Методологические аспекты применения инструментальных методов анализа при создании полимерного лекарственного покрытия коронарных стентов

Полимерные материалы получили широкое распространение в имплантируемых медицинских изделиях в качестве основного материала имплантата, а также в виде покрытий. Это стало возможным благодаря обработке с целью изменения физических и химических свойств в широком диапазоне, а также значительным достижениям в области биосовместимости.

Использование в коронарных стентах полимерных покрытий, выделяющих в течение нескольких недель и месяцев лекарственное вещество, позволяет обеспечить контролируемое выделение терапевтического агента в месте поражения ^1,2. Это препятствует разрастанию неоинтимы и связанному с ним повторному сужению просвета коронарной артерии – рестенозу ^3-7.

В ходе разработки с помощью инструментальных методов анализа мы исследовали ряд уже зарегистрированных в России коронарных стентов с полимерным биорезорбируемым покрытием. В частности, нас интересовали результаты сравнительного анализа морфологии этих полимерных покрытий.

Кроме того, это могло представлять интерес с точки зрения последующей оценки эффективности и безопасности медицинских изделий.

Детальное внимание инструментально-аналитическим методам при исследовании покрытий коронарных стентов в серии работ уделили голландские исследователи Клеменс ван Биргелен и Мунир Базалус ^8-15. Основываясь на результатах ранее проведенных исследований ^16-20 ван Биргелен и Базалус предполагают, что некоторые неблагоприятные клинические явления при имплантации стентов с лекарственным покрытием (СЛП) могут быть связаны с особенностями полимерного покрытия ⁸. Причинами этого могут быть различные механизмы. Так, уменьшение толщины полимерного покрытия или его отсутствие на отдельных участках может потенциально снизить анти-рестенотический эффект СЛП; смещение покрытия, эмболия фрагментами покрытия способно привести к микрососудистой обструкции и перипроцедурному некрозу миокарда; наконец, повышенная шероховатость поверхности СЛП может усиливать тромбогенность с высокой вероятностью тромбоза стента ^{8, 21}. С другой стороны, исследователи говорят о том, что небольшая шероховатость покрытия может оказывать благоприятные эффекты за счет ускорения эндотелизации ^{8, 22}

Для определения целевых параметров при создании нового полимерного покрытия в нашем исследовании мы использовали растровый электронный микроскоп. В исследовании участвовал коммерчески доступный в России стент одного из зарубежных производителей (стент A), а также коммерчески доступный стент одного из российских производителей (стент Б) (рисунок 1). Оба стента обладают биодеградируемым полимерным покрытием на основе полимолочной кислоты. На фотографиях видно, что морфология покрытия двух стентов значительно различается. На стенте А площадь непокрытых участков составляет в среднем 0,1% поверхности, покрытие нанесено равномерно по всей поверхности балок, трещины и отслойка покрытия отсутствуют, а на баллонном катетере после расширения и удаления стента нет следов покрытия. На стенте Б – непокрытые участки занимают в среднем 30% поверхности, на боковой поверхности балок покрытие местами полностью отсутствует, видны наплывы и трещины покрытия, а после расширения и снятия стента на баллоне остаются фрагменты полимерного покрытия.

Рис. 1. Сравнительные данные стентов А и Б, полученные методом электронной микроскопии.

Стент A	Стент Б
Площадь непокрытых участков стента составляет в среднем 0,1% его поверхности (Растровый электронно-ионный микроскоп Phenom Pro (Phenom-World B.V., Нидерланды. Образец R1)	Площадь непокрытых участков стента составляет в среднем 30% его поверхности (Растровый электронно-ионный микроскоп Phenom Pro (Phenom-World B.V., Нидерланды). Образец C1)
Покрытие нанесено равномерно по всей поверхности балок. Трещины и отслойка покрытия отсутствуют. (Растровый электронно-ионный микроскоп Phenom Pro (Phenom-World B.V., Нидерланды. Образец R1)	На боковой поверхности балок покрытие местами полностью отсутствует. Видны наплывы и трещины покрытия. (Растровый электронно-ионный микроскоп Phenom Pro (Phenom-World B.V., Нидерланды). Образец C1)
На баллонном катетере нет следов полимерного покрытия стента после его удаления. (Растровый электронно-ионный микроскоп Phenom Pro (Phenom-World B.V., Нидерланды. Образец R1)	На баллонном катетере после удаления стента остаются фрагменты полимерного покрытия (Растровый электронно-ионный микроскоп Phenom Pro (Phenom-World B.V., Нидерланды. Образец C1)

Таким образом, по результатам проведенной электронной микроскопии обнаружены существенные различия в качестве полимерного покрытия исследованных нами образцов стентов.

Мы считаем, что при разработке новых полимерных покрытий и новых стентов необходимо ориентироваться на характеристики, показанные стентом А. В этом случае опытный разрабатываемый образец можно было бы рекомендовать для проведения дальнейших исследований на био- и гемосовместимость.

В случае близости характеристик опытного разрабатываемого образца к характеристикам покрытия стента Б нам бы потребовались дополнительные исследования для выяснения причин, неоднородности толщины покрытия, наличие трещин, отслоений и других неравномерностей покрытия. В этой ситуации необходимо дополнительно оценить и технологию изготовления стента.

Таким образом, методологическая целесообразность тщательного выбора референтных образцов при разработке полимерных покрытий медицинских изделий представляется очевидной.

