DE69633012T2

DE69633012T2 - Stickstoffoxyd-freisetzende verbindungen sowie methoden und intravaskuläre vorrichtungen zu ihrem gebrauch zum vorbeugen von restenosen

Info

Publication number: DE69633012T2
Application number: DE69633012T
Authority: DE
Inventors: M. Gerald ROSEN; R. William HERZOG; Sovitj Pou
Original assignee: NovoVascular Inc
Current assignee: NovoVascular Inc
Priority date: 1995-04-24
Filing date: 1996-04-23
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2016-04-24
Also published as: JPH11505135A; DE69633012D1; ATE271888T1; WO1996033757A1; US5665077A; EP0830161B1; EP0830161A4; AU5562896A; EP0830161A1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Bereich der Erfindung
Diese Erfindung betrifft allgemein neue Stickstoffoxid-freisetzende Nitroso-Zusammensetzungen und Wirkstoff-Transportsysteme sowie ein Verfahren für deren Verwendung, insbesondere zur Prävention von Restenosen nach perkutaner, transluminaler koronärer Angioplastie, und zur Prävention einer akuten oder subakuten thrombischen Okklusion im Zusammenhang mit der Verwendung oder Entwicklung einer synthetischen Vorrichtung innerhalb des vaskulären Baums.
2. Beschreibung des Standes der Technik
1980 fanden Furchgott und Zawadzki (Nature, 288: 373–376, 1980) heraus, dass Acetylcholin eine vaskuläre Relaxation in prä-kontrahierten aortischen Ringen induzierte, welche von der Gegenwart des Endotheliums abhängig war. Basierend auf einer Reihe eleganter Experimente schlugen diese Wissenschaftler vor, dass die endothelialen Zellen, stimuliert durch die Gegenwart von Acetylcholin, einen Faktor freisetzten, welcher zu dem darunter liegenden, glatten Muskel diffundierte, was in einer Relaxation des Gewebes resultierte. Sie nannten diesen Faktor endothelialen Relaxationsfaktor (EDRF, Endothelial-derived Relaxation Factor). 1987 bestimmten Palmer und Mitarbeiter (Nature, 327: 524–526, 1987), dass das freie Radikal, Stickstoffoxid, viele der für EDRF berichteten physiologischen Eigenschaften aufwies. Neben der Regulierung des vaskulären Tonus, wurde herausgefunden, dass Stickstoffoxid: (a) die neutrophile Adhäsion inhibiert, (b) der Thrombozytenaggregation entgegenwirkt und (c) das Makrophagen-vermittelte mikrobielle Abtöten verstärkt (siehe S. H. Snyder und D. S. Bredt, Sci. Amer. 68–77, Mai 1992; S. Moncada and A. Higgs, New Engl. J. Med. 329: 2002–2012, 1993).
Da es den Anschein hat, dass Stickstoffoxid eine zentrale Rolle bei der Regulierung vieler physiologischer Funktionen spielt, ist es nicht überraschend, dass dieses freie Radikal viele pathologische Zustände abmildern kann, welche in Abwesenheit von Stickstoffoxid zu einer schweren Verletzung führen würden. Da Stickstoffoxid ein Gas darstellt, ist es jedoch nicht geeignet zur systemischen Verabreichung zur Behandlung einer lokalisierten Abnormität oder Krankheit, da eine nicht toxische, therapeutisch wirksame Dosierung unter diesen Umständen schwer, wenn nicht unmöglich, zu erzielen ist. Sogar wenn es möglich wäre, die Dosis an Stickstoffoxid vorsichtig zu titrieren, um eine systemische Toxizität zu minimieren, wäre es sehr schwer eine wirksame Dosis an die interessante Stelle lokal zu transportieren. Daher hat die Entwicklung eines therapeutischen Wirkstoffs, der die pharmakologische Wirkung von Stickstoffoxid nachahmen würde, beträchtliche Aufmerksamkeit erzielt. Verschiedene Klassen Stickstoffoxid-freisetzender Verbindungen wurden entwickelt, einschließlich Syndnoeimin (Noack und Feelisch, J. Cardiovasc. Pharmacol., 148: 51–55, 1989), Nitroglycerin (Noack und Feelisch, J. Cardiovasc. Pharmacol., 148: 51–55, 1989), S-Nitroso-Derivate (Ignarro, Lippton, Edwards, Baribos, Hyman, Kadowitz und Gretter, J. Pharmacol. Exp. Ther., 218: 739–729, 1981; Kowaluk und Fung, J. Pharmacol. Exp. Ther., 255: 1256–1254, 1990) und N-Nitroso-Verbindungen (Maragos, Morley, Wink, Dunams, Saavedra, Hoffman, Bove, Isaac, Hrabie und Keefer, J. Med. Chem., 34: 3242–3247, 1991). Diese Verbindungen erfordern eine Aktivierung, entweder durch Hydrolyse oder Oxidation, um Stickstoffoxid zu erzeugen. Alternativ haben mehrere Studien "eingesperrte Stickstoffoxid-Verbindungen", die Stickstoffoxid erzeugen, photolysiert. Es wurde z. B. berichtet, dass die Organometall-enthaltende Verbindung Nitroprussid bei Aktivierung mit Licht Stickstoffoxid freisetzt (Bates, Baker, Guerra und Harrison, Biochem. Pharmacol., 428: 8157–8165, 1991). Im Gegensatz dazu versagte die Erzeugung von Stickstoffoxid durch Aktivierung mit Licht aus Ruthenium-Nitrosyltrichlorid darin, die Thrombozytenaggregation zu inhibieren, wodurch die Nützlichkeit dieses Zuganges in Frage gestellt wird (Makings und Tsien, J. Biol. Chem., 269: 6282–6285, 1994). Schließlich kann 2-Methyl-2-Nitrosopropan bei Photolyse Stickstoffoxid durch Licht-induzierte homolytische Spaltung der Kohlenstoff-Stickstoff-Bindung freisetzen (Pou, Anderson, Surichamorn, Keaton und Tod, Mol. Pharmacol. 46: 709–715, 1994).
