KR20040097126A - 의료 장치용 중합체 코팅 - Google Patents

Abstract

실란 유도체 (A) 를 금속 표면에 공유 결합시키고, 락톤 중합체 (B) 를 실란 유도체에 제위치(in situ) 개환 중합에 의해 공유 결합시키고, 1 층 이상의 폴리에스테르 (C) 를 결합된 락톤 상에 침적(depositing)시킴으로써 표면이 활성화될 수 있는 코팅이 제공된다. 생물학적 활성제는 폴리에스테르 층과 함께 침적될 수 있다. 그러한 코팅된 표면은 의료 장치, 특히 스텐트(stent) 에서 유용할 수 있다.

Description

의료 장치용 중합체 코팅{POLYMER COATING FOR MEDICAL DEVICES}

많은 외과적 시술이 의료 장치의 체내 삽입(placement)을 필요로 한다. 금속 또는 중합체성 장치의 체내 삽입은 다양한 의학적 상태를 치료하는데 필요하고 이로운 동시에 다수의 합병증을 일으킬 수 있다. 이러한 합병증의 일부는 증가된 감염의 위험, 염증 및 섬유 피막형성(fibrous encapsulation)을 유발하는 이물질 응답의 개시, 및/또는 증식증 및/또는 재발협착증을 유발하는 상처 치유 응답의 개시를 포함한다. 상기 및 기타 가능한 합병증은 금속 또는 중합체성 장치의 체내 도입시 논의되어야 한다.

장치의 생체적합성(biocompatibility)을 개선하기 위해, 상기와 같은 도입의 잠재적인 유해한 영향을 저감시키기 위한 접근이 시도되어 왔다. 장치의 생체적합성을 개선하는데 이용가능한 수 가지의 방법이 존재하지만, 제한된 성공에 부합하는 한 방법은 생물학적 활성제를 임플란트(implant) 부근으로 전달하는 능력을 갖는 장치를 제공하는 것이다. 이렇게 함으로써, 의료 장치의 이식과 관련될 수 있는 일부 유해한 영향들이 감소될 수 있다. 예를 들어, 감염 가능성을 줄이기 위해 장치로부터 항생제가 방출될 수 있고, 증식증을 억제하기 위해 항증식성 약물이 방출될 수 있다. 생물학적 활성제의 국소 방출에 대한 또다른 효용은, 전신 투여되는 경우 이들이 필요한 부위에서의 치료적 농도를 달성하기 위해 경우에 따라 필요한 약물의 유독한 농도를 피할 수 있다는 점이다.

의료 장치 기술 분야의 숙련가는 이식가능한 의료 장치에 대한 수 가지의 엄격한 기준을 충족시키기 위해 도전해왔다. 이들 도전의 일부는 하기와 같다: 1) 일부 경우에 있어서, 생물학적 활성제의 장기간(수 일, 수 주 또는 수 개월) 방출에 대한 요구; 2) 장치 상의 생체적합성, 비염증성 표면에 대한 필요성; 3) 특히 체내 이식되거나 사용되는 경우, 굽힘(flexion) 및/또는 팽창을 겪는 장치에 대하여, 상당한 내구성의 필요성 ; 4) 장치가 경제적으로 실용적이고 재현성있는 방식으로 제조될 수 있도록 하기 위한, 가공성에 관한 관심; 및 5) 통상의 방법을 사용하여 완성된 장치를 멸균할 수 있도록 하는 요구 조건.

약제를 전달할 수 있는 몇몇 이식가능 의료 장치가 기술되어 왔다. [Tang et al, 미국 특허 제 4,916,193 호 및 MacGregor, 미국 특허 제 4,994, 071 호] 를 포함하는 몇몇 특허들은 생-분해성 또는 생-재흡수성(bioresorbable) 중합체를 약물 함유 및 방출 코팅으로서 이용한 장치에 관한 것이다. 다른 특허들은 이식가능 의료 장치의 표면 상에의 약물 함유 하이드로겔(hydrogel) 형성에 관한 것이며, 이들은 [Amiden et al, 미국 특허 제 5,221,698 호 및 Sahatijian, 미국 특허 제 5,304,121 호] 를 포함한다. 또다른 특허들은 분산된 치료 물질을 함유하는 중합체 용액을 스텐트 표면에 적용한 후, 용매를 증발시키는 것을 통해, 코팅된 혈관내 스텐트를 제조하는 방법을 기술하고 있다. 상기 방법은 [Berg et al, 미국 특허 제 5,464,650 호] 에 기재되어 있다.

상기에 열거된 도전들을 극복하기 위한 노력으로 다수의 접근들이 사용되어 왔다. 하기에 이러한 접근들이 예시되어 있다.

[McPherson, et. al., 미국 특허 제 6,013,855 호] 는 금속 표면 상에 친수성 중합체를 그라프트시키는(grafting) 방법을 기재하고 있다. 상기 방법은 장치 표면을 실란 커플링제에 노출시켜, 작용제를 장치의 표면에 공유결합시키는 것을 포함했다. 이어서, 결합된 실란 층을 친수성 중합체에 노출시켜, 친수성 중합체가 실란 층에 공유 결합되도록 했다.

[Pinchuck, 미국 특허 제 5,053,048 호] 는 친수성 매트릭스를 형성하기 위해 실란 화합물 또는 화합물들을 표면 상으로 경화시키는 것을 기재하고 있다. 이어서, 항혈전제(antithrombogenic agent)를 아미노실란 3차원 매트릭스 상의 아민기에 커플링시켜, 상기 표면에 혈전저항성 코팅을 제공했다.

[Lee, et. al., 미국 특허 제 6,335,340 호] 는 산화물 표면 코팅 방법, 및 상기와 같은 표면이 친수성이 되도록 하는 코팅물을 기재하고 있다. SiCl₃와 같은 작용기 (Z) 가 표면과 연합되었다. 전형적으로 길이 약 5 내지 20 결합인, 소수성공유 부착의 사슬(tether)이 Z 와 함께 형성되었다. 이어서, 생중합체-저항성 영역을 상기 사슬에 접착시켜, 친수성 표면을 형성시킨다.

[Hostettler, et. al., 미국 특허 제 6,265,016 호], 는 금속 표면을 화학적으로 처리하여, 아민 함유기를 부착시키는 것을 기재하고 있다. 이어서, 친수성 폴리우레탄의 "타이 코트(tie coat)" 를 아민기에 공유적으로 부착시켜, 매끄럽고, 친수성인 폴리우레탄 하이드로겔을 형성시킨다.

[Kamath, et. al., 미국 특허 제 6,335,029 호] 는 생물학적 활성제와 중합체의 복합재 층 하나 이상을 물리적 또는 공유적 방법에 의해 기재 물질에 적용하는 것을 기재하고 있다. 하나 이상의 배리어(barrier) 층을 그 위에 위치시켜, 저 에너지 플라즈마 중합 방법에 의해 복합재 층에 적용했다.

[Shah, et. al., 미국 특허 제 6,248,127 호] 는 실란 코팅이 기판의 표면 상에 부착되어 있고, 헤파린-생중합체 착물을 함유하는 필름이 공유 연결에 의해 표면 상에 생성되는 의료 장치에 대한 코팅을 기재하고 있다.

하지만, 치료적으로 유효한 양의 생물학적 활성제를 장기간의 시간 동안 전달할 수 있는 내구성의 이식가능 의료 장치를 제공하기 위해서는, 극복해야 할 상당한 문제점들이 잔존하고 있다. 이식 또는 사용 동안의 장치의 굽힘 및/또는 팽창 도중, 코팅 조성물이 장치 상에서 유지되어야 하는 경우, 이는 특히 더욱 그러하다. 장치의 표면으로부터 생물학적 활성제의 방출 속도를 제어하는 손쉽고 용이한 가공가능 방법은 갖는 것이 바람직하다.

다양한 중합체들이 약물 방출 코팅 용도로서 이전에 기술되어 왔지만, 단지소수만이 이들이 이식 시, 굽힘 및/또는 팽창을 겪는 이식가능 의료 장치에 유용하도록 하는 물리적 특성을 갖는다. 우수한 약물 방출 특성을 나타내는 많은 중합체들은, 약물 전달 매개제(vehicle)로서 단독 사용되는 경우, 굽힘 및/또는 팽창을 겪는 장치에 사용되기에는 너무 깨지기 쉬운(brittle) 코팅을 제공한다. 다른 중합체들은 이식되는 경우 염증성 응답을 제공할 수 있다. 이들 또는 기타 중합체들은 한 약물에 대해서는 우수한 약물 방출 특성을 나타내지만, 또다른 약물에 대해서는 매우 불량한 특성을 나타낸다.

많은 점에서, 중합체 코팅의 성공은 적어도 금속 표면에 인접한 중합체 층과 그 아래 놓여있는 금속 표면간의 접촉의 성질에 의존한다. 특히, 중합체가 균열되거나 금속 표면으로부터 박리된다면, 중합체 및 그 안에 함유된 임의의 생물학적 활성제는 그의 성능이 감소될 수 있다. 중합체 층이 방출될 생물학적 활성제를 함유하도록 고안되는 경우, 혼입된 화합물과 신체의 수성 환경(aqueous environment)과의 상호작용 때문에, 생성된 중합체/생물학적 활성제 복합재는 확장(dilation), 팽윤(swelling), 분해 및/또는 부피 변화되기 쉽다. 또한, 중합체 층으로의 수분 침투 후, 화합물의 용출 및 그의 후속적 방출은 복합재의 구조 및 다공성을 변화시킬 수 있다. 또한, 약물 용출 후 수분의 침투 때문에, 중합체 층이 삼투력에 기인한 기계 응력(stress) 에 노출될 수 있었다. 이러한 효과는 중합체 층의 분리 및 금속 표면으로부터의 박리를 초래할 수 있다. 또한, 중합체 층의 기하구조 및 이용가능한 표면적의 변화는 혼입된 화합물의 방출 속도에 대한 예측불가성(unpredictability)의 잠재적 원인이다. 이러한 요인들의 조합 때문에, 시스템의성능은 감소된다.

따라서, 안정하고, 생체적합성이며 로-프로파일(low-profile) 중합체 코팅을 제공하는 동시에, 수 주 또는 수 개월의 연장된 기간 동안 생물학적 활성제의 장기 방출을 제공하는, 향상된 금속성 임플란트의 중합체 코팅에 대한 지속적인 요구가 있어왔다. 따라서, 물품 표면 상에 높은 재현성의 중합체 코팅 층 침적(deposition)을 보장하기 위한 방법이 필요하다. 다수의 경우, 중합체 층은 금속 장치의 유연성 및 적응성(adaptation)을 제한하지 않기에 충분한 정도로 얇아야 한다. 또한, 중합체 층은 장치 취급 또는 변형에 기인한 손상에 저항성이어야 한다.

본 발명은 하나 이상의 중합체 층이 활성화된 금속 표면 상에 공유 결합된 중합체 코팅된 금속 표면에 관한 것이다. 중합체 코팅은 하나 이상의 생물학적 활성제를 함유할 수 있다. 중합체 코팅된 금속은 스텐트(stent)와 같은 이식가능(implantable) 의료 장치에 사용될 수 있다. 본 발명은 또한 금속 표면의 코팅 방법 및 의료 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

도 1 은 본 발명의 코팅된 금속 표면을 도식적으로 나타낸다.

도 2 는 금속 산화물 기를 함유하는 표면 상에의 알콕시실란 활성화 시약의 반응성 흡착과 관련된 메카니즘 및 구조를 도식적으로 나타낸다.

도 3 은 본 발명의 코팅된 금속 표면으로부터의 생물학적 활성제의 방출을 나타내는 그래프이다.

도 4 는 본 발명의 코팅된 금속 표면으로부터의 생물학적 활성제의 방출을 나타내는 그래프이다.

도 5 는 본 발명의 코팅된 금속 표면으로부터의 덱사메타손의 방출을 나타내는 그래프이다.

도 6 은 본 발명의 코팅된 관상동맥 스텐트로부터의 CVT313 에 대한 방출 속도 프로파일을 나타내는 그래프이다.

도 7 은 도 6 에 나타낸 것과 동일한 데이터를 시간의 제곱근 스케일에 대해 나타낸 그래프이다.

도 8 은 본 발명의 코팅된 금속 표면으로부터의 CVT313 에 대한 방출 속도 프로파일을 나타내는 그래프이다.

[발명의 상세한 설명]

본 발명자들은 최근 폴리에스테르-기재 중합체 코팅을 사용함으로써, 이식가능한 의료 장치용 생물학적 활성 화합물-방출 중합체 코팅에 대한 요구조건이 충족될 수 있음을 발견하였다. 상기 중합체 코팅은 금속 표면과 주변 조직 사이에 생체적합성 인터페이스를 제공하는 동시에, 유기체의 생물학적 응답, 즉 주변 조직의 국소적 응답이 적합한 생물학적 활성제(들)의 서방성 방출에 의해 조절될 수 있도록 함으로써, 장치의 성능을 향상시킬 수 있다. 본 발명자들은 상기 장치의 기계적 특성에 유의미한 영향을 미치지 않고, 제어된 방식으로 방출시킬 생물학적 활성제(들)에 대한 장기-지속 매트릭스 저장소를 제공하는, 로-프로파일 중합체 층이, 이식가능 장치의 금속 표면에 대한 화학적으로 상용성인 중합체의 연속적이 침적에의해 제조될 수 있음을 발견하였다. 우선, 금속 표면과 경계하는(interfacing) 활성화 실란 유도체를 금속 표면에 공유적으로 결합시켜 표면을 활성화시키고, 적합한 작용기를 제공한다. 두번째로, 중합체 (결합) 층을 활성화 층에 공유 결합시킨다. 제 1 중합체 결합 층의 공유 결합은 임의의 후속 중합체 층의 장치의 표면에 대한 양호한 접착을 제공한다. 이로써, 재현성있는 방식으로 조정될 수 있는 방출 성능을 갖는, 얇고, 내구성이며 접촉되어 있는 필름이 제공된다. 상기 방법은 생체적합성이며, 의학적으로 적용가능한 중합체를 사용한 용도에 적용가능하므로, 상기 방법이 의료 장치의 코팅에 적합하도록 만든다.

추가로 본 발명의 특정 구현예를 기술하기에 앞서, 몇몇 용어들을 정의할 것이다.

"알킬" 이라는 용어는 탄소수 1 내지 20 의 모노라디칼의 분지 또는 비분지된 포화 탄화수소쇄를 언급한다. 상기 용어는 메틸, 에틸, n-프로필, iso-프로필, n-부틸, iso-부틸, t-부틸, n-펜틸, 2-메틸부틸, n-헥실, n-데실, 테트라데실 등과 같은 기로써 예시된다.

"치환된 알킬" 이라는 용어는 하기를 언급한다: (1) 알케닐, 알키닐, 알콕시, 시클로알킬, 시클로알케닐, 아실, 아실아미노, 아실옥시, 아미노, 아미노카르보닐, 알콕시카르보닐아미노, 아지도, 시아노, 할로겐, 히드록시, 케토, 티오카르보닐, 카르복시, 카르복시알킬, 아릴티오, 헤테로아릴티오, 헤테로시클릴티오, 티올, 알킬티오, 아릴, 아릴옥시, 헤테로아릴, 아미노술포닐, 아미노카르보닐아미노, 아미노티오카르보닐아미노, 아미노티오카르보닐아미노, 헤테로아릴옥시, 헤테로시클릴, 헤테로시클로옥시, 히드록시아미노, 알콕시아미노, 니트로, -SO-알킬, -SO-아릴, -SO-헤테로아릴, -S0₂-알킬, S0₂-아릴 및 -S0₂- 헤테로아릴로 이루어진 군에서 선택된, 1 내지 5개의 치환체, 바람직하게는 1 내지 3 개의 치환체를 갖는, 상기 정의된 바와 같은 알킬기. 상기 정의에 의해 달리 한정되지 않는 한, 모든 치환체들은 알킬, 알콕시, 할로겐, CF₃, 아미노, 치환 아미노, 시아노 또는 -S(O)_nR (식 중, R 은 알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이고, n 은 0, 1 또는 2임) 에 의해 선택적으로 추가 치환될 수 있다; (2) 산소, 황 및 -NR_a- (식 중, R_a는 수소, 알킬, 시클로알킬, 알케닐, 시클로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴 및 헤테로시클릴에서 선택됨) 에서 독립적으로 선택된 1 내지 5 개의 원자 또는 기가 개재되어 있는(interruped) 상기 정의된 알킬기; 또는 (3) 상기 정의된 1 내지 5 개의 치환체를 갖는 동시에 상기 정의된 1 내지 5 개의 원자 또는 기가 개재되어 있는 상기 정의된 알킬기.

"알킬렌" 이라는 용어는 바람직하게는 탄소수 1 내지 20, 보다 바람직하게는 탄소수 1 내지 10, 더욱 바람직하게는 탄소수 1 내지 6 의, 분지되거나 비분지된 포화 탄화수소쇄의 디(di)라디칼을 언급한다. 상기 용어는 메틸렌 (-CH2-), 에틸렌 (-CH2CH2-), 프로필렌 이성체 (예를 들어, -CH2CH2CH2- 및 -CH(CH₃)CH2-) 등과 같은 기로써 예시된다.

"치환된 알킬렌" 이란 용어는 하기를 언급한다: (1) 알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 시클로알킬, 시클로알케닐, 아실, 아실아미노, 아실옥시, 아미노, 아미노카르보닐, 알콕시카르보닐아미노, 아지도, 시아노, 할로겐, 히드록시, 케토, 티오카르보닐, 카르복시, 카르복시알킬, 아릴티오, 헤테로아릴티오, 헤테로시클릴티오, 티올, 알킬티오, 아릴, 아릴옥시, 헤테로아릴, 아미노술포닐, 아미노카르보닐아미노,아미노티오카르보닐아미노, 헤테로아릴옥시, 헤테로시클릴, 헤테로시클로옥시, 히드록시아미노, 알콕시아미노, 니트로, -SO-알킬, -SO-아릴, -SO-헤테로아릴, -S0₂-알킬, S0₂-아릴 및 -SO₂-헤테로아릴로 이루어진 군에서 선택된 1 내지 5 개의 치환체를 갖는 상기 정의된 알킬렌기. 상기 정의에 의해 달리 한정되지 않는 한, 모든 치환체들은 알킬, 알콕시, 할로겐, CF₃, 아미노, 치환 아미노, 시아노 또는 -S(O)_nR (식 중, R 은 알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이고, n 은 0, 1 또는 2임) 에 의해 선택적으로 추가 치환될 수 있다; (2) 산소, 황 및 -NR_a- (식 중, R_a는 수소, 선택적으로 치환된 알킬, 시클로알킬, 시클로알케닐, 아릴, 헤테로아릴 및 헤테로시클릴에서 선택됨) 에서 독립적으로 선택된 1 내지 5 개의 원자 또는 기, 또는 카르보닐, 카르복시에스테르, 카르복시아미드 및 술포닐에서 선택된 기가 개재되어 있는 상기 정의된 알킬렌기; 또는 (3) 상기 정의된 1 내지 5 개의 치환체를 갖는 동시에 상기 정의된 1 내지 20 개의 원자가 개재되어 있는 상기 정의된 알킬렌기. 치환 알킬렌의 예는 클로로메틸렌 (-CH(Cl)-), 아미노에틸렌(-CH(NH₂)CH₂-), 메틸아미노에틸렌 (-CH(NHMe)CH₂-), 2-카르복시프로필렌 이성체 (-CH₂CH(CO₂H)CH₂-), 에톡시에틸(-CH₂CH₂0-CH₂CH₂-), 에틸메틸아미노에틸 (-CH₂CH₂N(CH₃)CH₂CH₂-), 1-에톡시-2-(2-에톡시-에톡시)에탄 (-CH₂CH₂O-CH₂CH₂-OCH₂CH₂-OCH₂CH₂-) 등을 포함한다.

"아르알킬" 이라는 용어는 알킬렌기에 공유적으로 연결된 아릴기를 언급하며, 여기서 아릴 및 알킬렌은 본원에서 정의된다. "선택적으로 치환된 아르알킬" 은 선택적으로 치환된 알킬렌기에 공유적으로 연결된 선택적으로 치환된 아릴기를 언급한다. 그러한 아르알킬기는 벤질, 페닐에틸, 3-(4-메톡시페닐)프로필 등으로 예시된다.

"알콕시" 라는 용어는 기 R-O- [여기서 R 은 선택적으로 치환된 알킬 또는 선택적으로 치환된 시클로알킬이거나, R 은 기 -Y-Z 임 (식 중, Y 은 선택적으로 치환된 알킬렌이고 Z 는 선택적으로 치환된 알케닐, 선택적으로 치환된 알키닐, 또는 선택적으로 치환된 시클로알케닐임)] 을 언급하며, 여기서 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬 및 시클로알케닐은 본원에 정의된 바와 같다. 바람직한 알콕시기는 선택적으로 치환된 알킬-O- 이고, 예로써 메톡시, 에톡시, n- 프로폭시, iso-프로폭시, n-부톡시, tert-부톡시, sec-부톡시, n-펜톡시, n-헥실옥시, 1,2-디메틸부톡시, 트리플루오로메톡시 등을 포함한다.

"알케닐" 이라는 용어는 바람직하게는 탄소수 2 내지 20, 더욱 바람직하게는 탄소수 2 내지 10, 보다 더 바람직하게는 탄소수 2 내지 6 이고, 1 내지 6 개, 바람직하게는 1 개의 이중 결합(비닐)을 갖는 분지되거나 비분지된 불포화 탄화수소기의 모노라디칼을 언급한다. 바람직한 알케닐기는 에테닐 또는 비닐 (-CH=CH₂), 1-프로필렌 또는 알릴 (-CH₂CH=CH₂), 이소프로필렌 (-C(CH₃)=CH₂), 비시클로 [2.2.1]헵텐 등을 포함한다. 알케닐이 질소에 부착되는 경우, 이중 결합은 질소에 대해 알파(alpha)일 수 없다.

