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COATING POLIMERICI

Fosforilcolina, PC

La fosforilcolina è un fosfolipide di membrana; la struttura prevede una testa idrofilica ed un corpo idrofobico così da non promuovere adsorbimento proteico. Proprio per questo la fosforilcolina si usa per molte applicazioni. Il fosfolipide PC è una parte essenziale della membrana cellulare dei globuli rossi, strutturalmente composto da componenti sia idrofilici che idrofobici. Si usa per il rivestimento su stent metallici perché previene la ristenosi e diminuisce il rischio di trombosi. Dagli studi condotti in un modello porcino, sono state osservate un' eccellente bio- ed emo-compatibilità.

Il coating viene realizzato per dipping: lo stent è montato su un mandrino e immerso in una soluzione contenente FC che aderisce alle maglie metalliche. Successivamente lo stent viene estratto e l'operazione è ripetuta più volte, facendo evaporare il solvente in cui è disciolta la fosforilcolina.

Si ottiene un rivestimento stabile. La perfetta adesione del coating non permette la presenza di imperfezioni che potrebbero causare l'infiltrazione di cellule. Il rivestimento non è stabile nel tempo, essendo la fosforilcolina un materiale naturale: programmando la degradazione affinché avvenga dopo 6-9 mesi si ha comunque la possibilità di non avere una ristenosi.

Un esempio di device che utilizza un rivestimento in PC è il DivYsiostent: si tratta di un BMS (balloon expandable), realizzato con acciaio SS AISI 316L. Il rivestimento è applicato per dip coating (spessore 50nm) e realizzato con un copolimero di metacriloil fosforilcolina e lauril-metacrilato. Il coating è deformabile e risulta adeguato alle forze di allungamento nella fase di espansione dello stent. Da diversi trial clinici condotti sono emersi:

  • una diminuzione della ristenosi
  • proprietà antitrombogeniche
  • stabilità del coating di PC fino a 6 mesi
dall'impianto 96% Acido ialuronico L'acido ialuronico è un polisaccaride lineare, glicosaminoglicano, presente in vari tessuti del corpo che viene usato perché aumenta la trombo-resistenza degli stent e determina anche una significativa riduzione della deposizione piastrinica (come dimostrato dagli studi condotti su un modello babbuino). Il grafico mostra l'andamento nel tempo della deposizione di piastrine sullo stent rivestito in HA (con possibile formazione di trombi): si confrontano uno stent non rivestito e uno stent rivestito con acido ialuronico. In questo secondo caso c'è una minore adesione piastrinica. Consideriamo queste immagini macroscopiche (ottenute con SEM) di uno stent impiantato in una cavia animale; si nota una maggiore presenza di tessuto adeso nel primo caso. Invece, nel caso dell'acido ialuronico l'adesione cellulare è ridotta. Nelle immagini centrali si osservano le piastrine: a destra, il fatto che le piastrine

Abbiamo una formazione deggiante indica che non sono state attivate per cui l'acido ialuronico non promuove l'attivazione piastrinica (e quindi la tendenza alla formazione di trombi). La performance dello stent è notevolmente migliore grazie alla riduzione della restenosi.

Tubi non rivestiti Tubi rivestiti con HA Stent non rivestiti Stent rivestiti con HA

Tuttavia, la stabilità del rivestimento non era sufficiente nel tempo; quindi, si è cercato di reticolare chimicamente l'acido ialuronico. Con un reticolo più stretto (e con più nodi di reticolazione tra le macromolecole) si va verso una maggiore stabilità nel tempo, almeno per i primi sei mesi: si devono rompere anche i legami forti tra le macromolecole per cui la degradazione è più lenta. Per prolungare le proprietà antiproliferative

Tramite il peso molecolare (quindi se le catene sono più o meno lunghe che implica più o meno spazio per le molecole di farmaco) o se il materiale è amorfo o cristallino. Nel materiale biodegradabile, la scelta viene fatta in base alla cinetica e al tempo di degradazione in modo da rilasciare il farmaco in maniera graduale (giocando anche sugli stessi parametri definiti prima).