Vorrichtungen und Verfahren wurden entwickelt, um Stickstoffoxid-freisetzende Verbindungen und andere Wirkstoffe selektiv und lokal zu einer ausgewählten, inneren Stelle des Körpergewebes zu transportieren, z. B. zur Prävention von Restenosen nach perkutaner, transluminaler, koronärer Angioplastie. Ein Beispiel stellt U.S. 5,282,785. dar, welches eine Wirkstoff-Beförderungsvorrichtung anwendet, die einen flexiblen Katheter zur Einführung in ein inneres Zielgebiet des Körpers sowie ein mit diesem Katheter verbundenes Wirkstoff-Transportmittel umfasst. Bei dieser Version transportiert das Letztere den Wirkstoff in einer radikal eingeschränkten Weise und umfasst (a) eine Wirkstoff-Transportkammer am distalen Ende der Wirkstoff-Transportvorrichtung, wobei die Kammer einen selektiv permeablen, äußeren Membran-Anteil aufweist und umfängliche Lippen, die sowohl an die proximalen als auch die distalen Enden des Wirkstoff-Transportsystems angrenzen, um die Bewegung eines Wirkstoffs jenseits eines Segmentes des inneren Gewebes zu minimieren, und einen Transportdurchgang für Flüssigkeit, der sich von der Kammer bis zum proximalen Ende des Katheters erstreckt; und (b) einen nicht-permeablen Ballon, welcher an einem Teil der Kammer befestigt ist und diesen umgibt, welcher, wenn er aufgeblasen ist, die Kammer am Zielgebiet sichert und den lokalen Transport des Wirkstoffs durch Bereitstellen eines engen Kontaktes zwischen dem Ballon und einem Teil des inneren Körpergewebes radikal einschränkt. Die Vorrichtung schließt ebenfalls ein Mittel zur Unterstützung des Transportes des Wirkstoffs durch die selektiv permeable, äußere Membran ein, mit oder ohne Anwendung von Druck.
Ähnlich umfasst U.S. 5,286,254, welche ebenfalls ein Verfahren anwendet, einen flexiblen Katheter mit einem distalen Ende und einem proximalen Ende, welcher zur Einführung in einen inneren Bereich eines Körpers angepasst ist, ein Wirkstoff-Transportmittel mit einem Transportdurchgang für Flüssigkeit, um einen Wirkstoff zum distalen Ende der Vorrichtung zu transportieren, einer äußeren Wand und einem selektiv permeablen, mikroporösen, äußeren Membran-Teil in der Nähe des distalen Endes und einem nicht permeablen Ende, um den Transport des Wirkstoffs zum Zielgebiet zu verstärken; sowie ein Phorese-Mittel zur Unterstützung des Transportes des Wirkstoffs durch die selektiv permeable Membran.
Diese ähnlichen Arten von Vorrichtungen besitzen den Nachteil, wie es die meisten intravaskulären Vorrichtungen tun, dass sie die Thrombozyten-Abscheidung an der Stelle, an der die Vorrichtung lokalisiert ist, fördern, wie dies der Fall ist bei Stents oder nach Entfernung einer Vorrichtung an einer vaskulären Stelle, welche entweder eine Behandlung mit einer Ballon-Angioplastie oder der Transportvorrichtung, wie in U.S. 5,282,785 und U.S. 5,286,254 beschrieben, erhalten hat.
Das Verfahren dieser Erfindung stellt ein Verfahren zur Verringerung der Thrombozytenaggregation bereit, entweder in Form einer Beschichtung, die sich auf einer medizinischen Vorrichtung, welche permanent in einem Blutgefäß implantiert ist oder welche auf einer temporären Basis mit dem zirkulierenden Blut eines Lebewesens in Kontakt kommt, aufbaut, oder in Form eines abtrennbaren Klumpens, welcher, wenn er zum Gehirn, zur Lunge oder zum Herzen wandert, eine schwächende oder lebensbedrohende Folge eines kardiovaskulären chirurgischen Vorgehens darstellen kann.
U.S. 5,405,919 offenbart die Verwendung von NO-freisetzenden Verbindungen, welche sich strukturell von den Verbindungen der vorliegenden Erfindung unterscheiden, zur Herstellung von Stickstoffoxid-freisetzenden medizinischen Vorrichtungen, um z. B. Restenosen nach einer Stent-Implantation zu inhibieren.
Zusammenfassung der Erfindung
Hinsichtlich des Verfahrens betrifft diese Erfindung ein Verfahren zur Prävention der Thrombozytenaggregation aus Blut, welches in einem Lebewesen fließt, wobei die Aggregation daraus resultiert, dass das Blut einem Fremdkörper ausgesetzt ist, und wobei das Verfahren die Beschichtung der Oberfläche des Fremdkörpers, welcher das Blut kontaktiert, vor dem Kontakt damit mit einem physiologisch akzeptablen Polymer umfasst, welches in dem Blut nicht löslich ist und welches gelöst oder dispergiert darin eine Menge einer Nitroso-Verbindung enthält, welche sich bei Körpertemperatur langsam zersetzt und dabei eine Menge an Stickstoffoxid von der Beschichtung freisetzt, welche wirksam ist, um die Thrombozytenaggregation, die anderenfalls durch den Fremdkörper gefördert werden würde, zu inhibieren.