"치환된 알케닐" 이라는 용어는 알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 시클로알킬, 시클로알케닐, 아실, 아실아미노, 아실옥시, 아미노, 아미노카르보닐, 알콕시카르보닐아미노, 아지도, 시아노, 할로겐, 히드록시, 케토, 티오카르보닐, 카르복시, 카르복시알킬, 아릴티오, 헤테로아릴티오, 헤테로시클릴티오, 티올, 알킬티오, 아릴, 아릴옥시, 헤테로아릴, 아미노술포닐, 아미노카르보닐아미노,아미노티오카르보닐아미노, 헤테로아릴옥시, 헤테로시클릴, 헤테로시클로옥시, 히드록시아미노, 알콕시아미노, 니트로, -SO-알킬, -SO-아릴, -SO-헤테로아릴, -S0₂-알킬, S0₂-아릴 및 -SO₂-헤테로아릴로 이루어진 군에서 선택된 1 내지 5 개의 치환체, 바람직하게는 1 내지 3 개의 치환체를 갖는 상기 정의된 알케닐기를 언급한다. 모든 치환체들은 알킬, 알콕시, 할로겐, CF₃, 아미노, 치환 아미노, 시아노, 또는 -S(O)_nR (식 중, R 은 알킬, 아릴, 또는 헤테로아릴이고, n 은 0, 1 또는 2 임) 로 선택적으로 추가 치환될 수 있다.

"알키닐" 이라는 용어는 바람직하게는 탄소수 2 내지 20, 더욱 바람직하게는 탄소수 2 내지 10, 보다 더 바람직하게는 탄소수 2 내지 6 이고, 1 이상, 바람직하게는 1 내지 6 부위의 아세틸렌 (삼중 결합) 불포화를 갖는 불포화 탄화수소의 모노라디칼을 언급한다. 바람직한 알키닐 기는 에티닐,(-C≡CH), 프로파르길 (또는 프로프-1-인-3-일, -CH₂C≡CH) 등을 포함한다. 알키닐이 질소에 부착된 경우, 삼중 결합은 질소에 대해 알파일 수 없다.

"치환된 알키닐" 라는 용어는, 알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 시클로알킬, 시클로알케닐, 아실, 아실아미노, 아실옥시, 아미노, 아미노카르보닐, 알콕시카르보닐아미노, 아지도, 시아노, 할로겐, 히드록시, 케토, 티오카르보닐, 카르복시, 카르복시알킬, 아릴티오, 헤테로아릴티오, 헤테로시클릴티오, 티올, 알킬티오, 아릴, 아릴옥시, 헤테로아릴, 아미노술포닐, 아미노카르보닐아미노, 아미노티오카르보닐아미노, 헤테로아릴옥시, 헤테로시클릴, 헤테로시클로옥시, 히드록시아미노, 알콕시아미노, 니트로, -SO-알킬, -SO-아릴, -SO-헤테로아릴, -S0₂-알킬, S0₂-아릴 및 -S0₂-헤테로아릴로 이루어진 군에서 선택된, 1 내지 5 개의 치환체, 바람직하게는 1 내지 3 개의 치환체를 갖는, 상기 정의된 바와 같은 알키닐 기를 언급한다. 모든 치환체들은 알킬, 알콕시, 할로겐, CF₃, 아미노, 치환 아미노, 시아노, 또는 -S(O)_nR (식 중, R 은 알킬, 아릴, 또는 헤테로아릴이고, n 은 0, 1 또는 2 임) 로 선택적으로 추가 치환될 수 있다.

"아릴" 이라는 용어는 단일 고리 (예를 들어, 페닐) 또는 다중 고리 (예를 들어, 비페닐), 또는 다중 축합 (융합) 고리 (예를 들어, 나프틸 또는 안트릴) 를 갖는 탄소수 6 내지 20 의 방향족 카르보시클릭기를 언급한다. 바람직한 아릴은 페닐, 나프틸 등을 포함한다.

만약 그렇지 않고 아릴 치환체에 대한 상기 정의에 의해 달리 한정되지 않는한, 그러한 아릴기는 알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 시클로알킬, 시클로알케닐,아실, 아실아미노, 아실옥시, 아미노, 아미노카르보닐, 알콕시카르보닐아미노, 아지도, 시아노, 할로겐, 히드록시, 케토, 티오카르보닐, 카르복시, 카르복시알킬, 아릴티오, 헤테로아릴티오, 헤테로시클릴티오, 티올, 알킬티오, 아릴, 아릴옥시, 헤테로아릴, 아미노술포닐, 아미노카르보닐아미노, 아미노티오카르보닐아미노, 헤테로아릴옥시, 헤테로시클릴, 헤테로시클로옥시, 히드록시아미노, 알콕시아미노, 니트로, -SO-알킬, -SO-아릴, -SO-헤테로아릴, -S0₂-알킬, S0₂-아릴 및 -SO₂-헤테로아릴로 이루어진 군에서 선택된 1 내지 5 개의 치환체, 바람직하게는 1 내지 3 개의 치환체로 선택적으로 치환될 수 있다. 모든 치환체들은 알킬, 알콕시, 할로겐, CF₃, 아미노, 치환 아미노, 시아노 또는 -S(O)_nR (식 중, R 은 알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이고, n 은 0, 1 또는 2임) 에 의해 선택적으로 추가 치환될 수 있다.

"아릴옥시" 라는 용어는 기 아릴-O- (식 중, 아릴기는 상기 정의된 바와 같다) 를 언급하며, 또한 상기 정의된 바와 같이 선택적으로 치환된 아릴기를 포함한다. "아릴티오" 라는 용어는 기 R-S- (식 중, R 은 아릴에 대해 정의된 바와 같다) 를 언급한다.

"아미노" 라는 용어는 기 -NH₂를 언급한다.

"치환 아미노" 라는 용어는 기 -NRR 을 언급하고, 여기서, 각각의 R 은 독립적으로 수소, 알킬, 시클로알킬, 카르복시알킬 (예를 들어, 벤질옥시카르보닐), 아릴, 헤테로아릴 및 헤테로시클릴로 이루어진 군에서 선택되고 (양쪽 R 기는 동시에 수소가 아님), 기 -Y-Z (식 중, Y 는 선택적으로 치환된 알킬렌이고 Z 는 알케닐,시클로알케닐, 또는 알키닐임) 이다. 모든 치환체들은 알킬, 알콕시, 할로겐, CF₃, 아미노, 치환 아미노, 시아노 또는 -S(O)_nR (식 중, R 은 알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이고, n 은 0, 1 또는 2임) 에 의해 선택적으로 추가 치환될 수 있다.

"할로겐" "또는 "할로" 라는 용어는 플루오로, 브로모, 클로로 또는 요오도를 언급한다.

"아실" 이라는 용어는 기-C(O)R 을 나타내고, 여기서 R 은 수소, 선택적으로 치환된 알킬, 선택적으로 치환된 시클로알킬, 선택적으로 치환된 헤테로시클릴, 선택적으로 치환된 아릴, 또는 선택적으로 치환된 헤테로아릴이다.

"헤테로아릴" 이라는 용어는 적어도 하나의 고리 내에서 산소, 질소 및 황에서 선택된 1 내지 4 개의 헤테로원자 및 1 내지 15 개의 탄소 원자를 포함하는, 방향족기 (즉, 불포화됨) 을 언급한다.

헤테로아릴 치환체에 대한 상기 정의에 의해 달리 한정되지 않는 한, 그러한 헤테로아릴기는 알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 시클로알킬, 시클로알케닐, 아실, 아실아미노, 아실옥시, 아미노, 아미노카르보닐, 알콕시카르보닐아미노, 아지도, 시아노, 할로겐, 히드록시, 케토, 티오카르보닐, 카르복시, 카르복시알킬, 아릴티오, 헤테로아릴티오, 헤테로시클릴티오, 티올, 알킬티오, 아릴, 아릴옥시, 헤테로아릴, 아미노술포닐, 아미노카르보닐아미노,아미노티오카르보닐아미노, 헤테로아릴옥시, 헤테로시클릴, 헤테로시클로옥시, 히드록시아미노, 알콕시아미노, 니트로, -SO-알킬, -SO-아릴, -SO-헤테로아릴, -S0₂-알킬, S0₂-아릴 및 -S0₂- 헤테로아릴로이루어진 군에서 선택된 1 내지 5 개의 치환체, 바람직하게는 1 내지 3 개의 치환체로 선택적으로 치환될 수 있다. 모든 치환체들은 알킬, 알콕시, 할로겐, CF₃, 아미노, 치환 아미노, 시아노 또는 -S(O)_nR (식 중, R 은 알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이고, n 은 0, 1 또는 2임) 에 의해 선택적으로 추가 치환될 수 있다. 그러한 헤테로아릴기는 단일 고리 (예를 들어 피리딜 또는 푸릴) 또는 다중 축합 고리 (예를 들어, 인돌리지닐, 벤조티아졸릴 또는 벤조티에닐) 을 가질 수 있다. 질소 헤테로사이클 및 헤테로아릴의 예는, 이에 제한되는 것은 아니지만, N-알콕시-질소 함유 헤테로아릴 화합물 뿐 아니라, 피롤, 이미다졸, 피라졸, 피리딘, 피라진, 피리미딘, 피리다진, 인돌리진, 이소인돌, 인돌, 인다졸, 퓨린, 퀴놀리지닌, 이소퀴놀린, 퀴놀린, 프탈라진, 나프틸피리딘, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 신놀린, 프테리딘, 카르바졸, 카르볼린, 페난트리딘, 아크리딘, 페난트롤린, 이소티아졸, 페나진, 이속사졸, 페녹사진, 페노티아진, 이미다졸리딘, 이미다졸린 등을 포함한다.

"선택적" 또는 "선택적으로" 는 후속적으로 기술되는 사건 또는 상황이 발생하거나 발생하지 않을 수 있고, 기술이 상기 사건 또는 상황이 발생하는 경우, 및 발생하지 않는 경우를 포함한다는 것을 의미한다.

"단독중합체" 라는 용어는 1종의 단량체로부터 유래된 중합체를 의미한다.

"공중합체" 라는 용어는 1종 초과의 단량체로부터 유래된 중합체를 의미한다.

"통계적 공중합체" 라는 용어는 단량체성 단위의 순차적 분포가 공지의 통계학 법칙을 따르는, 예를 들어 단량체 단위의 순차적 분포가 Markovian 통계학을 따르는, 거대분자로 이루어진 공중합체를 의미한다.

"블록 공중합체" 라는 용어는 블록들의 선형적 배열로 이루어진 거대 분자로 구성된 중합체를 의미하며, 여기서 "블록" 이라는 용어는, 인접 부분에는 존재하지 않는다는 하나 이상의 특징을 갖는, 다수의 구성적 단위를 함유하는 거대분자의 부분을 의미한다.

"중합체 매트릭스" 라는 용어는 금속 표면 상의 중합체 층 또는 하위층 모두를 언급한다. 이는 활성화, 결합, 컨테이너 및/또는 배리어 층을 포함할 수 있다.

"양친매성 공중합체" 라는 용어는 친수성 (수용성) 및 소수성 (수불용성) 세그먼트를 모두 함유하는 중합체를 의미한다.

"폴리에스테르" 라는 용어는 디카르복실산 및 디올로부터, 또는 히드록시알칸산으로부터 중축합에 의해 수득된 폴리에스테르를 포함하는, 에스테르 결합에 의해 연결된 구조적 단위를 갖는 중합체를 의미하며, 락톤의 개환 중합에 의해 수득된 폴리락톤, 예컨대 폴리글리콜리드, 폴리락티드, 폴리카프로락톤 및 관련 공중합체를 포함한다.

"금속" 이라는 용어는, 예를 들어 그의 표면 상에 산화물 기를 갖는 스텐레스 스틸, 티탄 또는 탄탈륨으로 만들어진 표면, 또한 그의 표면 상에 히드록실기 또는 히드록실기로 변환될 수 있는 기타 작용기를 갖는, 중합체 또는 유리로 만들어진 기타 표면을 의미한다. 표면은 임의의 모양일 수 있고, 임의의 의료 장치의 부분일 수 있다. 그러한 장치의 예는 혈관 그라프트 관류, 혈액 산소공급기, 혈관내 풍선, 카테터, 이식가능 맥박 발생기, 전극, 전기 도선, 스텐트, 봉합물, 연질 또는 경질 조직 보형물, 또는 인공 기관 등과 같은 이식가능 또는 체외 장치를 둘다 포함한다. 또한, 의료 분야 이외의 코팅된 금속에 대한 많은 적용이 가능하다. 따라서, 당업자라면 기술된 본 발명이 다수의 의료 장치, 및 본 발명의 중합체 코팅된 금속 표면이 유용할 수 있는 의학 이외의 분야에 적용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

본 발명의 코팅 조성물은 바람직하게는 생체 내에서의 이식 또는 사용 도중 굽힘 또는 팽창을 겪는 이식가능한 의료 장치를 코팅하는데 사용된다. 이식가능한 장치에 관하여 본원에서 사용된 "굽힘" 및 "팽창" 이라는 단어는 그의 삽입, 또는 그 후 생체 내에서의 그의 사용 도중, 굽혀지고/지거나 (예를 들어, 적어도 약 30 도 이상) 팽창된 (예를 들어, 그의 초기 치수보다 큰 정도까지), 장치 또는 그의 부분을 언급한다.

스텐트는 관상동맥의 허탈(collapse) 및 재폐색(reocclusion)을 기계적으로 방지하도록 고안된다. 코팅 조성물은 또한 전형적으로 스테인레스 스틸 또는 탄탈륨과 같은 물질로부터 제조된, 스텐트를 코팅하는데 사용될 수 있다. 다양한 스텐트 구성이 공지되어 있고, 형상 기억 합금 스텐트, 팽창성 스텐트 및 제위치 형성된 스텐트, 예를 들어 자가-팽창 스텐트 (예컨대 Wallstent 종류), 또는 풍선-팽창성 스텐트 (다양한 스타일로 입수 가능함, 예를 들어, Gianturco-Roubin, Palmaz-Shatz, Wiktor, Strecker, ACS Multi-Link, Cordis, AVE Micro Stent) 을 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기와 같은 스텐트를 위한 기타 적합한 금속은 금,몰리브덴-레늄 합금, 백금-이리듐 합금 및 이의 조합물을 포함한다. 예를 들어, 그의 전체가 본원에 참조로써 인용된, 미국 특허 제 4,733,655 호, 미국 특허 제 4,800,882 호 및 미국 특허 제 4,886,062 호 참조.

금속 표면 상의 중합체 코팅 또는 코팅 조성물은 수 개의 층으로 구성될 수 있다. 이제 도 1 을 참조하면, 금속 표면은, 금속 표면에 공유 결합된 실란 중합체 유도체로 구성된, 본원에서 금속 활성화 층으로서 언급된 제 1 코트 (도 1 에서 A 로 나타냄) 을 갖는다. 본원에서 결합 층이라 언급되는 제 2 층 (도 1 에서 B 로 나타냄) 은 금속 활성화 층의 실란 중합체에 의해 제공된 화학적 그룹에 공유 결합된 폴리락톤으로 구성된다. 본원에서 컨테이너 층으로서 언급된 제 3 층 (도 1 에서 C(1) 으로 나타냄) 은 결합 층의 표면 상에 침적된다. 컨테이너 층은 동일하거나 상이한 중합체의 하나 이상의 하위층으로 선택적으로 구성될 수 있다. 결합 층 및 코팅 층은 중합체 매트릭스에 방출가능하게 분산된 하나 이상의 생물학적 활성 화합물을 선택적으로 함유할 수 있다. 일단 코팅된 금속 표면을 수성 환경, 대표적으로 예컨대 혈액, 림프액 또는 세포외액과 같은 체액에 위치시키면, 생물학적 활성 화합물이 수성 환경으로 방출된다. 결합 층과 컨테이너 층의 조성은, 예를 들어 주변 수성 매질로 상기 화합물의 제어된 방출을 제공하도록 하고/하거나 장치의 존재에 대한 조직 반응을 개질하기 위해, 예를 들어 표면 혈전저항성이 되도록 하기 위해 조정될 수 있다. 코팅된 금속 표면은 상이한 기능을 갖는 둘 이상의 하위층으로 구성될 수 있고, 선택적으로 최상부 층은 배리어 또는 스킨 층으로서 기능할 수 있다 (도 1 에서 C(2) 로 나타냄).

배리어 또는 스킨 층은 중합체 매트릭스로부터의 생물학적 활성제 방출을 제어하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 단일 중합체 매트릭스 컨테이너 층이 표면 상에 형성된다면, 컨테이너 층에 사용되는 것과 동일한 중합체의 스킨 층이 컨테이너 층의 상부에 첨가될 수 있다. 상기 스킨 층은 생물학적 활성제를 함유하지 않거나, 컨테이너 층에 존재하는 것보다 훨씬 적은 생물학적 활성제 로딩(loading)을 함유할 수 있으므로, 생물학적 활성제에 대한 확산 배리어로서 기능할 것이다.

스킨 층은 또한 컨테이너 층과는 상이한 성질, 예를 들어 결정성 또는 용매 중 용해도를 가질 수 있다. 따라서, 그 아래 놓여있는 컨테이너 층을 용해시키지 않고/않거나 혼입된 생물학적 활성제를 추출시키지 않는 용매를 사용하여 스킨 층을 적용하는 것이 가능할 수 있다.

소수성 중합체로 만들어진 스킨 층은 친수성 스킨 보다 친수성 생물학적 활성제 (또는 고도의 수 용해도를 갖는 작용제) 에 대해 보다 우수한 방출 제어를 제공할 수 있다. 스킨 층 내의 친수성 중합체는 컨테이너 층으로의 수분 흡수(uptake)를 용이하게 하여, 가용성 분획의 수화(hydration), 가용성 분획의 농도를 증가시켜, 방출을 보다 신속하게 만든다. 다른 한편, 컨테이너 층 내의 작용제 로딩(loading)이 삼출 한계(percolation limit)에 가까울 정도로 높으면, 단일 친수성 스킨 층이 충분한 방출 제어를 제공할 수 없다.

최상부 스킨 또는 배리어 층은 하나 초과의 하위층을 포함할 수 있다. 스킨 층의 최내부 하위층은 소수성일 수 있다. 장치와, 장치가 배치되는 조직 환경 사이에 생체적합성, 비흡착성 또는 그렇지 않으면 생특이성(biospecific) 계면을 제공하는 최내부 스킨 하위층의 외부에 친수성 하위층이 존재할 수 있다.

본 발명에 유용한 생물학적 활성제 (예를 들어, 약학 작용제) 는, 임플란트 부위에의 적용을 위해 바람직한 치료적 특징을 갖는 임의의 치료적 물질을 사실상 포함한다. 본원에서 사용된 "생물학적 활성제" 는 단일의 생물학적 활성제 또는 수 개의 생물학적 활성제를 언급한다. 하나 이상의 생물학적 활성제가 금속 표면 상의 중합체와 방출가능하게 연합될 수 있음이 예상된다. 상기 작용제는 하기를 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다: 트롬빈 억제제, 항혈전제, 혈전용해제 (예를 들어, 팩터(factor) Xa 억제제), 섬유소용해제 (fibrinolytic agents), 혈관경련 억제제, 칼슘 채널 차단제, 혈관확장제, 항고혈압제, 항균제, 항생제, 표면 당단백질 수용체 억제제, 항혈소판제, 항세포분열제(antimitotics), 미세관 억제제(microtubule inhibitors), 항분비제, 액틴 억제제, 재형성 억제제(remodeling inhibitors), 안티센스(antisense) 뉴클레오타이드, 안티 대사물, 항증식제 (예를 들어, E2F 안티센스 화합물, 라파마이신 (시롤리무스), 타크롤리무스, 택솔, 패클리택솔, 시클린 의존성 키나아제 억제제) 항암 화학치료제, 항염증성 스테로이드 또는 비스테로이드성 항염증제, 면역억제제, 성장 호르몬 안타고니스트 (예를 들어, PDGF 수용체 티로신 키나아제 억제제), 성장 인자, 도파민 아고니스트, 방사선요법제, 펩타이드, 단백질, 효소, 체외 매트릭스 성분, ACE 억제제, 유리 라디칼 스캐빈저(scavenger), 킬레이터(chelator), 산화방지제, 안티폴리머라아제, 리보자임, 항바이러스제, 광역학적 치료제 및 유전자 치료제.

바람직한 생물학적 활성제는 하기 화학식의 화합물이다:

상기 화합물은 일반적으로 CVT 313 으로 공지된 항증식제이며, 2-{(2-히드록시에틸)-[9-이소프로필-6-(4-메톡시벤질아미노)-9H-퓨린-2-일]-아미노}-에탄올이라 명명되어 있으며, 또한 2-디에탄올아미노-6-(4-메톡시벤질아미노)-9-이소프로필퓨린으로도 알려져있다. 이는 본원에 그의 전체가 참조로써 인용된 미국 특허 제 5,866,702 호에 기재되어 있다.