Остаются открытыми вопросы: какое клиническое значение имеет неравномерность покрытия стентов? Могут ли неравномерности полимерного покрытия, и какие именно, вносить свой вклад в нежелательные клинические события? Как влияют неравномерности полимерного покрытия на количество лекарства, доставляемого к месту поражения, активацию свертывающей системы крови, эндотелизацию стента, эмболизацию дистальных ветвей сосудистого русла и другие явления?

Ответы на эти вопросы, по всей вероятности, могут быть получены в ходе дальнейших исследований.

Список литературы:

¹ Hofman S.H., van Beusekom H.M., Serruys P.W., van der Giessen W.J. Recent developments in coated stents. Curr. Intervent. Cardiol. Rep., 2001, 3, 28-36.

² Garcia-Garcia Н.М., Vaina S., Tsuchuda K., Serruys P.W. Drug eluting stents: Review. Arch. Cardiol. Мех, 2006, 3, 297-319

³ Morice MC, Serruys PW, Sousa JE, et al. A randomized comparison of a sirolimus-eluting stent with a standard stent for coronary revascularization. N Engl J Med 2002;346:1773–80.

⁴ Moses JW, Leon MB, Popma JJ, et al. Sirolimuseluting stents versus standard stents in patients with stenosis in a native coronary artery. N Engl J Med 2003;349:1315–23.

⁵ Stone GW, Ellis SG, Cox DA, et al. A polymerbased, paclitaxel-eluting stent in patients with coronary artery disease. N Engl J Med 2004;350: 221–31.

⁶ Daemen J, Wenaweser P, Tsuchida K, et al. Early and late coronary stent thrombosis of sirolimus-eluting and paclitaxel-eluting stents in routine clinical practice: data from a large twoinstitutional cohort study. Lancet 2007;369:667–78.

⁷ Jensen LO, Tilsted HH, Thayssen P, et al. Paclitaxel and sirolimus eluting stents versus bare metal stents: long-term risk of stent thrombosis and other outcomes. From the Western Denmark Heart Registry. EuroIntervention 2010;5: 898–905.

⁸ Basalus MW, von Birgelen C. Benchside testing of drug-eluting stent surface and geometry. Interventional Cardiology 2010;2:159-75.

⁹ Basalus MW, Tandjung K, Sen H, van Apeldoorn A, Grijpma DW, von Birgelen C. Recent insights from scanning electron microscopic assessment of durable polymer-coated drug-eluting stents. Interventional Cardiology 2012;4:661-74.

¹⁰ Basalus MW, Ankone MJ, van Houwelingen GK, de Man FH, von Birgelen C. Coating irregularities of durable polymer-based drug-eluting stents as assessed by scanning electron microscopy. EuroIntervention. 2009;5:157-65.

¹¹ Basalus MW, van Houwelingen KG, Ankone MJ, Feijen J, von Birgelen C. Micro-computed tomographic assessment following extremely oversized partial postdilatation of drug-eluting stents. EuroIntervention. 2010;6:141-8.

¹² Basalus MW, Tandjung K, van Apeldoorn AA, Ankone MJ, von Birgelen C. Journal of Interventional Cardiology 2011;24:149-61.Effect of oversized partial postdilatation on coatings of contemporary durable polymer-based drug-eluting stents: a scanning electron microscopy study.

¹³ Basalus MW, Tandjung K, van Westen T, Sen H, van der Jagt PK, Grijpma DW, van Apeldoorn AA, von Birgelen C. Scanning electron microscopic assessment of coating irregularities and their precursors in unexpanded durable polymer-based drug-eluting stents. Catheterization and Cardiovascular Interventions. 2012;79:644-53.

¹⁴ Basalus MW, van Houwelingen KG, Ankone M, de Man FH, von Birgelen C. Scanning electron microscopic assessment of the biodegradable coating on expanded biolimus-eluting stents EuroIntervention. 2009;5:505-10.

¹⁵ Basalus MW, Joner M, von Birgelen C, Byrne RA. Polymer coatings on drug-eluting stents: Samson’s hair and Achilles’ heel? EuroIntervention. 2013;9:302-5.

¹⁶ Cook S, Ladich E, Nakazawa G et al. Correlation of intravascular ultrasound findings with histopathological analysis of thrombus aspirates in patients with very late drug-eluting stent thrombosis. Circulation. 2009;120:391.

¹⁷ Hunter WL. Drug-eluting stents: beyond the hyperbole. Advanced drug delivery reviews. 2006;58:347.

¹⁸ Kounis NG, Kounis GN, Kouni SN, Soufras GD, Niarchos C, Mazarakis A. Allergic reactions following implantation of drug-eluting stents: a manifestation of Kounis syndrome? Journal of the American College of Cardiology. 2006;48:592.

¹⁹ Nebeker JR, Virmani R, Bennett CL et al. Hypersensitivity cases associated with drug-eluting coronary stents: a review of available cases from the Research on Adverse Drug Events and Reports (RADAR) project. Journal of the American College of Cardiology. 2006;47:175.

²⁰ Schwartz RS. Pathophysiology of restenosis: interaction of thrombosis, hyperplasia, and/or remodeling. The American journal of cardiology. 1998;81:14E

²¹ Hecker JF, Scandrett LA. Roughness and thrombogenicity of the outer surfaces of intravascular catheters. Journal of biomedical materials research. 1985;19:381.

²² Palmaz JC, Benson A, Sprague EA. Influence of surface topography on endothelialization of intravascular metallic material. Journal of vascular and interventional radiology: JVIR. 1999;10:439.