Bezüglich der Zusammensetzung betrifft diese Erfindung eine wässrige, flüssige Beschichtungszusammensetzung, welche (a) ein wässriges Medium; (b) ein in dem Medium gelöstes oder dispergiertes, injizierbares, physiologisch akzeptables Polymer; und (c) eine Nitroso-Verbindung umfasst, welche sich bei Körpertemperatur langsam zersetzt und dabei Stickstoffoxid erzeugt, wobei das Polymer aus dem wässrigen Medium ausgefällt werden kann, z. B. durch Änderung des pH oder der Ionenstärke des wässrigen Mediums, und wobei die Konzentration der Nitroso- Verbindung in dem wässrigen Medium wirksam ist, um eine die Thrombozytenaggregation inhibierende Menge an Stickstoffoxid zu erzeugen, wenn das Polymer mit der darin eingeschlossenen Nitroso-Verbindung auf einer die Thrombozytenaggregation fördernden Oberfläche innerhalb des Körpers eines Lebewesens abgeschieden wird.
Bezüglich eines Gegenstandes der Herstellung betrifft diese Erfindung eine intravaskuläre medizinische Vorrichtung, wie einen Ballon oder eine Katheterspitze, angepasst zur Einführung in ein Blutgefäß, oder einen Stent, angepasst zur Implantation auf die innere Wand eines Blutgefäßes, z. B. in Verbindung mit einer perkutanen, transluminalen Angioplastie, deren Oberflächen, welche mit dem Blutstrom eines Lebewesens in Kontakt stehen, mit einer Beschichtung eines physiologisch akzeptablen Polymers beschichtet sind, welches in Blut nicht löslich ist und welches gelöst oder dispergiert darin eine Menge einer Nitroso-Verbindung enthält, die sich bei Körpertemperatur über einen längeren Zeitraum langsam zersetzt und dabei Stickstoffoxid in einer Geschwindigkeit freisetzt, die wirksam ist, um die Thrombozytenaggregation, welche anderenfalls, wenn der Stent in einem Blutgefäß implantiert ist, auftreten könnte, zu verhindern.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Zeichnung stellt einen ansonsten herkömmlichen, chirurgischen Stent 1 dar, welcher zur Implantation in den Abschnitt eines Blutgefäßes, welcher einer koronären Angioplastie unterworfen wurde, angepasst ist, in Form einer Länge einer offenen Geweberöhre, welche aus einer Vielzahl von miteinander verwobenen Edelstahldrähten 2 ausgebildet ist, zur Haftung an der inneren Wand des Blutgefäßes, wobei die Drähte eine Membran-artige, durchsichtige Beschichtung 3 darauf aufweisen und die Zwischenräume dazwischen einen Film aus Fibrin besitzen, welcher eine Stickstoff-freisetzende Nitroso-Verbindung enthält.
Detaillierte Beschreibung
Die Erfindung basiert auf der Entdeckung, dass die Thrombozytenaggregation im Blut als ein Ergebnis davon, dass das Blut einem Fremdkörper oder dem verletzten Endothelium ausgesetzt ist, mittels Beschichtung zumindest der Oberfläche des Fremdkörpers, dem das zirkulierende Blut ausgesetzt ist, mit einer Beschichtung, welche eine Menge einer Nitroso-Verbindung enthält, die bei Raumtemperatur stabil ist, aber bei Körpertemperatur instabil ist und von der Beschichtung eine die Thrombozytenaggregation inhibierende Menge an Stickstoffoxid freisetzt, inhibiert werden kann, wobei die Menge lokal an der Oberfläche des Fremdkörpers eine Stickstoffoxid-Konzentration erzielt, welche nicht sicher durch die systemische Verabreichung einer Stickstoffoxid-freisetzenden Verbindung erzielt werden kann, ob an sich oder durch intramuskuläre Injektion oder mittels Injektion direkt in das Blutgefäß selber.
Beispiele solcher Nitroso-Verbindungen sind α-substituierte Nitroso-Verbindungen, wie 2-Methyl-2-nitrosopropan. Siehe Wajer, A. J. W. et al., Tetrahedron, 23: 4021–4026, 1967. Diese Verbindungen befinden sich im Gleichgewicht zwischen einer stabilen Dimer-Form der Formel
und einer Stickstoffoxid-freisetzenden Monomer-Form der Formel R₃C-N=O, worin jedes R eine inerte, monovalente Gruppe, z. B. Kohlenwasserstoff, vorzugsweise Alkyl, besonders bevorzugt geradkettiges oder verzweigtes niederes (C_1-4) Alkyl, welches gleich oder verschieden sein kann und welches unsubstituiert oder substituiert sein kann, darstellt, z. B. 2-Methyl-2-nitrosopropan oder eine korrespondierende Gruppe, substituiert mit einem nicht-reaktiven (chemisch und physiologisch während in situ) Anteil, wie z. B. -C(CH₃)₂CH₂OH, -C(CH₃)₂CH₂OR₁, -C(CH₃)₂CH₂OAc, -C(CH₃)₂Aryl, -C(CH₃)(Aryl)₂ oder -C(Aryl)₃, in denen R₁ einen Alkohol-Anteil darstellt, z. B. eines Kohlenwasserstoffalkohols, wie eines Alkanols, vorzugsweise mit 1–4 Kohlenstoffatomen, z. B. Methyl oder Ethyl; Ac ist der Säure-Anteil einer organischen Säure, z. B. einer Fettsäure, vorzugsweise eine niedere Alkansäure, z. B. Acetat, und Aryl stellt Phenyl oder einen anderen unsubstituierten oder substituierten monozyklischen oder polyzyklischen carbozyklischen oder heterozyklischen Anteil dar, welcher bei Raumtemperatur (18–24°C) oder darunter in einem stabilen Gleichgewicht zwischen Monomer und Dimer vorliegt. Bei dieser Temperatur überwiegt die Dimer-Form. Wenn sich die Temperatur jedoch 37°C annähert, verschiebt sich das Gleichgewicht zum Monomer, was in der Freisetzung von Stickstoffoxid resultiert. Die Konzentration an Stickstoffoxid, die an der Oberfläche des Fremdkörpers erzielt wird, hängt von der Konzentration der Nitroso enthaltenden Verbindung ab.
