一款可以持续释放腺苷的PCI导引钢丝

“无复流现象”会减弱甚至加重PCI的预后，目前尚无针对预防无复流的专用器械。笔记今天介绍一款新型的PTCA导引钢丝Adenowires（后简称腺苷导丝），其设计平台包括无破坏性的亲水涂层，导丝头端可在整个PCI过程中连续释放腺苷。腺苷可扩张血管，从而起到预防和治疗微血管阻塞和无复流的作用。

导丝是PCI必备工具，如果导丝头端像药物球囊或DES一样涂一些药物（比如腺苷），腺苷释放出来就可以扩张远段的冠状动脉和冠脉微循环，有可能预防无复流现象。

最初按照传统导丝来设计，研发人员使用聚氨酯技术开发了一种腺苷的无毒五聚体形式。尽管导丝能够持续释放腺苷并表现出适度的冠脉扩张，但基于两个原因否决了这一初始方案。第一个原因：导丝的表面积很小，药物负载量不够。第二个原因：与有亲水性涂层的导丝相比，该涂层是可降解的，润滑性、耐久性和粘合性的表现就差了。

于是设计了线圈带有间距的导丝，用来增加药物装载的表面积。与两家先进的导丝制造商（Asahi-Intecc和Lake Region Medical）合作，把两家普通导丝的远端15cm处0.005英寸的线圈增加了间距，且保持了导丝的操作性能。导丝由不锈钢和头端15cm有间距的线圈绕制而成，其中不透射线的钨铂标记位置略有变动。线圈绕制部分未镀膜，实心芯轴上覆盖了特氟龙（图1）。两款导丝机械测试（所有连接的拉伸测试、扭力、扭矩、头端曲率和生物相容性）均满足标准，并与之前导丝相似。

图1

导丝经过等离子体处理，使羟基附着到金属表面，并且甲氧基-聚乙二醇-硅烷醇底漆层与羟基共价连接。使用聚乙烯醇（PVA）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和聚乙酸乙烯酯，将含有喷射研磨的腺苷药物层氢键绑定到聚乙二醇-硅烷醇层上，外部再涂上外屏障层，最后用冷冻/解冻固化的方法处理涂层。

涂层的材料由聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、甲氧基-聚乙二醇-硅烷和腺苷组成。用超声波探头在乙醇中清洗导丝线圈远段20-30cm的区域5分钟，然后去离子水清洗5分钟，用氮气管干燥。接下来使用商用设备（PE25-JW）对导丝进行2分钟的氧等离子体处理，可使羟基沉积在导丝表面上（图2）。再使用甲氧基-PEG-硅烷（MW，20kDa）在导丝上完成底漆层。用乙醇/水溶液（95/5w/w）中制备了甲氧基-PEG-硅烷溶液（40mg/mL），并用冰醋酸滴定pH至5.0。30分钟后让甲氧基-PEG-硅烷水解（图3），将导丝浸入水解的甲氧基-PEG-硅烷混合物中1小时，并在设定为<0.1 bar的真空烘箱中70°C固化90分钟。如图4所示，硅烷醇基团与不锈钢上的羟基共价键结合，并与相邻的硅烷醇基团交联，形成坚固的底漆层。

图2

图3

图4

接下来就是制备药物内层。先准备好20％w/w的PVA/PVP（质量比99:1）去离子水溶液，并在搅拌下高压灭菌1小时，这样可产生均匀且无气泡的过饱和溶液。使用水浴将PVA/PVP溶液的温度保持在65℃。药物层腺苷浓度需要达到25%才能提供足够的药物负载量，但腺苷很难溶于水（80mg/mL），因此很难在药物层中达到此浓度。另外，商业腺苷的平均粒径为55μm，这会影响导丝的润滑性。为了克服这些障碍，采用了2次喷射研磨工艺将固态的腺苷颗粒减小至<5μm。然后把微粉化的腺苷在去离子水中混合，超声处理15分钟，然后添加到PVA/PVP混合物中，搅拌PVA/PVP/腺苷混合物直至均匀。这产生了包含7.5％PVA、67.5％水和25％腺苷的混合物，混合物在涂层过程中需保持在65℃。接下来，将涂有PEG-硅烷醇底漆的导丝涂上含腺苷的水凝胶。水凝胶中的多个羟基与底漆中的多个醚、羰基和胺基形成氢键，因此在含腺苷的水凝胶层和底漆层之间形成了广泛的氢键连接网（图5）。这样药物层与导丝表面可以稳定附着。激光衍射和光学显微镜显示，即使在水凝胶中放置1周，喷气研磨的腺苷仍保持稳定的粒径。

