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JP2011092489A - Implant member - Google Patents

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JP2011092489A
JP2011092489A JP2009250130A JP2009250130A JP2011092489A JP 2011092489 A JP2011092489 A JP 2011092489A JP 2009250130 A JP2009250130 A JP 2009250130A JP 2009250130 A JP2009250130 A JP 2009250130A JP 2011092489 A JP2011092489 A JP 2011092489A
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JP
Japan
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coating layer
functional group
member according
protein
epc
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Pending
Application number
JP2009250130A
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Japanese (ja)
Inventor
Takehisa Matsuda
武久 松田
Takeshi Watanabe
剛 渡邊
Masakazu Yamagishi
正和 山岸
Hiroshi Otake
裕志 大竹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kanazawa University NUC
Kanazawa Institute of Technology (KIT)
Original Assignee
Kanazawa University NUC
Kanazawa Institute of Technology (KIT)
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Publication date
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Abstract

【課題】血流下で血管内皮前駆細胞(EPC)を選択的に捕捉して、内皮化された表面を形成し得る埋め込み部材を提供。
【解決手段】基材と、基材の表面に設けられたコーティング層を有する、EPCを流血下で捕捉し、かつ内皮化するための埋め込み部材。前記コーティング層は、水不溶性合成高分子からなり、かつ前記高分子は、EPCに特異的に相互作用をする蛋白質を固定化するための官能基を有するものである。
【選択図】なし
An implant member is provided that can selectively capture vascular endothelial progenitor cells (EPCs) under blood flow to form an endothelialized surface.
An embedding member for capturing EPC under blood flow and endothelializing, comprising a substrate and a coating layer provided on the surface of the substrate. The coating layer is made of a water-insoluble synthetic polymer, and the polymer has a functional group for immobilizing a protein that specifically interacts with EPC.
[Selection figure] None

Description

本発明は、血管内皮前駆細胞(以下、EPCと呼ぶことがある)を流血中で特異的に捕捉し内皮化を促進するコーティング層を有する埋め込み部材に関する。   The present invention relates to an implant member having a coating layer that specifically captures vascular endothelial progenitor cells (hereinafter sometimes referred to as EPC) in blood and promotes endothelialization.

人工血管など、体内に埋め込まれ血液と接する部材においては、血栓形成による閉塞や再狭窄などを低減するために、従来から、様々な取り組みが行われてきている。   For members that are implanted in the body and come into contact with blood, such as artificial blood vessels, various efforts have been made in the past to reduce occlusion and restenosis due to thrombus formation.

その一環として、本発明者らは血液接触面の基材表面に設けられた抗凝固能を有する成分を含む高分子材料層と、前記高分子材料層の表面に設けられた化学固定化された蛋白質とを備え、前記蛋白質はEPCのみに発現するレセプタと特異的に作用するリガンドあるいはレセプタの抗体であり、この生物学的特異作用によって、血流下でEPCを選択的に捕捉することができる人体埋め込み部材を提案した(特許文献1)。   As part of this, the present inventors have provided a polymer material layer containing a component having anticoagulability provided on the base material surface of the blood contact surface, and a chemical immobilization provided on the surface of the polymer material layer. A protein that is a ligand or receptor antibody that specifically acts on a receptor that is expressed only on EPC, and this biologically specific action can selectively capture EPC in the bloodstream. A human body embedded member has been proposed (Patent Document 1).

特開2008−125682号公報JP 2008-125682 A

特許文献1に記載の埋め込み部材が有する高分子材料層は、抗凝固能を有する成分を含むものであり、抗凝固能を有する成分は、埋め込み部材を体内に埋め込んだ後に、徐々に高分子材料層から放出され、抗凝固能を発揮して、血流下で高分子材料層表面に固定化された蛋白質がEPCを選択的に捕捉して高分子材料層表面を内皮化する間、血栓の生成を抑制するものである。抗凝固能を有する成分としてはヘパリンが例示されている。特許文献1に記載の埋め込み部材が有する高分子材料層は、具体的には、アルブミンまたはゼラチンを水溶性カルボジイミドで架橋したゲル層であり、ゲル層に含まれたヘパリンがゲル層から徐々に放出されて、高分子材料層表面が内皮化されるまでの間、血栓の生成を抑制する。   The polymer material layer included in the embedded member described in Patent Document 1 includes a component having anticoagulant ability, and the component having anticoagulant ability is gradually polymerized after the embedded member is embedded in the body. While the protein released from the layer and exhibiting anticoagulant ability and selectively immobilized on the surface of the polymer material layer in the bloodstream selectively captures EPC and endothelializes the surface of the polymer material layer, It suppresses generation. Heparin is exemplified as a component having anticoagulant ability. Specifically, the polymer material layer included in the embedded member described in Patent Document 1 is a gel layer obtained by crosslinking albumin or gelatin with water-soluble carbodiimide, and heparin contained in the gel layer is gradually released from the gel layer. Thus, thrombus formation is suppressed until the surface of the polymer material layer is endothelialized.

しかるに、ゲル層に含まれたヘパリンを血栓の生成を抑制するに適した割合でゲル層から徐々に放出させるには、ゲル層の構造やヘパリンの存在状態等を制御する必要がある。   However, in order to gradually release heparin contained in the gel layer from the gel layer at a ratio suitable for suppressing the formation of thrombus, it is necessary to control the structure of the gel layer, the presence state of heparin, and the like.