Diese Erfindung betrifft Verfahren, Zusammensetzungen und Herstellungsgegenstände, welche nützlich sind bei der Vermeidung einer Thrombozytenabscheidung entweder auf einem chirurgisch in ein Blutgefäß eingebrachten Fremdkörper oder an vaskulären Stellen, welche eine Behandlung erhalten haben, z. B. eine Ballon-Angioplastie oder eine Stent-Implantation. Die Verringerung der Thrombozytenabscheidung hat wichtige Auswirkungen zur Verringerung der Wahrscheinlichkeit des Phänomens von Restenosen, welche im Anschluss an eine Ballon-Angioplastie auftreten. Durch Imprägnierung des Polymers, welches zur Beschichtung einer implantierbaren, intravaskulären Vorrichtung wie eines Metall-Stents (wie in der Zeichnung gezeigt) verwendet wird, mit einer Nitroso enthaltenden Verbindung kann Stickstoffoxid in einer niedrigen Dosis, welche durch Variation der Konzentration der Nitroso enthaltenden Verbindung und der Natur des Polymers, welches die Beschichtung auf der implantierbaren intravaskulären Vorrichtung ausbildet, kontrolliert werden kann, lokal abgegeben werden. Bei einem solchen Ansatz kann das Auftreten einer systemischen Stickstoffoxid-Toxizität, z. B. zu niedriger Blutdruck, verhindert werden.
Die in der Zusammensetzung dieser Erfindung angewandten Nitroso-Verbindungen sind:

(a) nicht toxisch, d. h. im wesentlichen frei von jeglichen signifikanten toxischen Wirkungen bei ihrer effektiv angewandten Konzentration;
(b) im wesentlichen frei von Symptomatik, d. h. sie erzeugen keine signifikanten Symptome, die bei der behandelten Personen bei ihrer wirksam angewandten Konzentration nachweisbar sind;
(c) relativ stabil bei Raumtemperatur, d. h. wenn einmal eine Nitroso enthaltende Verbindung in ein Polymer imprägniert ist und auf ein Stent oder eine andere Vorrichtung beschichtet ist, wird daraus kein Stickstoffoxid in einer signifikanten Rate freigesetzt, z. B. während der Herstellung der Beschichtung oder ihrer Aufbringung auf den Stent oder eine andere Vorrichtung oder danach, während der Lagerung in einem verpackten Behälter in einer Rate von größer als 1% pro Monat;
(d) lange anhaltend, d. h., wenn einmal ein Stent oder eine andere intravaskuläre Vorrichtung, die an ihrer Oberfläche das mit der Nitroso-Verbindung imprägnierte Polymer trägt, in ein Blutgefäß eingeführt wird, kann die Dauer der Lieferung von Stickstoffoxid eingestellt werden durch Variieren der Konzentration der Nitroso-Verbindung im Polymer, um innerhalb von Minuten, z. B. 5–90 Minuten im Falle eines Angioplastie-Ballons oder Katheters, von Stunden, z. B. 1–4 Stunden im Fall einer Plastikröhre einer Blut zirkulierenden Pumpe bei hypothermer Chirurgie, oder Tagen oder Wochen, z. B. 1–14 Tage oder länger im Fall eines Stents an die klinische Situation angepasst zu werden.

Die in dieser Erfindung angewandte Nitroso-Verbindung, d. h. eine Verbindung der Formel R₃C-N=O, in der R einen tertiäres, über ein Kohlenstoffatom gebundenes Radikal wie oben definiert darstellt, wird hergestellt und setzt Stickstoffoxid frei durch homolytische Spaltung der Kohlenstoff-Stickstoff Nitroso-Bindung, um ein freies Stickstoffoxid-Radikal (•N=O) gemäß dem folgenden Reaktionsschema zu erhalten: R₃-NO₂ + Zn/NH₄Cl → R₃-NHOH (1)
worin R wie oben definiert ist.
Die Stickstoffoxid freisetzende Reaktion ist temperaturabhängig, d. h. sie nimmt mit erhöhter Temperatur zu. Daher sollte die ausgewählte Nitroso-Verbindung eine solche sein, bei der die Reaktion zu der gewünschten Geschwindigkeit bei der Körpertemperatur eines gemäß dieser Erfindung behandelten Wesens auftritt. Die in dieser Erfindung angewandten Nitroso-Verbindungen, z. B. 2-Methyl-2-nitrosopropan, sind in Wasser löslich, was deren Herstellung über einen breiten Konzentrationsbereich erlaubt. Z. B. setzt eine 1 mM Lösung von 2-Methyl-2-nitrosopropan in HEPES-Puffer bei pH 7,4 und 37°C in einer Stunde nur 20% des verfügbaren Stickstoffoxids frei.