  • non trombogenico
  • inerte
  • che ha un rilascio controllato del farmaco (di solito tra 14 e 30 gg)

Per quanto riguarda il farmaco rilasciato, si usano:

  • farmaci lipofilici, absorbiti localmente
  • diverse classi di farmaci: antinfiammatori, antiproliferativi, immunomodulatori

Riportiamo quindi un elenco di tutti i possibili farmaci utilizzati:

  • sirolimus, paclitaxel: hanno effetto antiproliferativo nel blocco dell'iperplasia neointimale e di inibizione della migrazione e della proliferazione di SMCs
  • everolimus: è analogo a sirolimus ed è un agente immunosoppressivo.
Viene assorbito dal tessuto più rapidamente quindi ha una più lunga attività.
  • zotarolimus: è analogo a sirolimus ed è stato sviluppato nel laboratorio di Abbott. Risulta estremamente lipofilico con bassa solubilità in acqua.
  • paclitaxel: arresta il ciclo cellulare.
Il rilascio dei farmaci nel rivestimento polimerico non biodegradabile (tecniche utilizzate in CYPHERTM e TAXUSTM) avviene per diffusione. La quantità di farmaco rilasciato dipende dallo spessore del rivestimento e vi è la possibilità di modularla nel tempo. Gli stent che usano polimeri non biodegradabili si dividono in:
  • I generazione:
    • Cypher: polietilene-co-vinil acetato/poli-n-butil metacrilato (PEVA/PBMA). È uno stent a rilascio di sirolimus: miscela di poli (etilene-co-vinil acetato) e di poli (n-butil metacrilato).
    • Taxus: polistirene-b-isobutilene-b-stirene (SIBS). È uno stent a rilascio di paclitaxel.

poli(stirene-b-isobutilene-b-stirene) [SIBS!] caricato con paclitaxe.• II generazioneo Xience V: fluoropolimeroo Endeavor: fosforilcolina (PC) 99Nel mercato statunitense si usano DES rivestiti con polimeri non biodegradabili per il controllo del profilo arilascio di farmaco.Come si può vedere si possono usare materiali diversi per il coating, come il fluoropolimero (parente delTeflon) o la fosforilcolina; in ogni caso il rivestimento deve comunque seguire la chiusura e l’apertura dellostent.Questi sono i DES attualmente approvati dalla US FDA:Maggiore è lo spessore della sezione della maglia dello stent, maggiore è la deviazione sul sangue che causaturbolenze e risposta infiammatoria. Con alcuni materiali, è difficile avere un basso spessore di coatingperché è intrinseco nella tipologia di materiale stesso dato che dipende anche dalla maggiore o minoresolubilità del solvente in approcci come il dipping. Tutti questi

Rivestimenti sono di solito fatti per dipping oper spray coating (ossia si spruzza il polimero sciolto in un solvente). A seconda del peso molecolare del materiale e della sua struttura, si possono avere impedimenti alla concentrazione del polimero che può essere sciolta nel solvente; per avere una buona e omogenea presenza del polimero sulle maglie dello stent sono quindi necessarie più deposizioni, con un aumento dello spessore.

Queste immagini al SEM mostrano degli stent nello stato crimpato e dopo l'espansione. Quando lo stent è chiuso si vedono delle regioni in cui il coating è unito (zone con le frecce) che si romperanno dopo l'apertura. Gli elementi corpuscolari del sangue possono entrare tra il polimero e la maglia con formazione di tessuto fibrotico e riocclusione del vaso nei casi più gravi.

Immagini SEM di due DES:

Taxus® stent: (a, b) nello stato crimpato; (c, d) nello stato espanso

Cyper® stent: (e, f) nello stato crimpato; (g, h) nello stato espanso

nello stato espanso

I DES rivestiti con polimeri biodegradabili utilizzano:

  • acido polilattico
  • acido poliglicolico
  • copolimero PLGA 100

Alcuni DES con rivestimento polimerico biodegradabile sembrerebbero essere sicuri a lungo termine, ma rimane cautela per quanto riguarda la risposta infiammatoria. Questi materiali rappresentano in realtà l'ultima possibilità di ricerca e sono stati analizzati anche con un certo ritardo. Alcuni studi avevano evidenziato come il rischio di questi materiali durante la degradazione non controllata sia quello di rilasciare un numero elevato di detriti che causano una risposta infiammatoria non fisiologica. Serve un giusto bilanciamento tra il rischio di alta risposta infiammatoria e l'uso di materiali riproducibili per realizzare i rivestimenti. In letteratura è stata riportata anche la possibilità di aggiungere dei fosf...

Dettagli
Publisher
A.A. 2021-2022
202 pagine
3 download
SSD Ingegneria industriale e dell'informazione ING-INF/06 Bioingegneria elettronica e informatica

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher a.marti di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Biomateriali e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Politecnico di Milano o del prof Farè Silvia.