[論文レビュー] Biodegradable drug eluting coating of cardiovascular stents dewets and can cause thrombosis

Alexey Kondyurin, Irina Kondyurina+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 4, 2011

Fluid Dynamics and Thin Films参考文献 37被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、心血管ステントにコーティングされた生分解性PLGA被膜が水中環境下でドレーピングを示し、膜の破壊および血栓形成のリスクを引き起こすことを示した。イオンビームイオンドープは、低フラクチュエーション（10¹⁴ 粒子/cm²）でもドレーピングを効果的に抑制し、被膜を安定化させ、改変層内の分解性PLGA含有量を最大80％まで低減した。

ABSTRACT

The results of our investigation of ion implantation of PLGA show that the PLGA films undergo crosslinking, carbonization and etching. The PLGA coating degrades in water by a hydrolysis reaction. The dewetting of PLGA coating under water is observed on silicon wafer, metal and carbon surfaces. As the result, the coating is ruptured up to separate drops of PLGA on the surface. The dewetting process can be eliminated by an ion beam implantation treatment, when the ions penetrate through the whole PLGA coating. The dewetting process in the modified layer can be eliminated even with low fluence (10^14 ions/cm2) modification. The amount of degradable PLGA in the modified layer depends on the fluence of ion implantation and can equal up to 80% of the film at low fluence of 10^14 ions/cm2.

研究の動機と目的

• 生体条件下における心血管ステントにコーティングされた生分解性PLGA被膜の安定性を調査すること。
• 血栓形成を引き起こす可能性がある被膜の破壊、特にドレーピングの原因を特定すること。
• イオンビームイオンドープを用いたドレーピング防止および被膜の整合性向上の有効性を評価すること。
• PLGA被膜の安定化を図る最適なイオンフラクチュエーションを特定すること。
• イオンドープ処理後の改変層に残存する分解性PLGAの割合を定量すること。

提案手法

• イオンビームを用いて、被膜全厚さを貫通するようにPLGA膜にイオンドープを施した。
• イオンフラクチュエーションを変化させ、特に10¹⁴ 粒子/cm²の低線量効果を評価する重点を置いた。
• 水環境下でのシリコン、金属、炭素基板上での被膜安定性を評価した。
• ドレーピング行動（孤立したPLGAドロップレットの形成を含む）を検出するため、表面形態を分析した。
• イオンドープによるPLGAの化学的変化（架橋、炭素化、エッチング）をモニタリングした。
• 水中でのPLGAの加水分解駆動型分解が主な分解経路であることを確認した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ステントにコーティングされたPLGA被膜は水中環境下でドレーピングを示すか。その場合、どのような条件下で生じるか？
• RQ2 低イオンフラクチュエーションでも、イオンビームイオンドープはPLGA被膜のドレーピングを防止できるか？
• RQ3 イオンフラクチュエーションと改変層内に残存する分解性PLGA量の関係は何か？
• RQ4 イオンドープ処理はPLGA被膜の化学的および構造的安定性をどのように変化させるか？
• RQ5 被膜のドレーピングがステントの安全性に与える潜在的臨床的影響、特に血栓形成リスクへの影響は何か？

主な発見

• シリコン、金属、炭素表面において、ステントにコーティングされたPLGA被膜は水中でドレーピングを示し、孤立したドロップレットを形成する。
• ドレーピングは被膜の破壊を引き起こし、裸のステント表面が露出する可能性があり、血栓形成リスクが上昇する。
• 10¹⁴ 粒子/cm²のイオンフラクチュエーションで、イオンビームイオンドープが全試験基板でドレーピングを効果的に抑制した。
• 低フラクチュエーションでも、改変層は最大80％の分解性PLGAを保持しており、制御された安定化が実現していることが示された。
• イオンドープにより架橋、炭素化、エッチングが誘発され、被膜の表面エネルギーおよび接着性が変化した。
• 水中でのPLGAの加水分解駆動型分解が主な分解経路であることが確認された。