Эндолюминальный протез, содержащий лечебное средство - RU2360646C2

Описание

Область применения изобретения

Доставка лечебного средства локально, в частности из внутрипросветного (интралюменального) протеза, такого как коронарный стент (эндопротез сосуда), непосредственно с поверхности протеза или из пор, микропор, перфорационных выемок в корпусе протеза, непосредственно нанесенного на протез или перемешанного или связанного с полимерным покрытием, нанесенным на протез, или перемешанного или связанного с клеем, нанесенным на протез, позволяет регулировать скорость заживления после повреждения (травмы) сосуда, улучшить рост клеток эндотелия и предупредить воспаление, порожденное повреждением, вызванным имплантацией внутрипросветного протеза, а также затормозить пролиферацию ткани и, в результате, предотвратить стеноз протеза.

Предпосылки к созданию изобретения

Повторное сужение (рестеноз) атеросклеротической коронарной артерии после чрескожной транслюминальной (чреспросветной) коронарной ангиопластики (РТСА) случается у 10-50% пациентов, подвергающихся этой процедуре, и требует проведения дополнительной ангиопластики или аортокоронарного шунтирования. Несмотря на то, что точные гормональные и клеточные процессы, ускоряющие рестеноз, все еще не определены, в настоящее время существует понимание того, что процесс РТСА, кроме открывания атеросклеротически суженной артерии, также вызывает повреждение резидентных клеток гладкой мышцы (SMC) коронарной артерии. При таком повреждении налипшие тромбоциты, пропитывающие макрофаги, лейкоциты или сами клетки гладкой мышцы (SMC) освобождают происходящие из клеток факторы роста, с последующей пролиферацией и миграцией средних SMC через внутренний эластичный тонкий слой к области интимы сосуда. Дальнейшая пролиферация и гиперплазия интимальных SMC и, что наиболее существенно, генерация больших количеств внеклеточной основы в течение времени 3-6 месяцев приводит к заполнению и сужению сосудистого пространства, достаточного для значительного блокирования коронарного кровотока.

Несколько недавних экспериментальных подходов к предотвращению SMC пролиферации оказались многообещающими, несмотря на то, что механизмы для большинства использованных агентов все еще являются непонятными. Гепарин представляет собой лучше всего известный и описанный агент, вызывающий торможение SMC пролиферации, как in vitro (в пробирке, в искусственных условиях), так и в экспериментальных моделях на животных, вызванной повреждением за счет баллонной ангиопластики. Механизм SMC торможения за счет гепарина еще непонятен, но может быть приписан одной или всем из следующих причин: 1) сниженная экспрессия управляющих ростом протоонкогенов c-fos и с-myc, 2) сниженное клеточное производство активатора профибринолизина ткани, или 3) связывание и деквестрация факторов роста, таких как фибровалентный фактор роста (FGF).

Другими агентами, которые демонстрируют способность снижения миоинтимального утолщения в экспериментальных моделях на животных, при баллонном сосудистом повреждении, являются ангиопептин (аналог соматостатина), блокаторы кальциевого канала, ингибиторы фермента преобразования ангиотензина (каптоприл, цилазаприл), циклоспорин, трапидил (антиангинальный, антитромбоцитный агент), тербинафин (противогрибковый агент), колхицин и таксол (антипролиферативный антитубулин), а также с-myc и c-myb олигонуклеотиды обратного знака.

Дополнительно антитело козла (goat) к фактору роста, полученному из тромбоцитов митогена SMC (PDGF), оказалось эффективным в снижении миоинтимального утолщения при экспериментах на крысах, при повреждении за счет баллонной ангиопластики, так что PDGF непосредственно участвует в этиологии рестеноза. Таким образом, несмотря на то, что в настоящее время отсутствует терапия, которая успешно подтвердила бы клинически предотвращение рестеноза после ангиопластики, известный успех в экспериментах на животных нескольких агентов, позволяющих предупредить SMC рост, подсказывает, что эти агенты как класс способны предупредить клинический рестеноз и заслуживают тщательной оценки в экспериментах на людях.

Ишемическая болезнь сердца является основной причиной смерти мужчин в возрасте старше 40 лет и женщин в возрасте старше 50 лет в западном мире.

Большинство связанных с коронарной артерией заболеваний вызвано атеросклерозом. Атеросклеротические поражения, которые ограничивают или затрудняют коронарный кровоток, являются основной причиной связанной со смертностью ишемической болезни сердца, в результате которой только в США умирают ежегодно 500000-600000 человек. Для остановки процесса заболевания и предупреждения более тяжелых стадий заболевания, в которых повреждается собственно сердечная мышца, используют прямое вмешательство при помощи чрескожной транслюминальной коронарной ангиопластики (РТСА) или при помощи аортокоронарного шунтирования (АКШ).

РТСА представляет собой процедуру, в которой небольшой катетер с баллоном на конце пропускают через суженную коронарную артерию и затем растягивают (раздувают баллон), чтобы вновь открыть артерию. В настоящее время каждый год около 250000-300000 пациентов подвергается этой процедуре. Основным преимуществом этого вида терапии является то, что пациенты после успешного проведения этой процедуры не испытывают необходимости в проведении более инвазивной хирургической процедуры аортокоронарного шунтирования. Основная трудность при проведении РТСА связана с проблемой закрывания сосуда после ангиопластики, как непосредственно после РТСА (острая реокклюзия), так и в долговременной перспективе (рестеноз).

Механизм острой реокклюзии связан с различными факторами и может быть результатом сосудистой отдачи с результирующим закрыванием артерии и/или осаждением тромбоцитов крови вдоль поврежденного участка вновь открытого кровеносного сосуда, с последующим образованием фибрина / тромбов красных кровяных телец (эритроцитов). В последнее время было проведено исследование интраваскулярных стентов как средства предотвращения острой реокклюзии после РТСА.

Рестеноз (хроническое повторное закрывание) после ангиопластики является более постепенным процессом, чем острая реокклюзия: 30% пациентов с неполными поражениями и 50% пациентов с хроническими полными поражениями испытывают рестеноз после ангиопластики. Несмотря на то, что точный механизм рестеноза все еще находится на стадии активного исследования, общие аспекты процесса рестеноза могут быть описаны следующим образом.

