[论文解读] 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 7

一句话总结

本研究证明，心血管支架上的可生物降解PLGA涂层在水性环境中会发生脱湿现象，导致薄膜破裂并可能引发血栓。离子束注入即使在低注入剂量（10¹⁴ ions/cm²）下也能有效抑制脱湿，稳定涂层，并将改性层中可降解PLGA的含量降低至最高80%。

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.

研究动机与目标

• 研究可生物降解PLGA涂层在心血管支架生理条件下的稳定性。
• 确定涂层失效的原因，特别是可能导致血栓的脱湿现象。
• 评估离子束注入作为防止脱湿并增强涂层完整性的方法。
• 确定稳定PLGA涂层的最优离子注入剂量，同时保留其生物可降解性。
• 量化离子注入后改性层中剩余可降解PLGA的含量。

提出的方法

• 采用穿透整个涂层厚度的离子束对PLGA薄膜进行注入处理。
• 改变离子注入剂量，重点研究10¹⁴ ions/cm²以评估低剂量效果。
• 在水性条件下，于硅、金属和碳基底上评估涂层稳定性。
• 通过表面形貌分析检测脱湿行为，包括孤立PLGA液滴的形成。
• 通过离子注入监测PLGA中的化学变化，如交联、碳化和刻蚀。
• 确认水中的水解降解是PLGA的主要降解机制。

实验结果

研究问题

• RQ1 支架上的PLGA涂层是否在水性环境中发生脱湿？若发生，其发生条件是什么？
• RQ2 在低离子注入剂量下，离子束注入能否防止PLGA涂层的脱湿？
• RQ3 离子注入剂量与改性层中剩余可降解PLGA量之间有何关系？
• RQ4 离子注入如何改变PLGA涂层的化学与结构稳定性？
• RQ5 涂层脱湿对支架安全性的潜在临床影响，特别是血栓风险如何？

主要发现

• 在硅、金属和碳表面，支架上的PLGA涂层在水中表现出脱湿现象，形成孤立液滴。
• 脱湿导致涂层破裂，可能暴露裸露的支架表面，从而增加血栓风险。
• 在10¹⁴ ions/cm²的离子注入剂量下，离子束注入能有效抑制所有测试基底上的脱湿。
• 即使在低剂量下，改性层仍保留高达80%的可降解PLGA，表明实现了受控稳定化。
• 离子注入诱导了交联、碳化和刻蚀，改变了涂层的表面能与附着力。
• 确认水中的水解降解是PLGA的主要降解途径。