技術(shù)等[16]，其中，一些基于化學(xué)原理如酸堿處理、陽(yáng)極氧化以及硅烷化的方法在非血管藥物洗脫支架的研究中極少應(yīng)用，可能是由于這些方法工藝較為復(fù)雜，對(duì)支架基體要求較高，且各非血管管腔組織與血管環(huán)境不同，其載藥工藝也存在一定的差異，常見(jiàn)的非血管藥物洗脫支架制備工藝包括浸涂、噴涂、熱壓成膜、靜電紡絲等，選擇合適的載藥工藝是制備藥物洗脫支架的關(guān)鍵。

3.1 浸涂法

浸涂法是指將載體材料和藥物、添加劑等在有機(jī)溶劑中溶解后，將支架浸入混合溶液中，超聲攪拌使充分浸涂，取出支架，待有機(jī)溶劑完全揮發(fā)后，支架表面被一層載藥膜包裹，即得藥物洗脫支架。通過(guò)控制載體材料與溶劑的比例，可以使載藥材料攜帶藥物在支架表面形成連續(xù)或不連續(xù)涂層。KONG等[17]使用浸涂方法制備了紫杉醇/ PLGA洗脫氣管支架，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)確定最佳涂層比例為0.1%質(zhì)量體積比（w/v）紫杉醇和2%質(zhì)量體積比（w/v）PLGA，掃描電鏡（SEM）觀察支架表面光滑均勻，且藥物能持續(xù)有效地釋放。也有研究者配制較高濃度溶液（EVA：二氯甲烷=1：15）浸涂，與其他制備方法相結(jié)合制備雙層載藥覆膜支架[18]，以避免管腔內(nèi)的液體沖洗藥物，確保藥物單向釋放，一般用浸涂法制備空白覆膜作為背襯層，用其他方法制備載藥層。該方法操作簡(jiǎn)單、效率高、易快速制備，是制備藥物洗脫支架最常用的方法。

3.2 噴涂法

噴涂法是指采用超聲波噴涂或靜電噴涂裝置，將載體材料、藥物等混合溶液霧化后噴涂到支架表面，形成一層薄膜。噴涂法可制備雙層涂層支架，在支架表面上噴涂?jī)?nèi)涂層并在真空中干燥后，再使用相同的方法將外層噴涂到內(nèi)層表面上[19]。YIN等[20]以PLGA為載體，將順鉑涂覆在可降解氣道支架，并以新西蘭白兔進(jìn)行了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究，研究表明該支架的物理特性與機(jī)械強(qiáng)度與商用Ultraflex支架相當(dāng)，順鉑能夠持續(xù)穩(wěn)定的釋放，顯示出治療惡性氣道阻塞的巨大潛力。相對(duì)而言，噴涂法的缺點(diǎn)是需要根據(jù)不同類(lèi)型支架定制特殊的噴涂設(shè)備，但也正因?yàn)樵摲椒ㄊ褂脟娡繖C(jī)器制備，能夠精確控制載藥層厚度，樣品均勻性好，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的可能性較大。

3.3 熱壓成膜法

熱壓法是在一定溫度下將各材料熔融共混，利用熱壓成型機(jī)制備空白或載藥膜，然后將薄膜內(nèi)外加熱加壓下包覆在金屬支架上。熱壓法多用于雙層覆膜的制備研究，因其設(shè)備易獲取，工藝簡(jiǎn)單，適合實(shí)驗(yàn)室研發(fā)與制備。熱壓時(shí)未使用有機(jī)溶劑，不必考慮有機(jī)溶劑殘留問(wèn)題，但熱壓成膜后如何均勻地覆在支架表面、覆膜易從支架基體脫落等問(wèn)題亟待解決，使其難以應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。LIU等[21]利用熱壓法分別制備了載紫杉醇和5-氟尿嘧啶雙層食管支架，將EVA（或和藥物）熔融，在95oC下37 r/min攪拌2 h，得到空白層與載藥層。并植入豬食道中保持120 d，結(jié)果與心臟、肝臟、脾、肺、腎臟和血液相比，食管中的藥物濃度最高，顯示出對(duì)組織增殖和潰瘍的抑制作用，且沒(méi)有顯示明顯的全身或局部毒性。