В нормальной артериальной стенке клетки гладкой мышцы (SMC) пролиферируют с низкой скоростью (менее 0.1% в день). SMC в стенке сосуда существуют в “сжимающемся” фенотипе, который характеризуется тем, что 80-90% цитоплазматического объема клетки занимает сжимающееся устройство. Эндоплазматическая сеть, тельца Гольджи и свободные рибосомы являются немногочисленными и локализованными в перинуклеарной области. Экстраклеточная матрица (основа) окружает SMC и является богатой подобными гепарину гликосиламиногликанами, которые, как полагают, являются ответственными за поддержание SMC в сжимающемся фенотипическом состоянии.

После расширения под давлением интракоронарного баллонного катетера во время ангиопластики клетки гладкой мышцы внутри артериальной стенки испытывают повреждение (травму). Полученные из клетки факторы роста, такие как фактор роста, полученный из тромбоцитов (PDGF), базовый фибробластный фактор роста (bFGF), эпидермический фактор роста (EOF) и т.п., освобождаются из тромбоцитов (то есть PDGF), налипших на поврежденные артериальные поверхности, поражают макрофаги и/или лейкоциты, или освобождаются непосредственно из SMC (то есть BFGF) и вызывают пролиферацию и блуждающий отклик в средних SMC. Эти клетки претерпевают фенотипическое изменение из сжимающегося фенотипа в “синтетический” фенотип, характеризуемый наличием не только немногих пучков сжимающихся волокон, но также наличием обширной грубой эндоплазматической сети, телец Гольджи и свободных рибосом. Пролиферация/миграция обычно начинаются в течение 1-2 дней после повреждения, имеют пик в среде на второй день и быстро падают после этого (Campbell et al., In: Vascular Smooth Muscle Cells in Culture, Campbell, J.H. and Campbell, G.R., Eds, CRC Press, Boca Ration, 1987, pp.39-55; Clowes, A.W. and Schwartz, S.M., Circ. Res. 56: 139-145, 1985).

Наконец, дочерние синтетические клетки мигрируют в интимальный слой артериальной гладкой мышцы и продолжают пролиферировать. Пролиферация и миграция продолжаются до тех пор, пока не регенерирует поврежденный люминальный эндотелиальный слой, после чего пролиферация в интиме прекращается, обычно в течение 7-14 дней после травмы. Остальное повышение интимального утолщения, которое случается в течение следующих 3-6 месяцев, вызвано скорее увеличением экстраклеточной матрицы, чем ростом числа клеток. Таким образом, SMC миграция и пролиферация являются острым откликом на травму сосуда, в то время как интимальная гиперплазия является более хроническим откликом (Liu et al., Circulation, 79: 1374-1387, 1989).

Пациенты со симптоматической реокклюзией требуют проведения повторно РТСА или CABG. По той причине, что рестеноз после проведения РТСА испытывают 30-50% пациентов, рестеноз четко ограничивает успех РТСА в качестве терапевтического подхода к лечению заболеваний коронарной артерии. Так как SMC пролиферация и миграция тесно связаны с патофизиологическим откликом на травму артерии, то предотвращение SMC пролиферации и миграции является целью для фармакологического вмешательства, проводимого для предотвращения рестеноза.

В настоящее время попытки улучшения клинических характеристик эндолюминального протеза, такого как коронарный стент, привели к некоторым вариациям, связанным с поиском новых более биосовместимых металлических сплавов, с оптимизацией поверхности стента, с нанесением покрытия на металл, с прикреплением оболочки или мембраны, или с внедрением материала на поверхность за счет ионной бомбардировки. Также уже была предложена конструкция стента, которая содержит резервуары, которые могут быть заполнены лечебными средствами, влияющими на процесс рестеноза.

При локальной доставке лекарственного средства из эндолюминального протеза, такого как стент, чтобы предупредить рестеноз, лечебное средство доставляют к месту травмы артерии. При обычном (известном) подходе вводят (включают) лечебное средство в полимерный материал, которым затем покрывают стент. Идеальный материал покрытия должен обладать способностью прочно сцепляться с металлом стента, как до, так и после расширения, должен обладать способностью удерживать лекарственное средство при достаточном уровне загрузки, чтобы получить требующуюся дозу, должен обладать способностью освобождать лекарственное средство управляемым образом в течение периода нескольких недель, и должен быть возможно более тонким, чтобы минимально увеличивать профиль (стента). Кроме того, материал покрытия не должен способствовать какому-либо неблагоприятному отклику тела человека и должен быть полностью биосовместимым (то есть не должен быть тромбогенным, воспалительным и т.п.). В настоящее время все еще отсутствует идеальный материал покрытия, разработанный для такого применения.

Альтернативой этого способа загрузки полимера лекарственным средством является прямое сцепление лечебного средства с поверхностью металла. Преимуществом этого способа является отличная биосовместимость. Недостатками являются ограниченная доза лекарственного средства, которая может быть загружена на стент и (слишком) быстрое освобождение лекарственного средства.

Другой альтернативой является использование пропитанного лекарственным средством биосовместимого клея, в частности биосовместимой эмульсии масла с растворителем. При таком способе освобождение лекарственного средства происходит достаточно быстро, но комбинация с барьерным покрытием позволяет улучшить характеристики освобождения.

Другой подход состоит в конструировании стента, содержащего резервуары, в которые может быть введено лекарственное средство. Поверх резервуаров могут быть нанесены оболочка или мембрана из биосовместимого материала, которые будут контролировать диффузию лекарственного средства из резервуаров в стенку артерии. Преимущество этой системы заключается в том, что намного больше лекарственного средства может быть загружено и намного более длительное освобождение лекарственного средства может быть достигнуто.