そこで、ヘパリンのような徐放性の抗凝固能を有する成分を用いること無しに、EPCを選択的に捕捉して高分子材料層表面を内皮化し得る高分子材料層を有する埋め込み部材を提供できれば利用価値は高いと本発明者らは考えた。   Therefore, if an embedded member having a polymer material layer capable of selectively capturing EPC and endothelizing the surface of the polymer material layer without using a component having sustained release anticoagulant properties such as heparin can be provided. The present inventors thought that the utility value was high.

そこで本発明の目的は、ヘパリンのような抗凝固能を有する成分を徐放性成分として用いることなく、血流下でEPCを選択的に捕捉して、内皮化された表面を形成し得る埋め込み部材を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an implant capable of selectively capturing EPC in the bloodstream to form an endothelialized surface without using an anticoagulant component such as heparin as a sustained-release component. It is to provide a member.

本発明者らの検討の結果、埋め込み部材の表面に設けるコーティング層は、EPCに特異的に相互作用をする蛋白質を固定化するための官能基を有する水不溶性合成高分子で構成すること、さらには上記コーティング層に血管内皮前駆細胞(EPC)に特異的に相互作用をする蛋白質(特異的蛋白質)を固定化することで、上記課題を解決できることを見出して本発明を完成させた。   As a result of the study by the present inventors, the coating layer provided on the surface of the embedded member is composed of a water-insoluble synthetic polymer having a functional group for immobilizing a protein that specifically interacts with EPC. Discovered that the above-mentioned problems can be solved by immobilizing a protein (specific protein) that specifically interacts with vascular endothelial progenitor cells (EPC) in the coating layer, and completed the present invention.

本発明は、以下のとおりである。
[1]
基材と、
基材の表面に設けられたコーティング層を有する埋め込み部材であって、
前記コーティング層は、水不溶性合成高分子からなり、かつ前記高分子は、血管内皮前駆細胞(以下、EPC)に特異的に相互作用をする蛋白質(以下、特異的蛋白質)を固定化するための官能基(以下、固定化用官能基)を有するものである、
EPCを流血下で捕捉し、かつ内皮化するための埋め込み部材。
[2]
前記水不溶性合成高分子がポリ(エチレン・ビニルアルコール)共重合体、ポリ(メチルメタクリレート・アクリル酸)共重合体またはアミノ化ポリビニルアルコール共重合体である[1]に記載の埋め込み部材。
[3]
固定化用官能基が水酸基、アミノ基またはカルボキシル基である[1]または[2]に記載の埋め込み部材。
[4]
固定化用官能基の少なくとも一部が、N,N'-カルボニルジイミダゾールまたはカルボジイミドで活性化された官能基である[1]〜[3]のいずれかに記載の埋め込み部材。
[5]
前記コーティング層の表面には、前記固定化用官能基の少なくとも一部を介して特異的蛋白質が固定化されている、[1]〜[4]のいずれかに記載の埋め込み部材。
[6]
特異的蛋白質が、血管内皮増殖因子(VEGF)、VEGFの細胞表層レセプタに対する抗体、アンジオポイエティン、およびアンジオポイエティンの細胞レセプタに対する抗体からなる群から選ばれる少なくとも1種である[5]に記載の埋め込み部材。
[7]
VEGFの細胞表層レセプタがVEGFR1またはVEGFR2であり、アンジオポイエティンの細胞レセプタがTie1またはTie2である[6]に記載の埋め込み部材。
[8]
前記コーティング層は、特異的蛋白質が固定化されていない表面にブロッキング剤が固定化されている[5]〜[7]のいずれかに記載の埋め込み部材。
[9]
ブロッキング剤がポリエチレングリコールである[8]に記載の埋め込み部材。
[10]
前記基材が、体内に埋め込まれ、血液と接触することになる人工的な埋め込み部材の構成部材である[1]〜[9]のいずれかに記載の埋め込み部材。
[11]
前記構成部材は、人工血管、ステント、または人工弁に用いられるものである[10]に記載の埋め込み部材。
The present invention is as follows.
[1]
A substrate;
An embedded member having a coating layer provided on the surface of a substrate,
The coating layer is composed of a water-insoluble synthetic polymer, and the polymer immobilizes a protein (hereinafter referred to as a specific protein) that specifically interacts with vascular endothelial precursor cells (hereinafter referred to as EPC). It has a functional group (hereinafter, a functional group for immobilization),
An implant member for capturing EPC under blood flow and for endothelialization.
[2]
The embedded member according to [1], wherein the water-insoluble synthetic polymer is a poly (ethylene / vinyl alcohol) copolymer, a poly (methyl methacrylate / acrylic acid) copolymer, or an aminated polyvinyl alcohol copolymer.
[3]
The embedded member according to [1] or [2], wherein the immobilizing functional group is a hydroxyl group, an amino group, or a carboxyl group.
[4]
The embedded member according to any one of [1] to [3], wherein at least part of the immobilizing functional group is a functional group activated with N, N′-carbonyldiimidazole or carbodiimide.
[5]
The embedded member according to any one of [1] to [4], wherein a specific protein is immobilized on the surface of the coating layer through at least a part of the functional group for immobilization.
[6]
The specific protein is at least one selected from the group consisting of vascular endothelial growth factor (VEGF), an antibody against a VEGF cell surface receptor, angiopoietin, and an antibody against an angiopoietin cell receptor [5]. Embedded member.
[7]
The implant member according to [6], wherein the cell surface receptor of VEGF is VEGFR1 or VEGFR2, and the cell receptor of angiopoietin is Tie1 or Tie2.
[8]
The embedded member according to any one of [5] to [7], wherein the coating layer has a blocking agent immobilized on a surface on which a specific protein is not immobilized.
[9]
The embedding member according to [8], wherein the blocking agent is polyethylene glycol.
[10]
The implant member according to any one of [1] to [9], wherein the base material is a constituent member of an artificial implant member that is implanted in the body and comes into contact with blood.
[11]
The implant member according to [10], wherein the constituent member is used for an artificial blood vessel, a stent, or an artificial valve.

