本发明涉及生物医用材料，具体涉及一种抗血管再狭窄的活性氧响应性水凝胶涂层及其制备方法和应用。
背景技术：
1、心血管疾病（cardiovascular diseases, cvds）已经成为威胁人类健康的第一杀手。经皮冠状动脉介入治疗（percutaneous coronary intervention，pci）因其创伤小、出血少、并发症低等特点，成为当前治疗心血管疾病的主流技术。药物涂层球囊（drug-coatedballoons, dcbs）作为一种“介入无植入”的创新治疗方案，在预防支架内再狭窄和抑制急性血栓方面展现了显著优势。dcbs能够在扩张狭窄血管的同时，将抗增殖药物高效转移至血管壁，并且不会遗留永久性置入物，从而有效抑制局部平滑肌细胞增殖与迁移，延缓术后再狭窄的发生。与传统支架植入相比，dcbs具有多个临床优势，包括无体内异物残留、无支架内血栓风险、缩短双重抗血小板治疗时间、降低出血风险，且适用范围更广。因此，dcbs被认为是医疗器械领域的关键竞争技术，具有巨大的市场潜力。
2、然而，现有dcbs的涂层药物主要包括紫杉醇和雷帕霉素，如cn101496813a公开了一种治疗血管再狭窄或其他组织增生的组合物及其应用方法。组合物中包括雷帕霉素(rapamycine)和紫杉醇(paclitaxol)和肝素(heparin)，组合物的应用不仅包括系统给药，也包括局部的药物缓慢释放到病变的组织中。该组合物能够以预混和/或者多层喷涂的方法涂抹于支架或平台上。首次证实，雷帕霉素+紫杉醇混合物，雷帕霉素+紫杉醇+肝素混合物比任何单一用药时对支架植入后的血管内皮增生均具有更显著的抑制效果。
3、但这两种药物在临床应用中仍面临显著局限。紫杉醇虽然具有较好的抗增殖效果，但其系统毒性较高、涂层颗粒易脱落；雷帕霉素则因其亲脂性较低、组织吸收缓慢。这些问题极大限制了这类药物的临床药理学应用及其生物学效应，最终导致血管再狭窄的发生。目前亟需新型的涂层药物来推进dcbs的临床应用。
4、在血管介入治疗中，血管内膜不可避免地遭受撕裂，引发炎症反应和过度愈合，导致血管负性重塑、平滑肌细胞增殖迁移以及新生内膜过度增生。氧化应激和炎症反应是该病理进程中的早期关键因素，而这些反应与局部微环境中活性氧（reactive oxygenspecies，ros）的过量生成密切相关。过量活性氧不仅会引发细胞凋亡和组织损伤，还会抑制血管损伤的修复。因此，及时有效地调控创伤微环境中的活性氧水平，保持其在正常范围内，对于促进内膜新生和血管修复至关重要。
5、活性氧的过量生成为炎症性疾病的治疗提供了一个精准的药物递送靶点。活性氧响应和清除性的涂层材料不仅可以实现药物的靶向输送和可控释放，还能够通过清除活性氧，抑制炎症并促进受损内膜的快速修复。硼酸酯键因其对活性氧的响应性和消耗能力，已被广泛应用于炎症靶向和缓解治疗中。邻苯二酚类化合物因其含有的儿茶酚和丙烯酸等功能基团，近年来也被广泛用于抗氧化、抗炎和抗感染领域。尽管这些研究为开发新型活性氧响应性材料提供了理论基础，但目前还未有基于硼酸酯和邻苯二酚类化合物原位构建的活性氧响应性水凝胶涂层应用于抑制血管再狭窄。
6、因此，开发具有活性氧响应-清除能力的水凝胶涂层，能够针对血管再狭窄这一临床问题提供潜在的解决方案。
技术实现思路
1、本发明针对血管再狭窄这一临床问题，提供一种用于抗血管再狭窄的活性氧响应性水凝胶涂层，该水凝胶涂层随球囊高压扩张转移至血管内壁，并在病变组织中过量活性氧的刺激下响应性降解，释放出抗氧化药物，有效清除局部过量活性氧，改善炎症微环境，从而抑制血管再狭窄。