Фармакологические (при помощи фармакологических средств) попытки предупреждения рестеноза до настоящего времени не увенчались успехом, причем все они связаны с соматическим назначением пробных агентов. Аспирин-дипиридамол, тиклопилин, большие дозы гепарина, варфарин в хронических случаях (6 месяцев) и метилпреднизолон не оказались эффективными в предупреждении рестеноза, несмотря на то, что ингибиторы тромбоцита являются эффективными в предупреждении острой реокклюзии после ангиопластики. Антагонисты кальция также оказались неэффективными в предупреждении рестеноза, несмотря на то, что они еще находятся на стадии изучения. Среди других агентов, которые в настоящее время находятся на стадии изучения, можно упомянуть ингибиторы тромбоксана, миметики простациклина, блокаторы рецептора мембраны тромбоцита, ингибиторы тромбина и ингибиторы фермента преобразования ангиотензина. Однако эти агенты следует назначать соматически, и достижение терапевтически эффективной дозы может быть проблемой; антипролиферативные (или антирестенозные) концентрации могут превышать известные токсические концентрации этих агентов, так что уровни, достаточные для обеспечения торможения гладкой мышцы, могут быть не достигнуты (Lang et al., 42 Ann. Rev. Med., 127-132 (1991); Popma et al., 84 Circulation, 1426-1436 (1991)).

Дополнительные клинические испытания, в которых была исследована эффективность предотвращения рестеноза за счет назначения добавок диетического рыбьего жира, антагонистов рецептора тромбоксана, понижающих уровень холестерина веществ, и антагонистов серотонина, показали конфликтующие или отрицательные результаты, так что в настоящее время все еще отсутствуют клинически применимые фармакологические агенты, позволяющие предотвращать рестеноз после ангиопластики (Franklin, S.M. and Faxon, D.P., 4 Coronary Artery Disease, 232-242 (1993); Serruys, P.W. et al., 88 Circulation, (part 1) 1588-1601, (1993)).

Стенты доказали полезность в снижении рестеноза. Стенты, которые после расширения в просвете коронарной артерии при ангеопластике обеспечивают конструктивную поддержку стенки артерии, помогают в поддержании открытого пути для кровотока. В двух рандомизированных клинических испытаниях было показано, что стенты повышают успех после проведения РТСА, увеличивают просвет суженного кровеносного сосуда и уменьшают повторение поражений в течение 6 месяцев (Serruys et al., 331 New Eng Jour. Med, 495, (1994); Fischman et al., 331 New Eng Jour. Med, 496-501 (1994)). Кроме того, в предварительных испытаниях было показано, что покрытые гепарином стенты оказывают некоторое положительное влияние на снижение диаметра стеноза, по сравнению с тем, что наблюдается с не покрытыми гепарином стентами. Кроме того, представляется, что гепариновое покрытие оказывают дополнительное положительное влияние на снижение не острого тромбоза после имплантации стента (Serruys et al., 93 Circulation, 412-422, (1996)). Таким образом, 1) было показано, что длительное механическое расширение суженной коронарной артерии является некоторым средством предупреждения рестеноза, и 2) покрытие стентов гепарином позволяет доставлять лекарственные средства к локальной, поврежденной ткани с поверхности стента, что является клинически полезным.

Различные агенты активно изучаются для использования в качестве антипролиферативных агентов при рестенозе, причем некоторые агенты показали активность в экспериментах на животных. Этими агентами являются: гепарин и фрагменты гепарина (Clowes and Kamovsky, 265 Nature, 25-626, (1977); Guyton, J.R. et al. 46 Circ. Res., 625-634, (1980); Clowes, A.W. and Clowes, M.M., 52 Lab. Invest, 611-616, (1985); Clowes, A.W. and Clowes, M.M., 58 Circ. Res., 839-845 (1986); Majesky et al., 61 Circ Res., 296-300, (1987); Snow et al., 137 Am. J. Pathol., 313-330 (1990); Okada, Т. et al., 25 Neurosurgery, 92-898, (1989)), колхицин (Currier, J.W. et al., 80 Circulation, 11-66, (1989)), таксол, ингибиторы фермента, преобразующего ангиотензин (АСЕ) (Powell, J.S. et al., 245 Science, 186-188 (1989)), ангиопептин (Lundergan, C.F. et al., 17 Am. J. Cardiol. (Suppl. В); 132В-136В (1991)), циклоспорин (Jonasson, L. et. al., 85 Proc. Nati, Acad. Sci., 2303 (1988)), goat-anti-rabbit (“козел против кролика”) антитело PDGF (Ferns, G.A.A, et al., 253 Science, 1129-1132 (1991)), тербинафин (Nemecek, G.M. et al., 248 J. Pharmacol. Exp.Thera., 1167-11747 (1989)), трапидил (Liu, M.W. et al., 81 Circulation, 1089-1093 (1990)), гамма-интерферон (Hansson, G.K. and Holm, 84 J. Circulation, 1266-1272 (1991), стероиды (Colbum, M.D. et al., 15 J. Vase. Surg., 510-518 (1992)), а также Berk, B.C. et al., 17 J. Am. Coll. Cardiol., 111B-117B (1991), ионизирующее излучение, токсины слияния, олигонуклеотиды обратного знака, генные векторы и рапамицин (rapamycin). Было описано также соматическое назначение пробукола (probucol) для торможения атерогенеза после баллонной ангиопластики (Schneider et al. (1993) Circulation 88:628-637, Tardiff et al. (1996) реферат 0524, Circulation 941-91. Rodes et al. Circulation 1998:97:429-436, Tardiff et al. Circulation 2003:107:552 and Lau et al. Circulation 2003:107:2031). Использование антиоксидантов и/или поглотителей свободных радикалов для торможения рестеноза описано в патенте США № 5326757, а также в публикации WO 95/26193 и в патенте СА 2106695.

В публикации WO 98/30255 описано использование пробукола и широкой группы других противоокислительных веществ (антиоксидантов), в том числе мелатонина, для торможения рестеноза в реканализованных кровеносных сосудах с использованием специально сконструированного катетера для локальной доставки лекарственного средства. Использование этого катетера для доставки лекарственного средства позволяет снизить полную дозу потребного лекарственного средства и достичь намного более высоких локальных концентраций, чем это возможно при системной доставке. Однако, несмотря на то, что различные исследования показали, что пробукол является эффективным в снижении рестеноза (см. упомянутые выше публикации), никакой эффект локальной доставки пробукола еще не был продемонстрирован, даже в самой публикации WO 98/30255.