本発明によれば、ヘパリンのような抗凝固能を有する成分を徐放性成分として用いることなく、血流下でEPCを選択的に捕捉して、EPCで被覆し、内皮化された表面(EPCまたはEPCが分化した血管内皮細胞(EC)で被覆された表面)を形成し得る埋め込み部材を提供することができる。   According to the present invention, without using an anticoagulant component such as heparin as a sustained-release component, EPC is selectively captured under the bloodstream, coated with EPC, and an endothelialized surface ( It is possible to provide an embedding member that can form EPC or a surface coated with EPC or differentiated vascular endothelial cells (EC).

ブロッキング剤が固定化された表面の模式図を示す。The schematic diagram of the surface where the blocking agent was fix | immobilized is shown. 実施例1で作製した、均一な薄厚のコーティング層(厚み約3ミクロン)が形成されたステントの写真である。2 is a photograph of a stent formed in Example 1 and having a uniform thin coating layer (thickness: about 3 microns) formed thereon. 実施例1における、コーティング層上に固定した蛍光標識蛋白質の表面濃度のプロファイルを示す。2 shows the profile of the surface concentration of a fluorescently labeled protein immobilized on a coating layer in Example 1. 実施例1における、コーティング層表面の蛍光強度のタンパク質濃度の依存性の測定結果を示す。The measurement result of the dependence of the fluorescence intensity of the coating layer surface in Example 1 on the protein concentration is shown. 実施例2で作製した、均一薄膜層(膜厚2ミクロン)が内腔に形成された筒状体(人工血管)の写真である。It is the photograph of the cylindrical body (artificial blood vessel) produced in Example 2 in which the uniform thin film layer (film thickness of 2 microns) was formed in the lumen. 実施例2で作製した、均一薄膜層(膜厚2ミクロン)が内腔に形成された筒状体(人工血管)の写真である。It is the photograph of the cylindrical body (artificial blood vessel) produced in Example 2 in which the uniform thin film layer (film thickness of 2 microns) was formed in the lumen. 実施例2で作製し伸展した筒状体(人工血管)の写真(上図:ステント、下図:接着細胞の蛍光画像)。The photograph of the cylindrical body (artificial blood vessel) produced and extended in Example 2 (upper figure: stent, lower figure: fluorescence image of adherent cells). 実施例3における、片末端アミノ基のポリエチレングリコールでブロッキングした表面の細胞接着の様子を示す写真(左図:フィブロネクチン固定化表面、右図ポリエチレングリコールブロッキング表面)を示す。The photograph (left figure: fibronectin fixed surface, right figure polyethyleneglycol blocking surface) which shows the mode of the cell adhesion of the surface blocked with the polyethyleneglycol of the one terminal amino group in Example 3 is shown. 比較例1における、蛍光アルブミン固定表面の写真を示す。The photograph of the fluorescent albumin fixed surface in the comparative example 1 is shown. 基材表面の蛍光強度のタンパク質濃度の依存性とポリエチレングリコール(PEG)吸着時のタンパク質の固定量を示す。The dependence of the fluorescence intensity on the substrate surface on the protein concentration and the amount of protein immobilized upon polyethylene glycol (PEG) adsorption are shown.

本発明の埋め込み部材は、EPCを流血中で部材表面において捕捉し、その表面を内皮化することができる埋め込み部材である。本発明の埋め込み部材は、基材とこの基材の表面に設けられたコーティング層を有する。ここで、コーティング層を設ける基材の表面とは、血液と接触する側の面をいう。   The embedding member of the present invention is an embedding member that can capture EPC on the surface of the member in blood, and can endothelize the surface. The embedding member of the present invention has a base material and a coating layer provided on the surface of the base material. Here, the surface of the base material on which the coating layer is provided refers to the surface on the side in contact with blood.