Die Beschichtung auf dem Fremdkörper ist vorzugsweise 0,1–1,0 mm dick und enthält 1 μmol bis 100 μmol der Nitroso-Verbindung pro mm³. Höhere Konzentrationen sind wünschenswert, wenn die Diffusionsrate des Stickstoffoxids vom Polymer sehr langsam ist, oder wenn es gewünscht wird, dass die Freisetzung des Stickstoffoxids über einen lang anhaltenden Zeitraum, z. B. mehr als 48 Stunden, auftritt.
Eine große Vielfalt an geeigneten tert.-C-Nitroso-Verbindungen kann synthetisiert werden durch Reduzieren eines Nitroalkans mit Zn/NH₄Cl zum entsprechenden N-Hydroxylamin gemäß dem Verfahren von Bonnett et al., J. Chem. Soc., 2094–2102, 1995, gefolgt von Oxidation unter Verwendung von Silbercarbonat (Ag₂CO₃). Siehe Maasen und DeBoer, Rec. Trav. Chim., 90: 373–376, 1971.
Obwohl eine große Vielfalt an Polymeren verwendet werden kann, um 2-Methyl-2-nitrosopropan zu verkapseln, einschließlich sowohl physiologisch inerter als auch biologisch abbaubarer Polymere und solcher, welche nur langsam löslich sind, sowie solcher, welche in Blut unlöslich sind. Die geeigneten unlöslichen Polymere stellen diejenigen dar, welche eine permeable Membran-Beschichtung um den Fremdkörper ausbilden, so dass das Stickstoffoxid davon weg wandern kann, wenn es produziert wird. Wenn der Fremdkörper in das Lebewesen eingeführt wird, ist er vorzugsweise physiologisch inert, und wenn er permanent implantiert wird, ebenfalls biologisch abbaubar. Beispiele biologisch abbaubarer Polymere, welche als Wirkstoff-Transportsysteme verwendet werden können, einschließlich der natürlichen Polymere: (1) Collagen, (2) Albumin, (3) Casein, (4) Fibrin und (5) Gelatine [S. Bogdansky in: Biodegradable Polymers as Drug Delivery Systems, Herausgegeben von M. Chasin und R. Langer, Marcel Dekker, Inc., New York, S. 231–259, 1990].
Synthetische Polymersysteme schließen ein: Polylactid und Polyglykolid [D. H. Lewis in: Biodegradable Polymers as Drug Delivery Systems, Herausgegeben von M. Chasin und R. Langer, Marcel Dekker, Inc., New York, S. 1–42, 1990]; Polyvinylalkohole [P. R. Byron und R. N. Dalby, J. Pharm. Sci., 76: 65–67, 1987]. Menschliches Fibrin oder Fibrin von Schweinen ist besonders bevorzugt. Beispiele synthetischer Polymere stellen Polyvinylalkohole und Polyalkylenoxide dar.
Die charakteristischen Merkmale einer "idealen" Beschichtung für einen Stent sind solche, welche: auf eine luminale oder subluminale Oberfläche aufgebracht werden kann; keinen signifikanten Anstieg der Wandstärke des Stents hervorruft; ohne Desquamation über einen Zeitraum stabil ist; eine Oberflächenspannung unter 30 Dyn/cm besitzt; eine glatte Oberflächentextur aufweist (< 1 μm Unregelmäßigkeiten); eine negative oder neutrale Oberflächenladung besitzt; eine schnelle Endothelialisierung erlaubt; eine zeitgenaue Eluierung von Stickstoffoxid erlaubt; und eine wirksame, lokale Konzentration von Stickstoffoxid liefert. Siehe S. R. Bailey, "Beschichtung von endovaskulären Stents" in Textbook of Interventional Cardiology, editiert von E. J. Topol, Vol. 2, zweite Ausgabe, W. B. Saunders, Philadelphia, Seiten 754–765 (1994).
Die gewünschte Beschichtung kann ausgebildet werden durch Eintauchen des Fremdkörpers in eine Lösung oder eine kolloidale Dispersion des ausgewählten Polymers in einem wässrigen Medium, welches die Nitroso-Verbindung enthält, und anschließend unlöslich Machen des Polymers, z. B. durch Änderung des pH oder der Ionenstärke des Mediums oder Denaturierung eines proteinhaltigen Polymers, so dass sich eine Beschichtung des Polymers, welche die Stickstoffoxid-freisetzende Nitroso-Verbindung darin eingeschlossen enthält, auf den exponierten Oberflächen des Fremdkörpers abscheidet. Beispielsweise wird ein Stent in ein Plasma gegeben, welches reich an Blutplättchen ist und welches die Stickstoffoxid-freisetzende Verbindung enthält. Die Oberfläche des Stents wird dadurch mit einer Lösung von an Blutplättchen reichem menschlichem Plasma oder Plasma von Schweinen beschichtet, welches die Stickstoffoxid-freisetzende Verbindung und Fibrin, das auf die Oberfläche des Stents niedergeschlagen wird, enthält. Die Geschwindigkeit, mit der Stickstoffoxid von der Beschichtung auf dem Stent abgesondert wird, wenn der Stent chirurgisch in einem Blutgefäß implantiert ist, kann bestimmt werden durch Einbringen des beschichteten Stents in eine Puffer-Lösung, pH 7,4 bei 37°C und Messen der •NO-Konzentration in der Puffer-Lösung in periodischen zeitlichen Abständen.