2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
3、一种抗血管再狭窄的活性氧响应性水凝胶涂层，所述活性氧响应性水凝胶涂层为活性氧响应-清除性聚合物前药和多巴胺修饰的氧化葡聚糖交联得到的水凝胶涂层；
4、所述活性氧响应-清除性聚合物前药的结构式i如下：
5、（i）
6、其中r1为h、、、、、 、、、 、中任一种； r2为聚阳离子；
7、所述聚阳离子包括聚左旋赖氨酸、聚乙烯亚胺、聚氨基胺、聚氨基共酯、聚丙烯胺、聚季铵盐类聚合物、聚甲基丙烯酸酯中一种或多种；
8、所述多巴胺修饰的氧化葡聚糖的结构式ii如下：
9、（ii）
10、其中n为50-500的自然数。
11、本发明中活性氧响应-清除性聚合物前药为邻苯二酚类化合物羧基苯硼酸酯接枝的聚阳离子，多巴胺修饰的氧化葡聚糖含有亚胺键，通过两者席夫碱反应交联形成的水凝胶涂层，其中亚胺键和硼酸酯键具有良好的活性氧响应性，在炎症组织高活性氧的触发下断裂，能够释放苯酚类药物，清除局部过量活性氧发挥抗炎和抗氧化功能。同时，多巴胺修饰能够增强涂层向血管内壁的转移和粘附，提高药物的递送效率并延长其滞留时间。该水凝胶涂层可生物降解、具备良好的生物相容性，并可缓解高氧化应激和炎症反应，促进血管内皮层快速修复，从而有效抑制介入后血管再狭窄。
12、其中活性氧响应-清除性聚合物前药降解的反应式如下：
13、
14、所述活性氧响应-清除性聚合物前药和多巴胺修饰的氧化葡聚糖的质量比为1:1-1:6，优选为1:2，该比例下水凝胶的成胶性能较好。
15、所述活性氧响应性水凝胶涂层制备包括步骤：将活性氧响应-清除性聚合物前药和多巴胺修饰的氧化葡聚糖通过超声雾化喷涂在基材表面，经自交联得到所述活性氧响应性水凝胶涂层。水凝胶涂层采用超声雾化喷涂技术制备，工艺简单、条件温和，能使功能组分均匀高效地涂覆在心血管植介入器械表面。
16、所述活性氧响应-清除性聚合物前药的制备过程包括步骤：
17、步骤1，将如式m1所示的邻苯二酚类化合物和4-羧基苯硼酸在无水溶剂中反应得到式m2所示的邻苯二酚羧基苯硼酸酯；
18、
19、步骤2，将式m2所示的邻苯二酚羧基苯硼酸酯溶解在有机溶剂和水的混合溶剂中，加入edc和nhs混合，再加入聚阳离子水溶液反应，经无机碱调节后透析得到所述活性氧响应-清除性聚合物前药。反应式如下：
20、
21、步骤1中m1和4-羧基苯硼酸的摩尔比为0.5:1-0.9:1，优选为0.9:1；
22、步骤1中溶剂包括n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二氯甲烷、氯仿、甲苯或二氧六环中任一种或多种；
23、步骤1中反应温度为60-120℃，反应时间为4-24h；
24、优选地，步骤1产物通过旋蒸去除溶剂后，采用乙酸乙酯溶解产物并重结晶纯化产物。
25、步骤2中m2与聚阳离子的摩尔比为100:1-10:1，优选为80:1；
26、步骤2中有机溶剂包括二甲基亚砜、二氯甲烷、氯仿、甲醇、乙醇、n,n-二甲基甲酰胺、四氢呋喃中任一种或多种。
27、所述edc和nhs的投料摩尔比为1:1-1.2:1，优选为1.2:1； edc和m2的投料摩尔比为1.1:1-1.5:1；
28、所述混合溶剂中有机溶剂和水的体积比为2:1-8:1，优选为4:1，使得投料溶解性好，反应更完全。