图5

用PVA和PVAc以1:3（w / w）的比例制备外屏障层。如上所述调制不含PVP的20％PVA溶液，将市售的PVAc用稳定剂和赋形剂作30%分散添加到PVA溶液中去，并在65°C下用机械混合均匀。由5％PVA、80％去离子水和15％PVAc组成的最终溶液在室温下放置备用。

使用机器对导丝进行涂层，设置好进退参数，导丝每10cm长的总聚合物重量约≈45 mg。腺苷药物涂层，以200mm/min的速率插入，停留10秒后以40mm/min的速率退出。涂上药物后，立即将导丝在液氮中速冻，并进行60分钟的冷冻/解冻循环：在-20°C下冷冻45分钟，室温下解冻，重复该冷冻/解冻循环以固化凝胶。然后以500mm / s的退出速率在导丝上涂上外屏障层，再对导丝进行2次冷冻/解冻循环。最后的产品导丝每10cm的总聚合物重量约为40至45mg，每10cm的腺苷载药量为2.7±0.2mg。

体外研究显示每10cm载药量为2.7±0.2 mg的腺苷导丝，腺苷在60分钟内呈曲线洗脱。猪的研究证实，在30分钟内冠脉血流速度（CFV）立即显著增加。在导丝送入冠脉后的前10分钟内，冠状动脉血流储备的速度增加了2.5%，相当于在冠脉内每分钟输注腺苷50µg/ kg的效果 。在冠脉内注入乙酰胆碱引起微血管严重血管收缩的进一步研究表明，送入能释放腺苷的导丝既能预防也能逆转乙酰胆碱引起的CFV下降。

一个患有急性无复流和严重局部缺血的实验动物病例证明了能释放腺苷的导丝可立即恢复正常冠脉灌注的功效，在送入该导丝后无复流立即被逆转（图6）。

图6

这款导丝可以在PCI手术期间将药理学剂量的腺苷直接连续释放到冠脉微循环系统中。一台PCI从开始到结束，平均时间大概60分钟。即使比较复杂的病变和急性冠脉闭塞，如果指引导管到位后，将导丝送入到罪犯血管，然后进行球囊扩张和支架植入的时间也常常不超过30分钟；因此，Adenowire设计为释放药理学量的腺苷提供了比较足够的时限。

由于测试是在猪的冠状动脉中进行，腺苷导丝只能送入冠脉5至6cm，而人的冠脉可以至少容纳9cm，人冠脉的血管舒张反应可能会更大。腺苷导丝送入猪冠状动脉没有影响全身性血液动力学、心律不齐或心脏传导阻滞。但如果冠脉中腺苷导丝进入长度增加会给向患者输送更多的腺苷，因此，如果应用到人体，应仔细观察腺苷导丝可能对患者血流动力学和心律不齐的影响。

体外研究表明，Adenowires还有显著抑制血小板聚集的作用。在血栓形成较大的情况下，Adenowires可以提供更多的益处来减少血栓形成。

该技术还可能用于压力导丝测定FFR，可避免静脉内大量输注腺苷的副作用。涂层制作工艺也可用于介入手术中其他药物的控释，例如抗凝和抗血小板制剂，抗凝和抗有丝分裂制剂。还可用于其他器械涂层，例如血管鞘、导管、球囊和支架。

参考文献：

DOI:10.1161/JAHA.120.019275

https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/JAHA.120.019275