Der Fremdkörper kann jedwede medizinische Vorrichtung oder jedwedes Produkt sein, welches eine Oberfläche aufweist, die dem Blutstrom eines Lebewesens ausgesetzt ist und anfällig gegenüber einer neutrophilen Anhaftung daran ist, oder welche eine Blutplättchen-Aggregation fördert. Intravaskuläre Vorrichtungen und angioplastische Chirurgie im Allgemeinen fördern häufig Restenosen. Daher benötigen Patienten, die sich einer perkutanen, transluminalen, koronären Angioplastie unterzogen haben, mit oder ohne Stent-Implantat, einen ausgedehnten Krankenhausaufenthalt nach der Operation auf Grund ihrer Anfälligkeit gegenüber Restenosen. Ähnlich weisen Patienten, die sich einer Blutflussumleitung außerhalb des Körpers z. B. i. V. m. hypothermer Chirurgie, unterziehen, eine erhöhte Anfälligkeit gegenüber der Aggregation von Blutplättchen auf Grund einer Fremdkörper-Reizantwort auf, die daraus resultiert, dass das Blut einer Plastikröhre ausgesetzt wird, welche verwendet wird, um das Blutes zu transportieren. Ein ähnliches Risiko einer Fremdkörper-Reizantwort tritt in Patienten auf, die sich Angiogrammen unterziehen, als ein Ergebnis der Einführung einer Plastikröhre in eine Arterie. Daher werden üblicherweise gerinnungshemmende Mittel verabreicht (mit ihren unvermeidbar verbundenen Risiken), um diese Reizantwort zu unterdrücken. Wenn das Innere der Röhre mit der Beschichtung gemäß dieser Erfindung beschichtet wird, können die gerinnungshemmenden Mittel reduziert oder sogar vollständig eliminiert werden. Synthetische oder rekonstituierte natürliche, z. B. von gemahlenen Knochen und Bindemitteln, knochenartige Strukturen können ebenfalls eine Fremdkörper-Reizantwort auslösen und können daher von einer Beschichtung darauf gemäß dieser Erfindung profitieren. Eine bevorzugte Ausführungsform des Aspektes der intravaskulären Vorrichtung dieser Erfindung stellt ein Metall dar, z. B. Edelstahl oder ein polymerer, intravaskulärer Stent, welcher typischerweise nach perkutaner, transluminaler, koronärer Angioplastie zeitweise oder permanent in ein Blutgefäß implantiert wird.
Die folgenden, bevorzugten speziellen Ausführungsformen sind daher als bloße Verdeutlichung und nicht als die Offenbarung in irgend einer Weise wie auch immer geartet einschränkend aufzufassen. Im Vorhergehenden und in den folgenden Beispielen sind alle Temperaturen nicht korrigiert in Grad Celsius ausgedrückt, und wenn nicht anders angegeben, beziehen sich alle Anteile und alle prozentualen Gehalte auf Gewicht.
Beispiele
Beispiel I
Um einen Polymer-beschichteten Stent herzustellen wird an Blutplättchen reiches menschliches Plasma oder Plasma von Schweinen (PRP) mittels Zentrifugation bei 1000 rpm für 15 Minuten aus zitronensaurem Vollblut erhalten. In eine Teströhre, welche 5 ml des an Blutplättchen reichen Plasmas enthält, wird 2-Methyl-2-nitrosopropan (Aldrich Chemical Co.) eingebracht, um dessen Konzentration im Plasma auf 100 μM zu bringen, gefolgt von einem Überschuss an Thrombin, um dadurch die Klumpenbildung zu stimulieren. Ein Edelstahl-Stent (9 mm Durchmesser; 28 mm Länge, gebildet aus miteinander verwobenem 0,17 mm Edelstahl-Draht) wird bei Raumtemperatur in das Plasma gegeben. Nach dem Aufbau des Klumpens, was etwa 35–50 Minuten dauert, wird der Stent herausgenommen und luftgetrocknet, was etwa 4–5 Stunden dauert. Dieser Vorgang hinterlässt einen durchscheinenden 2-Methyl-2-nitrosopropan-enthaltenden Fibrin-Film als Beschichtung auf den Wänden des Stents und eine interstitielle Membran, die den Stent einhüllt.
Beispiel II
Ein Edelstahl-Stent wird in eine Teströhre gegeben, welche 5 ml des an Blutplättchen reichen Plasmas, wie oben beschriebenen hergestellt, enthält. Zu diesem an Blutplättchen reichen Plasma wird im Dunkeln 2-Ethyl-2-nitrosopropan (100 μM, Endkonzentration) direkt vor der Zugabe einer Zell-aggregierenden Menge von Thrombin dazu zugegeben. Die Teströhre wird mit einer Aluminiumfolie abgedeckt, um ein durch Licht induziertes Abspalten der Nitroso-Verbindung zu verhindern. Das Verfahren zur Beschichtung des Stents erfolgt wie oben beschrieben. Eine Überprüfung, dass die Stickstoffoxid-freisetzende Verbindung in dem beschichteten Stent vorliegt, basiert auf der Messung der Aufnahme der Nitroso-Verbindung in das Fibrin und der Detektion des Stickstoffoxids, wenn der Fibrin-beschichtete Stent in einen Phosphat-Puffer, pH 7,4 bei 37°C gestellt wird, unter Verwendung der Oxyhämoglobin-Methode von Pou, Anderson, Surichamorn, Keaton und Tod, Mol. Pharmacol., 46: 709–715, 1994. Durch Variieren der Konzentration an Stickstoffoxid-freisetzender Verbindung in dem an Blutplättchen reichen Plasma, in das der Stent getaucht wird, kann das Stickstoffoxid (die Stickstoffoxid-Freisetzungsgeschwindigkeit) wie gewünscht variiert werden.