Нанесение раламицина на стент, с использованием смеси рапамицина в полимерном растворе, уже было описано в ЕР-А-0950386. Клинические испытания также показали резкое снижение скоростей рестеноза за счет использования покрытого рапамицином стента. Потенциальным недостатком этой системы является использование рапамицина, который является токсичным лекарственным средством и воздействует не только на SMC пролиферацию, но также и на возобновление роста эндотелиальных клеток и на восстановление и пролиферацию фибробласта после имплантации стента, а также использование полимера, что всегда ведет к опасности возникновения вызванной полимером воспалительной реакции и к потенциальному появлению позднего рестеноза.

Краткое изложение изобретения.

Мелатонин (N-ацетил-5-метокситрифамин) или извлеченное из мелатонина лекарственное средство наносят на эндолюминальный протез для регулирования скорости заживления после сосудистой травмы, за счет уменьшения сосудистой травмы и воспаления, вызванного имплантацией протеза, что приводит к снижению неоинтимальной гиперплазии.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается использовать мелатонин для покрытия эндолюминального протеза. Вместо мелатонина и/или в дополнение к нему для покрытия может быть использовано полученное из мелатонина лекарственное средство, то есть лекарственное средство, которое имеет аналогичную химическую структуру и которое оказывает аналогичные воздействия, в частности, главным образом, такие же воздействия на скорость заживления стенки кровеносного сосуда. В искусственных условиях (in vitro) было показано, что мелатонин обладает видом действия, который отличается от вида действия рапамицина. Обнаружили, что мелатонин обладает противовоспалительными эффектами, среди ряда других действий. Мелатонин снижает деструкцию ткани во время воспалительных реакций при помощи различных средств. Мелатонин, за счет своей способности непосредственно удалять токсические свободные радикалы, снижает макромолекулярное повреждение во всех органах. Свободные радикалы и химически активные разновидности кислорода и азота, которые могут быть удалены при помощи мелатонина, включают в себя, среди прочего, высоко токсические гидроксильные радикалы (-ОН), пероксинитрит анион (ONOO-) и гипохлористую кислоту (HOCl). Все эти агенты способствуют воспалительной реакции и связаны с деструкцией ткани. Кроме того, мелатонин имеет другое средство для уменьшения повреждения, возникающего за счет воспаления. Мелатонин предупреждает транслокацию ядерного фактора каппа В (NF-kappaB) в ядро и его связывание с ДНК, в результате чего снижается прямая регуляция различных противовоспалительных цитокинов, например интерлейкинов, и фактора альфа некроза опухоли. Наконец, имеется косвенное свидетельство того, что мелатонин тормозит производство молекул слипания, которые способствуют прилипанию лейкоцитов к эндотелиальным клеткам. За счет этого средства мелатонин ослабляет миграцию трансэндотелиальных клеток и отек, которые способствуют повреждению ткани.

Несмотря на то что большинство поглотителей свободных радикалов и противовоспалительных агентов считаются недостаточно сильнодействующими для того, чтобы блокировать в достаточной мере неоинтимальную гиперплазию в стенте, автор настоящего изобретения обнаружил достаточное торможение повреждения сжатого элемента (peri-strut), воспаления сжатого элемента и неоинтимальной гиперплазии в коронарной модели стента на свиньях. Автор настоящего изобретения обнаружил торможение такой же амплитуды, как и в случае применения сильнодействующих антипролиферативных лекарственных средств, таких как сиролимус (sirolimus) и паклитаксел (paclitaxel) с использованием аналогичной технологии нанесения покрытия и с использованием такой же экспериментальной модели на животном, что подсказывает, что мелатонин является равносильным по сравнению с этими сильнодействующими антипролиферативными лекарственными средствами, причем он является более сильнодействующим, чем чистые антиоксиданты, такие как пробукол. Однако антипролиферативные лекарственные средства воздействуют на все клетки, участвующие в процессе заживления, что приводит к тяжелым побочным явлениям. Например, за счет блокирования возобновления роста эндотелиальных клеток, эти лекарственные средства замедляют восстановление слоя эндотелиальных клеток, что приводит к более длительному контакту поврежденной стенки сосуда с циркулирующим кровотоком. Это приводит к активации тромбоцита, образованию тромбов и риску тромбоза стента, причем следует иметь в виду, что тромбоциты и тромбин являются потенциальными активаторами клеток гладкой мышцы, что приводит к непрерывной стимуляции неоинтимальной гиперплазии. Тормозящее воздействие на фибробласт не так хорошо изучено, однако оно может отвечать за частую плохую установку стента, что обнаруживают при использовании покрытых рапамицином стентов. Преимущество использования мелатонина вместо сиролимуса и в особенности вместо паклитаксела заключается в том, что мелатонин не блокирует клетки, которые связаны со скоростью заживления. Он только нейтрализует токсические соединения, которые вызывают дальнейшее повреждение клеток, воспаление и сверхраздражение (перестимуляцию) клеток гладкой мышцы, что приводит к неоинтимальной гиперплазии и к рестенозу. Мелатонин нейтрализует токсические соединения, выделяемые воспалительными клетками в ответ на сосудистую травму. Полагают, что эти соединения несут ответственность за перестимуляцию скорости заживления, что ведет к сильной неоинтимальной пролиферации и рестенозу. Мелатонин также не оказывает прямого воздействия на возобновление роста эндотелиальных клеток и опосредованно, за счет удаления токсических веществ, которые также являются токсическими для эндотелиальных клеток, оказывает положительное воздействие на возобновление роста эндотелиальных клеток. Отсутствуют проблемы, связанные с потенциальной поздней тромбозной окклюзией стента за счет образования тромба. Другое преимущество по сравнению с использованием антипролиферативных препаратов заключается в том, что мелатонин не является цитотоксическим для клеток гладкой мышцы и других клеток, которые вовлечены в каскад неоинтимальной гиперплазии, даже при высоких концентрациях лекарственного средства. Следовательно, за счет использования мелатонина токсические продукты, которые повышают повреждение ткани и за счет этого избыточно стимулируют отклик (реакцию) заживления, что приводит к несоответствующей пролиферации клеток гладкой мышцы, к неоинтимальной гиперплазии и, в конечном счете, к сужению стента, нейтрализуются, так что стимул для утраты способности к дифференцировке и пролиферации клеток гладкой мышцы исключается до начала стимуляции каскада неоинтимальной гиперплазии. Было обнаружено, что в отличие от других противоокислительных лекарственных средств, мелатонин также оказывает непосредственное воздействие на воспалительные клетки, тормозя их активацию во время воспалительных процессов после повреждения ткани. Важность этого пути не понята до конца, но можно полагать, что это является ключевым в целительных воздействиях локальной доставки мелатонина на скорость заживления после сосудистой травмы. Отдельно от этих воздействий полученные автором настоящего изобретения экспериментальные результаты также свидетельствуют о прямом тормозящем воздействии мелатонина на утрату способности к дифференцировке и на пролиферацию.