基材は、体内に埋め込まれ、血液と接触することになる人工的な埋め込み部材の構成部材であれば、特に制限はない。そのような構成部材は、例えば、人工血管、ステント、または人工弁等に用いられるものであることができる。人工血管の場合は、例えば、チューブ形状のポリエステル繊維やポリテトラフルオロエチレン樹脂などの生体適合性材料から構成されるものであることができる。人工血管は、その内径によって、10mm以上の大口径人工血管、8mm程度の中口径人工血管、6mm以下の小口径人工血管などの種類があり、臨床に使用されている。しかし、特に内径6mm以下の小口径人工血管は、冠状動脈疾患、末梢動脈疾患等の治療において希求されているが、血栓閉塞によって実用化されていない。ステントの場合は、例えば、金属または生体適合性の高分子材料から成るものを挙げることができる。人工弁の場合は、所謂、機械弁であり、一部又は全部のパーツが金属または生体適合性の高分子材料でできているものであることができる。   The base material is not particularly limited as long as it is a constituent member of an artificial embedded member that is embedded in the body and comes into contact with blood. Such a component can be used for, for example, an artificial blood vessel, a stent, or an artificial valve. In the case of an artificial blood vessel, for example, it can be composed of a biocompatible material such as a tube-shaped polyester fiber or polytetrafluoroethylene resin. There are various types of artificial blood vessels, such as a large-diameter artificial blood vessel of 10 mm or more, a medium-diameter artificial blood vessel of about 8 mm, and a small-diameter artificial blood vessel of 6 mm or less, depending on the inner diameter thereof. However, in particular, a small-diameter artificial blood vessel having an inner diameter of 6 mm or less is sought after in the treatment of coronary artery disease, peripheral artery disease, etc., but has not been put into practical use due to thrombus occlusion. In the case of a stent, for example, one made of a metal or a biocompatible polymer material can be mentioned. In the case of an artificial valve, it is a so-called mechanical valve, and part or all of the parts can be made of metal or a biocompatible polymer material.

コーティング層は、水不溶性合成高分子からなり、かつ前記高分子は、EPCに特異的に相互作用をする蛋白質(特異的蛋白質)を固定化するための官能基(固定化用官能基)を有するものである。   The coating layer is made of a water-insoluble synthetic polymer, and the polymer has a functional group (an immobilizing functional group) for immobilizing a protein that specifically interacts with EPC (specific protein). Is.

水不溶性合成高分子は、例えば、エチレン・ビニルアルコール共重合体等のビニルアルコール系共重合体、ヒドロキエチレアクリレートとメタアクリレート共重合体やポリ(メチルメタクリレート・アクリル酸)共重合体等のアクリレート系共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリスルホン、ポリエステル系ポリマーアロイ等の生体適合性高分子であることができる。これらの材料は、例えば、人工腎臓などで使用され、生体適合性が実証された材料である。水不溶性合成高分子は、その表面に特異的蛋白質を固定化することから、蛋白質の官能基と水中で温和な条件で反応しうる官能基(固定化用官能基)を有する材料から選択される。官能基として水酸基を有する材料として、エチレン・ビニルアルコール共重合体及びヒドロキエチレアクリレートとメタアクリレート共重合体を挙げることができる。また、官能基としてカルボキシル基を有する材料として、ポリ(メチルメタクリレート・アクリル酸)共重合体を挙げることができる。さらに、官能基としてアミノ基を有する材料として、アミノ化ポリビニルアルコール共重合体(例えば、アミノ化率25 mol%)を水不溶性合成高分子を挙げることができる。   Water-insoluble synthetic polymers include, for example, vinyl alcohol copolymers such as ethylene / vinyl alcohol copolymers, acrylate systems such as hydroxy acrylate / methacrylate copolymers and poly (methyl methacrylate / acrylic acid) copolymers. It can be a biocompatible polymer such as a copolymer, polyacrylonitrile, polysulfone, and polyester polymer alloy. These materials are materials that have been demonstrated to be biocompatible, for example, for use in artificial kidneys. The water-insoluble synthetic polymer is selected from materials having a functional group (an immobilizing functional group) capable of reacting with a functional group of the protein under mild conditions because it immobilizes a specific protein on its surface. . Examples of the material having a hydroxyl group as a functional group include an ethylene / vinyl alcohol copolymer and a hydroxyacrylate / methacrylate copolymer. Examples of the material having a carboxyl group as a functional group include a poly (methyl methacrylate / acrylic acid) copolymer. Furthermore, examples of the material having an amino group as a functional group include a water-insoluble synthetic polymer made of an aminated polyvinyl alcohol copolymer (for example, an amination rate of 25 mol%).

上記水不溶性合成高分子は、適当な有機溶媒に溶解し、塗布液として、この塗布液を基材表面に塗布して有機溶媒を揮発させてコーティング層を形成する。有機溶媒は、水不溶性合成高分子を溶解し、かつコーティング層を形成後は、容易にコーティング層から揮発除去できるものであることが好ましい。特に、埋め込み部材には生体適合性が要求されることから、有機溶媒のコーティング層への残存は回避すべきである。水不溶性高分子塗布液の塗布は、基材がステントの場合には超音波噴霧装置を用い、基材が人工血管の場合には内腔に塗布液を注入して、それぞれ行うことができる。コーティング層の厚みは、特に制限はないが、例えば、1〜500μmの範囲とすることができる。コーティング層の厚みは、コーティング層が形成される基材の種類に応じて適宜決定できる。   The water-insoluble synthetic polymer is dissolved in a suitable organic solvent, and this coating solution is applied to the substrate surface as a coating solution to volatilize the organic solvent to form a coating layer. The organic solvent is preferably a solvent that dissolves the water-insoluble synthetic polymer and can be easily volatilized and removed from the coating layer after the coating layer is formed. In particular, since the embedded member is required to have biocompatibility, the remaining organic solvent in the coating layer should be avoided. The water-insoluble polymer coating solution can be applied by using an ultrasonic spray device when the substrate is a stent, and injecting the coating solution into the lumen when the substrate is an artificial blood vessel. Although the thickness of a coating layer does not have a restriction | limiting in particular, For example, it can be set as the range of 1-500 micrometers. The thickness of the coating layer can be appropriately determined according to the type of substrate on which the coating layer is formed.