본원에 그의 전체가 둘 다 참조로써 인용된 WO/08/05335 또는 WO/00/44750 중 어느 하나의 범위 내인 기타 화합물은 하기를 포함한다:

2-[[6-(4-클로로벤질아미노)-9-이소프로필-9H-퓨린-2-일]-(2-히드록시에틸)-아미노]-에탄올, 이는 또한 6-(4-클로로벤질아미노)-[비스-(2-히드록시에틸아미노)]-9-이소프로필퓨린으로서도 알려짐;

N²-(2-아미노에틸)-N⁶-(4-클로로벤질)-9-이소프로필-9H-퓨린-2,6-디아민, 이는 또한 2-(2-아미노에틸아미노)-6-(4-클로로벤질아미노)-9-이소프로필퓨린으로서도 알려짐;

2-[[6-(2,5-디플루오로벤질아미노)-9-이소프로필-9H-퓨린-2-일]-(2-히드록시에틸)-아미노]-에탄올, 이는 또한 6-[(2,5-디플루오로페닐)메틸아미노]-2-[비스-(2-히드록시에틸아미노)]-9-이소프로필퓨린으로서도 알려짐;

2-[6-(2,5-디플루오르-벤질아미노)-9-이소프로필-9H-퓨린-2-일아미노]-3-메틸-부탄-1-올, 이는 또한 6-[(2,5-디플루오로페닐)메틸아미노]-2-(1-히드록시메틸-2- 메틸에틸아미노)-9-이소프로필퓨린으로서도 알려짐;

2-{[6-(4-브로모페닐아미노)-9-이소프로필-9H-퓨린-2-일]-(2-히드록시에틸)- 아미노}-에탄올, 이는 또한 6-4-브로모페닐아미노)-2-[비스-(2-히드록시에틸아미노)]-9-이소프로필퓨린으로서도 알려짐;

2-{(2-히드록시에틸)-[9-이소프로필-6-(퀴놀린-3-일아미노)-9H-퓨린-2-일]-아미노}-에탄올, 이는 또한 6-(퀴놀린-3-일아미노)-2-[비스-(2-히드록시에틸아미노)]-9-이소프로필퓨린으로서도 알려짐;

N²-(2-아미노프로필)-N⁶-(4-클로로벤질)-9-이소프로필-9H-퓨린-2,6-디아민, 이는 또한 2-(2-아미노프로필아미노)-6-(4-클로로벤질아미노)-9-이소프로필퓨린으로서도 알려짐; 및

3-{[2-(2-아미노에틸아미노)-9-이소프로필-9H-퓨린-6-일아미노]-메틸}-벤조산.

기타 바람직한 생물학적 활성제는 내피 세포 이동을 증가시키고 평활근 세포 성장을 방지하는 것으로 알려진 아데노신 A2a 수용체 아고니스트이다. 상기 화합물의 예는 하기 화학식으로 표시되며, 각각이 그의 전체로 본원에 참조로써 인용된, 참조 특허 및 특허 출원에 상세히 기재된다.

(1-{9-[(4S,2R,3R,5R)-3,4-디히드록시-5-(히드록시메틸)-옥솔란-2-일]-6-아미노퓨린-2-일}피라졸-4N-프로필카르복사미드로 알려짐, 이는 또한 2-(4-프로필아미노카르보닐피라졸-1-일)아데노신으로도 알려져 있음;

(1-{9-[(4S,2R,3R,5R)-3,4-디히드록시-5-(히드록시메틸)-옥솔란-2-일]-6-아미노퓨린-2-일}피라졸-4N-메틸카르복사미드로 알려짐, 이는 또한 2-(4-메틸아미노카르보닐피라졸-1-일)아데노신으로도 알려져 있음;

(4S,2R,3R,5R)-2-{6-아미노-2-[1-벤질피라졸-4-일]퓨린-9-일}-5-(히드록시메틸)옥솔란-3,4-디올로 알려짐;

(4S,2R,3R,5R)-2-[6-아미노-2-(3-페녹시프로프-1-이닐)-퓨린-9-일]-5-(히드록시메틸)-옥솔란-3,4-디올로 알려짐; 및

WO 00/78776 로부터의 상기 구조에 대한 치환체는 하기 정의를 갖는다:

식 중, X 는 S, O 및 NR₅이고;

R¹은 -CH₂OH 및 -C(=O)NR⁷R⁸이고;

R², R³, R⁴및 R⁵는 각각 개별적으로 하기로 이루어진 군에서 선택되며:

수소, 할로, NO₂, CF₃, CN, OR²⁰, SR²⁰, N(R²⁰)₂, S(O)R²², SO₂R²², SO₂N(R²⁰)₂, SO₂NR²⁰COR²², SO₂NR²⁰CO₂R²², SO₂NR²⁰CON(R²⁰)₂, N(R²⁰)₂NR²⁰COR²², NR²⁰CO₂R²², NR²⁰CON(R²⁰)₂, NR²⁰C(NR²⁰)NHR²³, COR²⁰, CO₂R²⁰, CON(R²⁰)₂, CONR²⁰SO₂R²², NR²⁰SO₂R²², SO₂NR²⁰CO₂R²², OCONR²⁰SO₂R²², OC(O)R²⁰, C(O)OCH₂OC(O)R²⁰, OCON(R²⁰)₂, C_1-15알킬, C_2-15알케닐, C_2-15알키닐, 헤테로시클릴, 아릴, 및 헤테로아릴이고, 여기서 알킬, 알케닐, 알키닐, C_1-15알콕시, 아릴, 헤테로시클릴, 및 헤테로아릴은, 할로, N0₂, 헤테로시클릴, 아릴, 헤테로아릴, CF₃, CN, OR²⁰, SR²⁰, N(R²⁰)₂, S(O)R²², SO₂R²², SO₂N(R²⁰)₂, SO₂NR²⁰COR²², SO₂NR²⁰CO₂R²², SO₂NR²⁰CON(R²⁰)₂, N(R²⁰)₂NR²⁰COR²², NR²⁰CO₂R²², NR²⁰CON(R²⁰)₂, NR²⁰C(NR²⁰)NHR²³, COR²⁰, CO₂R²⁰, CON(R²⁰)₂, CONR²⁰SO₂R²², NR²⁰SO₂R²², SO₂NR²⁰CO₂R²², OCONR²⁰SO₂R²², OC(O)R²⁰, C(O)OCH₂OC(O)R²⁰및 OCON(R²⁰)₂로 이루어진 군에서 독립적으로 선택된 1 내지 3 개의 치환체로 선택적으로 치환되며, 여기서, 각각의 선택적인 헤테로아릴, 아릴 및 헤테로시클릴 치환 치환체는 또한 할로, NO₂, 알킬, CF₃, 아미노, 모노- 또는 디-알킬아미노, 알킬 또는 아릴 또는 헤테로아릴 아미드, NCOR²², NR²⁰SO₂R²², COR²⁰, CO₂R²⁰, CON(R²⁰)₂, NR²⁰CON(R²⁰)₂, OC(O)R²⁰, OCON(R²⁰)₂, SR²⁰, S(O)R²², SO₂R²², SO₂N(R²⁰)₂, CN 또는 OR²⁰으로 선택적 치환된다;

R⁷및 R⁸은 각각 독립적으로, 할로, N0₂, 헤테로시클릴, 아릴, 헤테로아릴, CF₃, CN, OR²⁰, SR²⁰, N(R²⁰)₂, S(O)₂R²², SO₂R²², SO₂N(R²⁰)₂, SO₂NR²⁰COR²², SO₂NR²⁰CO₂R²²,SO₂NR²⁰CON(R²⁰)₂, N(R²⁰)₂NR²⁰COR²², NR²⁰COR²², NR²⁰CON(R²⁰)₂, NR²⁰C(NR²⁰)NHR²³, COR²⁰, CO₂R²⁰, CON(R²⁰)₂, CONR²⁰SO₂R²², NR²⁰SO₂R²², SO₂NR²⁰CO2R²², OCONR²⁰SO₂R²², OC(O)R²⁰, C(O)OCH₂OC(O)R²⁰및 OCON(R²⁰)₂로 이루어진 군에서 독립적으로 선택된 1 내지 2 개의 치환체로 선택적으로 치환되며, 여기서, 각각의 선택적인 헤테로아릴, 아릴 및 헤테로시클릴 치환체는 또한 할로, NO₂, 알킬, CF₃, 아미노, 모노알킬아미노 또는 디알킬아미노, 알킬아미드 또는 아릴아미드, 헤테로아릴아미드, NCOR²², NR²⁰SO₂R²², COR²⁰, CO₂R²⁰, CON(R²⁰)₂, NR²⁰CON(R²⁰)₂, OC(O)R²⁰, OCON(R²⁰)₂, SR²⁰, S(O)R²², SO₂R²², SO₂N(R²⁰)₂, CN 및 OR²⁰으로 선택적 치환된, C_1-15알킬 및 H 에서 선택되고;

R²⁰은 H, C_1-15알킬, C_2-15알케닐, C_2-15알키닐, 헤테로시클릴, 아릴 및 헤테로아릴로 이루어진 군에서 선택되며, 여기서 알킬, 알케닐, 알키닐, 헤테로시클릴, 아릴 및 헤테로아릴은 각각 할로, 알킬, 모노- 또는 디알킬아미노, 알킬 또는 아릴 또는 헤테로아릴 아미드, CN, O-C_1-6알킬, CF₃, 아릴 및 헤테로아릴에서 독립적으로 선택된 1 내지 3 개의 치환체로 선택적으로 치환되며;

R²²는 C_1-15알킬, C_2-15알케닐, C_2-15알키닐, 헤테로시클릴, 아릴 및 헤테로아릴로 이루어진 군에서 선택되며, 여기서 알킬, 알케닐, 알키닐, 헤테로시클릴, 아릴 및 헤테로아릴은 각각 할로, 알킬, 모노- 또는 디알킬아미노, 알킬 또는 아릴 또는 헤테로아릴 아미드, CN, O-C_1-6알킬, CF₃및 헤테로아릴에서 독립적으로 선택된 1 내지 3 개의 치환체로 선택적으로 치환된다.

바람직한 구현예에서, 본 발명은 금속 활성화 층에 공유적으로 결합되거나, 그라프트되거나 부착된 결합 층의 형성을 제공한다. 그라프트된 중합체 결합 층은 금속 활성화 층의 중합체의 적합한 작용기, 및 중합 반응에 첨가되는 촉매에 의해 개시되는 락톤 단량체의 제위치 개환 중합에 의해 형성된다.

락톤의 그라프트 중합을 개시하는데 적합한 작용기 ("개시 작용기") 는 금속 표면과, 본원에서 실란-기재 활성화 시약 ("SAR" 또는 "SAR류") 으로서 언급되는, 선택된 실란 유도체의 반응을 통해 금속 표면 상에 생성될 수 있다. SAR 은 일반식 (R²)₃-SiR¹의 실란 유도체이며, 여기서, R¹은 치환 알킬, 치환 알케닐, 치환 알키닐, 치환 아르알킬, 치환 헤테로아릴 및 치환 알콕시에서 독립적으로 선택되나, 단 R¹은 히드록시 또는 아미노기, 또는 히드록시 또는 아미노기를 함유하는 라디칼로 변환될 수 있는 작용기를 함유하며; R²는 할로, 선택적으로 치환된 알콕시, 선택적으로 치환된 아릴옥시, 선택적으로 치환된 실릴옥시 또는 선택적으로 치환된 알킬로부터 독립적으로 선택되나, 단 세 개의 R²가 모두 동시에 치환 알킬은 아니다.

대표적인 SAR류는 테트라알콕시실란 및 유기-트리알콕시실란 유도체와 같은 알콕시실란 유도체로부터 선택될 수 있다. 테트라알콕시실란의 예는 화학식 Si(OR)₄(식 중, R 은 C₁내지 C₄알킬기임) 의 알콕시실란, 예컨대 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라-n-프로폭시실란, 테트라-n-부톡시실란 및 이의 유사체이다. 유기 트리알킬실란의 대표적인 예는 화학식 R'-Si-(OR)₃의 화합물이며, 여기서 R 은 C₁내지 C₄알킬기를 나타내고, R' 은 비-가수분해성 유기 치환체를 나타낸다.

또한, SAR류로 작용하는 알콕시실란 유도체는 할로실란 유도체와 알콜의 반응에 의해 제위치 형성될 수 있다. 상기 방식에서 유효한 적합한 할로실란의 예는 테트라클로로실란, 트리클로로알킬 실란 및 디클로로디알킬 실란을 포함할 것이다. 상기 방식에서, 실제의 SAR 은 사용되는 본래의 할로실란에 부가하여, 테트라알콕시실란, 트리알콕시실란 및 디알콕시디알킬실란을 함유할 것인 화학종의 혼합물로 구성된다는 것이 명백해진다. 실리콘 산업은 다수의 각종 할로실란 및 할로알킬실란, 또한 테트라알콕시- 및 유기-트리알콕시-실란 유도체를 제공하며, 유기 치환체에 대한 많은 가능성이 존재한다. 예를 들어, [GELEST Catalogue 2000: Silanes, Silicones and Metal -Organics. Gelest, Inc., Dr. Barry Arkles, Tullytown, PA, USA] 참조.

SAR 류의 몇몇 구조적 특징은 본 발명에 있어 중요하다. 알콕시실란의 알콕시 기는 수분의 존재 하에 용이하게 가수분해되어 실란올기를 형성한다는 것이 알려져 있다. 후속의 실란올기 축합은 실란올로부터 실록산을 생성한다. 또한, 축합을 통해 실란올기가 실록산 쇄를 형성함이 알려져 있다. 유사하게, 어떠한 이론에도 얽매이지 않고, 실란올기와 수화된 금속 산화물의 표면 히드록실 기와의 반응을 통해, 실리콘과 금속 원자 사이에 실록산 결합이 형성되어, 실란 분자가 표면에 결합된다는 가설이 세워진다. 동시에, 나머지 알콕시실란 결합이 실란 분자 사이에서 가수분해-축합 반응되어, 실란이 올리고머화 및 중합되어, 2 또는 3 차원 실록산 네트워크가 형성된다. 금속 산화물 기를 함유하는 표면 상에 알콕시실란 SAR류의 반응성 흡착에 관련된 상기 메카니즘 및 구조의 도식적 표현은 도 2 에 나타낸다. 히드록실 치환체 OH 를 갖는 금속 원자 M 을 포함하는 금속 산화물 표면을 화학식 R'-Si(OR)₃를 갖는 SAR 과 반응시킨다. 반응으로부터 수분을 제거한 후, SAR 은 금속 표면에 공유적으로 결합된다. 또한, SAR 은, 금속 표면 상에 결합 층을 제공하기 위한 폴리에스테르의 제위치 중합의 개시를 위해, 알칸올 또는 히드록시알킬기와 같은 개시 작용기를 제공한다.

도 2 가 2차원 (단일분자)층으로서 실록산 활성화층을 달성하는 가수분해/축합 반응을 나타내는 것으로서, SAR 의 가수분해적 중합은, 금속 표면과 상호 작용하여 실록산 활성화 층을 제공하는, 3차원, 시클릭 및 가교된 응집물의 올리고머성 종을 생성할 것으로 예상된다. 따라서, 실록산 층의 가교 중합된 구조는 금속과의 다중 부착 지점을 가지므로, 그 결과 실록산 층이 금속 표면에 확고하게 접착될 것으로 예상된다.

R' 에 대한 적합한 작용기는 금속 촉매와의 반응을 통해 알콕시드를 형성할 수 있는 히드록시 알킬 기이다. 이러한 방식으로, 유리 히드록시알킬기를 갖는 실록산 활성화 층은 SAR 로서 작용성 트리알콕시실란을 사용함으로써 제조될 수 있다. 적합한 트리알콕시실란의 예는 히드록시알킬 알콕시실란 유도체를 포함한다. 또한, 히드록시 기를 함유하는 상업적으로 입수가능한 실란-기재 활성화 시약의 예는 하기와 같다: N-(3-트리에톡시실릴프로필)-4-히드록시부티르아미드, N-(3-트리에톡시실릴프로필)글루콘아미드, 3-[비스(2-히드록시에틸)아미노]프로필-트리메톡시실란, 및 3-[비스(2-히드록시에틸)아미노]프로필-트리에톡시실란.

알칸올 및 히드록시알킬 기에 부가하여, 적합한 금속 촉매 존재 하에서의 락톤의 중합은, 기타 강한 친핵체, 특히 일차 알킬 아민, 입체 장해성 이차 아민 및 친핵성 아미노 알킬 쇄를 함유하는 화합물을 포함하는, 아민에 의해 효과적으로 개시될 수 있다. 특정 조건 하에서, 아민과 락톤의 반응은 용액 또는 용융물에서 락톤의 중합을 개시하기에 충분히 빠르다. 아민과 락톤류, 예컨대 락티드, 글리콜리드 또는 ε-카프로락톤의 개시 반응은, ω-히드록시알킬 기를 갖는 아미드, 예컨대 락토일락틸 아미드, 글리콜릴글리실아미드 또는 6-히드록시카프로일 아미드를 각각 제공한다. 이들의 ω-히드록시알킬 기를 통해, 상기 아미드류는 적합한 금속 촉매를 사용하여 부가적인 락톤 단량체의 존재 하에 알콕시드를 형성할 수 있고 (단량체는 기타 시클릭 락톤 단량체 뿐 아니라 락트산과 글리콜산의 시클릭 이량체를 포함하도록 정의된다), 중합은 락톤 개환 중합에 대해 전형적인 전파(propagation) 반응에 의해 계속될 수 있다. 표면 상에서의 알킬아민 기에 의한 락톤 중합의 개시를 위한 적합한 반응 조건은 일반적으로 락톤 중합에 요구되는 조건과 잘 맞는다. 상기 조건은, 용액 또는 용융물에서, 활성화된 표면에 의해 제시되는 양성자성 기를 제외하고는, 물과 기타 양성자성 화합물을 시스템으로부터 배제시키는 것을 포함한다. 대체로, 아민 및 락톤 종의 반응 속도 그리고 아미드 결합의 형성을 증가시키기 때문에, 상승된 온도가 유익할 것이다. 대표적인 온도 범위는 용액 반응에 대해 20 내지 250℃, 바람직하게는 20 내지 120℃ 일 것이며, 상기 범위의 상한은 용매 및 락톤의 분해 온도에 의존할 것이며, 한편 벌크 또는 락톤 용융물에서의 반응의 최소 온도는 선택된 락톤 단량체의 용융 온도에 의존성일 것이다.

따라서, 락톤 중합은 표면 활성화 층에 존재하는 아미노알킬 기에 의해 효과적으로 개시될 수 있다. 이는 아미노기를 갖는 실란-기재 활성화제의 사용에 의해 금속 표면에 그라프트-가능한 작용기를 형성시킨다. 이러한 방식으로 적용되는 SAR류로서 유용할 수 있는 상업적으로 입수가능한 시약의 대표적인 예는 하기를 포함한다:

N-(3-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란,

3-아미노프로필-트리메톡시실란,

3-아미노프로필트리에톡실릴란,

메틸(2-(3-트리메톡시실릴프로필아미노)-3-프로피오네이트,

3-(N-스티릴메틸-3-아미노에틸아미노)-프로필-트리메톡시실란 히드로클로라이드,

4-아미노부틸트리에톡시실란,

3-(3-아미노프로폭시)3,3-디메틸-1-프로페닐트리메톡시실란,

N-(6-아미노헥실)아미노프로필트리메톡시실란,

N-(3-트리메톡시실릴에틸)에틸렌디아민,

N-(2-(N-비닐벤질아미노)에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란 히드로클로라이드,

1-트리메톡시실릴-2-(아미노메틸)페닐에탄,

N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리스-(2-에틸옥시)실란,

3-(N-알릴아미노)프로필트리메톡시실란,

3-(2-아미노에틸아미노)프로필트리메톡시실란, 및

3-(2-아미노에틸아미노)프로필트리에톡시실란.

금속 표면을 유도화시키기 위해 알콕시 실란 및 아미노실란 유도체를 사용하는 것 이외에도, 친핵체와의 후속의 개질 반응을 통해 히드록시알킬 또는 아미노 알킬기로 전환될 수 있는 작용기화된 알킬기를 함유하는 반응성 알콕시실란 중간체를 사용함으로써 동일한 결과가 달성될 수 있다. 이러한 방식의 과정에 유용한 적합한 실릴화 반응물의 대표적인 예는 하기를 포함한다:

(3-이소시아네이토프로필)트리에톡시실란,

(3-티오이소시아네이토프로필)트리에톡시실란,

(3-글리시딜옥시프로필)트리메톡시실란,

(3-글리시딜옥시프로필)트리에톡시실란,

(3-브로모프로필)트리메톡시실란, 클로로프로필)트리메톡시실란 및 유사체화합물.

상기 시약에 존재하는 이소시아네이트, 티오시아네이트, 글리시딜 또는 할로알킬 기는, 이들의 디올류, 아미노 알콜류, 아민류 및/또는 디아민류와의 반응에 의해 히드록시알킬 및/또는 아민기의 도입에 사용될 수 있다. 유사하게, 이들의 알케닐 쇄 내에 불포화 결합을 함유하는 알케닐 알콕시 실란, 예컨대 알릴트리알콕시실란, (6-헥센-1-일)트리알콕시실란, (7-옥텐-1-일)트리알콕시실란 및 유사체는 설파닐 알카놀 및 설파닐 아민과의 반응에 의해 개질될 수 있다. 이들 및 기타 유사 반응은 당업자에게 공지되어 있으며, 본 발명의 범주에 해당한다.