Beispiel III
Um einen, mit einem synthetischen Polymer beschichteten, Stent herzustellen wird eine 1% (w/v) wässrige Lösung durch Erhitzen einer Dispersion von Polyvinylalkohol in Wasser bei 60°C für zwei Stunden wie in Byron und Dalby [J. Pharm. Sci., 76: 65–67, 1987] beschrieben, zu der 2-Methyl-2-nitrosopropan nach dem Kühlen auf 10°C in der Dunkelheit gelöst wird, zu einer Endkonzentration von 100 μM hergestellt. In der Dunkelheit wird die, das Stickstoffoxid freisetzende Mittel enthaltende, Polyvinylalkohol-Lösung anschließend über den Stent gegossen und über Nacht bei Raumtemperatur in der Dunkelheit getrocknet. Ein Polyvinylalkohol-Film, der 2-Methyl-2-nitrosopropan enthält, wird anschließend als eine Beschichtung auf den Wänden des Stents abgeschieden.
Beispiel IV
Ein Stent wurde vorsichtig in das PRP eingebracht, so dass das Plasma es vollständig bedeckte. Thrombin (Armour Pharmaceutical Co., Collegeville, PA), verdünnt in destilliertem Wasser (1000 Einheiten von Thrombin in 5,0 cm³ Wasser), wurde anschließend zu dem PRP in einer Konzentration von 0,3 cm³ Thrombin pro 1 cm³ Plasma zugegeben. Dieses Vorgehen resultierte in der sofortigen Bildung eines Klumpens um den Stent. Der Klumpen und die Röhre wurden zur Organisation des Klumpens für 2 Stunden bei Raumtemperatur gehalten und anschließend zum Trocknen unter eine ventilierte Haube gebracht. In 24–36 Stunden war das System vollständig getrocknet, was in dem mit menschlichem Fibrin beschichteten Stent resultierte, wie in der Zeichnung gezeigt.
Beispiel V
Eine Angioplastie-Ballonvorrichtung, welche einen Katheter, Drähte und einen Ballon enthält, wird mit einer Beschichtung von Fibrin oder Polyvinylalkohol, welche 1–100 μMol 2-Methyl-2-nitrosopropan als die Stickstoffoxid-freisetzende Verbindung enthält, beschichtet und unter Verwendung von standardmäßigen Angioplastie-Techniken zu der geeigneten arteriellen Stelle gebracht. Nach dem Expandieren des Ballons für etwa zehn Minuten, wird der Ballon anschließend entleert und die Vorrichtung entfernt. Das von der Vorrichtung während des Angioplastie-Verfahrens freigesetzte Stickstoffoxid inhibiert die Anhaftung der Blutplättchen an die Stelle der Angioplastie.
Beispiel VI
Die innere Oberfläche einer Röhre, die verwendet wird, um Blut von und zu einem sich einer hypothermen Operation unterziehenden Patienten zu transportieren, wird beschichtet durch Füllen der Röhre mit einer an Blutplättchen reichen Plasma-Lösung von 2-Methyl-2-nitrosopropan und Thrombin oder Polyvinylalkohol wie oben beschrieben bei Raumtemperatur oder darunter bis sich eine Fibrin-Beschichtung, welche das 2-Methyl-2-nitrosopropan enthält, auf der inneren Wand der Röhre ausbildet. Eine derart behandelte Röhre inhibiert die Aggregation von Blutplättchen in dem Blut des Patienten, der sich einer hypothermen Operation unterzieht.
Die vorhergehenden Beispiele können mit einem ähnlichen Erfolg wiederholt werden durch Austauschen der allgemein oder speziell beschriebenen Reaktanten und/oder Betriebsbedingungen dieser Erfindung gegen diejenigen, die in den vorherigen Beispielen verwendet wurden. Beispielsweise kann die Spitze eines Katheters, der verwendet wird um eine Ablagerung von der inneren Wand einer Arterie abzuschaben, ähnlich beschichtet werden.

Claims

Verfahren zur Verhinderung der Aggregation von Thrombozyten aus in einem Lebewesen fließendem Blut, welche daraus resultiert, dass das Blut einem Fremdkörper ausgesetzt ist, das Verfahren umfassend das Beschichten der Oberfläche des Fremdkörpers, welcher mit dem Blut in Kontakt kommt, vor dessen Kontakt damit mit einem physiologisch akzeptablen Polymer, welches im Blut unlöslich ist und welches darin gelöst oder dispergiert eine Menge einer α-substituierten Nitroso-Verbindung enthält, welche sich bei Körpertemperatur langsam zersetzt und dabei aus der Beschichtung eine Menge an Stickstoffoxid freisetzt, die wirksam ist, um die Thrombozyten-Aggregation zu verhindern, welche andernfalls durch den Fremdkörper gefördert würde, wobei die α-substituierte Nitroso-Verbindung der Formel R₃C-N=O ist, worin jedes R gleich oder verschieden sein kann und eine inerte, monovalente Gruppe, optional substituiert mit einen nicht-reaktiven Anteil, darstellt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Lebewesen ein Mensch ist.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei der Fremdkörper eine intravaskuläre Vorrichtung ist, welche in Verbindung mit einer perkutanen, transluminalen, koronaren Blutgefäßrekonstruktion in ein Blutgefäß eines Menschen chirurgisch einzuführen ist.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei der Fremdkörper ein Stent ist.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei die Beschichtung auf den gesamten exponierten Oberflächen des Stents aufgebracht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei der Fremdkörper die innere Oberfläche einer Plastikröhre darstellt, welche verwendet wird, um das Blut eines Pati enten, der einem hypothermischen chirurgischen Eingriff unterzogen wird, zu transportieren.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Polymer biologisch abbaubar ist.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei das Polymer menschliches Fibrin darstellt, welches aus einer Plasmalösung daraus mit Thrombin auf der Oberfläche des Fremdkörpers abgeschieden wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Polymer einen Polyvinylalkohol oder ein Polyalkylenoxid darstellt.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei der Fremdkörper einen Ballon, einen Katheder oder einen Stent darstellt, welcher in Verbindung mit einer transluminalen, koronaren Blutgefäßrekonstruktion chirurgisch in ein Blutgefäß eines Menschen einzuführen ist, das Polymer biologisch abbaubar ist und die Nitroso-Verbindung 2-Methyl-2-nitrosopropan darstellt.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei der Fremdkörper einen Stent darstellt und das Polymer humanes Fibrin ist, welches aus einem thrombozytenreichen Plasma ohne Thrombin auf die Oberfläche des Stents abgeschieden wird.