高分子側鎖に水酸基を有する水不溶性高分子であるエチレン・ビニルアルコール共重合体を用いる場合、コーティング層を形成した後に、コーティング層の少なくとも表面層に存在する水酸基を、例えば、N,N'-カルボニルジイミダゾールと反応させてイミダゾイル化することで、固定化用官能基を活性化することもできる。具体的には、N,N'-カルボニルジイミダゾール含有溶液をコーティング層と接触させることで、固定化用官能基を活性化できる。   When an ethylene-vinyl alcohol copolymer that is a water-insoluble polymer having a hydroxyl group in the polymer side chain is used, after forming the coating layer, the hydroxyl group present in at least the surface layer of the coating layer is, for example, N, N ′ The functional group for immobilization can also be activated by reacting with -carbonyldiimidazole to form imidazolyl. Specifically, the functional group for immobilization can be activated by bringing an N, N′-carbonyldiimidazole-containing solution into contact with the coating layer.

高分子側鎖にカルボキシル基を有する水不溶性高分子であるアクリル酸共重合体を用いる場合にも、基材表面に塗布し、ついでコーティング層の少なくとも表面層に存在するカルボキシル基を水溶性縮合剤〔WSC;カルボジイミド;1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrocloride〕と反応させて、固定化用官能基を活性化することができる。具体的には、カルボジイミド含有溶液をコーティング層と接触させることで、固定化用官能基を活性化できる。   Even when an acrylic acid copolymer, which is a water-insoluble polymer having a carboxyl group in the polymer side chain, is used, it is applied to the substrate surface, and then the carboxyl group present in at least the surface layer of the coating layer is converted into a water-soluble condensation agent. The functional group for immobilization can be activated by reacting with [WSC; carbodiimide; 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrocloride]. Specifically, the functional group for immobilization can be activated by bringing the carbodiimide-containing solution into contact with the coating layer.

コーティング層の表面には、前記固定化用官能基の少なく一部を介して特異的蛋白質が固定化される。特異的蛋白質とは、EPCに特異的に相互作用をする蛋白質を意味する。そのような特異的蛋白質としては、例えば、血管内皮増殖因子(VEGF)、VEGFの細胞表層レセプタ(例えば、VEGFR1あるいはVEGFR2)に対する抗体、アンジオポイエティン、およびアンジオポイエティンの細胞レセプタ(例えば、Tie1あるいはTie2)に対する抗体からなる群から選ばれる少なくとも1種を挙げることができる。これらの特異的蛋白質は、単独でも複数(2種以上)を組み合わせて使用することもできる。   A specific protein is immobilized on the surface of the coating layer via at least a part of the functional group for immobilization. The specific protein means a protein that specifically interacts with EPC. Such specific proteins include, for example, vascular endothelial growth factor (VEGF), antibodies against VEGF cell surface receptors (eg, VEGFR1 or VEGFR2), angiopoietin, and angiopoietin cell receptors (eg, Tie1 or Mention may be made of at least one selected from the group consisting of antibodies against Tie2). These specific proteins can be used alone or in combination of two or more (two or more).

特異的蛋白質は、固定化用官能基を有するコーティング層の表面に、特異的蛋白質を含有する水溶液(例えば、リン酸緩衝液)を接触させることで、固定化することができる。特異的蛋白質のコーティング層の表面での固定化量は、特異的蛋白質の種類等に応じて適宜決定でき、特異的蛋白質が固定化されたコーティング層の表面が、血液と接触した際に、特異的蛋白質を介して捕捉され、次いで分化が促進されて内皮細胞(EC)でほぼ一様に被覆され得る程度にすることが適当である。特異的蛋白質の大きさに比べてEPCの大きさは格段に大きく、従って、特異的蛋白質のコーティング層表面への固定化密度が小さくても、EPCが捕捉されれば、コーティング層表面はEPCで被覆され得る。また、上記で例示した特異的蛋白質は、必ずしも安価なものではないため、より安価に埋め込み部材を提供するという観点からは、特異的蛋白質の固定化量を適正化することが好ましい。   The specific protein can be immobilized by bringing an aqueous solution (for example, a phosphate buffer) containing the specific protein into contact with the surface of the coating layer having a functional group for immobilization. The amount of specific protein immobilized on the surface of the coating layer can be determined appropriately according to the type of specific protein, etc., and when the surface of the coating layer on which the specific protein is immobilized comes into contact with blood It is appropriate to be able to be trapped via the target protein and then promoted differentiation to be coated almost uniformly with endothelial cells (EC). Compared to the size of the specific protein, the size of EPC is much larger. Therefore, even if the immobilization density of the specific protein on the coating layer surface is small, if the EPC is captured, the surface of the coating layer is EPC. Can be coated. Moreover, since the specific protein illustrated above is not necessarily cheap, it is preferable to optimize the amount of specific protein immobilized from the viewpoint of providing an embedded member at a lower cost.