하기는 화학적 변환을 통해 히드록시 기 또는 아미노기로 활성화될 수 있고, 유용한 실란 기재 활성화 시약일 수 있는 상업적으로 입수가능한 시약이다:

3-클로로프로필트리메톡시실란,

3-메르캅토프로필트리메톡시실란,

3-글리시독시프로필트리메톡시실란,

비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란,

비닐트리메톡시실란,

비닐트리에톡시실란,

알릴트리에톡시실란,

2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란,

3-클로로프로필트리에톡시실란,

2-시아노에틸트리에톡시실란,

3-시아노프로필트리메톡시실란,

비닐트리페녹시실란,

클로로메틸트리에톡시실란,

2-시아노에틸트리메톡시실란,

3-아세톡시프로필트리메톡시실란,

3-티오시아네이토프로필트리에톡시실란,

3-이소시아네이토프로필트리메톡시실란,

(p-클로로메틸)페닐트리메톡시실란,

테트라알릴옥시실란,

트리에톡시실릴프로필에틸카르바메이트,

알릴트리메톡시실란,

3-브로모프로필트리메톡시실란,

3-메르캅토프로필트리에톡시실란,

4-((클로로메틸)페네틸)트리메톡시실란,

2-카르브에톡시에틸트리에톡시실란,

알릴트리스(트리메틸실록시)실란,

디에틸포스페이토에틸트리에톡시실란,

3-요오도프로필트리메톡시실란,

8-브로모옥틸트리메톡시실란,

디에틸(트리에톡시실릴프로필)말로네이트,

1-메틸-4-(1-메틸-(2-트리에톡시실릴)에틸)-시클로헥센,

3-부테닐트리에톡시실란,

4-(트리메톡시실릴)-1-부텐,

(2-(3-시클로헥세닐)에틸)트리에톡시실란,

4-(트리메톡시실릴)부탄-1,2-에폭시드,

2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리에톡시실란,

트리알릴옥시비닐실란,

5-(비시클로헵테닐)트리에톡시실란,

아세톡시메틸트리에톡시실란,

아세톡시메틸트리메톡시실란,

(p-클로로메틸)페닐-트리-N-프로폭시실란,

3-(트리에톡시실릴)-2-메틸프로필숙신 무수물,

2-(트리에톡시실릴에틸)-5-(클로로아세톡시)비시클로헵탄,

2-(클로로메틸)알릴트리메톡시실란,

2-카르보에톡시트리에톡스실란,

11-시아노운데실트리메톡시실란,

5,6-에폭시헥실트리에톡시실란,

메르캅토메틸트리메톡시실란,

3-(N-시클로헥실아미노)프로필트리메톡시실란,

트리에톡시실릴프로필말레아믹산,

3-브로모프로필트리에톡시실란,

3-트리플루오로아세톡시프로필트리메톡시실란,

비닐트리클로로실란,

알릴트리클로로실란,

(3-아세톡시프로필)트리클로로실란,

3-클로로프로필트리클로로실란,

3-시아노프로필트리클로로실란,

3-클로로프로필트리클로로실란,

2-(카르보메톡시)에틸트리클로로실란,

아세톡시에틸트리클로로실란,

3-브로모프로필트리클로로실란,

7-옥테닐트리클로로실란,

[2-(3-시클로헥세닐)에틸]트리클로로실란,

(p-클로로메틸) 페닐트리클로로실란,

2-클로로에틸실란,

비시클로헵테닐-2-트리클로로실란,

3-(트리클로로실릴)시클로펜텐,

(3-시아노부틸)트리클로로실란,

3-시클로헥세닐트리클로로실란,

(클로로메틸)페네틸)트리클로로실란,

5-헥세닐트리클로로실란,

2-(클로로메틸)알릴트리클로로실란,

11-브로모운데실트리클로로실란,

p-(T-부틸)페네틸트리클로로실란,

2-(클로로메틸)프로필트리클로로실란,

8-노네닐트리클로로실란,

10-운데세닐트리클로로실란,

(4-시클로옥테닐)트리클로로실란,

14-테트라데크-1-에닐트리클로로실란,

2-브로모에틸트리클로로실란,

메타크릴옥시프로필트리스(메톡시에톡시)실란,

메타크릴옥시프로필트리스(트리메틸실록시)실란,

3-메타크릴옥시프로필트리스(비닐디메틸실록시)실란,

(3-아크릴옥시프로필)트리메톡시실란, 및

메타크릴옥시프로필트리에톡시실란.

반응성 실란 중간체의 개질 반응은 금속 표면의 실릴화와 함께 편리하게 수행될 수 있다. 따라서, 실릴화 반응은 디올류, 아미노 알콜류 또는 아민류와 같은 친핵체의 존재 하에 반응성 실란 중간체를 갖는 SAR 을 사용하여 실시된다. 그렇지 않으면, 실릴화 반응은 한 단계로 수행될 수 있으며, 이어서 친핵성 반응물을 사용한 개질이 실릴화된 금속 표면 상에 적용될 수 있다.

금속 표면을 처리하기 위해, SAR 은 용액 또는 증기상으로 적용될 수 있다. 각종 용매류 및 용매 조성물이 사용될 수 있다. 이러한 관점에서, 졸-겔(sol-gel) 방법에서 그리고 부식 방지의 접착 프로모터로서의 실란 유도체의 사용을 교시하는 수많은 참조문헌이 이용가능하다. 이러한 기술을 검토하기 위해, 예를 들어 각각이 그의 전체로써 본원에 참조문헌으로 인용되는 문헌 [Iler, R. K. The Chemistry of Silica, Wiley, New York, 1979; Brinker, C. J. , Scherer, G. W., Sol-Gel Science: the Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing, Academic Press, New York, 1990; Jang, J., Kim, E. K. Corrosion Protection of Epoxy-Coated Steel Using Different Silane Coupling Agents, J. Applied Polym. Sci. (1999), 71: 585] 을 참조한다.

금속 산화물의 산소 원자에 대한 실록산 결합을 통해, 실록산 중합체가 금속 표면에 결합되는 것이 예상된다. 따라서, 표면 상의 금속 산화물의 존재는 중요할 것으로 생각된다. 대부분의 금속 물품은 그들의 공기와의 접촉으로 인해, 그들의 표면 상에는 이미 금속 산화물 층이 존재하며, 이는 본 발명에 따른 과정을 수행하는데 충분할 것이다. 하지만, SAR 의 적용 전에 산화제에 의한 금속 표면의 처리, 예를 들어 세정 과정의 일부로서 산화제에 의한 금속 표면의 처리는 본 발명과 일관된다.

알콕시실란의 중합은 반응 단계 중 하나로서 알콕시드의 가수분해를 포함한다. 그러므로, 반응 매질 중 물 분자의 존재가 중요할 것으로 생각된다. 따라서, SAR 은, 의도적으로 첨가되거나, 시판 등급의 많은 용매에 통상적인 불순물로서 존재하는 수분을 함유하는 용액에 적용될수 있다. 또한, 수분은, 처리될 금속 표면 상에 흡착되도록 함으로써, 또는 산화된 표면을 수증기에 노출시킴으로써 시스템이 첨가될 수 있거나, 일부 경우에 있어서, 금속과 접촉되는 공기로부터 흡착된 수분의 양으로도 충분할 것이다.

알콕시실란의 중합은, 축합 반응 동안 물 및/또는 알콜 분자가 방출되는, 실란올, 알콕시드 및 금속 산화물을 포함하는 축합 반응과 관련된다. 따라서, 방출되는 화합물의 제거를 향상시키는 조건이 사용될 수 있다. 그러한 조건은 상승된 온도 또는 진공의 적용에서의 실란화된 표면의 처리를 포함한다.

금속 표면의 실릴화 후, 결합 중합체 층을 표면에 적용한다. 결합 층의 중합체를 적용하기 위해, SAR-활성화된 표면을 적합한 비양성자성 용매 중 락톤과 촉매의 용액에, 또는 벌크로 촉매 및 락톤의 혼합물에 노출시킴으로써 결합 또는 그라프트 반응을 실시한다. 그라프트 중합의 개시 반응에서, 제 1 락톤 단량체는 금속 표면에 결합된 SAR 의 작용기와 공유 결합을 형성한다. 후속 단계에서, 폴리락톤 쇄는 락톤 단량체의 단계적 첨가에 의해 전파된다. 따라서 생성된 중합체 분자는 그의 개시 구조 단위체를 통해 표면에 공유적으로 결합된 채로 남아있다. 상기 구현예에 사용된 중합 그라프팅에 적용하는 화학적 메카니즘은 벌크 또는 용액에서의 락톤의 개환 중합에 적용하는 것과 유사하다. 벌크 또는 용액에서의 락톤 중합의 분야는 수많은 문헌에 잘 기재되어 있고, 상기 반응의 원리는 당업자에게 주지되어 있다. 가장 빈번히 사용되는 중합 반응의 예는, 그의 전체가 각각 참조로써 인용되는 하기 문헌에서 발견될 수 있다: [Dubois, P. et al., Aluminium Alkoxide: A Family of Versatile Initiators for the Ring-Opening Polymerization of Lactones and Lactides, Makromol.Chem., Macromol. Symp. (1991) 42/43: 103-116; Inoue, S. , Coordination Ring-Opening Polymerization. Prog. Polymer. Sci. (1988) 13: 63-81; Jonte, J. M. et al., Polylactones. 4. Cationic Polymerization of Lactones by Means of Alkylsulfonates. J. Macromol. Sci.-Chem. (1986) A23: 495-514; Kricheldorf, H. R. et al., Anionic and Pseudoanionic Polymerization of Lactones - a Comparison. Makromol. Chem., Macromol. Symp. (1990), 32: 285-298; Kricheldorf, H. R. et al., Poly (Lactones). 9. Polymerization Mechanism of Metal Alkoxide Initiated Polymerizations of Lactide and Various Lactones, Macromolecules (1988)21 : 286-293 ; and Lofgren, A. et al., J. M. S.-Rev. Macromol. Chem. Phys. (1995) C35: 379-418].

락톤 중합에서의 대표적인 개시 종은 반응 혼합물에 첨가될 수 있는 금속 알콕시드이거나, 금속 촉매 및 알칸올 또는 기타 히드록실-함유 화합물로부터 제위치 형성되는 것으로 알려져 있다. 본 발명의 바람직한 구현예에 따라, 금속 표면에 결합된 금속 활성화 층의 작용기만이 락톤 중합의 개시에 관여할 것이다. 따라서, 그라프팅 중합의 개시 동안, 실록산 중합체에 존재하는 히드록실 및/또는 아민기는 락톤 단량체에 의해 아실화될 것이며, 이어서 단량체의 연속적인 연쇄 첨가를 통해, 폴리에스테르 쇄는 실록산 작용기에 결합된 그의 개시 아실 결합에 의해 고정된 채로 성장할 것이다. 이후 상기 중합 방법은 그라프팅 중합이라 정의된다.

따라서, 벌크 또는 용액에서의 통상의 락톤 중합과는 대조적으로, 본 발명에서는 락톤 중합의 개시 종으로서 작용할 수 있는 유리 종을 중합 매질로 첨가하는 것을 피하는 것이 바람직하다. 매질 중 유리 개시 종의 형성을 도출할 수 있는, 상기 화합물 또는 양성자성 불순물의 부수적인 존재는, 표면에 결합되지 않을 것인 벌크 (또는 용액) 에서의 유리 폴리락톤 중합체의 성장을 개시할 것이다. 그러한 유리 중합체 쇄는 중합체 용매에 의해 용이하게 세척될 것이기 때문에, 그러한 유리 중합체 쇄는 결합 층의 형성에 있어 비효과적일 것이다.

그라프팅 중합에 있어 적합한 단량체는 락톤이다. 락톤류의 대표적인 예는 4 내지 7원 락톤, 예를 들어, 옥세탄-2-온 및 4-알킬-옥세탄-2-온, 디히드로푸란-2-온 및 5-알킬-디히드로푸란-2-온, 테트라히드로피란-2-온 및 6-알킬-테트라히드로피란-2-온, 옥세판-2-온 및 7-알킬-옥세판-2-온, 1,4-디옥산-2,5-디온, 3,6-알킬-1,4-디옥산-2,5-디온, 1,3-디옥세판-2-온, 1,3-디옥산-2-온, 1,3-디옥솔란-2-온, 1,5-디옥세판-2-온, 1,4-디옥세판-2-온, 1,3-디옥세판-4-온, 및 이들의 치환 유사체 (여기서, 알킬은 C1-C10 알킬 또는 치환 알킬임) 를 포함하는 화합물의 계열을 포함한다. 본 발명의 바람직한 구현예에서, 락톤 단량체는 그의 다양한 거울상 이성체적 형태 (L-락티드, D-락티드, 메조-락티드 및 그들의 혼합물) 로 락티드 (3,6-디메틸-1,4-디옥산-2,5-디온), 글리콜리드 (1,4-디옥산-2,5-디온), 및 ε-카프로락톤을 포함한다.

결합 층에 대해, 락톤 단량체의 조합이 그라프팅 공중합을 제공하는데 사용될 수 있다. 상기 공중합체는 상이한 비율의 공단량체를 사용하여 이용가능하게될 수 있다. 단독중합체 및 공중합체 모두는 상이한 분자량 범위에서 사용될 수 있다. 바람직하게는 락톤 공중합체는 폴리(L-락티드-코-D-락티드), 폴리(L-락티드-코-글리콜리드), 폴리(D-락티드-코-글리콜리드), 폴리(D,L-락티드-코-글리콜리드), 폴리(락티드-코-카프로락톤), 폴리(락티드-코-디옥사논) 및 폴리(락티드-코-디옥세파논)중 하나를 포함한다.

표면 상의 작용기에의 락톤 분자의 그라프팅은 락톤 중합의 배위-삽입 메카니즘을 적용함으로써 수행될 수 있다. 상기 방법은 강산성 또는 알칼리성 조건 또는 반응물이 관여하지 않기 때문에 특별히 적합하다. 따라서, 활성화 폴리실록산 층의 금속 실록산 결합이 보존된다.

배위-삽입 메카니즘에서, 중합 공정은 금속 촉매와 함께 표면에 부착된 히드록시알킬기의 반응에 의해 시작되어, 공유 또는 배위 금속-산소 결합을 갖는 금속-알콕시드의 형성 및 에너지적으로 유리한 유리 p- 또는 d- 오비탈을 도출한다. 락톤 분자의 산소와 알콕시드의 금속 원자의 배위는, 차후에 개환되어 금속과 옥시알킬 잔기 사이에 삽입될, 락톤 고리의 아실 결합을 약화시켜, 금속-알콕시드 그룹을 전파시킨다. 기타 락톤 분자를 사용한 상기 단계를 반복함으로써, 중합체 사슬이 전파된다. 상기 메카니즘에서의 적합한 금속 촉매는 금속 카르복실레이트, 알킬 금속성 및 할라이드 금속성 화합물이다. 적합한 촉매의 대표적인 예는 주석(II), 안티몬, 아연, 철 또는 칼슘 카르복실레이트, 유기-알루미늄 및 유기-주석 화합물, 주석, 아연, 티탄, 지르코늄, 이테르븀 할라이드 등을 포함한다. 일반적으로, 사용될 수 있는 촉매의 계열은 일반적으로 벌크 또는 용액에서 락톤의 중합에 대해당업자에게 주지되어 있다. 의료 장치와 관련된 적용에서, 무독성 및 저독성 촉매, 예컨대 주석(II), 아연, 칼슘 및 철 카르복실레이트, 및 알킬 알루미늄 화합물이 바람직하다. 바람직한 촉매의 예는 주석(II) 2-에틸 헥사노에이트, 주석(II) 락테이트, 아연(II) 2-에틸 헥사노에이트, 아연(II) 락테이트, 트리에틸 알루미늄 및 디에틸알루미늄 클로라이드를 포함할 수 있다.

용액 중에서의 그라프팅 반응을 수행하기 위한 비양성자성 용매의 대표적인 예는 에테르류 (예를 들어, 테트라히드로푸란, 디옥산, 디(에틸렌 글리콜), 디에틸 에테르), 케톤류 (예를 들어, 에틸메틸 케톤, 디이소부틸 케톤) 및 방향족 탄화수소류 (예를 들어, 톨루엔, 자일렌), 및 이들 용매의 혼합물을 포함한다. 당업자는 그라프팅 반응에 유용할 것인 기타 용매류를 용이하게 확인할 수 있다.

용액 중 락톤의 농도는 그라프트될 활성화된 금속 표면 상의 개시 작용기의 몰량에 대해 충분이 과잉의 몰량의 락톤이 존재하도록 하는 것이다. 상기 조건은 광범위한 락톤 농도에 대해 용이하게 달성된다. 락톤의 바람직한 농도는 락톤의 몰 량이 표면 작용기의 양보다 크도록 하는 것이다. 더욱 바람직하게는 락톤의 몰량은 표면 작용기의 양에 비해 적어도 10배 높아야 한다. 실용상, 상기 조건은 0.1 내지 50% 의 범위, 전형적으로 0.1 내지 10% (w/w) 의 범위인 용액 중 락톤의 중량 농도로 잘 달성될 것이다.

그라프팅 반응은 광범위한 촉매 농도를 사용하여 실시될 수 있다. 촉매의 가장 효과적인 몰량은 그라프트될 표면 상의 작용성 개시 기의 몰량과 동일하거나 그보다 높은 몰량임이 발견되었다. 락톤에 대한 촉매의 몰 비는 특별히 제한되지않는다. 적합한 몰 비의 선택은, 한편으로는, 촉매 농도의 최소화를 요구하게 되는 일부 촉매의 가능한 독성을, 다른 한편으로는 촉매/락톤 비의 증가에 따라 중합의 속도가 증가한다는 사실을 고려하여, 실용상 판단 및 사용되는 촉매의 유형에 좌우된다. 바람직한 촉매-대-락톤 몰 비는 1/0 내지 1/1000 의 범위이다.

또한, 용매의 부재 하에, 벌크 중 락톤 및 촉매에 의해 형성되는 혼합물에서 그라프팅 반응이 수행될 수 있다. 본 발명의 방식에서, 반응의 온도는 락톤을 액체 상태로 유지시키는 것, 예컨대 락톤의 용융 온도 초과인 것이 바람직하다. 락톤 용융물에서의 반응은 목적하는 두께의 결합 층을 형성하는데 필요한 시간 동안 실시된다. 소정의 시간 동안 반응 수행 후, 용융물로부터 표면을 제거하고, 잔류 락톤을 적합한 용매에 의해 표면으로부터 세척하고, 그라프트된 표면을 건조시킨다.

폴리락톤-그라프트된 금속 표면은 생물학적 환경에서 이들의 표면 에너지, 습윤성, 흡착성 및 이들의 상호작용에 영향을 미치는 신규한 성질을 나타낸다. 그러한 상호작용은 단백질 흡착, 혈전생성성(thrombogeneity), 혈소판 점착 및 활성화, 그리고 개질된 조직 반응을 포함한다.

공유적으로 그라프트된 중합체 결합 층은 금속 표면에 확고하게 결합된다. 공유 결합의 결과로서, 그라프트된 중합체 층은 용매를 사용한 처리에 의한 제거에 대해 저항성이다. 하지만, 열역학적으로 양호한 용매는 그라프트된 중합체 층으로 침투하여, 중합체 쇄가 팽창하도록 하므로, 용액으로부터 화합물을 흡착하거나 축적시킬 수 있게 된다. 흡착되거나 축적된 화합물은 생물학적 활성제, 또는 그라프트된 중합체와 유사하거나 상용성인 화학적 구조를 갖거나, 혼화성인 또다른 중합체의 분자일 수 있다. 그라프트된 폴리락톤 층의 이러한 특징은 상기 층으로부터 방출될 생물학적 활성제의 직접 혼입에 대해, 또는 작용제를 혼입시키는 후속의, 우수한 접착성의, 고용량(high-capacity) 중합체 층의 고안 및 부착에 대해 사용될 수 있다.

금속 표면에 그라프트된 폴리락톤 결합 층을, 소정의 폴리 락톤에 적합한 용매 중 생물학적 활성제의 용액에 적시는 경우, 용매는 그라프트된 중합체를 팽윤시키므로, 생물학적 활성제가 중합체 층에 침투하는 것이 가능케 한다. 용매를 자발성이거나, 진공의 적용으로 보조될 수 있는 증발에 의해 스트립핑(stripping)한 후, 용매보다 덜 휘발성인 생물학적 활성제를 중합체에 포매(embedding)시키고, 이의 사슬을 축합시켜, 용매의 제거시 컴팩트한 매트릭스로 조밀하게 팩킹될 수 있도록 한다. 이후, 표면을 중합체용으로는 적합하지 못한 용매인 환경, 예컨대 조직액의 수성 환경에 위치시키는 경우, 축합된 중합체 쇄는 작용제의 분자가 수성 매질로 급속하게 용해되거나 분산되는 것을 막는다. 이러한 작용은 작용제가 방출되는 기간을 연장시킨다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따라, 금속 표면에 그라프트된 폴리락톤 결합 층을, 폴리락톤, 생물학적 활성제, 및 그라프트된 중합체와 화학적으로 상용성이거나 혼화성인 중합체에 대해 적합한 용매에 의해 형성된 용액 중에 담근다. 그라프트된 결합 층 상부에서 용액으로부터 침적된 중합체는 표면 상에 컨테이너 층을 형성시킨다. 표면을 용액에 담그는 경우, 용매는 그라프트된 중합체의 결합 층을 팽윤시키므로, 컨테이너 층을 형성시키는 중합체 분자는 팽윤된 그라프트된 결합 층에 침투하고 그라프트된 사슬과 얽힌다. 부가적으로, 용매 중 생물학적 활성제는 결합 층에 포매된다. 사실상, 컨테이너 층의 중합체를 함유하는 용액을 적용하여 그라프트된 결합 층 표면의 상부에 액체 필름을 형성시킨다. 용매를 용액으로부터 증발시킨 후, 컨테이너 층의 고화된 중합체 필름은 중합체 쇄의 상호 얽힘에 기인하여 그 아래 놓여있는 그라프트된 결합 층과 잘 연합될 것이다. 다양한 제어가능한 두께 및 조성의 중합체 층이 컨테이너 층의 하위층을 형성하기 위한 고정(anchoring) 그라프트된 결합 층에 적용될 수 있다. 중합체를 갖는 용액에 함유된 생물학적 활성제는 고화된 중합체 컨테이너 층 필름에 포매된 채로 남아있다. 또한, 그라프트된 폴리락톤 및 생물학적 활성제 모두에 대해 양호한 용매를 사용하여, 생물학적 활성제의 용액에서, 금속 표면에 그라프트된 폴리락톤 결합 층을 적시는 것이 가능하다. 생물학적 활성제는 용매로 팽윤되는 그라프트된 중합체 결합 층으로 침투할 것이며, 용매 증발 후, 생물학적 활성제는 그라프트된 중합체 결합 층에 포매된 채로 잔존할 것이다.