3.4 靜電紡絲法

與其他制備工藝相比較，靜電紡絲法工藝較為復(fù)雜。靜電紡絲法是指各材料熔融共混后，取適量加入熔體電紡料筒中，使材料在一定電流電壓下以細(xì)絲狀噴出，編織成網(wǎng)格狀薄膜。HUANG等[22]比較了浸涂法、靜電紡絲法、浸涂+靜電紡絲法三種方法制備的載藥膽管支架，評(píng)估了三種支架的體外釋藥行為和體外溶解膽管結(jié)石的能力，并植入豬膽管內(nèi)進(jìn)一步考察其生物安全性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)無(wú)論在靜止緩沖液中還是在流動(dòng)的膽汁中，浸涂+靜電紡絲法制備的覆膜支架溶石率最高，顯著高于其他組（P＜0.05）。表明該制備工藝是一種很有潛力的方法，值得進(jìn)一步深入研究。

4 評(píng)價(jià)方法

目前，非血管藥物洗脫支架發(fā)展還不完善，尚無(wú)統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。綜合文獻(xiàn)研究情況，對(duì)非血管藥物洗脫支架的評(píng)價(jià)主要包括機(jī)械性能評(píng)價(jià)、藥物體外釋放和生物安全性等方面。

4.1 機(jī)械性能評(píng)價(jià)

從宏觀結(jié)構(gòu)來(lái)看，非血管藥物洗脫支架由載藥層與裸支架組成，因此，其既應(yīng)具有一定的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率以滿(mǎn)足載藥層的力學(xué)性能要求[23]，又要保證支架載藥后仍有足夠的彈性回復(fù)率和應(yīng)力松弛率[24]。機(jī)械性能評(píng)價(jià)主要針對(duì)支架的載藥層，通過(guò)拉伸試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試，由拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率等參數(shù)來(lái)反映。研究表明，載體材料中的藥物顆?？赡軐?duì)其機(jī)械性能有一定影響，藥物含量增加使撕裂強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率均降低[25]。另外，RATNOVSKY等[26]考察了覆膜氣管支架的機(jī)械性能和對(duì)氣管的徑向支撐力，與裸支架進(jìn)行對(duì)比，對(duì)插入氣管模型的8種不同支架幾何形狀進(jìn)行了數(shù)值模擬，認(rèn)為覆膜支架對(duì)氣管施加的壓力顯著減小的同時(shí)仍保持與氣管的緊密接觸，可以減少黏膜壞死和瘺管的形成，同時(shí)防止支架移位。但在此研究中支架表面覆膜為空白膜，在藥物洗脫支架的評(píng)價(jià)中，還缺少類(lèi)似系統(tǒng)的機(jī)械性能研究，需要進(jìn)一步完善。

4.2 藥物釋放評(píng)價(jià)

藥物釋放是非血管藥物洗脫支架質(zhì)量評(píng)價(jià)的關(guān)鍵點(diǎn)，載藥量和藥物釋放度決定了支架抑制并發(fā)癥和治療作用的療效。LU等[27]以PCL為載體材料制備了載紫杉醇支架，研究了聚乙烯吡咯烷酮（PVP）/紫杉醇固體分散體（SDs）和物理混合體（PMs）的藥物溶出速率和特性，通過(guò)比較藥物釋放行為，發(fā)現(xiàn)SDs膜具有更高的藥物釋放率，此外，SDs中PVP的含量對(duì)藥物釋放行為也有影響，并提出了SDs薄膜可能的藥物釋放機(jī)制。也有課題組[28]利用Franz擴(kuò)散池考察了具有空白背襯層支架藥膜的藥物單向釋放，認(rèn)為制備的載藥膜具有單向釋放藥物特征，但該研究?jī)H針對(duì)于支架藥膜，而如何考察藥物洗脫支架成品的單向釋放，還需要進(jìn)一步研究。