また、特異的蛋白質の高密度表面固定を意図しても、原理的に未固定部分が存在し、この部分が目的としない細胞種の接着や血液凝固系の活性化の源となる可能性もある。即ち、特異的蛋白質が固定化されていないコーティング層表面が増大すると、コーティング層を形成する前記水不溶性高分子と、EPC以外の細胞やタンパク質成分との相互作用が生じ易くなる。そのような相互作用をより抑制するために、コーティング層は、特異的蛋白質が固定化されていない表面にブロッキング剤が固定化されていることが好ましい。ブロッキング剤が固定化された表面の模式図を図1に示す。ブロッキング剤としては、ポリエチレングリコールを挙げることができる。ポリエチレングリコールは分子量が例えば、200〜10000程度のものを用いることができる。但し、ポリエチレングリコールの分子量は、ブロッキング性能を考慮して適宜設定できる。複数種類のポリエチレングリコールを併用することもできる。   In addition, even if high-density surface immobilization of specific proteins is intended, in principle there is an unfixed part, and this part may be a source of unintended cell type adhesion and activation of the blood coagulation system. is there. That is, when the surface of the coating layer on which the specific protein is not immobilized increases, the water-insoluble polymer forming the coating layer easily interacts with cells and protein components other than EPC. In order to further suppress such interaction, the coating layer preferably has a blocking agent immobilized on the surface on which the specific protein is not immobilized. A schematic view of the surface on which the blocking agent is immobilized is shown in FIG. Examples of the blocking agent include polyethylene glycol. Polyethylene glycol having a molecular weight of, for example, about 200 to 10,000 can be used. However, the molecular weight of polyethylene glycol can be appropriately set in consideration of blocking performance. A plurality of types of polyethylene glycol can be used in combination.

ポリエチレングリコールの固定化は、ポリエチレングリコールの片末端にアミノを導入した片末端アミノ化ポリエチレングリコールを用い、コーティング層の固定化用官能基と反応させることで実施できる。ブロッキング剤を用いる場合、特異的蛋白質の固定化量とブロッキング剤の固定化量の比率は、例えば、5:100〜90:10の範囲であることができる。   The immobilization of polyethylene glycol can be carried out by using a one-terminal aminated polyethylene glycol in which amino is introduced at one end of the polyethylene glycol and reacting with the functional group for immobilization of the coating layer. When a blocking agent is used, the ratio of the specific protein immobilization amount and the blocking agent immobilization amount can be, for example, in the range of 5: 100 to 90:10.

本発明によれば、病変血管壁を再建する人工機器(ステントおよび小口径人工血管)の表面での血栓形成を抑止し、生体動脈血管と同等の恒久的な非血栓性を発現するコーティング層を有する埋め込み部材が提供される。本発明の埋め込み部材のコーティング層表面は、流血中に微量に含まれる血管内皮細胞を選択的に捕捉・被覆(内皮化)することができる。高選択的捕捉は、コーティング層表面に固定したVEGFまたはそのレセプタ(例えば、VEGFR1若しくはVEGFR2)の抗体、アンジオポイエティンまたはそのレセプタ(例えば、Tie1若しくはTie2)の抗体等との生物学的特異相互作用によって実現される。   According to the present invention, a coating layer that inhibits thrombus formation on the surface of an artificial device (stent and small-diameter artificial blood vessel) for reconstructing a diseased blood vessel wall and develops a permanent non-thrombogenic property equivalent to that of a living artery blood vessel is provided. An embedding member is provided. The surface of the coating layer of the implant member of the present invention can selectively capture and coat (endothelialize) vascular endothelial cells contained in a trace amount in blood flow. Highly selective capture is biologically specific interaction with an antibody of VEGF or its receptor (for example, VEGFR1 or VEGFR2), an angiopoietin or its receptor (for example, Tie1 or Tie2), etc. immobilized on the coating layer surface. It is realized by.

以下本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

実施例1
ポリ(エチレン・ビニルアルコール)共重合体(ポリビニルアルコール含量:72 mol%)のHFIP(ヘキサフルオロイソプロピルアルコール)0.5%溶液を米国Sono-Tek社 超音波噴霧装置によりステント上にコーティングした。空気乾燥によって均一なコーティング層が形成された(厚み約3ミクロン:図2)。ついでこのステントをN,N'-カルボニルジイミダゾールの5%アセトニトリル溶液の中に常温で2時間浸漬して、表面層の水酸基をイミダゾイル化して活性化した。その後、未反応のカルボニルジイミダゾールをアセトニトリルで洗浄した後に、0.1 mg/mlの蛋白質(この場合はVEGFの代わりに蛍光標識したアルブミンを代用)のりん酸緩衝液に常温でゆるく攪拌下で24時間浸漬した。浸漬後、りん酸緩衝液で充分洗浄した後に蛍光顕微鏡で蛍光強度を測定した。
Example 1
A 0.5% HFIP (hexafluoroisopropyl alcohol) solution of a poly (ethylene / vinyl alcohol) copolymer (polyvinyl alcohol content: 72 mol%) was coated on a stent using a Sono-Tek ultrasonic spraying apparatus. A uniform coating layer was formed by air drying (thickness of about 3 microns: FIG. 2). Subsequently, this stent was immersed in a 5% acetonitrile solution of N, N′-carbonyldiimidazole at room temperature for 2 hours to activate the hydroxyl group of the surface layer by imidazoylation. Then, unreacted carbonyldiimidazole was washed with acetonitrile, and then in a phosphate buffer solution of 0.1 mg / ml protein (in this case, fluorescently labeled albumin instead of VEGF) for 24 hours at room temperature with gentle stirring. Soaked. After immersion, the sample was thoroughly washed with a phosphate buffer, and the fluorescence intensity was measured with a fluorescence microscope.