생물학적 활성제는 결합층 및/또는 컨테이너 층의 고화된 필름으로부터 수성 환경으로 이들의 점진적 용출 및 확산에 의해 중합체 매트릭스를 통해 방출될 수 있다. 상기 방출은 또한 중합체 분해만으로, 또는 생물학적 활성제의 확산에 부가하여 중합체 매트릭스를 통해 달성될 수 있다. 중합체 층 (예를 들어, 결합 및 컨테이너) 의 두께 및 조성을 제어함으로써, 로딩된 생물학적 활성제에 대한 시스템의 용량 및 이의 방출 속도가 제어될 수 있다. 따라서, 생물학적 활성제는 중합체와 방출가능하게 연합된다. 코팅된 금속 표면이 이식가능 의료 장치로서 사용되는 경우, 생물학적 활성제는 제어된 방식으로 중합체 매트릭스로부터 의료 장치를 수용하는 환자에게로 국소 방출될 수 있다.

본 발명의 한 구현예에서, 결합 층을 활성화된 금속 표면으로 그라프팅시키는데 락티드를 사용하는 경우, 폴리(락티드)는 컨테이너 층으로서 기능한다. 이 경우, 결합 및 컨테이너 층 모두에서 동일한 중합체의 화학적 구조는 이들의 양호한 접착을 보장한다. 유사하게, 폴리(ε-카프로락톤) 층이 컨테이너 층의 주 성분으로 목적되는 경우, 표면에 대한 이의 양호한 접착은 ε-카프로락톤을 결합 층의 그라프팅 중합에 있어서의 단량체로서 사용함으로써 달성될 수 있다. 따라서, 안정하고 우수한 접착성 중합체 매트릭스는, 양 층의 중합체의 화학적 상용성 또는 혼화성을 고려하여 다양한 락톤 중합체 및 공중합체를 사용함으로써, 컨테이너 층과 결합 층의 조성물의 다양한 조합을 통해 달성될 수 있다.

본 발명의 다양한 구현예에서, 결합 층과 컨테이너 층 간의 상용성을 유지하면서 중합체 코팅 매트릭스의 물리적 특성을 개질할 수 있다. 상기 층의 중합체 조성물은 화학적 개질, 예컨대 통계적 및 블록 공중합체, 또는 물리적 개질, 예컨대 배합물 또는 복합재를 사용함으로써 조정될 수 있다.

컨테이너 층의 형성에 사용되는 중합체는 락톤 단독중합체 (이의 예는 폴리(L-락티드), 폴리(D-락티드), 폴리글리콜리드, 폴리 (ε-카프로락톤), 폴리(p-디옥산, 폴리(디옥세파논), 폴리(트리메틸렌 카르보네이트) 를 포함함), 락톤류의 통계적 공중합체 (이의 예는 폴리(L-락티드-코-D-락티드), 폴리(락티드-코-글리콜리드), 폴리(D,L-락티드), 폴리(락티드-코-카프로락톤), 폴리(락티드-코-트리메틸렌 카르보네이트) 를 포함할 수 있음) 및 락톤 단량체로부터 전형적으로 유래될 수 있는 락톤류의 기타 조합을 포함한다. 상기 공중합체는 상이한 비율의 공단량체를 사용하여 만들어질 수 있다. 단독중합체 및 공중합체 모두는 상이한 분자량 범위에서 사용될 수 있다.

컨테이너 층은 또한 하나 이상의 폴리락톤 블록을 함유하는 블록 공중합체를 포함한다. 공중합체의 기타 블록은 폴리락톤 또는 또다른 화학적 구조, 예컨대 폴리에테르, 폴리(아미노산), 폴리(아크릴레이트), 폴리(메타크릴레이트), 폴리부타디엔, 폴리이소프렌 등을 기재로 할 수 있다. 적합한 블록 공중합체 조성물의 대표적인 예는 폴리락티드/폴리카프로락톤, 폴리락티드/폴리(에티렌 옥시드), 폴리카프로락톤/폴리부타디엔, 폴리카프로락톤/폴리(에틸렌 옥시드), 폴리락티드/폴리(아미노산)을 포함한다. 블록 공중합체는 상이한 비율의 블록 길이, 상이한 수의 블록 및 상이한 분자량을 나타낼 수 있다.

공중합체의 성질은 공중합체 중 상이한 비율의 공단량체에 따라 변할 수 있으며, 또한 이들은 분자량에 따라 가변적일 수 있음이 예상된다. 본 발명은 임의의 특별한 공중합체 조성물 및 분자량 범위에 한정되는 것은 아니다. 중합체 분자의 화학적 구성을 변화시키는 것에 부가하여, 형성된 중합체 필름의 성질은 또한 상이한 종류의 중합체, 즉, 단독중합체, 통계적 공중합체 및 블록 공중합체를 배합함으로써 개질될 수 있다.

컨테이너 층의 중합체 및 생물학적 활성제에 대한 용매의 선택에서, 선택 용매 중 주어진 중합체 조성물의 가용성이 고려되어야 한다. 대체로, 용매의 선택은 컨테이너 층의 형성에 사용된 다양한 유형의 중합체에 따라 가변적일 것이다. 예를 들어, 폴리(D,L-락티드) 및 락티드 공중합체와 같은 저 결정도의 중합체가 사용되는 경우, 적합한 용매가, 에테르류, 케톤류, 아미드류, 방향족류 및 염소화 탄화수소류를 포함하는, 매질 상호작용성 용매로부터 선택될 수 있다. 적합한 용매의 대표적인 예는 테트라히드로푸란, 디옥산, 톨루엔, 아세톤, N,N-디메틸포름아미드, 디메틸술폭시드, 클로로포름, 디클로로메탄 및 디클로로에탄, 또한 상기 및 기타 용매의 다양한 조합을 포함하는 혼합 용매를 포함한다. 폴리글리콜리드, 폴리(L-락티드) 등과 같은 높은 결정도를 갖는 중합체를 사용하는 경우, 강한 상호작용 용매, 예컨대 헥사플루오로프로판올 또는 트리플루오로 아세트산이 필요할 수 있다.

또한, 용매의 선택은 혼입되는 생물학적 활성제의 가용성을 고려하여 이루어질 것이다. 생물학적 활성제의 유형에 따라, 다양한 접근이 채택될 수 있다. 한 방식에서, 선택된 용매는 중합체 및 생물학적 활성제 모두에 대해 양호한 용매일 수 있다. 상기 접근에서, 중합체 및 생물학적 활성제의 혼합물은 균질한 용액의 형태로 적용될 것이다. 상기 과정의 또다른 방식에서, 중합체에 대해 우수하지만, 생물학적 활성제를 용해시키지는 않는 용매가 선택될 수 있다. 상기 접근에서, 중합체-작용제 조성물은 중합체 용액 중 생물학적 활성제의 입자의 비균질 현탁액의 형태로 적용될 것이다. 생물학적 활성제가 선택된 용매 중에 단지 부분적으로 가용성이거나, 그의 침적 후 용매의 증발 동안 그의 용해도 한계에 도달하는 다양한 중간적 방식이 존재할 수 있음이 명백해질 것이다. 상기 고려 사항을 근거로 한결론은 컨테이너 층 내의 생물학적 활성제 분산액의 상 구조 및 형태학에 영향을 미칠 것이므로, 그 결과, 생물학적 활성제 방출의 속도 및 기간을 제어하는 파라미터에 영향을 미칠 것이다. 본 발명은 상기 접근 중 어느 하나에 특별히 제한되지 않는다.

금속 물품의 중합체-그라프트된 결합 층 표면 상의 컨테이너 층이 될, 중합체 용액을 적용하는 많은 방법이 존재한다. 중합체 용액에 의해 결합 층 표면의 양호한 습윤을 제공할 수 있는 한, 코팅 적용에서 통상적으로 알려진 과정들이 사용될 수 있다. 바람직하게는 상기 적용 과정은 층 조성, 두께 및 온전성과 같은 중합체 층의 파라미터의 조정을 허용할 것이다. 따라서, 코팅될 표면을 중합체 용액에 침지시킴으로써, 중합체 용액을 결합 층 표면 상에 분무함으로써, 상기 용액을 결합 층 표면 상에 붓거나 도포함으로써, 또는 당업자에게 알려진 임의의 기타 기술에 의해, 중합체 용액을 결합 층 표면 상에 적용할 수 있다. 용액을 결합 층 표면에 적용한 후, 과량의 용매를 증발시킨다. 용매의 증발 전 또는 동안 결합 층 표면 상에 잔존하는 용액의 양을 조절하기 위한 다양한 수단이 컨테이너 층의 두께 및 균질성을 조절하는데 사용될 수 있다. 상기 과정은 용액을 도포하고, 원심 분리에 의해 그의 과량을 스트리핑하고, 도포 연장, 적량 분무(dosed spraying), 및 중합체 코팅의 기술 분야에서 일반적으로 공지된 과정에 의해 도포하고 과량의 용액을 제거하는 것을 포함한다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 그라프트된 결합 층 및 컨테이너 층의 조성은, 컨테이너 층의 하나 이상의 중합체 성분이 결합 층의 중합체와 우수한 상용성이도록 선택된다. 층들 사이의 상용성은 컨테이너 층의 용액에 의한 결합 층의 습윤을 개선시키고, 접촉하는 우수한 접착성의 중합체 매트릭스의 형성을 용이하게 한다. 따라서, 간단한 코팅 기술로 적용될 수 있으면서, 컨테이너 층의 중합체 필름은 목적하는 조성, 두께 및 물리적 성질, 예컨대 형태, 상 구조, 유리 전이점 및 결정도를 갖도록 고안될 수 있다.

본 발명의 또다른 구현예에 따라, 컨테이너 층의 중합체 용액은, 중합체 매트릭스를 갖는 장치를 적절한 수성 환경 하에 위치시키는 경우 방출시키고자 하는 하나 이상의 생물학적 활성제를 함유할 수 있다. 생물학적 활성제는 중합체를 함유하는 용액에 용해될 수 있거나, 고체 입자의 형태로 중합체의 용액에 분산될 수 있다. 어느 한 경우에 있어서, 생물학적 활성제는 용매 증발에 의한 중합체 층의 고화 동안 중합체 필름에 혼입될 것이다.

생물학적 활성제의 방출 속도는 중합체 컨테이너 층의 조성 및 기타 파라미터를 통해 조절될 수 있다. 층 두께, 형태학, 상 구조, 소수성, 수화도, 결정성 상과 비결정성 상의 비율, 중합체의 유리 전이 온도와 같은 파라미터가 방출 조절과 관련된다. 이러한 파라미터는 중합체 및 이들의 적용 방법의 선택을 통해 조절될 수 있다.

폴리(L-락티드) 또는 폴리(D-락티드)와 같은 입체규칙성 단독중합체는 대체로 중합체의 약 60% 이하의 결정성 상의 함량을 갖는 반결정성 구조를 나타낸다는 것이 알려져 있다. 본 발명 수행의 한 방식에 있어서, D- 및 L-락티드의 공중합체의 사용함으로써, 그리고 L 및 D 입체 이성체의 비율을 변화시킴으로써, 결정성 상의 함량은 순수 폴리(L-락티드) 또는 순수 폴리(D-락티드)에 대해 고도로 결정성인 물질로부터 입체 이성체의 비율이 1:1 에 접근하는 완전히 비결정성의 물질로 변화될 것이다. 중합체 매트릭스의 내에서 그리고 외부로의 화합물의 확산은 중합체 쇄의 이동성(mobility) 및 회전 자유(rotational freedom) 에 의존하며, 이러한 이동성 및 회전 자유는 물질의 결정 상태에서 강하게 저해되기 때문에, 중합체 매트릭스의 결정 상을 통한 생물학적 활성제의 확산은 저해될 것이다. 따라서, 중합체 매트릭스 내의 결정성 상의 부피 분율은 생물학적 활성제의 확산에 영향을 미칠 것이다. 따라서, 생물학적 활성제의 방출은 공중합체 중 L-락티드 또는 D-락티드 단위체 중 어느 하나의 몰 분율이 약 0.7 초과인 폴리(L-락티드-코-D-락티드) 를 사용하여 제어될 수 있다. 이는 공중합체가 반결정성 구조를 유지하도록 하며, 생물학적 활성제의 확산을 억제한다.

중합체의 결정 상은 조직화되고 조밀하게 팩킹된 중합체 쇄에 의해 형성된다. 중합체 매트릭스에 분산된 생물학적 활성제는 대부분 결정 상으로 부터 배제된다. 그 결과, 소정량의 생물학적 활성제가 중합체 매트릭스의 나머지 비결정성 상에 우세하게 (보다 높은 농도로) 축적된다. 그리하여, 생물학적 활성제가 결정성 영역과 서로 얽혀있는 비결정성 상을 통한 확산에 의해 방출되는 생물학적 활성제의 데포(depot)가 형성될 수 있다. 상기 시스템으로부터 작용제의 플럭스(flux)는 내부 하위층이 생물학적 활성제의 데포로서 기능하며 (컨테이너 하위층), 컨테이너 층의 최외부 하위층이 또한 컨테이너 층의 부분 그리고 더욱 특히는 스킨 층으로서 언급되는 확산 속도 조절 배리어로서 기능하는, 둘 이상의 연속적 하위 층의 중합체 컨테이너 층의 침적에 의해 조절될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 내부 컨테이너 하위층은 공중합체 중의 L-락티드 또는 D-락티드 단위 중 어느 하나의 몰 분율이 약 0.7 초과인 반결정성 폴리(L-락티드-코-D-락티드)이고, 외부 컨테이너 하위층은 폴리(L-락티드-코-D-락티드), 폴리(락티드-코-p-디옥사논) 또는 폴리(락티드-코-디옥세파논) 또는 이들의 혼합물과 같은 비결정성 중합체이다. 기타 바람직한 구현예는 반결정성 중합체 또는 상기 중합체들의 반결정성 혼합물을 갖는 내부 컨테이너 하위층을 포함하며, 여기서 중합체 또는 중합체들은 0 내지 0.3 또는 0.7 내지 1.0 의 범위의 L-락티드 구조 단위의 몰 분율을 갖는 폴리(L-락티드), 폴리(글리콜리드), 폴리(락티드-코-글리콜리드) 또는 폴리(L-락티드-코-D-락티드) 이고, 외부 컨테이너 하위층은 비결정성 중합체, 예컨대 0.3 내지 0.7 범위의 L-락티드 구조 단위의 몰 분율을 갖는 폴리(L-락티드-코-D-락티드), 폴리(락티드-코-p-디옥산), 또는 폴리(락티드-코-디옥세판)이다.

또한, 컨테이너 또는 선택적 배리어 층에 기타 배합물이 사용될 수 있다. 폴리락티드(PLA) 및 폴리카프로락톤(PCL)과 같은 폴리에스테르류는 낮은 수화도를 나타내는 다소 소수성 중합체인 반면, 폴리(에틸렌 옥시드) (PEO) 는 친수성 중합체이며 물에 가용성이다. 따라서, 폴리락티드 및 폴리락티드/폴리(에틸렌 옥시드)블록 공중합체로 구성된 중합체 필름은, PLA 가 풍부한 소수성 상, 그리고 PEO 가 풍부한 친수성 상을 갖는 2상 시스템을 형성할 수 있다. 상기 중합체의 수화도, 따라서 중합체 필름의 물 및 혼입된 친수성 생물학적 활성제에 대한 투과도는, 배합물 내의 PLA/PEO 블록 공중합체와 같은 친수성 상의 분획을 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 그리하여, 필름 내의 PLA/PEO 공중합체의 변화를 통해, 특정 생물학적 활성제의 방출 속도를 조절할 수 있다. 마찬가지로, 생물학적 활성제가 친수성 또는 소수성인 정도에 따라, 생물학적 활성제의 방출 속도를 조절하는데 기타 조합의 중합체가 사용될 수 있다.

또한 더욱이, 폴리락티드는 55 내지 60℃ 범위의 유리-전이 온도 (Tg) 를 갖는 반면, 폴리(p-디옥사논)의 Tg 는 -15℃ 내지 -20℃ 의 범위일 수 있다. 락티드 및 p-디옥사논의 공중합체가 만들어질 수 있으며, 이는 결정성이지만 37℃ 미만의 유리 전이 온도를 가지므로, 혼입된 화합물에 대해 우수한 투과성을 갖는 유연한 중합체 컨테이너 필름을 산출한다. 본 발명의 또다른 구현예에서, 컨테이너 층은 단일 층으로서의 한 단계로 또는 다중 하위층을 생성하는 몇몇 연속적인 단계로 적용될 수 있다. 컨테이너 층의 각각의 층 또는 하위층의 조성은 동일하거나 상이할 수 있다. 바람직한 구현예에서, 적용될 컨테이너 층의 제 1 하위층은 그라프트된 결합 층과 상용성이다. 하기 단계에서, 상이한 조성을 갖는 부가적인 중합체 컨테이너 하위층은 제 1 컨테이너 하위층의 상부에 적용될 수 있다. 이러한 방식으로, 최적화된 벌크(내부 하위층) 및 표면 (외부 하위층) 성질을 갖는 컨테이너 층 중합체 필름은 벌크 및 표면 하위층에 대해 상이한 중합체 조성을 사용하여 고안될 수 있다.

중합체 층을 통한, 생물학적 활성제와 같은 화합물의 투과 속도는 중합체 매트릭스 내의 화합물의 농도에 의존한다는 것이 예상된다. 따라서, 본 발명의 한바람직한 구현예에서, 컨테이너 층 중합체 필름의 벌크 및 표면 하위층은 방출가능하게 혼입된 생물학적 활성제의 함량이 상이할 수 있다. 따라서, 고함량의 생물학적 활성제를 갖는 상기 중합체의 벌크 층 또는 하위층은 저함량의 생물학적 활성제를 갖는 중합체의 표면 층 (층들 또는 하위층들) 으로 피복될 수 있다. 상기 접근을 사용하여, 벌크 층 또는 하위층 내의 생물학적 활성제의 함량은 중합체 매트릭스를 통한 생물학적 활성제의 확산에 대한 삼출 문턱(percolation threshold) 까지 또는 이를 초과하여 증가될 수 있지만, 필름으로부터의 생물학적 활성제의 방출은 더욱이 컨테이너 층 표면 중합체 층에 의해 제어될 수 있다. 그리하여, 생물학적 활성제의 방출 속도는 컨테이너 층 표면 층 또는 층들의 조성 및 두께에 의해 조절될 수 있다. 하나 초과의 컨테이너 층을 갖는 중합체 매트릭스에서, 최외부 컨테이너 하위 층은 스킨으로서 작용하며, 즉, 상기 층은 생물학적 활성제를 포함하지 않거나, 스킨 층 내의 그의 농도는 그 아래 놓여있는 컨테이너 하위층에서의 농도에 비해 상당히 낮다. 스킨 층은 생물학적 활성제의 방출을 추가로 조절하는데 사용될 수 있다. 부가적인 스킨 층들은 장치에 대한 생체적합성을 개선하는데 적용될 수 있다.

중합체 층은 생물학적 활성제의 물리적 성질, 예컨대 그의 수중 용해도, 그의 결정 형태 및 층을 형성하는 중합체 매트릭스와의 상용성에 따라 약 60 중량% 이하의 생물학적 활성제를 함유할 수 있다. 상기 범위의 상한에 가까운 생물학적 활성제의 함량은, 컨테이너 층의 중합체에 대해 고 접착성을 나타내는 동시에, 저-용해도를 갖는 화합물을 사용하여 보다 용이하게 달성될 수 있음이 예상된다. 한편, 높은 용해도 또는 중합체 매트릭스와의 순수한 혼화성을 갖는 생물학적 활성제는 상기 범위의 낮은 부분에 존재할 필요가 있을 것이다. 대부분의 적용가능한 화합물에 대한 생물학적 활성제 함량의 대표적인 범위는 0 내지 35 중량% 일 것이다. 장치 상의 코팅물의 전체 중량(중합체 매트릭스 + 생물학적 활성제)은 대체로 중요하지 않다. 생물학적 활성제에서 유래하는 코팅물의 중량은 장치의 광택 표면적 ㎠ 당 약 0.1 ㎍ 내지 약 10,000 ㎍ 의 생물학적 활성제의 범위일 수 있다. 더욱 바람직하게는 생물학적 활성제에서 유래하는 코팅물의 중량은 장치의 광택 표면적 ㎠ 당 약 1 ㎍ 내지 약 5,000 ㎍ 의 생물학적 활성제일 수 있다. 생물학적 활성제의 양은 일반적으로 생리적 조건 하에 적당한 활성을 제공하는 것이 필요하다.

한편, 현재 바람직한 조성물의 코팅 (중합체 매트릭스 + 생물학적 활성제) 두께는 전형적으로 약 0.03 ㎛ 내지 약 100 ㎛ 의 범위일 것이다. 이러한 수준의 코팅 두께는 일반적으로 생리학적 조건 하에 적합한 활성을 제공하는 생물학적 활성제의 적당한 밀도를 제공하는데 필요하다.

