[发明专利]多层蛋白质膜、制造方法以及使用该膜的药物递送装置和生物医学植入物

说明书

发明领域

本发明涉及多层蛋白质膜和制造多层蛋白质膜的方法。本发明还涉及包含加载了药物活性剂的多层蛋白质膜的药物递送装置和包含植入基底和至少部分植入基底表面上的多层蛋白质膜的生物医学植入物。

发明背景

对改进生物医学植入物和改进植入有机体(即身体)时生物医学植入物的生物相容性有持续需求。已知植入物表面的特性与植入后表面上的早期事件有很大相关性，而且这些早期事件对决定装置的相容性很重要。认为在引入有机体后的前几秒中，结合到植入物表面的蛋白质的组成、序列和其他特性将决定更长时间中的事件，而且最终影响植入物的生物相容性程度。而且，植入物的表面性质影响蛋白质与表面结合的状态，也影响随后与有机体的相互作用。

通常，蛋白质在接触该蛋白质的表面形成单层。参见例如Biomaterials Science，An Introduction to Materials in Medicine，第二版，B.Ratner等编，Elsevier Academic Press(2004)，245页，表1。当用归零椭圆光度法(null ellipsometry)测量时，单层的厚度通常为2-4nm。根据de Feijter等，“Ellipsometry as a tool to study the adsorption of synthetic and  biopolymers at the air-water interface”，Biopolymers，17：1759-1801(1978)，单层厚度按照1nm＝0.12μg/cm²转换为质量。因此，平表面上的蛋白质单层通常小于0.5μg/cm²，而且通常在0.2-0.5μg/cm²之间。椭圆光度法也常用于研究多层，但如Benesch等“The determination of thickness and surface mass density of mesothick immunoprecipitate layers by null ellipsometry and protein ¹²⁵iodine labeling”，Journal of Colloid and Interface Science，249：84-90(2002)所述，椭圆光度法在用于多层应用时不够精确。而且，椭圆光度法仅可用于平面表面而不能用于具有非平面形貌的表面，植入物通常是后一情况。因为这两个原因，在本公开内容中使用每表面面积的蛋白质质量表征多层的尺寸。此外重要的是，应注意宏观表面面积为X的装置可能有10或100倍X的微观表面面积或纳米表面面积，因此由于形貌和结构，装置上单层的质量可能看起来比平表面上单层的大得多。

通常，使用化学连接剂在表面上形成比单层更厚的蛋白质多层。如Tengvall等，“Preparation of multilayer plasma protein films on silicon by EDC/NHS coupling chemistry”，Colloids and Surfaces B：Biointerfaces，28：261-272(2003)公开了乙基-二甲基-氨基丙基碳二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺(EDC/NHS)化合物将纤维蛋白原、IgG、白蛋白等的单层彼此连接来形成多层膜的用途。还使用相互有特异性的不同蛋白质的多层(如生物素和链亲合素或蛋白质和抗体)建立更厚的膜。使用EDC/NHS建立的纤维蛋白原多层膜已与骨植入物结合用于药物递送，还被施用至缝合线来维持软组织的完整性。参见例如Aspenberg等的美国专利公开No.2006/0002970和2006/0003917。Optovent AB的Skruvcoat和T-Coat是使用这种膜(称为FibMat膜)的商品的实例。还用化学连接剂将蛋白质膜或包被结合于表面(即植入物表面)并将构成该蛋白质膜的连续层连接在一起。化学物质(如戊二醛(GA))和硅烷偶联剂(如氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES))已被用于该双重目的，并与用于多层膜形成的其他化学连接剂联合用于基底结合。