図3にエチレン・ビニルアルコール共重合体(ビニルアルコール含量;72mol.%)上に固定した蛍光標識蛋白質の表面濃度のプロファイル、図4に基材表面の蛍光強度のタンパク質濃度の依存性を示した。蛋白質濃度0.1 mg/mlで高密度蛋白質表面層が形成されていることが判明した。   Fig. 3 shows the profile of the surface concentration of the fluorescently labeled protein immobilized on an ethylene-vinyl alcohol copolymer (vinyl alcohol content: 72 mol.%), And Fig. 4 shows the dependence of the fluorescence intensity on the substrate surface on the protein concentration. . It was found that a high-density protein surface layer was formed at a protein concentration of 0.1 mg / ml.

実施例2
ポリ(メチルメタクリレート・アクリル酸)共重合体(ポリアクリル酸含量30 mol%)の2%HFIP溶液をセグメント化ポリウレタン・メッシュ筒状体(内径3.5mm、長さ10cm;自作した高電界エレクトロスピニング装置で製造)の内腔に注入し、直ちに溶液を重力流出させて乾燥することにより均一コーティング層が筒状体内腔に形成できた(膜厚2ミクロン:図5および6に写真を示す)。ついで、VEGF(1μg〜100μg/ml)のりん酸緩衝液に浸漬した。24時間後に生理食塩水で洗浄した。血管内皮および内皮前駆細胞は接着し、経時的に伸展した(図7:蛍光脂質標識DiOでラベルした内皮細胞を播種し、3日間培養したものを示した上図:ステント、下図:接着細胞の蛍光画像)。
Example 2
Segmented polyurethane mesh cylindrical body (inner diameter 3.5mm, length 10cm; poly (methyl methacrylate / acrylic acid) copolymer (polyacrylic acid content 30 mol%) 2% HFIP solution And the solution was immediately drained by gravity and dried to form a uniform coating layer in the cylindrical body lumen (film thickness: 2 microns: FIGS. 5 and 6 show photographs). Subsequently, it was immersed in a phosphate buffer of VEGF (1 μg to 100 μg / ml). After 24 hours, it was washed with physiological saline. Vascular endothelium and endothelial progenitor cells adhered and spread over time (Fig. 7: Seeded with endothelial cells labeled with fluorescent lipid-labeled DiO and cultured for 3 days Upper: stent, Lower: adhesive cells Fluorescence image).

上記実施例1及び2におけるエチレン・ビニルアルコール共重合体及びポリ(メチルメタクリレート・アクリル酸)共重合体に代えて、例えば、アミノ化ポリビニルアルコール共重合体(アミノ化率25 mol%)を用いることで、同様にステント又は人工血管にコーティング層を形成し、ついで水溶性縮合剤(カルボジイミド)を含む蛋白質(VEGF)のりん酸緩衝液に浸漬して、表面に蛋白質固定化することで、本発明の埋め込み部材を作製することもできる。   Instead of the ethylene / vinyl alcohol copolymer and the poly (methyl methacrylate / acrylic acid) copolymer in Examples 1 and 2, for example, an aminated polyvinyl alcohol copolymer (amination rate of 25 mol%) is used. Similarly, a coating layer is formed on a stent or an artificial blood vessel, and then immersed in a phosphate buffer solution of a protein (VEGF) containing a water-soluble condensing agent (carbodiimide) to immobilize the protein on the surface of the present invention. It is also possible to produce an embedded member.

実施例3:未固定部分のブロッキング
特異的蛋白質の未固定部分をブロッキングするために、細胞接着・蛋白質吸着を抑制するポリエチレングリコール(実施例3)またはアルブミン(比較例1)を固定化した表面を形成した。片末端アミノ基のポリエチレングリコール(分子量2,000) 0.1%溶液に実施例1の表面活性化水酸基材料を浸漬(24時間)した表面は細胞の接着がフィブロネクチン固定化表面に比べて大幅に抑制され、ブロッキング効果は顕著であった(図8)。一方、蛍光アルブミン溶液(1 mg/ml)に浸漬した後、りん酸緩衝液で洗浄すると、蛍光は殆ど観察されなかった(図9および10)。
Example 3 Blocking of Unfixed Portion A surface on which polyethylene glycol (Example 3) or albumin (Comparative Example 1) that suppresses cell adhesion / protein adsorption is immobilized is used to block the unfixed portion of a specific protein. Formed. One-terminal amino group polyethylene glycol (molecular weight 2,000) The surface of the surface activated hydroxyl group material of Example 1 immersed in a 0.1% solution (24 hours) is greatly inhibited in terms of cell adhesion compared to the fibronectin-immobilized surface. The effect was remarkable (FIG. 8). On the other hand, when immersed in a fluorescent albumin solution (1 mg / ml) and then washed with a phosphate buffer, almost no fluorescence was observed (FIGS. 9 and 10).