실시예에서 더욱 상세히 기재되는 바와 같이, 초기 생물학적 활성제 로딩이 상이한, 중합체/생물학적 활성제 조성물 필름으로 코팅된 스테인레스 스틸 플레이트에서 방출된 CVT-313 의 누적량이 도 3 에 표시된다. 모든 곡선은 초기의, 급속한 방출 "파열" 분율을 나타내며, 이는 최초의 수 시간 내에, 즉, 장치를 수성 매질과 접촉시키고 난 거의 직후에 방출된다. 상기 "파열" 의 양은 중합체 매트릭스 표면 상에 위치한 생물학적 활성제의 분율로부터 또는 중합체/매질 계면과 직접 접촉하는 생물학적 활성제로부터 유래하므로, 대류 흐름에 의해 방출될 수 있다. 명백하게도, 파열 분획에서 방출된 생물학적 활성제의 양은 초기의 생물학적 활성제 로딩에 비례하여 증가한다. 상기 초기 상에 전달된 생물학적 활성제의 양의 최소화가 요구된다면, 코팅된 장치의 제조 동안, 또는 이식을 위해 이를 조정하기 전에, 단계 중 하나로서 피상적으로 침적된 약물 분획 ("파열" 분획) 을 세정에 의해 제거할 수 있다는 것은 본 발명의 범주 내일 것이다.

표면-침적된 생물학적 활성제의 세정 후, 생물학적 활성제 방출을 생물학적 활성제 용출 및 중합체 매트릭스를 통한 그의 확산에 의해 조절하게 된다. 방출 속도는 초기 생물학적 활성제 로딩을 증가시킴에 따라 증가된다. 10 및 20% 수준의 보다 적은 로딩에 대해서는, 방출된 양의 시간 의존성 모두는, 방출 속도가 연구된 모든 기간 (즉, 60 일 까지) 에 대해 거의 일정한 0차 반응속도론을 상당히 밀접하게 따른다. 8시간 내지 56일 사이의 데이터의 선형 적합(fit)의 기울기는 표 4 에 주어진 방출 속도를 제공했다 (실시예).

여전히 도 3 을 참조하여, 최고 로딩 (25%) 의 구현예에서, 방출이 보다 빠른 그리고 보다 느린 2상이 인지될 수 있고, 2 개의 선형 적합에 의해 근사될수 있다. 빠른 상 - 약 12 일 동안 지속- 에서 방출 속도는 약 1280 ng/일/㎠ 인 한편, 제 2 의 느린 상에서, 약 380 ng/일/㎠ 의 속도가 관찰되며, 이는 보다 적은 로딩 시리즈와의 비교를 기초로 하여 예측가능한 속도/로딩 의존성에 잘 들어맞는다.

상기 데이터는 본 발명의 일부 특징을 예시한다. 연장된 시간의 기간 동안 생물학적 활성제의 방출을 효과적으로 제어할 수 있는, 중합체-생물학적 활성제 조성물의 얇은 중합체 매트릭스가 금속 표면 상에 생성될 수 있다. 본 발명에 따른방법을 사용하여, 중합체-생물학적 활성제 매트릭스는 재현성 있는 방식으로 제조될 수 있으며, 이는 생물학적 활성제의 방출 파라미터를 제어할 수 있도록 한다. 중합체-생물학적 활성제 중합체 매트릭스가 적합하며, 생물학적 활성제의 방출이 예측가능한 방식으로 제어될 수 있는 그의 성질은 연장된 시간의 기간 동안 유지된다.

또한, 중합체 결합 층은 금속 표면에 공유적으로 결합되기 때문에, 중합체 매트릭스는 균열 또는 박리에 저항성이다. 실시예 6 및 14 는, 침적된 중합체/생물학적 활성제 컨테이너 층의 안정성 및 그의 균열 저항성에 대한, 금속 표면에 대해 그아래 존재하는 결합 중합체 층의 공유 그라프팅의 이로운 효과를 나타낸다. 공유 결합의 결과로서의 보다 우수한 접착은, 장치가 굽힘 또는 팽창을 겪을 수 있음에도 불구하고, 의료 장치에 대한 내구성 중합체 매트릭스 코팅을 제공한다.

상기 명세서는 본 발명의 주요한 특징들을 정의한다. 당업자가 본 발명 및 그의 바람직한 구현예를 보다 용이하게 이해할 수 있도록 하기 위해, 본 발명 및 본 발명이 실시되는 방식과 관련하여 하기 실시예가 제공된다. 상기 실시예는 본 발명을 구체적으로 한정하는 것으로서 간주되어서는 안되며, 당업자의 판단 내에서, 현재 또는 나중에 개선될 수 있는 본 발명의 변형은, 이후 청구되는 본 발명의 범주 내에 속하는 것으로서 간주된다.

[발명의 개요]

본 발명은 금속 표면에 공유 결합된 중합된 실란 유도체의 금속-활성화 층을 갖는 금속 표면에 대한 코팅을 제공한다. 하나 이상의 락톤 중합체의 결합 층이 중합된 실란 유도체에 공유 결합된다. 표면은 결합 층에 접착된 중합체의 하나 이상의 하위층(sublayer)의 컨테이너 층(container layer)을 추가로 포함할 수 있다.

본 발명의 한 구현예에서, 결합 층 또는 컨테이너 층, 또는 둘 다의 조성물은 하나 이상의 생물학적 활성제를 포함한다. 생물학적 활성제(들)은 결합 층 또는 컨테이너 층의 약 0 내지 약 60 중량% 이다. 생물학적 활성제는 수성 환경에서 조성물로부터 방출된다.

본 발명의 또다른 구현예에서, 금속-활성화 층은 실록산 상에 히드록시- 또는 아미노기 중 하나 또는 둘 다를 갖는 실록산 중합체이다. 실록산 중합체는 결합 층의 폴리에스테르에 의해 아실화된다.

결합 층 및 컨테이너 층은 하나 이상의 락톤 중합체의 층을 적어도 한층 갖는다.

결합 층에서, 락톤 중합체는, 폴리글리콜리드, 폴리(L-락티드), 폴리(D-락티드), 폴리(ε-카프로락톤), 폴리(p-디옥사논), 폴리(디옥세파논) 과 같은 락톤 단독 중합체, 또는 폴리(L-락티드-코-D-락티드), 폴리(L-락티드-코-글리콜리드), 폴리(D-락티드-코-글리콜리드), 폴리(D,L-락티드-코-글리콜리드), 폴리(락티드-코-카프로락톤), 폴리(락티드-코-디옥사논), 폴리(D,L-락티드), 또는 폴리 (락티드-코-디옥세파논) 과 같은 락톤 공중합체일 수 있다.

컨테이너 층에서, 폴리에스테르 중합체는 락톤 단독중합체, 통계적 공중합체, 또는 하나 이상의 폴리락톤 블록과의 블록 공중합체일 수 있고, 한편, 공중합체의 기타 블록(들)은 폴리에테르, 폴리(아미노산), 폴리(아크릴레이트), 폴리(메타크릴레이트) 또는 폴리부타디엔일 수 있다. 본 발명의 바람직한 구현예에서, 컨테이너 층의 중합체는 10³내지 10⁶의 분자량을 갖는다.

각종 바람직한 구현예에서, 결합 층은 폴리락티드이고, 컨테이너 층은 폴리(L-락티드), 폴리(글리콜리드), 폴리(락티드-코-글리콜리드) 또는 폴리(L-락티드-코-D-락티드) 와 같은 하나 이상의 중합체이고, L-락티드 구조 단위의 몰 분율은 0.7 내지 1.0 또는 0 내지 0.3 의 범위이다. 생물학적 활성제는 컨테이너 층의 중합체의 총 질량의 약 0.5 내지 60% 이다.

본 발명의 다른 바람직한 구현예에서, 결합 층은 폴리락티드이고, 컨테이너 층은 폴리(D,L-락티드) 또는 폴리(L-락티드-코-D-락티드)에서 선택된 중합체이며, L-락티드 구조 단위의 몰 분율은 0.3 내지 0.7 의 범위이다. 생물학적 활성제는 컨테이너 층의 중합체의 총 질량의 0.5 내지 60% 이다.

본 발명의 또다른 구현예에서, 컨테이너 층은 동일하거나 상이한 중합체의 둘 이상의 하위층을 갖는다. 내부 컨테이너 하위층에서 생물학적 활성제(들)의 농도는, 외부 컨테이너 하위층에서의 생물학적 활성제(들)의 농도와 상이할 수 있다.

본 발명의 또다른 바람직한 구현예에서, 내부 컨테이너 하위층의 조성물은 반결정성 중합체이거나, 중합체들의 반결정성 혼합물이고, 외부 컨테이너 하위층은 하나 이상의 비결정성 중합체를 포함한다. 내부 컨테이너 하위층의 중합체는 락톤 단독중합체, 통계적 락톤 공중합체 또는 락톤 블록 공중합체인 소수성 중합체일 수 있고, 외부 컨테이너 하위층의 중합체는 락톤 및 에틸렌 옥시드의 하나 이상의 통계적 공중합체 및 블록 공중합체의 양친매성(amphiphilic) 공중합체이다.

또한, 본 발명의 또다른 구현예는 금속 표면의 코팅 방법을 포함한다. 상기 방법은 금속 표면을 실란-기재 활성화 시약과 반응시켜 활성화된 층을 갖는 금속 표면을 형성시키고, 활성화 층의 존재 하에, 개환 중합 (ring opening polymerization) 을 통해 하나 이상의 락톤을 중합시켜 결합 층을 갖는 금속 표면을 형성시키고, 상기 결합 층 상에 중합체를 포함하는 하나 이상의 용매 용액을 침적시키고, 용매를 증발시켜 결합 층에 접착된 하나 이상의 컨테이너 층을 형성시키는 것을 포함한다. 실란 기재 활성화 시약은 화학식 (R²)₃-SiR¹의 실란 유도체이며, 여기서 R¹은 치환 알킬, 치환 알케닐, 치환 알키닐, 치환 아르알킬, 치환 헤테로아릴 및 치환 알콕시에서 독립적으로 선택되나, 단 R¹은 히드록시 또는 아미노 기, 또는 히드록시 또는 아미노 기를 함유하는 라디칼로 변환될 수 있는 작용기를 함유하고; R²는 할로, 선택적으로 치환된 알콕시, 선택적으로 치환된 아릴옥시, 선택적으로 치환된 실릴옥시 또는 선택적으로 치환된 알킬에서 독립적으로 선택되나, 단 3 개의 R²치환체 모두가 동시에 치환된 알킬은 아니다.

바람직한 구현예에서, 실란-기재 활성화 시약은 화학식 R'-Si-(OR)₃(식 중, R 은 C_1-4알킬기이고, R' 은 히드록시알킬, 아미노알킬, 또는 개질 반응 (modification reaction) 을 통해 히드록시알킬 또는 아미노알킬로 변환될 수 있는 작용기임) 의 유기-트리알콕시실란 유도체이다.

또다른 바람직한 구현예에서, 실란-기재 활성화제는 용액으로 또는 증기상으로 적용되어 금속 표면에 결합된 금속 활성화 층을 형성시킨다. 락톤 중합에 의한 결합 층의 형성은, 활성화된 층 상에서 락톤의 제위치(in-situ) 개환 중합으로 결합 층을 형성하기에 충분한 시간 동안, 락톤을 용융 상태로 유지하기에 충분한 온도에서 락톤 용융물 또는 락톤 용액에 활성화된 금속 표면을 침지시키는 것을 포함한다 (한 편, 양쪽 환경 모두는 중합 촉매를 또한 함유한다). 컨테이너 층의 형성은, 표면을 용매 용액에 담그거나, 표면 상으로 용액을 분무, 캐스팅(casting), 쏟아부음(pouring) 또는 도포하고, 과량의 용매를 증발시키는 것에 의해, 활성화 층 및 결합 층을 갖는 금속 표면을 중합체 용액과 접촉시킴으로써, 결합 층 상으로 중합체 함유 용매 용액을 침적시키는 것을 포함한다. 용매 용액은 하나 이상의 생물학적 활성 화합물을 함유할 수 있다. 특정 구현예에서, 용매는 비양성자성 용매, 예컨대 에테르, 케톤, 방향족 탄화수소 및 상기 용매의 혼합물이다. 촉매는 배위-삽입(coordination-insertion) 메카니즘에 의한 락톤의 개환 중합에 적합한 저독성 촉매일 수 있다. 촉매는 주석(II), 아연, 칼슘 카르복실레이트, 철 카르복실레이트 및 알킬 알루미늄 화합물을 포함한다.

본 발명의 또다른 구현예에서, 컨테이너 층의 중합체는 결합 층의 중합체와 상용성이다. 컨테이너 층은 하나 이상의 연속적인 하위층의 중합체를 결합 층에 대해 침적시킴으로써 형성될 수 있다. 중합체의 하위층 각각은 기존의 컨테이너 하위층과 동일한 조성을 가질 수 있거나, 각각의 하위층의 중합체 조성이 다를 수 있다. 상기 중합체의 연속적인 층 각각은 하나 이상의 생물학적 활성제를 함유할 수 있다.

또다른 구현예에서, 본 발명은 금속 표면에 공유 결합된 중합된 실란 유도체의 금속-활성화 층, 상기의 중합된 실란 유도체에 공유 결합된 폴리락톤의 결합 층, 및 상기 결합 층에 부착된 중합체의 컨테이너 층을 갖는 금속 표면을 가지며, 여기서 컨테이너 층은 중합체와 방출가능하게 연합된(releaseably associated) 생물학적 활성제(들)을 갖는 의료 장치를 제공한다. 생물학적 활성제(들)은 컨테이너층의 약 0.5 내지 60 중량% 일 수 있다.

추가의 바람직한 구현예에서, 의료 장치는, 예를 들어, 스텐트, 혈관 그라프트 관류(vascular graft tubing), 혈액 산소공급기, 혈관내 풍선, 카테터(catheter), 이식가능 맥박 발생기, 전극, 전기 도선(electrical lead), 봉합물, 연질 또는 경질 조직 보형물(prosthesis), 또는 인공 기관이다. 컨테이너 층 및 결합 층은 하나 이상의 폴리락톤 중합체의 하나 이상의 하위 층을 포함한다. 중합체는 하나 이상의 폴리락톤 블록의 블록 공중합체를 포함할 수 있는 락톤 공중합체일 수 있다.

또다른 바람직한 구현예에서, 컨테이너 층은 동일하거나 상이한 중합체의 둘 이상의 하위층을 갖는다. 내부 컨테이너 하위층의 생물학적 활성제(들)의 농도는 외부 컨테이너 하위층의 생물학적 활성제의 농도와 상이할 수 있다.

또다른 바람직한 구현예에서, 하나 이상의 배리어 또는 스킨 층이 컨테이너 층의 상부에 설치된다. 배리어 또는 스킨 층의 조성물은 최외각 컨테이너 층 하위층의 조성물과 상이할 수 있다.

실시예 1 - 활성화된 금속 표면에 대한 폴리락톤의 그라프팅

1.1. 금속 표면의 활성화 및 중합체 그라프팅.20 개의 스틸 플레이트 (316스테인레스 스틸 (SS)), 7 ×7 mm 각각을, 헥산, 톨루엔 및 메탄올로 연속적으로 세척하고, 황산 및 과산화수소 (1:1) 의 혼합물로 1 시간 동안 상온에서 처리하고, 물로 철저히 세척하고 건조시켰다. 플레이트를 0.2 ㎖ 의 (3-아미노프로필)트리에톡시실란 ("APTES") (예를 들어 Aldrich, Milwaukee, Wisconsin, USA 로부터 입수 가능) 및 20 ㎖ 의 아세톤으로 이루어진 용액에 침지시키고, 환류 하에 4 시간 동안 가열함으로써, 플레이트의 표면을 활성화시켰다. 이어서, 플레이트를 질소 하에서 아세톤으로 반복 세척하고, 60℃ 에서 진공 건조시켰다. 활성화된 플레이트를 결정성 L-락티드 (72 mg, 0.5mmol) (예를 들어 Aldrich, Milwaukee, Wisconsin, USA 로부터 입수 가능) 를 함유하는 유리 반응기로 전달했다. 반응기 내용물을 반복되는 질소/진공 사이클로 건조 질소를 사용하여 플러싱(flushing)하고, 고진공 하에 건조시켰다. 주석 (II)-에틸헥사노에이트 (Sn(II)-옥토에이트, 2 mg (0.005 mmol)) 을 함유하는 무수 디옥산 (5.0 ㎖) 의 용액을 불활성 분위기 하에 첨가하여 락티드를 용해시키고, 플레이트를 용액으로 피복했다. 상기 용액을 80℃ 에서 64 시간 동안 유지시켜, (아미노프로필)실란-활성화된 표면 SS-플레이트의 작용기 상에서 락티드의 그라프팅 중합을 완결시켰다. 플레이트를 중합 혼합물로부터 제거하고, 뜨거운 디옥산 및 메탄올로 세척하고, 일정 중량으로 진공 건조시켰다.

플레이트의 표면 상의 그라프트된 폴리(락티드) 층의 존재 및 양을 (a) 그라프팅 중합 후 플레이트의 중량 증가를 측정함으로써, 그리고 (b) ESCA (화학 분석용 전자 분광법) 을 이용하여 표면 화학 조성을 분석함으로써 측정했다.

1.2. SS 플레이트의 중량 증가를 측정함으로서 그라프트된 중합체 층의 특성규정(characterization).분석용 전자 미량 천칭을 사용하여, 각각의 플레이트에 대해 3 개의 값을 측정했다: W(a) - 실란 활성화 전의 건조 플레이트의 중량: W(b) - 중합 전의 건조 실란 활성화된 플레이트의 중량, 및 W(c) - 중합 후 건조 플레이트의 중량. W(a) 및 W(b) 간의 차이는 통계적으로 상당하지는 않은 것으로 관측되었지만, △W = W(c) - W(b) 로 정의되는, 중합 후 평균 중량 증가 △W 는 2.2 ±0.9 ㎍/플레이트로서 관측되었다. 이는 균일한 표면 피복을 가정할 때, 18 nm 의 그라프트된 폴리(락티드)층의 평균 두께에 해당한다.

대조군 실험에 있어서, 대응하는 대조군 플레이트류, 즉, 예컨대 실란 시약에 의해 미리 활성화되지 않고 동일한 중합 반응을 실시한 플레이트, 및 중합 반응을 실시하지 않고 락티드 용액에 노출하기만 한 실란-활성화된 플레이트는 어떠한 상당한 중량 증가를 나타내지 않았다.

1.3. XPS 분석에 의한 그라프트된 결합 층의 특성 규정.

실시예 1.1 에서 제조된 금속 플레이트의 표면의 화학적 조성을 ESCA 310 (Scienta) 장비를 사용하여, ESCA 로 분석했다. 대체로, 측정은 10^-9mbar 의 진공에서 실시했다. AIKα의 단색성 빔(beam) (1486.6 eV) 을 전자 여기(excitation)를 위해 사용했다. 10° 및 90°각도에서 Auger 전자를 검출했다. 표면 층의 원소 조성을 고 분해능 스펙트럼으로부터 측정했고, 각각의 스펙트럼 라인의 집적 강도를 측정했다. 측정된 결합 에너지 (eV) 를 NIST 데이터베이스의 해당 값과 비교하는 것을 기초로 하여 원소들의 다양한 화학적 형태를 관찰했다 (NIST StandardReference Database 20, version 1.01, Bickman, D. M. and Wagner, C. D., Gaithersburg, MD 20899, U. S. A. , 1989). ESCA 에서 여기된 전자는 (약 7 nm 의) 표면층의 한정된 깊이로부터 유래한다. 이러한 깊이는 여기 각에 의존성이다. 따라서, 층의 조성이 표면으로부터의 거리에 따라 변한다면, ESCA 에 의해 보여진 원소 조성은 여기 각에 따라 변할 것이다. 따라서, 원소 조성의 각 의존성으로부터, 개질된 층의 두께에 관한 정보를 얻을 수 있다.

실시예 1.1 에서의 개질된 플레이트의 표면 조성에 대한 특성 규정 데이터는 표 1 에 보여진다. 특징적인 원소의 원자 비는 10°및 90°검출 각에서 얻어졌다. 3개 시리즈의 플레이트를 비교했다: A: 어떠한 개질도 가하지 않은 깨끗한 SS 플레이트; B: 실란-활성화된 플레이트; C: 그라프트된 폴리(L-락티드)를 갖는 실란-활성화된 플레이트.

첫번째 군의 원소 (Cr, Ni, Fe) 는 노출된(bare) 금속 표면 (316 스테인레스 스틸) 의 조성물을 특징으로 한다. 일부 탄소 (및 산소) 가 미처리된 금속의 표면 상에 불순물로서 규칙적으로 존재한다. Si 및 N (탄소에 부가하여) 는 시리즈 B 및 C 의 표면에서의 그들의 존재로부터 따르는 바와 같이 실록산 활성화 층의 특징적인 원소이다. 시리즈 B 및 C 의 표면에서의 Cr 및 기타 금속의 감소된 함량은 실란 활성화에 의한 표면의 개질, 특히 락티드의 그라프팅에 의한 금속의 피복을 확인한다. 시리즈 B 에서, 작은 입사각 (10°) 에 대한 보다 높은 Si 의 함량은, 최 표면층이 심층에 비해 Si 가 풍부하다는 것을 나타내며, 이는 Cr 및 기타 금속의 보다 높은 함량을 나타낸다. Cr 및 시리즈 C 의 기타 금속 원소에서 유래하는 전자의 실질적으로 완전한 소실은, 그라프트된 중합체에 의한 금속의 완전한 피복을 확인하며, 약 10 nm 높은 그라프트된 PLLA 층의 최소 두께를 추정할 수 있도록 하며, 이는 칭량(weighing)에 의해 평가되는 그라프트된 층의 두께에 해당한다 (실시예 1.2). 상당한 층의 PLA 의 존재는 또한 증가된 함량의 탄소 및 그의 각 의존성에 의해 확인된다.