29、所述聚阳离子包括聚左旋赖氨酸、聚乙烯亚胺、聚甲基丙烯酸酯、聚氨树枝状聚合物中一种或多种，优选为聚乙烯亚胺；聚阳离子提供丰富的氨基，一方面作为大分子骨架接枝m2，实现抗氧化；另一方面利用其氨基与氧化葡聚糖的醛基之间的席夫碱反应，形成水凝胶涂层。
30、所述式m1所示的邻苯二酚类化合物包括咖啡酸、羟基酪醇、去甲肾上腺素、肾上腺素、槲皮素、儿茶素、原花青素中一种或多种。
31、步骤2中反应温度为室温，反应时间为12-24h；
32、所述聚阳离子水溶液的ph为5.0-6.0；反应结束后无机碱调节ph至7.0-7.2。
33、所述多巴胺修饰的氧化葡聚糖的制备过程包括步骤：以高碘酸钠氧化葡聚糖得到氧化葡聚糖，将盐酸多巴胺加入至氧化葡聚糖水溶液中反应，透析并冻干得到所述多巴胺修饰的氧化葡聚糖。
34、所述葡聚糖的分子量为10k-100kda，优选为40kda；分子量影响粘度，若粘度过大喷涂困难，难以制备。
35、所述葡聚糖的聚合单元数和高碘酸钠的摩尔比为10:1-1:2，优选为2:1；氧化反应的温度为室温，反应时间为4-24h；
36、所述葡聚糖的聚合单元数和盐酸多巴胺的投料摩尔比为10:1-2:1，优选为3:1；
37、所述盐酸多巴胺和氧化葡聚糖反应的温度为室温，反应时间为6-24h。
38、本发明还提供所述的抗血管再狭窄的活性氧响应性水凝胶涂层的制备方法，包括步骤：将活性氧响应-清除性聚合物前药水溶液和多巴胺修饰的氧化葡聚糖水溶液分别通过超声雾化喷涂在基材表面，经自交联得到所述活性氧响应性水凝胶涂层。
39、通过超声雾化喷涂技术活性氧响应-清除性聚合物前药和多巴胺修饰的氧化葡聚糖在基体表面发生席夫碱反应，得到水凝胶交联网络。该制备方法工艺简单、条件温和，能使功能组分均匀高效地涂覆在心血管植介入器械表面。
40、所述活性氧响应-清除性聚合物前药水溶液的质量分数为0.1 wt％-10 wt％，优选为2 wt％；
41、所述多巴胺修饰的氧化葡聚糖水溶液质量分数为0.4 wt％-40 wt％，优选为4wt％；葡聚糖太高黏度大，喷涂不顺畅；含量太低席夫碱反应弱，不易交联成膜，同时负载量低，预期效果欠佳。
42、所述活性氧响应-清除性聚合物前药和多巴胺修饰的氧化葡聚糖的质量比为1:1-1:6，优选为1:2；
43、所述超声雾化喷涂速率为每分钟2-20 μl，优选为每分钟10 μl；所述的水凝胶涂层的厚度为2-20 μm，优选为5-10 μm；喷涂速度对涂层形貌和交联结构有影响；涂层厚度和载药量相对应，越厚、抗再狭窄效果相对较好。
44、所述基材包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷、聚氨酯、高密度聚乙烯、聚酰胺、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、丙烯酸酯等中一种或多种，优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
45、本发明还提供所述的抗血管再狭窄的活性氧响应性水凝胶涂层在制备抗血管再狭窄的医用材料中的应用。
46、本发明中的水凝胶涂层在血管病变处，涂层在活性氧刺激下降解，释放出酚类化合物，消除局部过量活性氧，改善炎症微环境，促进内皮层修复并延缓血管再狭窄进程。该涂层具有生物可降解性，并能够实现药物的可控长效释放，提升药物的生物利用度。