До сих пор локальную доставку мелатонина использовали в ветеринарных имплантатах с покрытием, применяемых для регулирования сезонной селекции и других физиологических реакций. В публикации WO 98/30255 упоминается локализованная доставка пробукола и ряда других противоокислительных веществ, в том числе мелатонина, в количестве, достаточном для того, чтобы предупредить рестеноз в реканализованных кровеносных сосудах. В большинстве случаев использовали специально спроектированный катетер для локальной доставки лекарственного средства, однако, в некоторых случаях, в соответствии с публикацией WO 98/30255 считали предпочтительным использование имплантированных устройств, таких как имплантированные стенты, которые позволяют производить доставку противоокислительных веществ в течение продолжительных периодов времени. Недостаток использования баллона для локальной доставки лекарственного средства заключается в том, что лекарственное средство может быть освобождено только в течение ограниченного периода времени (до 5 минут), и в том, что эффективность локальной доставки лекарственного средства в сосудистую стенку является очень низкой (менее 1-5%) и очень вариабельной. Таким образом, до настоящего времени не обнаружен положительный результат использования локализованной интрасосудистой доставки противоокислительных веществ, аналогичных описанным в публикации WO 98/30255, на торможение рестеноза в реканализованных кровеносных сосудах, с использованием баллона для локальной доставки лекарственного средства или стента с покрытием, что не обсуждается даже и в самой публикации WO 98/30255. В публикации WO 98/30255 не приведены доказательства того, что мелатонин может быть эффективным в торможении рестеноза. Наоборот, приведены ссылки на противоокислительные вещества, отличающиеся от пробукола, а именно на вещества, описанные в публикациях US 5326757; WO 95/26193 и СА 2106695, в которых однако раскрыты специфические комбинации подобранных противоокислительных веществ (не мелатонина) или комбинация противоокислительных веществ (витамин С) с гиалуроновой кислотой, для усиления эффекта этой гиалуроновой кислоты в предотвращении сужения трубчатых стенок. Что касается пробукола, который в соответствии с публикацией WO 98/30255 является предпочтительным антиоксидантом, наоборот, ссылка сделана на публикации, которые показывают эффективность пробукола при торможении рестеноза. Следовательно, специалисту станет понятно, что в некоторых случаях, в которых может быть выгодно использовать имплантированный стент вместо катетера для доставки лекарственного средства, предпочтительным противоокислительным веществом будет пробукол, так как ясно, что количество противоокислительного вещества, которое может быть доставлено с использованием имплантированного стента намного меньше, чем количество, которое может быть доставлено с использованием катетера, и так как ясно, что намного большие количества других противоокислительных веществ, которые менее эффективны, чем пробукол, потребуются для того, чтобы предупредить рестеноз. Таким образом, в публикации WO 98/30255 отсутствуют указания относительно использования комбинации имплантированного стента, покрытого мелатонином, так что предлагаемая в соответствии с настоящим изобретением комбинация обладает новизной по сравнению с WO 98/30255. На основании содержащихся в публикации WO 98/30255 указаний, специалист может попытаться доставить пробукол при помощи имплантированного стента, но так как это не дает желательных результатов в торможении рестеноза, у него не будет стимула к попытке использования других противоокислительных веществ, которые для него предположительно являются менее эффективными в торможении рестеноза, чем пробукол.

Настоящее изобретение основано на неожиданном эффективном положительном воздействии локальной доставки мелатонина при помощи стента на сосудистую травму и воспаление, вероятнее всего за счет сильного нейтрализующего воздействия на токсические свободные радикалы, освобождаемые при вызванном травмой воспалении, а именно при помощи прямого противовоспалительного воздействия мелатонина, что улучшает заживление, обеспечивает меньшую стимуляцию клеток гладкой мышцы и пролиферацию, а также меньшее врастание клеток внутрь и меньшее сужение эндолюминального имплантата, эндоваскулярного протеза, шунта или катетера.

Экспериментальная работа с покрытыми мелатонином (N-ацетил-5-метокситрифтамином) коронарными стентами.