방출 전자의 결합 에너지의 분석은 표면층에 원소가 존재하는 화학적 형태에 관한 정보를 제공하므로, 예상되는 화학적 공정을 확인할 수 있도록 한다. 실시예 1.1 에서와 같이 실란 활성화된 금속 표면에 대한 락티드의 그라프팅 후 특징적인 금속의 그룹의 조성의 변화를 나타내는 특징적인 데이터는 표 2 에 나타난다. B: 실란 활성화된 플레이트 (APTES); C: 그라프트된 폴리 (L-락티드)를 갖는 실란-활성화된 플레이트.

(아미노프로필) 실란-활성화된 층에 존재하는 작용기의 아실화가 관여하는 공유 그라프팅은 특징적인 화학적 구조의 변화에 의해 확인된다. (아미노프로필)실란-활성화된 표면에서, 질소 (N,1s) 는 아민의 형태로 존재한다. 락티드와의 그라프팅 후, 아민기의 아실화 및 아미드의 형성은 아미드에 대해 특징적인 결합 에너지에 대한 질소 전자의 결합 에너지의 변화에 의해 확인된다. 대응적으로, 폴리에스테르 구조의 형성은 카르보닐기의 함량 증가에 의해 나타나게 된다.

실란-활성화된 표면 상에 개시 아민 기의 존재는 또한 하기와 같은 활성화된 표면 상의 아민 기의 몰량을 분석함으로써 문서화되었다. 플레이트를 3% 보레이트 완충액 (pH 8.15) 중 2,4,6-트리니트로벤젠술폰산의 0.1% 용액에 70℃ 에서 5분 동안 침지시켰다. 그리고, 플레이트를 물로 철저히 헹궈내어 결합되지 않은 반응물을 제거하고, 70℃ 에서 NaOH(1 mol/L) 의 용액을 10 분 동안 처리했다. 방출된 피크르산의 양을 역상 HPLC 크로마토그래피로 측정했다. 상기 실시예에 기재된 과정에의해 제조된 활성화된 SS 플레이트의 상이한 뱃치에 대한 상기 과정에 의해 측정된 아미노기의 함량은 전형적으로 0.4 내지 1.5 nmol/㎠ 의 범위이다.

1.4. 컨테이너 중합체 층의 침적.중합체 코팅 조성물의 성질에 대한 그라프팅 (또는 결합) 층의 효과를 평가하기 위해, 잘 정의된 코팅 과정을 사용한 제어된 실험을 수행했다. 스핀-코팅 과정을 사용하여 중합체-그라프트된 플레이트 상에 중합체의 부가적인 층을 침적시켰다. 일반적으로, 용매 중 중합체의 용액을 플레이트의 한 표면에 적용하고 플레이트를 스핀-코팅 기구 (Headway Instruments) 로 스피닝(spinning) 함으로써 도포했다. 용매의 증발 및 진공 건조 후, 침적된 중합체의 양을 칭량에 의해 측정했다. 중합체 층의 표면 프로파일을 표면 프로파일러를 사용하여 분석했다 (Surface Profiler Tencor, 모델 AlfaStep500). 침적된 중합체 (또는 컨테이너) 층의 두께는 적용된 중합 용액의 농도 및 스피닝의 빈도(frequency of spinning)에 의해 잘 제어될 수 있었다. 부가적으로, 중합체의 몇몇 후속 층이 동일한 과정을 적용함으로써 이전 것의 상부에 침적될 수 있었다. 상기 과정은 재현성 있는 방식으로 그라프트 및 비-그라프트된 플레이트 상에 잘 정의된 중합체 층을 형성하는 것을 가능케 했다.

폴리(L-락티드) (PLLA, M_w= 365 000) 를 디옥산 (2 % w/w) 중 용액으로서 상기된 과정을 사용하여 실시예 1.1 에서 제조된 세개 시리즈의 SS 플레이트 (n = 5, 각각) 상에 침적시켰다: 시리즈 D: 어떠한 개질도 하지않은 깨끗한 SS 플레이트; 시리즈 E: 추가 개질하지 않은 실란-활성화된 플레이트; 시리즈 F: 그라프트된폴리 (L-락티드)를 갖는 실란-활성화된 플레이트. 폴리(L-락티드)의 네 개의 연속적인 층을 각각의 시리즈에 침적시켰다. 중합체 층의 평균 침적량 및 두께를 표 3 에 나타낸다.

표 3 의 데이터는 새롭게 침적된 중합체 층의 두께가 그 아래 놓여있는 표면의 성질에 의존한다는 것을 나타낸다. 두번째 및 세번째 층에 침적된 중합체 양의 증가는, 미리 침적된 동일한 중합체의 층 위해 침적이 수행되기 때문에, 그 아래 놓여있는 표면에 대한 중합체의 향상된 접착을 반영한다. 또한, 두번째 및 임의의 후속 층이 침적되는 경우, 적용된 용액의 용매는 그 아래 놓여있는 중합체로 부분 침투되어, 도포된 용액을 더욱 점성이도록 하므로, 도포된 층의 두께를 증가시킨다. 상기 효과간이 차이가 세번째 및 임의의 후속층에 대해 무시할 정도인 반면, 제 1 층에 침적된 양에 있어서 시리즈 D, E 및 F 간의 차이는 표면 성질에 대한 이들의 차이를 반영한다. 시리즈 D 및 E 에 비해, 시리즈 F 에 침적된 중합체의 상당히 보다 많은 양은, 그 아래 놓여있는 공유적으로 그라프트된 중합체 결합 층에대한 침적된 중합체의 보다 고도의 접착, 또한 이로의 용매 침투를 반영한다.

침적된 중합체 층 (또는 컨테이너 층) 은 적합한 용매에 용해될 수 있고, 플레이트로부터 완전하게 세척될 수 있다. 상기 기술된 실험에서, 침적된 PLLA 층을 함유하는 플레이트의 시리즈를, PLLA 에 대한 우수한 용매인 클로로포름으로 철저히 세척했다. 시리즈 F 플레이트에서, 침적된 PLLA 층 (컨테이너 층) 의 강력한 세정 후에 조차도 공유적으로 그라프트된 폴리락티드 층이 플레이트의 표면 상에 잔류하였으며, 금속 표면에 대한 이의 지속적인 존재는 XPS 분석 및 상기된 표면-프로파일 방법 모두에 의해 입증되었다. 시리즈 E 및 D 에서, 침적된 PLLA (컨테이너 층) 의 세정은 침적된 PLLA 를 완전히 제거시켰으며, 상기 방법에 의해 측정된 이들의 표면 특성 규정은 시리즈 (E) 및 (D) 에 있어서 각각 실란화 및 노출된 금속-산화물 표면을 나타내었다.

상기 실험은 본 발명에 따른 그라프팅 과정이 금속 표면 상에 공유적으로 결합된 중합체 층 (결합 층) 을 생성한다는 것을 나타낸다. 결합 층은 중합체에 대한 양호한 용매에서의 용해에 의한 제거에 저항성이다. 공유적으로 그라프트된 결합 층은 (컨테이너 층인) 그의 상부에 침적된 상용성 중합체의 인접 층 (층들) 의 접착을 개선한다.

실시예 2 - 증기상에서의 APTES 를 사용한 표면 활성화

실시예 1.1 에서와 유사한 SS 플레이트를 톨루엔, 메탄올 및 증류수로 헹구고, 질소의 스트림으로 건취시키고, 무선 주파수 글로우 방전(glow discharge) (RFGD) 플라즈마 발생기 (Model 220RGD-200, REFLEX Analytical Corp. Ridgewood,NJ) 의 진공 챔버에 위치켰다. 플레이트를 아르곤 플라즈마로 3 내지 5 분 동안 처리했다 (80 내지 100W, 1 내지 10 mbar). 상기 과정으로 제조된 표면은 ESCA 분석에 의해 유기물 오염을 전혀 나타내지 않았다. 새로이 프라즈마-세정된 플레이트를 유리 컨테이너에 위치시켰으며, 여기서 플레이트의 편평한 면을 컨테이너의 바닥에서 액체와 마주하도록 하는 PTFE 홀더에 이들을 고정시켰다. 컨테이너를 수증기로 포화된 질소를 사용하여 플러싱하고, 0.5 ㎖ 의 APTES 를 질소 실드(shield) 하에 바닥에 적가했다. 플레이트를 10 분 내지 16 시간의 간격 동안 APTES 증기에 노출시켰다. 실란 증기에 노출 후, 플레이트를 컨테이너로부터 제거하고, 질소로 세정하고, 탈기하고, 진공 오븐에서 60℃ 까지 2 시간 동안 가열하여, 잔류하는 물리적으로 흡착된 실란 반응물을 제거했다.

활성화된 표면 상의 아민 작용기를 하기와 같이 측정했다. 플레이트를 3% 보레이트 완충액 (pH 8.15) 중 2,4,6-트리-니트로벤젠술폰산의 용액에 5분 동안 70℃ 에서 침지시켰다. 그리고, 플레이트를 물로 철저히 헹궈내어 결합되지 않은 반응물을 제거하고, 70℃ 에서 NaOH(1 mol/L) 의 용액으로 10 분 동안 처리했다. 방출된 피크르산의 양을 역상 HPLC 크로마토그래피로 측정했다. SAR 로 10, 30 및 60 분 동안 처리된 플레이트 각각에 대해, 아미노 기의 함량은 각각 0.6, 0.9 및 1.2 nmol/㎠ 인 것으로 관측되었다. 노출 60 분 후 표면 상의 아민기 함량은 포화에 이르렀다.

활성화된 플레이트를 실시예 1.1 에 기재된 과정에 의해 디옥산 중 L-락티드의 제위치 중합으로 그라프트시켰다. ESCA 분석 및 그라프트된 층의 두께로부터추정되는 그라프팅 효율은 본질적으로 실시예 1.1 에 기재된 것과 동일했다.

실시예 3 - 실란 활성화 시약으로서의 비스-N-(2-히드록시에틸)아미노프로필 트리에톡시실란

실시예 1.1 에 기재된 방식에 있어서 실란 활성화 시약(SAR)으로서 APTES 대신 비스-N-(2-히드록시에틸)아미노프로필 트리에톡시실란을 사용했다. 실시예 1 에 따라 그라프팅 중합을 수행함으로써, 평균량의 2.6 ±0.8 ug/㎠ 의 공유 결합된 폴리락티드를 함유하는 금속 표면을 수득했다. 실시예 1.4 에 기재된 대로 컨테이너 중합체 층의 침적을 위해 플레이트를 추가로 사용했다.

실시예 4 - APTES 활성화된 금속 표면에 대한 폴리(D,L-락티드) 의 그라프팅

실시예 1 에 기재된 것과 유사한 10 조각의 SS 플레이트를 실시예 1 에서와 같이 APTES 를 사용한 반응에 의해 활성화시켜, 0.8 nmol/㎠ 의 평균 아민기 함량을 갖는 금속 표면을 제공했다. 활성화된 플레이트를 유리 앰플에 위치시키고, 2.9 g 의 결정성 D,L-락티드 (융점 125℃) 및 40 mg 의 주석 (II) 옥타노에이트를 첨가했다. 반복된 진공/질소 사이클을 사용하여 앰플을 건조 질소로 플러싱하고, 고진공 하에 60℃ 에서 2 시간 동안 유지시키고, 진공 밀폐시켰다. 밀폐된 앰플을 오일조에서 180℃ 까지 가열하여 락톤을 용융시켰다. 모든 플레이트가 락톤 용융물에 침지되도록 주의하면서, 반응을 180℃ 에서 24 시간 동안 유지시켰다. 상기 기간 동안, 락톤 용융물은 점성이 되었다. 상기 가열조로부터 꺼냈을 대, 락톤 용융물은 유리질(glassy) 고체로 고화되었다. 고체 중합체를 클로로포름에 용해시키고, 플레이트를 제거하고 뜨거운 디클로로에탄으로 반복 세척하고, 질소 스트림 및진공 하에 건조시켰다. 금속에 그라프트된 폴리(D,L-락티드) (PDLLA) 의 존재, 즉, 용매를 사용한 철저한 세척 후 표면 상에 잔류하는 중합체를 실시예 1 에 기재된 방법에 의해 확인하였다. 그라프트된 폴리락티드 층의 평균 두께는 약 20 nm 인 것으로 추정되었다. PDLLA-그라프트된 플레이트는 실시예 1 에 기재된 것과 유사한 방식으로 중합체 코팅 층 (컨테이너 층) 의 침적에 적합했다. PDLLA-그라프트된 플레이트는 실시예1 에 기재된 것과 동일한 방식으로 중합체 코팅 층 (컨테이너 층) 의 침적에 대해 적합했다.

실시예 5 - 코팅된 금속 표면으로부터 생물학적 활성제의 방출

실시예 1 에 기재된 것과 유사한 SS 플레이트 (7.1 ×7.1 mm, 표면적 ~ 50 ㎟) 를 APTES 를 사용한 반응에 의해 활성화시키고, 실시예 1.1 에서와 같이 락티드의 중합에 의해 그라프트시켜, 3.5 ㎍/㎠ 의 그라프트된 PLA 의 평균 함량을 갖는 금속 표면 상에 PLA 결합 층을 제공했다.

생물학적 활성제를 함유하는 부가적인 PLA 층 (컨테이너 층) 을 그라프트된 플레이트에 적용했다. PLA 및 생물학적 활성제의 디옥산 용액을 적용하고, 이를 스핀-코터 장치 (Headway Instruments) 에서 스피닝함으로써 플레이트의 표면 상에 도포함으로써, 중합체-생물학적 활성제 층을 각각의 SS-플레이트의 한 면에 캐스팅했다. 중합체 용액의 도포층으로부터 용매를 증발시켜 (컨테이너 층으로서) 중합체 필름을 고화시켰다. 이전 층이 완전히 건조되었을 때, 중합체-생물학적 활성제 조성물의 또다른 층을 동일한 방식으로 (컨테이너 층의 또다른 하위층을 형성하기 위해) 적용했다. 컨테이너 층의 평균 두께를 칭량에 의해 측정했다. 중합체-생물학적 활성제 필름 침적의 임의의 주어진 순차에 대한 실제의 평균 생물학적 활성제 로딩을 플레이트의 대조군 시리즈로부터 필름의 용해, 그리고 회수된 용액 중 생물학적 활성제 함량의 측정에 의해 결정했다.

사용된 PLA 중합체는 폴리(D,L-락티드), (PDLLA, MW = 800,000) 였고, 이의 디옥산 용액 중 농도는 18 mg/㎖ 였다. 생물학적 활성제 CVT313 는 퓨린 유도체이고, 이는 CDK2 억제제로서 알려져있다 (Brooks, E. E., et al., J Biol. Chem 1997, 272, 29207).

동일한 농도의 PDLLA 및 생물학적 활성제를 각각 2, 4 및 6 mg/㎖ 의 농도로 함유하는 용액을 적용함으로써, 세 개의 시리즈, G, H 및 J 의 코팅된 플레이트를 제조했다. 각각의 플레이트에 대해 2개의 연속적인 하위 층을 적용함으로써, 상기 PDLLA-CVT313 컨테이너 층을 제조하여, 2.9 ㎛ 의 평균 두께, 및 시리즈 G, H 및 J 의 중합체 매트릭스 중 CVT313 의 평균 함량이 각각 10.3, 18.9 및 25.1 % (w/w) 인 코팅을 제공했다.

일측 코팅된 SS-플레이트를 용액에 노출된 코팅된 표면을 갖는 마개가 있는 분광광도계 셀에서, pH 7.4 의 완충된 식염수에 현탁시켰다. 셀을 자기 교반기의 사용으로 완충액이 항속으로 교반되도록 하는 금속 홀더에 위치시키고, 37℃ 의 항온으로 유지시켰다. 중합체-생물학적 활성제 중합체 매트릭스를 보유하는 플레이트의 항온배양을 2개월 동안 실시했다. 이 기간에서, 완충액으로 방출된 생물학적 활성제의 농도를 용액의 UV-흡수 스펙트럼의 측정으로 결정했다. 방출된 생물학적 활성제의 양을 수용 용액의 부피 및 생물학적 활성제 농도로부터 결정하고, 항온배양의 시간에 대해 도시했다. 일일 방출 속도를 방출 프로파일의 선형 부분으로부터 계산했다. 초기 생물학적 활성제 로딩이 상이한 중합체-생물학적 활성제 중합체 매트릭스 필름에 의해 코팅된 세개 시리즈의 플레이트로부터 방출된 CVT313 의 누적량을 도 3 에 나타냈다. 3회씩의 방출 데이터의 평균 값을 선형 시간 스케일에 대해 도시했다.

60일 후, 플레이트를 완충액으로부터 제거하고, 물로 헹구고 진공 건조했다. 중합체 코팅의 잔류 작용제의 함량을 클로로포름 중 코팅의 용해 그리고 용액중 작용제 함량의 HPLC 에 의한 측정으로 결정했다. 정량적 데이터의 요약은 표 4 에 주어진다.

방출 시스템의 파라미터(단위)	G	H	J
필름 두께 (㎛)	2.88	2.85	3.02
매트릭스 중 생물학적 활성제의 초기 로딩 (%)	10.3	18.9	25.1
60일 동안 방출된 분율 (%)	46	41	40
매트릭스 내에 잔류하는 분획 (%)	53	56	57
초기-파열 분율 (%)	5.4	8.6	10.5
방출 속도(a)(ng/일/㎠)	200	320	1280(b)380(c)

(a) 방출된 양 대 시간 의존성의 선형 적합으로부터 외삽됨;

(b) 초기의 빠른-방출 상을 기초로 함 (도 3 참조);

(c) 두번째의 느린-방출 상을 기초로 함 (도 3 참조).

실시예 6 - 생물학적 활성제의 방출에 대한 코팅 안정성의 효과

실시예 1 의 것과 유사한 세 개 시리즈의 SS-플레이트 (n=6, 각각) 를 제조했다. 시리즈 K 는 APTES 와의 반응에 의해 활성화되고, 이어서 실시예 1 에 기재된 과정을 사용하여 폴리(D,L-락티드)의 제위치 중합에 의해 후속적으로 그라프트된 플레이트로 구성되었다. 시리즈 L 은 오직 실란-활성화제로서 APTES 만을 사용한 반응에 의해 활성화된 플레이트로 구성된다. 시리즈 M 은 추가 개질되지 않은 노출된 세정된 SS-플레이트로 구성되었다.

동일한 PDLLA/CVT313 중합체/생물학적 활성제 용액의 컨테이너 층을, 실시예 5 에 기술된 과정을 사용하여 디옥산 용액으로부터 모든 세 개의 시리즈의 플레이트 K, L 및 M 의 한 측면상에 스핀 캐스팅함으로써 침적시켰다. 모든 세 개의 시리즈에 대해 침적된 코팅물의 평균 두께는 3.1 ±0.2 ㎛ 였고, 침적된 컨테이너 층의 CVT313 의 평균 함량은 11.4 ±0.3% (w/w) 이었다. 플레이트를 포스페이트 완충된 식염수 용액에 개별 침지시키고 (PBS, pH 7.4), 각각의 플레이트로부터의 생물학적 활성제의 방출이 실시예 5 에 기재된 바와 같이 이어졌다.

시리즈 K (PLA 그라프트된 표면 상에 침적된 중합체/생물학적 활성제 용액) 에서, 실시예 5 의 시리즈 H 에 대해 보여지는 것에 밀접하게 해당하는 방출 프로파일을 상기 시리즈에서의 모든 플레이트에 대해 관측했다 (n=6). 1일 및 12일 사이의 기간에서 평균 방출 속도는 208 ±12 ng/일/㎠ 인 것으로 관찰되었다. 방출 실험 12일 후 중합체 매트릭스에 잔존하는 생물학적 활성제의 평균 분율은 원래 로딩의 78.6% 였다. 광학 현미경 하의 컨테이너 층의 조사는 플레이트 표면 모두에 대해 교란되지 않고 균일한 중합체 매트릭스를 나타냈다.

시리즈 L (실란 활성화만으로 개질된 SS 상에 침적된 중합체/생물학적 활성제 조성물) 에서, 방출 프로파일은 일부 플레이트에서 방출 실험의 둘째날부터 시작하는 방출 속도의 급속한 증가를 나타냈다. 4 일 이내에, 매질에 방출된 생물학적 활성제의 분율은 시리즈의 모든 플레이트에 대해 100% 로 접근했다. 현미경 하에서의 컨테이너 층의 조사는 실험의 둘째날부터 시작하는 컨테이너 층의 진행성 균열, 이어서 표면으로부터의 중합체 필름 분절의 박리를 나타냈다.

시리즈 M (노출된 금속 표면 상에 직접 침적된 중합체/생물학적 활성제 조성물)에서, 방출 프로파일은 시리즈 L 의 것과 유사했다. 컨테이너 층의 분절화 및 금속 표면으로부터의 이의 박리에 기인한 방출 속도의 교란은 PBS 를 침지시킨 후 24 시간 이내에 시작되었다. 현미경 하에서의 가시적 조사는 표면에 침적된 중합체/생물학적 활성제 필름의 불충분한 접착을 확인하였다.

실시예 7 - 스킨을 사용한 코팅으로부터의 생물학적 활성제의 방출

실시예 1 에 기술된 과정을 적용하여, 두 시리즈의 SS-플레이트, N 및 P 를 실란 활성화 시약으로 처리하고, 락티드의 제위치 중합에 의해 그라프트시켰다. 양 시리즈에서, 50 ㎟ 의 표면적을 갖는 플레이트의 한 면을 폴리(L-락티드)(PLLA) 및 CVT313 으로 구성된 중합체/생물학적 활성제 조성물에 의해 코팅시키고(컨테이너 층이 형성됨), 이를 스핀-코팅법을 사용하여 클로로포름 중 용액으로서 2개의 하위층에 적용했다. 평균 필름 두께 PLLA/CVT313 조성은 2.74 ±0.16 ㎛ 였고, 필름 내의 CVT313 의 평균 함량은 28.8 ± 1.2 % (w/w) 이었다. 시리즈 N (n = 4) 에서, 순수한 PDLLA ("스킨", 작용제가 없음) 의 부가적인 코팅 층을 PLLA/CVT313 필름의 상부에 적용했다. 시리즈 P (n = 4) 의 플레이트를 임의의 부가적인 개질없이 사용했다.