47、如制备球囊材料，涂层覆于球囊表面；所述球囊导管材料包括聚氯乙烯、聚乙烯、聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙、聚醚嵌段酰胺中的一种或多种，优选为聚醚嵌段酰胺；球囊导管内径为1.0-5.0 mm，优选为1.25-1.5 mm；球囊导管长度为10-30 mm，优选为15-25 mm。
48、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
49、（1）本发明将活性氧响应性水凝胶平台应用于血管球囊涂层的设计，实现了药物的可控、按需与长效释放，有效减少或避免了药物的毒副作用，显著提升了药物的生物利用度，从而预期实现更优的治疗效果。
50、（2）本发明通过将聚合物前药和改性葡聚糖通过化学交联形成水凝胶交联网络，所制备的水凝胶涂层在高表达活性氧水平下能够快速响应降解，释放抗氧化药物，消除过量的活性氧，进而改善局部炎症微环境，延缓血管再狭窄的进程。同时，多巴胺的引入增强了涂层在血管内壁的转移与粘附能力，进一步提高了药物的递送效率并延长其滞留时间。
51、（3）本发明的水凝胶涂层能够原位成胶，化学交联较为牢固，减少了药物在球囊输送过程中可能出现的损失。通过调节功能组分和比例，能够精确调控涂层的载药量、力学性能以及药物释放速度。此外，采用超声雾化喷涂工艺，该工艺具有操作简便、可重复性强、可控性高，确保了涂层的均匀性和一致性。
1.一种抗血管再狭窄的活性氧响应性水凝胶涂层，其特征在于，所述活性氧响应性水凝胶涂层为活性氧响应-清除性聚合物前药和多巴胺修饰的氧化葡聚糖交联得到的水凝胶涂层；
2.根据权利要求1所述的抗血管再狭窄的活性氧响应性水凝胶涂层，其特征在于，所述活性氧响应-清除性聚合物前药和多巴胺修饰的氧化葡聚糖的质量比为1:1-1:6。
3.根据权利要求1所述的抗血管再狭窄的活性氧响应性水凝胶涂层，其特征在于，所述活性氧响应性水凝胶涂层制备包括步骤：将活性氧响应-清除性聚合物前药和多巴胺修饰的氧化葡聚糖通过超声雾化喷涂在基材表面，经自交联得到所述活性氧响应性水凝胶涂层。
4.根据权利要求1所述的抗血管再狭窄的活性氧响应性水凝胶涂层，其特征在于，所述活性氧响应-清除性聚合物前药的制备过程包括步骤：
5.根据权利要求4所述的抗血管再狭窄的活性氧响应性水凝胶涂层，其特征在于，步骤1中m1和4-羧基苯硼酸的摩尔比为0.5:1-0.9:1；
6.根据权利要求1所述的抗血管再狭窄的活性氧响应性水凝胶涂层，其特征在于，所述多巴胺修饰的氧化葡聚糖的制备过程包括步骤：以高碘酸钠氧化葡聚糖得到氧化葡聚糖，将盐酸多巴胺加入至氧化葡聚糖水溶液中反应，透析并冻干得到所述多巴胺修饰的氧化葡聚糖。
7.根据权利要求6所述的抗血管再狭窄的活性氧响应性水凝胶涂层，其特征在于，所述葡聚糖的分子量为10k-100kda；
8.根据权利要求1-7任一项所述的抗血管再狭窄的活性氧响应性水凝胶涂层的制备方法，其特征在于，包括步骤：将活性氧响应-清除性聚合物前药水溶液和多巴胺修饰的氧化葡聚糖水溶液分别通过超声雾化喷涂在基材表面，经自交联得到所述活性氧响应性水凝胶涂层。
9.根据权利要求8所述的抗血管再狭窄的活性氧响应性水凝胶涂层的制备方法，其特征在于，所述活性氧响应-清除性聚合物前药水溶液的质量分数为0.1 wt％-10 wt％；
10.根据权利要求1-7任一项所述的抗血管再狭窄的活性氧响应性水凝胶涂层在制备抗血管再狭窄的医用材料中的应用。