4.3 生物安全性評(píng)價(jià)

非血管藥物洗脫支架的生物安全性評(píng)價(jià)主要包括兩個(gè)方面：一方面為藥物劑量安全性評(píng)價(jià)，雖然藥物洗脫支架植入后的血藥濃度通常小于系統(tǒng)給藥的濃度，但植入管腔中的局部血藥濃度較高，因此應(yīng)開(kāi)展必要的組織病理學(xué)研究，評(píng)估藥物劑量安全范圍；另一方面為支架與管腔組織的生物相容性，支架植入后對(duì)管腔組織不會(huì)造成損傷。生物安全性評(píng)價(jià)多通過(guò)建立非血管管腔狹窄或癌癥動(dòng)物模型，常用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物包括兔、犬、豬等，兔由于安全性高、價(jià)格低廉、組織結(jié)構(gòu)與人體相似，在目前的研究中應(yīng)用最為廣泛。黃曙等[29]利用兔食管鱗癌模型探討載紫杉醇覆膜金屬支架的安全性及對(duì)食管鱗癌的療效，將載藥支架組與普通金屬支架組對(duì)比發(fā)現(xiàn)，兩組間支架安全性相似，未因支架上載紫杉醇而增加明顯的毒副作用，且紫杉醇藥物支架組腫瘤體積明顯小于普通支架組，說(shuō)明紫杉醇藥物支架具有較好的安全性和有效性。WANG等[30]對(duì)四組支架（載紫杉醇覆膜支架、載5-氟尿嘧啶覆膜支架、空白覆膜支架、裸支架）進(jìn)行了比較，通過(guò)內(nèi)窺鏡檢查或病理學(xué)分析觀察組織反應(yīng)，并且在不同時(shí)間點(diǎn)檢測(cè)食道組織中5-氟尿嘧啶或紫杉醇濃度。結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)載有50%5-氟尿嘧啶或紫杉醇的鎳鈦合金支架未引起嚴(yán)重的食管組織損傷，并能有效地抑制炎癥、潰瘍和肉芽組織生長(zhǎng)，可以為治療食道癌提供安全和可控的局部藥物遞送方式。

5 小結(jié)

非血管藥物洗脫支架具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，它既能夠避免裸支架置入人體后多種并發(fā)癥的發(fā)生，又能夠通過(guò)藥物釋放對(duì)病變組織進(jìn)一步治療。隨著非血管管腔良惡性狹窄及惡性腫瘤等疾病治療方法的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外對(duì)非血管支架的研究不斷深入，尤其在可單向釋藥的藥物洗脫支架制備方面，仍有廣闊的發(fā)展前景。但與血管支架相比，非血管藥物洗脫支架還存在一些問(wèn)題：①非血管藥物洗脫支架的制備尚無(wú)成熟的工藝，還無(wú)法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的要求；②體內(nèi)藥代動(dòng)力學(xué)研究尚需完善，目前大多數(shù)已知的體外釋放研究分兩個(gè)階段，首先藥物快速釋放，其次待表面藥物釋放完畢后，藥物釋放趨于平緩，然而，藥物釋放過(guò)程可能受到藥物載體、載藥量等因素影響，且體內(nèi)釋放過(guò)程更為復(fù)雜；③如何解決藥物洗脫支架在體內(nèi)可能發(fā)生的機(jī)械性脫落等問(wèn)題，也是目前面臨的挑戰(zhàn)之一?？傊胝嬲龑?shí)現(xiàn)非血管藥物洗脫支架大規(guī)模臨床應(yīng)用，還需進(jìn)行大量的研究。