Чтобы избавиться от полимера, который всегда создает проблемы при нанесении покрытия из лекарственного средства на эндолюминальный протез, так как было показано, что многие полимеры не являются биосовместимыми и вызывают воспалительную реакцию, что ведет к SMC пролиферации и рестенозу, автор настоящего изобретения сделал попытку нанесения мелатонина непосредственно на поверхность эндолюминального протеза. В качестве эндолюминального протеза использовали имеющийся в продаже коронарный стент из нержавеющей стали марки 316L (V-Flex Plus, 16 мм/ 3.0 мм, William Cook Europe), и стент погружали в 20 мг/мл раствора этанола на 30 сек. После извлечения стента из раствора производили его сушку на воздухе с использованием теплового ламинарного потока, чтобы удалить этанол. За счет использования этого способа может быть обеспечена полная загрузка мелатонина на стенте, составляющая 20 мкг. Имплантация таких стентов в коронарную модель свиньи, с выдержкой в течение 5 дней, показала отличную биосовместимость системы, без возникновения какого-либо воспаления вокруг сжатых элементов стентов, выявленного при гистологическом анализе. После 4 недель неожиданно обнаружили 26%-ное снижение неоинтимальной гиперплазии по сравнению с голым стентом. Аналогичные эксперименты, проведенные с использованием пробукола, не приводят к существенному воздействию на воспалительную реакцию и неоинтимальную гиперплазию. Несмотря на использование низкой общей дозы мелатонина (20 мкг) была продемонстрирована существенная эффективность этой системы. Это может быть объяснено 1) сильным удаляющим действием мелатонина на свободные радикалы, 2) сильным противовоспалительным действием мелатонина, 3) возможно, прямым воздействием на SMC пролиферацию, и 4) не токсическим действием мелатонина на другие медиаторы скорости заживления.

Следующим шагом было повышение полной загрузки мелатонина за счет использования более концентрированных растворов мелатонина в этаноле. За счет этого может быть достигнута полная загрузка 300 мкг на стент. Эксперименты на свиньях показали эффективное блокирование воспалительной реакции и неоинтимальной гиперплазии за счет использования стентов с этой высокой дозой мелатонина.

Недостатком системы прямого покрытия является быстрое выделение лекарственного средства из стента. Полученные in-vitro кривые освобождения показывают 90% освобождения в течение 24 часов. Однако исследования in-vivo (в экспериментах на животных) показывают достаточную концентрацию мелатонина в коронарных сосудах в течение времени до 15 дней.

Для поддержания существенных концентраций мелатонина в течение более длительных периодов времени, чтобы получить длительный анти-рестенозный эффект, автор настоящего изобретения разработал новые способы, позволяющие обеспечить более медленное освобождение мелатонина. Лекарственное средство растворяют в биосовместимой эмульсии масла и растворителя, в которой лекарственное средство является хорошо растворимым. Стент погружают в эту эмульсию несколько раз и между различными операциями погружения производят его сушку на воздухе с использованием теплого ламинарного потока, чтобы испарить растворитель и упрочнить покрытие из лекарственного средства и масла. Эта система позволяет получить полную загрузку мелатонина на стенте, составляющую 500 мкг, а также обеспечить более медленное освобождение мелатонина в течение периода времени, составляющего несколько недель, а не дней.

Исследования in-vivo на коронарной свиной модели показывают отличную биосовместимость этого способа покрытия, так как никакого воспаления не наблюдали в течение 5 дней после использования загруженных лекарственным средством стентов.

Длительное торможение воспаления в сжатом элементе и неоинтимальной гиперплазии за счет применения стентов с загрузкой 500 мкг мелатонина, полученной при использовании этого способа, обеспечивается в течение времени до 3 месяцев. При использовании этого же способа покрытия для пробукола, указанный эффект не наблюдается.

Сравнительные испытания: предварительная клиническая оценка стентов, загруженных пробуколом и мелатонином.

Имплантация стента.

Были использованы домашние скрещенные поросята обоего пола весом 20-25 кг. Их кормили в течение испытаний стандартным натуральным зерном без добавки липидов или холестерина. Всех животных содержали в соответствии с руководящими указаниями Бельгийского национального института для лабораторных животных.

При проведении этого испытания использовали голые стенты Jostent Flexmaster (голый, n=8), а также использовали голые стенты, которые погружали в биологическое масло для получения покрытия (масло, n=7). Голые стенты погружали также в раствор, содержащий пробукол и биологическое масло, чтобы получить полную загрузку пробукола, составляющую 447+/-56 мкг на стент (пробукол, n=7); указанные голые стенты погружали также в раствор, содержащий мелатонин и биологическое масло, чтобы получить полную загрузку мелатонина, составляющую 367+/-47 мкг на стент (мелатонин, n=8). Стенты были имплантированы в коронарные артерии 15 поросят. Производили отслеживание всех поросят в течение 4 недель, чтобы оценить воспалительную реакцию сжатого элемента и неоинтимальную гиперплазию.

Хирургическую операцию и имплантацию стентов в коронарные артерии производили в соответствии с методикой, описанной в публикации De Scheerder et al. in "Local angiopeptin delivery using coated stents reduces neointimal proliferation in overstretched porcine coronary arteries." (“Локальная доставка ангиопептина с использованием покрытых стентов позволяет снизить неоинтимльную пролиферацию в чрезмерно растянутых свиных коронарных артериях”) J. Inves. Cardiol. 8:215-222; 1996, и в публикации "Experimental study of thrombogenicity and foreign body reaction induced by heparin-coated coronary stents," (“Экспериментальное исследование тромбогенности и реакции на постороннее тело, вызванных покрытыми гепарином коронарными стентами”) Circulation 95:1549-1553; 1997. Направляющий катетер был использован как опора для получения избыточного размера от 10 до 20%.

Методика.

Гистопатология.

Коронарные сегменты были тщательно рассечены вместе с сегментом сосуда, имеющим размер 1 см минимум, как в проксимальном, так и в дистальном направлении от стента. Полученные сегменты были фиксированы в 10%-ном растворе формалина. Был проведен гистопатологический анализ средней части каждого стента. Образцы ткани были встроены в смолу холодной полимеризации (Technovit 7100, Heraus Kulzer GmbH, and Wehrheim, Germany). Срезы толщиной 5 мкм были получены при помощи роторного микротома для тяжелого режима работы НМ 360 (Microm, Walldorf, Germany), снабженного ножом из твердого металла и окрашенного гематоксилинэозином, эластичным красителем и красителем фосфорновольфрамовая кислота - гематоксилин. Исследование под оптическим микроскопом было проведено опытным патологоанатомом, который не знал о типе использованного стента. Производили оценку по градациям повреждения стенки артерии, вызванного за счет установки (развертывания) стента (и, возможно, за счет воспаления, вызванного полимером), для каждого витка (нити) стента в соответствии с описанным Шварцем (Schwartz et al.).