Intravaskuläre Vorrichtung, welche zur Einführung in ein Blutgefäß eines Lebewesens angepasst ist, dessen äußere Oberfläche mit einer Beschichtung eines physiologisch akzeptablen Polymers beschichtet ist, welches in Blut unlöslich ist und welches darin gelöst oder dispergiert eine Menge einer α-substituierten Nitroso-Verbindung enthält, welche sich langsam bei der Körpertemperatur des Lebewesens zersetzt und dabei Stickstoffoxid in einer Geschwindigkeit freisetzt, die wirksam ist, um die Thrombozyten-Aggregation, die andernfalls auftreten könnte, nachdem die Vorrichtung in ein Blutgefäß eingeführt wurde, auszugleichen, wobei die α-substituierte Nitroso-Verbindung der Formel R₃C-N=O ist, wo bei jedes R gleich oder verschieden sein kann und eine inerte monovalente Gruppe, optional substituiert mit einem nicht-reaktiven Anteil, darstellt.
Metall-Stent gemäß Anspruch 12.
Stent gemäß Anspruch 12, wobei das Polymer biologisch abbaubar ist.
Stent gemäß Anspruch 13 wobei das Polymer humanes Fibrin ist.
Ein Stent gemäß Anspruch 12, wobei die Nitroso-Verbindung 1-methyl-2-nitrosopropan ist.
Wässrige, flüssige Beschichtungszusammensetzung umfassend (a) ein wässriges Medium; (b) ein injizierbares physiologisch akzeptables Polymer, welches in dem Medium gelöst oder dispergiert ist; und (c) eine Nitroso-Verbindung, welche sich bei Körpertemperatur langsam zersetzt und dabei Stickstoffoxid produziert, wobei besagte Nitroso-Verbindung der Formel R₃C-N=O ist, worin R identisch oder verschieden sein kann und eine inerte monovalente Gruppe darstellt, optional substituiert mit einem nicht-reaktiven Anteil; wobei das Polymer aus dem wässrigen Medium ausfällbar ist und die Konzentration der Nitroso-Verbindung in dem wässrigen Medium wirksam ist, um eine die Thrombozyten-Aggration inhibierende Menge an Stickstoffoxid zu erzeugen, wenn eine Beschichtung des Polymers mit der darin eingeschlossenen Nitroso-Verbindung aus dem Medium auf eine die Thrombozyten-Aggregation fördernde Oberfläche innerhalb des Körpers eines Lebewesens abgeschieden wird.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 17, wobei das Polymer biologisch abbaubar ist.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 18 wobei das Polymer menschliches Fibrin ist.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 19 wobei die Nitroso-Verbindung 2-Methyl-2-nitrosopropan ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Nitroso-Verbindung im Gleichgewicht mit einem stabilen Dimer der Formel
und einem Stickstoffoxid freisetzenden Monomer der Formel R₃CN=O steht, worin jedes R eine interte, monovalente Gruppe darstellt.
Intravaskuläre Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die Nitroso-Verbindung im Gleichgewicht mit einem stabilen Dimer der Formel
und einem Stickstoffoxid freisetzenden Monomer der Formel R₃C-N=O steht, worin jedes R eine inerte, monovalente Gruppe darstellt.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 17, wobei die Nitroso-Verbindung im Gleichgewicht mit einem stabilen Dimer der Former
und einem Stickstoffoxid freisetzenden Monomer der Formel R₃C-N=O steht, worin jedes R eine inerte, monovalente Gruppe darstellt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei R ein geradkettiges oder verzweigtes C₁-C₄ Alkyl darstellt, welches optional substituiert ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei jedes R individuell ausgewählt ist aus geradkettigem oder verzweigten C₁-C₄ Alkyl, C(CH₃)₂CH₂OH, C(CH₃)₂CH₂OR₁, C(CH₃)₂CH₂Oac, C(CH₃)₂CH₂Aryl, C(CH₃)Aryl₂ und CAryl₃, worin R₁ einen Alkoholanteil darstellt, Ac der Säureanteil einer organischen Säure ist und Aryl ein Phenyl oder ein substituierter oder unsubstituierter monozyklischer oder polyzyklischer, carbozyklischer oder heterozyklischer Anteil bedeutet.
Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 21, wobei die Dimer-Form bei Raumtemperatur und die Monomerform bei Körpertemperatur dominiert.