學研新創 - 特化材料與應用生技
學生組 第一名 - 具有形狀記憶與可快速自我膨脹之生物可分解式藥物釋放型血管支架
2012-01-10
國立清華大學化學工程學系

國立清華大學化學工程學系/陳美瑾

藥物釋放型血管支架(drug-eluting stent)已廣泛地被應用在治療冠狀動脈硬化之心血管疾病上,文獻顯示此血管支架能有效地降低經皮冠狀動脈擴張術(percutaneous transluminal coronary angioplasty, PTCA)後血管再狹窄的發生。然而,目前市售的藥物釋放型血管支架,是在金屬支架上,再塗佈一層生物不可分解的高分子,當作藥物的儲存處。一旦藥物被完全釋放後,金屬的支架與殘留的不可分解之高分子塗佈層,將會永久地存在於體內,導致一些不利的併發症。由臨床研究發現,血管再狹窄一般只發生在PTCA術後的3~6個月內,過了這段期間,血管支架的存在便不是如此必要。因此,考量到臨床上短期的須求與金屬支架可能引起的長期併發症,生物可分解式的藥物釋放型血管支架將會是個理想的替代方案。

獨特性
本研究的獨特性在利用簡單的共價交聯(covalent crosslinks)方式,將生物可分解之幾丁聚醣混成膜塑形,使其具有形狀記憶(shape memory property)的功能,並結合幾丁聚醣之水膠特性,能受水合作用的影響而快速膨潤(rapid self-expansion)與收縮。本研究所製備的生物可分解式血管支架,在乾躁的環境下會自動縮小,有利於PTCA手術時在血管內的傳輸;當支架置放到血管病變處後,由於接觸到血液,它就會自我膨脹,恢復到交聯塑形時的大小,達到擴張支撐血管的目的。支架膨開與置放時間短,不會造成細胞傷害或手術的不便。
此外,再將具有抑制血管內膜增生的藥物包覆在血管支架中,製備成藥物釋放型血管支架,此支架不僅可快速地自我膨脹支撐血管,防止血管回彈,並且能在血管病變處,緩慢地釋放具有抑制血管內膜增生的藥物,雙管其下,將可有效地降低PTCA後再狹窄的發生率。

重要性
(1)生物可分解式的血管支架。
(2)具有形狀記憶的功能,乾躁時會自動縮小,方便於體內傳送;接觸到水溶液後,可於3分鐘內快速自我膨脹,支撐血管壁。
(3)可包藥量比金屬支架要高。
(4)擁有良好的機械性質,可承受應力壓縮達30%的形變量。
(5)製程簡單(只須四個步驟)且成本低廉。

初步結果
由初步的動物實驗結果顯示,本研究所製造的血管支架機械性質與血液相容性佳,很有潛力繼續發展成為藥物釋放型的血管支架,與市售的血管支架競爭。目前正在進行包藥與中/長期的動物實驗,評估長期的生物相容性與可行性。

 

評審推薦
此項研究充分利用生物材料之特性,以簡單的製程,將幾丁聚醣混成膜塑形,使其具有形狀記憶功能,製成可分解式之藥物釋放型血管支架。整體而言,是一項極具創新性及競爭力的應用研究,目的是為了改善目前市售的藥物釋放型血管支架,其金屬支架與殘留的高分子塗佈層留在體內可能導致的併發症。此研究不僅製程簡易,同時也兼顧使用之便利性、藥物包覆率及耐壓性等。目前已進入動物實驗以驗證其相容性及可行性,如研發成功,將可應用於治療冠狀動脈硬化之心血管疾病上。其利用生物技術改善重要醫療問題的研究方向,具有商業化潛力及市場性,是一項非常優秀的研發應用,值得高度肯定。
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