Градация 0 = внутренняя упругая мембрана не повреждена, среда сжата, но не разорвана;

Градация 1 = внутренняя упругая мембрана разорвана;

Градация 2 = среда явно разорвана; внешняя упругая мембрана сжата, но не повреждена;

Градация 3 = обширный разрыв среды, идущий через внешнюю упругую мембрану или виток стента, находящийся в адвентиции.

Воспалительная реакции в каждом витке стента была тщательно изучена, причем искали воспалительные клетки и получили следующий результаты (при балльной оценке):

1 = редко локализованные гистолимфоциты, окружающие виток стента;

2 = более плотно локализованные гистолимфоциты, покрывающие виток стента, но отсутствуют лимфогранулема и/или гигантские клетки;

3 = диффузно локализованные гистолимфоциты и есть лимфогранулема и/или гигантские клетки, также поражающие среду.

Средний балл = сумма баллов для каждого витка, разделенная на число присутствующих витков.

Результаты.

Имплантация стента.

Все стенты были успешно имплантированы. Ангиография после имплантации стента показывает раскрытое состояние артериального просвета. Контроль всех подопытных поросят производили в планируемое время.

Гистопатология.

Сжатые элементы стента хорошо совмещены со стенкой артерии. Слой среды имел сжатие от минимального до среднего. Повышенная травма артерии была отмечена при использовании голых и покрытых только маслом групп стентов. Наблюдали наличие разрыва внутреннего эластичного тонкого слоя и слоя среды. Немногие сжатые элементы стентов имеют разрыв внешнего эластичного тонкого слоя. Травма артерии при использовании покрытых пробуколом и мелатонином групп стентов была незначительной. Особенно следует отметить группу покрытых мелатонином стентов, в которой наблюдали только разрывы внутреннего эластичного тонкого слоя. По сравнению с группой стентов, покрытых только маслом, в группе покрытых мелатонином стентов балл повреждения резко снижается.

Повышенное и более изменчивое воспаление сжатого элемента было отмечено при использовании голых и покрытых только маслом групп стентов. В некоторых срезах наблюдали случайные воспалительные клетки вокруг сжатых элементов стента. Однако на некоторых срезах наблюдали сильное воспаление до 3 баллов, присутствующее в некоторых сжатых элементах стента. В группе покрытых пробуколом стентов немногие сжатые элементы стентов имеют повышенную воспалительную реакцию в 2 балла. Более того в некоторых срезах наблюдали кровоизлияние вокруг сжатого элемента. Стенты с покрытием мелатонином имеют минимальную воспалительную реакцию. Воспаление в баллах для групп стентов с покрытием пробуколом и мелатонином было ниже, чем для групп голых стентов и стентов только с масляным покрытием (пробутол 1.03±0.08; мелатонин 1.00±0.00, по сравнению с 1.18±0.40 для голых стентов и 1.21±0.49 для стентов только с масляным покрытием). Не наблюдали остатков полимера вокруг сжатых элементов стентов во всех группах с покрытием.

Морфометрия (Таблица).

Неоинтимальная гиперплазия во всех группах была хорошо организована. Область просвета стентов с покрытием мелатонином была шире, чем в других группах. Более того неоинтимальная гиперплазия (0.89±0.28 мм²) и площадь стеноза (16±7%) группы с покрытием мелатонином были весьма ограничены, хотя превышение размера (Bal/IEL, отношение площади баллона к площади IEL) было сравнимо с другими группами.

Переменное воспаление и неоинтимальная гиперплазия наблюдались в покрытых только маслом стентах. Однако, по сравнению с голыми стентами, не были обнаружены повышенные воспалительная реакция и неоинтимальная гиперплазия.

Покрытые пробуколом стенты позволяют снижать травму артерии и воспалительную реакцию по сравнению с голыми стентами и с покрытыми только маслом стентами, однако не было обнаружено существенного влияния на неоинтимальную гиперплазию.

Покрытые мелатонином стенты позволяют существенно снижать воспалительную реакцию и неоинтимальную гиперплазию по сравнению с голыми стентами и с покрытыми только маслом стентами.

Дополнительные исследования с использованием различных полных доз загрузки пробукола на стент (10-2000 мкг) дают аналогичные результаты и показывают отсутствие существенного влияния на неоинтимальную гиперплазию. Напротив, в случае мелатонина отклик зависит от дозы, причем существенное торможение неоинтимальной гиперплазии наблюдается уже при дозе 0.5 мкг на 1 мм²площади стента (то есть площади поверхности стента, которая имеет покрытие); это вновь подсказывает, что мелатонин обладает тормозящим воздействием на неоинтимальную гиперплазию, которое не зависит от его антиоксидантных свойств.

Показания.

Локальная доставка мелатонина за счет нанесения покрытия мелатонина на эндолюминальный протез, шунт или катетер и локальная доставка мелатонина к окружающей ткани после имплантации протеза, шунта или катетера приводят к торможению повреждения ткани, воспаления и пролиферации клеток, что позволяет предупреждать неоинтимальную гиперплазию и рестеноз, распространение опухоли и врастание внутрь эндолюминального протеза, а также предупреждать врастание внутрь ткани в катетеры и шунты, что может вызывать их разрушение.

Различные потенциальные методы доставки мелатонина (N-ацетил-3-метокситрифтамина):

локальная доставка мелатонина, а также его аналогов или терапевтических веществ с аналогичными рабочими механизмами возможна из эндоваскулярного протеза, катетера или шунта, из сжатых элементов стента, из перфораций в сжатых элементах стентов, из каналов в сжатом элементе стента, из пустотелой проволоки, образующей стент, из стентового трансплантата, трансплантатов, кожуха или оболочки стента;

за счет прямого сцепления лекарственного средства с металлической основой сжатого элемента стента, а также с перфорациями и каналами в сжатых элементах;

или за счет перемешивания с полимерами (как с разлагаемыми, так и с неразлагаемыми), или за счет перемешивания с биосовместимым клеем (в частности, с маслом или жиром) для сцепления лекарственного средства со стентом или трансплантатом;

или за счет внедрения лекарственного средства в металл корпуса стента или трансплантата, который модифицирован и содержит микропоры, каналы или перфорации;

или за счет ковалентного связывания лекарственного средства со стентом при помощи химической технологии раствора или сухой химической технологии (например, при помощи способов осаждения из паровой фазы, таких как высокочастотная плазменная полимеризация) и комбинаций этих технологий;

за счет экстрасосудистой доставки по перикардиальному пути;

за счет экстрасосудистой доставки при помощи адвентивного нанесения составов продолжительного освобождения.