本発明は、人工血管等の人体への埋め込み部材に関連する分野において有用である。   The present invention is useful in the field related to an implant member for a human body such as an artificial blood vessel.

Claims (11)

基材と、
基材の表面に設けられたコーティング層を有する埋め込み部材であって、
前記コーティング層は、水不溶性合成高分子からなり、かつ前記高分子は、血管内皮前駆細胞(以下、EPC)に特異的に相互作用をする蛋白質(以下、特異的蛋白質)を固定化するための官能基(以下、固定化用官能基)を有するものである、
EPCを流血下で捕捉し、かつ内皮化するための埋め込み部材。
A substrate;
An embedded member having a coating layer provided on the surface of a substrate,
The coating layer is composed of a water-insoluble synthetic polymer, and the polymer immobilizes a protein (hereinafter referred to as a specific protein) that specifically interacts with vascular endothelial precursor cells (hereinafter referred to as EPC). It has a functional group (hereinafter, a functional group for immobilization),
An implant member for capturing EPC under blood flow and for endothelialization.
前記水不溶性合成高分子がポリ(エチレン・ビニルアルコール)共重合体、ポリ(メチルメタクリレート・アクリル酸)共重合体またはアミノ化ポリビニルアルコール共重合体である請求項1に記載の埋め込み部材。 The embedded member according to claim 1, wherein the water-insoluble synthetic polymer is a poly (ethylene / vinyl alcohol) copolymer, a poly (methyl methacrylate / acrylic acid) copolymer, or an aminated polyvinyl alcohol copolymer. 固定化用官能基が水酸基、アミノ基またはカルボキシル基である請求項1または2に記載の埋め込み部材。 The embedded member according to claim 1 or 2, wherein the immobilizing functional group is a hydroxyl group, an amino group, or a carboxyl group. 固定化用官能基の少なくとも一部が、N,N'-カルボニルジイミダゾールまたはカルボジイミドで活性化された官能基である請求項1〜3のいずれかに記載の埋め込み部材。 The embedded member according to claim 1, wherein at least a part of the immobilizing functional group is a functional group activated with N, N′-carbonyldiimidazole or carbodiimide. 前記コーティング層の表面には、前記固定化用官能基の少なくとも一部を介して特異的蛋白質が固定化されている、請求項1〜4のいずれかに記載の埋め込み部材。 The embedded member according to any one of claims 1 to 4, wherein a specific protein is immobilized on the surface of the coating layer via at least a part of the functional group for immobilization. 特異的蛋白質が、血管内皮増殖因子(VEGF)、VEGFの細胞表層レセプタに対する抗体、アンジオポイエティン、およびアンジオポイエティンの細胞レセプタに対する抗体からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項5に記載の埋め込み部材。 6. The specific protein is at least one selected from the group consisting of vascular endothelial growth factor (VEGF), an antibody against a VEGF cell surface receptor, angiopoietin, and an antibody against an angiopoietin cell receptor. Embedded member. VEGFの細胞表層レセプタがVEGFR1またはVEGFR2であり、アンジオポイエティンの細胞レセプタがTie1またはTie2である請求項6に記載の埋め込み部材。 The implant member according to claim 6, wherein the cell surface receptor of VEGF is VEGFR1 or VEGFR2, and the cell receptor of angiopoietin is Tie1 or Tie2. 前記コーティング層は、特異的蛋白質が固定化されていない表面にブロッキング剤が固定化されている請求項5〜7のいずれかに記載の埋め込み部材。 The embedded member according to any one of claims 5 to 7, wherein the coating layer has a blocking agent immobilized on a surface on which a specific protein is not immobilized. ブロッキング剤がポリエチレングリコールである請求項8に記載の埋め込み部材。 The embedding member according to claim 8, wherein the blocking agent is polyethylene glycol. 前記基材が、体内に埋め込まれ、血液と接触することになる人工的な埋め込み部材の構成部材である請求項1〜9のいずれかに記載の埋め込み部材。 The implant member according to any one of claims 1 to 9, wherein the base material is a constituent member of an artificial implant member that is implanted in the body and comes into contact with blood. 前記構成部材は、人工血管、ステント、または人工弁に用いられるものである請求項10に記載の埋め込み部材。 The implant member according to claim 10, wherein the constituent member is used for an artificial blood vessel, a stent, or an artificial valve.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014234496A (en) * 2013-06-05 2014-12-15 国立大学法人大阪大学 Porous body of ethylene-vinyl alcohol copolymer and method for manufacturing the same
CN116008547A (en) * 2022-11-16 2023-04-25 安徽恩禾生物技术有限公司 Kit for early screening of tumors and preparation method thereof

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