1. Прямое нанесение лекарственного средства на металлическую поверхность.

Стенты погружают в раствор мелатонина в растворителе, например в этаноле, при окончательной концентрации в диапазоне от 0.001 до 50 вес.%. После испарения растворителя на стенте остается пленка мелатонина.

2. Доставка из полимерной матрицы.

Раствор мелатонина, приготовленный в растворителе, который является растворимым в полимерном несущем растворе, перемешивают с раствором полимера при окончательной концентрации в диапазоне от 0.001 до 50 вес.% лекарственного средства. Полимеры являются биосовместимыми (то есть не вызывают никакой отрицательной реакции ткани и не способствуют образованию тромбов на стенке) и разлагаемыми, такими как полиэфиры или сополиэфиры на основе лактона, например полилактид, поликапролактонгликолид, полиортоэфиры, полиангидриды; полиаминокислоты; полисахариды; полифосфазены; сополимеры поли(эфир-эфир), например РЕО-PLLA, или их смеси. Нерассасывающиеся биосовместимые полимеры также являются подходящими кандидатами, например такие полимеры, как полидиметилсилоксан; поли(этиленвинилацетат); полимеры или сополимеры на основе акрилата, например поли(гидроксиэтилметилметакрилат, поливинилпирролидинон; фторированные полимеры, такие как политетрафторэтилен; эфиры целлюлозы.

Смесь полимер - лекарственное средство наносят на поверхности стента за счет погружения (окунания) или напыления, или же наносят покрытие щеткой или наносят за счет окунания и кручения, или за счет комбинации указанных способов, и создают возможность испарения растворителя, в результате чего остается пленка с захваченным мелатонином.

3. Доставка из биосовместимого клея (эмульсии масло/растворитель). Используют раствор мелатонина, перемешанный с эмульсией масло/растворитель при окончательной концентрации в диапазоне от 0.001 до 50 вес.% лекарственного средства. Смесь эмульсии с лекарственным средством наносят на поверхность стента за счет погружения (окунания) или напыления покрытия, или же наносят покрытие щеткой или наносят за счет окунания и кручения, или за счет комбинации указанных способов, и создают возможность испарения растворителя, в результате чего остается пленка масла или жира с захваченным мелатонином.

4. Доставка из микропористых депо, пор или перфораций в основе стента, через полимерное мембранное покрытие или через покрытие клеем/лекарственным средством.

Стент, корпус которого модифицирован и содержит микропоры, поры, каналы, перфорации или выемки, погружают в раствор мелатонина, с концентрацией в диапазоне от 0.001 вес.% до насыщенной, с использованием органического растворителя, такого как ацетон или метиленхлорид, на время, достаточное для того, чтобы позволить раствору просочиться в поры. (Раствор погружения также должен быть сжат, чтобы улучшить эффективность загрузки). После испарения растворителя, стент погружают на короткое время в свежий растворитель, чтобы удалить избыток связанного с поверхностью лекарственного средства. Дополнительный раствор полимера, выбранного из полимеров, указанных в первом экспериментальном способе, может быть нанесен на стент в соответствии с подробно описанным здесь выше. Этот внешний слой полимера затем будет действовать как деблокатор и контролер диффузии при освобождении лекарственного средства.

5. Доставка посредством лизиса фала ковалентного лекарственного средства.

Мелатонин модифицирован для того, чтобы содержать гидролитически или ферментно лабильную ковалентную связь для сцепления с поверхностью стента, который сам по себе химически модифицирован для обеспечения ковалентного связывания. Для этого могут подойти ковалентные связи, такие как эфир, амиды или ангидриды.

6. Перикардиальная доставка.

А: Полимерный лист: мелатонин объединяют, при концентрации в ранее указанном диапазоне, с распадающимся полимером, таким как поли(капролактон-гликолид) или с нераспадающимся полимером, таким как, например, полидиметилсилоксан, и из смеси отливают тонкий лист, с толщиной в диапазоне от 10 пм до 10 мкм. Полученный лист может быть обернут периваскулярно вокруг заданного сосуда. Преимущественно используют рассасывающийся полимер.

В: Конформное покрытие: мелатонин комбинируют с полимером, который имеет температуру плавления свыше 37°С, в более конкретно в диапазоне от 40 до 45°С. Полученную смесь наносят в расплавленном состоянии на внешнюю сторону заданного сосуда. После охлаждения до температуры человеческого тела смесь затвердевает и образует конформное покрытие на стенке сосуда. Могут быть использованы как нерассасывающиеся, так и рассасывающиеся биосовместимые полимеры.

Несмотря на то что были описаны различные концепции осуществления изобретения, совершенно ясно, что специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения в конструкцию стента и в дозу нанесенного лекарственного средства, которые не выходят, однако, за рамки формулы изобретения.

Реферат

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к внутрипросветным протезам, таким как коронарный стент. Стент для имплантации, по меньшей мере, частично, в кровеносный сосуд в контакте со стенкой кровеносного сосуда содержит, по меньшей мере, одно освобождаемое лечебное средство. Освобождаемое лечебное средство содержит мелатонин или лекарственное средство, полученное из мелатонина. Лечебное средство нанесено на поверхность стента, не имеющую покрытия. Изобретение обеспечивает предупреждение воспаления, возбужденного травмой, вызванной за счет имплантации стента; предупреждение неоинтимальной пролиферации ткани и врастания внутрь ткани; управляемое освобождение полностью биосовместимого лекарственного средства в течение нескольких недель. 5 з.п. ф-лы, 1 табл.

Формула