양 시리즈의 플레이트를 교반된 PBS 용액에 침지시키고, 용액으로의 생물학적 활성제 방출을 모니터했다. PDLLA "스킨" 을 갖는 PLLA 매트릭스 및 PLAA 매트릭스로부터의 CVT313 의 방출의 시간 프로파일을 도 4 에 나타냈다. 양 시스템의 방출 파라미터를 표 5 에 요약했다.

방출 시스템의 파라미터a)(단위)	N(PLAA+PDLLA 스킨)	P(PLLA)
필름 두께 (㎛)	3.06b)	2.74
매트릭스 중 생물학적 활성제의 초기 로딩(%)	24.6c)	28.8
12 일 동안 방출된 분획(%)	42.5	93.4
매트릭스에 잔류하는 분획(%)	62.4	13.4
초기-파열 분획(%)	15.2	20.6
방출 속도 (ng/일/㎠)	2040	8300

(a) 평균값, n = 4

(b) 2.74 ㎛ 의 PLLA/CVT313 매트릭스 및 0.32 ㎛ PDLLA 스킨으로 구성됨

(c) 계산시 스킨 층을 포함함

실시예 8 - 뼈대 고정 플레이트의 코팅으로부터의 생물학적 활성제의 방출

뼈대-고정 플레이트 (스테인레스 스틸, 7 ×49 mm) 를 APTES 와의 반응에 의해 활성화시키고, 이어서 실시예 4 에 따른 D,L-락티드의 제위치 중합에 의해 후속적으로 그라프트시켰다.

그라프트된 플레이트를 하기와 같은 딥-코팅 과정에 의해 폴리(D,L-락티드)/덱사메타손 조성물로 코팅했다. 플레이트 내의 홀을 통해 와이어 홀더에 매달린 플레이트를 클로로포름 중 PDLLA 및 덱사메타손의 용액에 약 10 내지 15 초 동안침지시키고, 수직 위치에서 용액으로부터 제거했다. 플레이트의 하단에서 수집된 용액의 과량을 종이 티슈로 가볍게 두드림으로써 건조시켰다. 이어서, 복합재 용액으로 습윤된 플레이트를, 상기 용액을 수평 위치로 이를 담고 있는 지지체 상에 편평하게 위치시키고, 건조시켰다. 질소 스트림 하의 실온에서 건조시킨 후 (2 시간), 50℃ (16 시간) 의 진공 오븐에서 건조시켰다. 용매의 증발에 의해, 접촉하는 중합체/생물학적 활성제 필름을 형성시켰다. 침적된 중합체/생물학적 활성제 조성물의 양을 칭량에 의해 측정했다.

상기 과정을 사용하여, 두 시리즈의 플레이트를 제조했다. 사용된 중합체는 폴리(D,L-락티드) (PDLLA, MW = 800 000) 였다. 상기 작용제는 덱사메타손이었다 (Sigma, Cat. No.: D1756). 딥 코팅에 사용된 클로로포름 중 PDLLA/덱사메타손 용액의 조성은 하기와 같았다: 시리즈 A (n=3): PDLLA, 17.05 mg/㎖, 덱사메타손 4.15 mg/㎖; 시리즈 B (n=3): PDLLA, 18.05 mg/㎖, 덱사메타손, 2.64mg/㎖. 양 시리즈의 필름의 평균 두께는 약 1.6 ㎛ 이었다 (코팅의 중량 및 플레이트의 표면적으로부터 추정됨). 코팅 용액의 조성을 기초로 하여, 초기의 생물학적 활성제 로딩은 시리즈 A 및 B 각각에 대해 19.6% w/w 및 12.8% w/w 이었다.

이어서, 모사 체액 (소혈청 알부민을 갖는 완충된 등장성 식염수 용액) 에서 플레이트로부터의 덱사메타손이 37℃ 에서 12 일 동안 방출되었다. 방출된 덱사메타손의 양을 선택된 시간 간격에서 항온배양 용액으로부터 꺼낸 샘플에 대해 HPLC 로 측정했다. 시간에 따라 방출된 생물학적 활성제의 누적 분획으로서 표현되는 수득된 방출 프로파일은 도 5 에 주어진다.

도 5 의 데이터는 상기 중합체 코팅 조성물에, 연장된 시간의 기간 동안 혼입된 항염증성 약물, 덱사메타손의 방출 제어능, 및 모사 체액과 같은 주변 환경으로의 예측가능한 방식으로의 약물 전달능이 제공되었음을 나타낸다. 약물의 방출 속도, 따라서 1일 전달 용량은 조성물에의 약물 로딩에 의존적이었다.

실시예 9 - 코팅된 관상동맥 스텐트로부터의 생물학적 활성제의 방출

시리즈 (n = 5) 의 풍선 팽창성 관상동맥 스텐트 (스테인레스 스틸, 3 ×16 mm) (Pulse Corporation) 은, 실시예 2 에 기술된 과정을 사용하여 D,L-락티드의 제위치 중합에 의해 표면 활성화 (활성화 층을 형성하기 위해) 그리고 그라프트 (결합 층을 형성시키기 위해) 될 수 있다. 그라프트된 스텐트는, 스텐트를 용액에 담금으로써 헥사플루오로프로판올 (HFP) 중 용액으로서 양 성분의 혼합물을 적용하는 것에 의해, 78% 의 폴리(락티드-코-글리콜리드) 공중합체 (락티드/글리콜리드 비: 15/85) 및 22% 의 와파린(warfarin) 나트륨 (항응고 약물, MW 330) 으로 구성된 조성물에 의해 코팅될 수 있다 (컨테이너 층을 형성하기 위해). 중합체/생물학적 활성제 필름은 진공에서 용매를 증발시킴으로써 고화되어야 한다. HFP 의 완전한 제거 후, 폴리(D,L-락티드)의 부가적인 코팅 층 (배리어 또는 스킨 층)을 실시예 7 에 기재된 아세톤 중 PDLLA 의 용액으로부터 적용할 수 있다.

이어서, 실시예 5 내지 8 에 기재된 바와 같이, 모사 혈장 (소혈청 알부민을 갖는 완충된 등장성의 식염수 용액) 중 코팅된 스텐트로부터의 와파린의 방출이 이어졌다. 방출된 와파린의 양은 24 시간 간격에서의 역상 HPLC 에 의해 결정될 수 있다. 방출 프로파일의 분석을 기준으로, 상기와 같이 제조된 코팅된 관상동맥 스텐트는 8 일 초과의 기간 동안 0.85㎍/일/스텐트의 용량으로 항응고제의 서방성 방출을 제공해야 하며, 상기 용량은 이식 부위에 국소적으로 투여될 수 있다. 그리하여 항응고제의 방출은 스텐트의 이식 후 성능을 향상시킬 수 있다.

실시예 10 - 코팅된 하악(mandibular) 임플란트로부터의 생물학적 활성제의 방출

티타늄 하악 임플란트를 산소 RFGD 플라즈마로 처리하고, 이어서 증기 상의 비스-N-(2-히드록시에틸)아미노프로필 트리에톡시실란에 의해 표면 활성화시킬 수 있다 (활성화 층을 형성하기 위해). 활성화된 표면을, 주석(II)-에틸헥사노에이트를 촉매로서 사용하여 THF 중 ε-카프로락톤의 제위치 중합에 의해 그라프트시킬 수 있다 (결합 층을 형성하기 위해). 생성된 그라프트된 (결합) 층의 두께는 표면 프로파일러 (Tencor,model AlfaStep500) 를 사용하여 결정될 수 있으며, 10 내지 30 nm 의 범위일 것으로 예상된다. 그라프트된 임플란트는 클로로포름 중의 용액으로서, 74 % 의 폴리(카프로락톤) (MW 80000) 및 26 % 의 미토마이신으로 이루어진 조성물에 의해, 용액을 임플란트 상에 층으로 분무함으로써 코팅될 수 있다 (컨테이너 층을 형성하기 위해). 용액의 각각의 분무된 하위층은 또다른 층을 적용하기 전에, 뜨거운 질소 스트림 하에 건조되어야 한다. 최상부 층 (배리어 또는 스킨 층) 은 생물학적 활성제 없이, 폴리(카프로락톤)만의 용액으로부터 적용될 수 있다. 임플란트 표면 상의 복합재 코팅 (중합체 매트릭스 플러스 생물학적 활성제) 의 평균 두께는 15 내지 20㎛ 의 범위가 될 것으로 예상된다. 그리하여, 서방성 방식으로 항증식제 및 항균제의 180 ㎍/일/㎠ 의 용량을 방출시키는, 의료 임플란트를 제조할 수 있다.

실시예 11 코팅된 관상동맥 스텐트로부터의 CVT313 의 방출

시리즈 (n = 3) 의 풍선 팽창성 관상동맥 스텐트 (스테인레스 스틸, 16 mm) (Pulse Corporation) 를, 실시예 1 에 기재된 과정을 사용하여, APTES 와의 반응에 의해 표면 활성화시키고, L-락티드의 제위치 중합에 의해 그라프트시켰다 (결합 층). 그라프트된 스텐트를 폴리(D,L-락티드) (PDLLA, Mw = 625,000) 로 이루어진 조성물 및 생물학적 활성제에 의해 코팅시켰다 (컨테이너 층). 작용제, CVT313 은 퓨린 유도체이며, 이는 CDK2 억제제인 것으로 나타났다 (Brooks, E. E. , et al., J.Biol. Chem 1997, 272, 29207).

질소를 운반 기체로 하는 미세분무 장치를 사용하여, 스피닝 스텐트 상에서의 디옥산 (8.60 ㎖) 중 PDLLA (56.0 mg) 및 CVT313 (4.35 mg) 의 용액을 분무함으로써 스텐트의 코팅 (컨테이너 층) 을 완수했다. 용매를 실온으로 증발시키고, 마지막으로 진공 하에 건조시켰다. 스텐트 지주(strut)의 모든 표면 상에서 균일하고, 접촉되어 있는, 약 1.1 ㎛ 의 평균 두께를 갖는 유연한 코팅 (컨테이너 층)이 얻어졌다. 스텐트 상의 코팅 층의 평균 총 중량은 65.9 ±2.2 ㎍ 이었고, 코팅 조성물 (컨테이너 층) 내의 활성제의 평균 함량은 7.2% w/w 였다.

포스페이트 완충된 등장성 식염수 중 코팅된 스텐트로부터의 CVT313 의 방출이 약 37℃ 에서 35 일 동안 용액의 일정한 교반 속도 하에 이어졌다. 방출된 작용제 (CVT313) 의 양은 HPLC 로 결정되었다. 방출 프로파일의 분석을 기준으로, 상기와 같이 제조된 코팅된 관상동맥 스텐트를 35 일 초과의 기간 동안 CDK2 억제제의 서방성 방출을 위해 제공하였다. 1일 내지 35일의 기간 동안, 방출 프로파일은 72 ng/일/스텐트인 방출된 CVT313 의 평균 용량에 대해 거의 선형이었다. 이 기간 동안 약 51% 의 혼입된 작용제가 방출되었다. 코팅 매트릭스 중 잔류량의 분석은 코팅 매트릭스에 손상되지 않은 채로 존재하는 작용제의 원래 양의 48% 를 산출했다. 실험이 종결되었을 때인, 35일에서의 작용제의 잔류량 및 방출 평균 속도를 고려하여, 총 약 70 일에 대한 장치의 방출능을 외삽할 수 있다. 방출 프로파일 및 시리즈에서의 각각의 스텐트 사이의 방출 속도의 변화를 도 6 및 7 에 나타낸다.

실시예 12 - 반결정성 및 비결정성 매트릭스로부터의 생활성제의 방출

실시예 1 에 기재된 것과 유사한 SS 플레이트 (7.1 ×7.1 mm, 표면적 - 50 ㎟) 를, 실시예 1.1 에서와 같이 APTES 와의 반응에 의해 활성화시키고, 락티드의 중합에 의해 그라프트시켰다. 생물학적 활성제를 함유하는 PLA 중합체 컨테이너 층을 중합체-작용제 용액으로부터 스핀 캐스팅함으로써 그라프트된 락티드 층 상으로 적용했다.

컨테이너 층에 사용되는 중합체는

(a) 폴리(D,L-락티드), (PDLLA, MW=800,000),

(b) 폴리(L-락티드), (PLLA, MW=365 000) 및

(c) L-락티드 및 D,L-락티드의 공중합체, 1:1 비율의 L-락티드 및 D,L-락티드 단량체로부터 제조된, 폴리(L-락티드-코-D,L-락티드), (P-LL-코-DL, MW = 350 000), 공중합체 중 L-락티드/D-락티드의 구조 단위의 비 = 0.75)

상기 중합체로 코팅된 시리즈 Q, R, S, T 및 U 로 지정된 5 개의 시리즈는 하기와 같다. 시리즈 Q 에서 컨테이너 층의 중합체는 PLLA 였고; 시리즈 R 에서 컨테이너 층은 3:1 (w/w) 의 비율의 PLLA 및 PDLLA 의 혼합물로부터 캐스팅되었고; 시리즈 S 에서, 컨테이너 층은 1:1 비율의 PLLA 및 PDLLA 혼합물로 구성되었고; 시리즈 T 에서, 컨테이너 층은 공중합체 P-LL-co-DL (1:1) 의 용액으로부터 캐스팅되었고; 시리즈 U 에서, 컨테이너 층은 PDLLA 로 구성되었다. 그 결과, L-락티드 및 D-락티드 구조 단위의 비에 대한 시리즈 Q, R, S, T 및 U 의 컨테이너 층을 형성하는 중합체의 대략적인 조성은 하기와 같을 것으로 예상되었다:

시리즈	L-락티드/D-락티드 비
Q	1.00
R	0.88
S	0.75
T	0.75
U	0.50

모든 시리즈에서, 컨테이너 층은 중합체, 또는 중합체의 혼합물, 및 작용제의 디옥산 용액으로부터 캐스팅되었다. 디옥산 용액 중 중합체들의 농도는 16 mg/㎖ 였다.

모든 시리즈에서 사용된 작용제는 CVT313, CDK2 억제제로서 알려진 퓨린 유도체였다(Brooks, E. E. , et al., J Biol. Chem 1997, 272, 29207). 컨테이너 층 내의 작용제의 평균 함량은 모든 시리즈에 대해 동일했고, 172 ±7 ㎍/mg 의 중합체-작용제 조성물, 즉 17% 의 로딩도(w/w)와 동일했다.

일측 코팅된 SS-플레이트를 용액에 노출된 코팅된 표면을 갖는 마개가 있는 분광광도계 셀에서, pH 7.4 의 완충된 식염수 용액에 현탁시키고, 코팅으로부터 방출된 작용제의 양을 용액의 UV-흡수 스펙트럼의 측정에 의해 결정했다. 방출된 작용제의 양을 수용 용액의 부피 및 작용제의 농도로부터 결정하고, 항온배양의 시간에 대해 도시했다. 중합체 매트릭스 중에 동일한 함량의 작용제 및 상이한 비율의 L-락티드 및 D-락티드 구조 단위를 갖는 중합체-작용제 조성물 필름에 의해 코팅된 5개 시리즈의 플레이트로부터 방출된 CVT313 의 누적 분율을 도 8 에 나타낸다. 3회씩의 방출 데이터의 평균 값을 선형 시간 스케일에 대해 도시했다.

매트릭스 중 D-락티드 및 L-락티드 구조 단위체의 비율이 상이한 폴리락티드 조성물의 시리즈에 대한 방출 데이터는, 즉, 빠른 초기 상에서의 방출 속도 및 방출된 분율이 폴리락티드 매트릭스의 거울상이성체 조성에 의존하는 방출 프로파일을 나타낸다. 5개 시리즈의 SS 플레이트 모두는 동일한 초기량의 작용제를 함유했다 (약 17% 의 로딩). 최고 함량의 L-락티드를 갖는 시리즈 (시리즈 S, 순수 PLLA) 가 초기의 빠른-방출 상 내에서 최고량의 약물이 방출됨을 나타내는 한편, 중합체 조성 중 D-락티드의 함량이 증가함에 따라 (시리즈 R, S, T, 0.9 에서 0.7 범위의 L-락티드/D-락티드 비를 가짐), 방출 프로파일은 서서히 변화하여, 보다 적은 빠른-방출 분율을 나타내며, 보다 양호한 확산-조절 방출을 나타낸다. 중합체 중 약 30% 의 D-락티드 단위를 갖는 조성물에 대해, 방출 프로파일은 시리즈 U 의 프로파일, 즉 PDLLA (L-락티드/D-락티드 = 0.50) 에 접근한다. 상기 데이터는 0.7 미만의 L-LA/D-LA 의 비율에 대해 (즉, 30% 초과의 폴리락티드 중 D-락티드 단위의 함량에 대해), 비결정성 영역의 분율이 우세해지는 반면, 결정성 영역으로부터의 약물의 배제는 매트릭스 내에서 작용제의 분포에 상당한 영향을 미치지 않음을 나타낸다. 또한, 방출의 제 2 (느린) 상에서 방출 속도가 모든 시리즈에 대해 유사하고, 매트릭스의 비결정성 부분을 통한 작용제 분자의 확산 우세에 일치하며, 따라서 매트릭스 부분이 5개 시리즈 전체에서 유사한 특성을 갖는다는 것을 지적할 가치가 있다.

상기 실시예는 폴리락티드 배합물 및 공중합체 중 결정성 및 비결정성 상의 비율이 혼입된 작용제의 방출 프로파일에 영향을 미치는 메카니즘을 나타낸다. 이는 또한 결정성/비결정성 상의 비율을 통해 방출 속도의 조절에 효과적인 D/L 거울상이성체의 비율의 범위를 나타내며, 이는 0.7 미만 (또는 대안적으로 0.3 초과) 의 L/D 비율을 갖는 조성물, 배합물 또는 공중합체가 우세하게 비결정성으로 거동함을 나타낸다.

실시예 13: 중합체 코팅으로부터 방출된 작용제의 생물학적 효과

실시예 1 에 기재된 것과 유사한 SS 플레이트 (7.1 ×7.1 mm, 표면적 - 50 ㎟) 의 시리즈를, 실시예 1.1 에 기재된 과정에 의해 APTES 와의 반응에 의해 활성화시키고, D,L-락티드의 중합에 의해 그라프트시키고, 상이한 로딩의 CVT313 을 갖는 PDLLA 또는 PLLA 매트릭스로 이루어진 중합체-작용제 조성물을 SS 플레이트의 일측면에 캐스팅했다. 플레이트를 PBS (포스페이트 완충된 등장성 용액)를 사용하여 17 시간 동안 예비-항온처리하여, 혼입된 약물의 급속한 방출 (파열)분획을 제거하고, 완충액으로 헹궈내고 UV 광에 대한 노출에 의해 멸균시켰다. 3개 플레이트의 군을 각각의 시리즈로부터 무작위로 선택하여, 방출 속도의 결정을 위해 사용했다. 시리즈에 잔존하는 플레이트를 조직-배양 실험을 위해 사용했다. 그리하여, 일정한, 0차 속도로, 항온배양 매질로 CVT313 의 상이한 1일 용량을 방출하는, 시리즈의 플레이트 V, W, X, 및 Y 를 제조했다. 시리즈의 파라미터를 표 6 에 나타냈다. 표 6 에 주어진 방출 속도 수는 각각의 배양 셀에 전달된 용량이다. 괄호 안의 방출 속도 숫자는 ㎠ 기준에 대한 숫자이다.

시리즈의 SS-플레이트 상의 서방성 방출 코팅의 특성
파라미터/시리즈	V	W	X	Y
실험에서 플레이트의 수	18	18	18	10
중합체 매트릭스	PDLLA	PDLLA	PDLLA	PLLA
컨테이너 층 두께(um)	2.0	1.8	1.4	1.2
cv313 로딩(% w/w)	3.7	7.5	23	18
방출 속도(용량)(ng/일)	24(54)	82(164)	222(444)	339(678)

바닥에 접착되어 있는 미리-배양되고 잘-적응된 셀을 미리 함유한, 조직-배양 플레이트의 웰에 멸균 플레이트를 위치시켰다. 2.0 ㎠/웰의 배양 표면을 갖는 24-웰 배양 플레이트를 사용했고, 매질의 부피는 2.5 ㎖/웰이었다. 3T3 마우스 섬유아세포를 시험 셀 배양으로서 사용했다. 웰 당, 5000 내지 10000 셀을 시딩(seeding)했다. 24 시간 간격에서, 배양 매질을 흡입 제거하고, 동일한 부피의 신선한 배양 매질로 대체했다.

소정의 시간에서, 약물-로딩된 쿠폰을 갖는 처리된 웰, 대조군 쿠폰을 갖는 웰 및 어떠한 처리도 하지 않은 대조군 웰을 함유하는 지정된 플레이트를 MTT 시험에 대해 처리했다. 각각의 시간 간격에 대한 처리 및 대조군 시리즈의 삼배수 웰을 사용했다.

MTT 시험: 배양 매질을 제거하고, PBS (600 ul/웰) 중 MTT 용액 (3-4,5-디메틸티아졸-2-일)2,5-디페닐 테트라졸륨 브로마이드) 의 용액을 각각의 웰에 첨가했다. 플레이트를 37℃ 에서 2 시간 동안 항온배양했다. 형성된 청색 포르마잔 착색을 이소프로판올에 용해시키고, 자동 마이크로플레이트 판독기를 사용하여 광학 밀도를 측정했다. 필요하다면, 고 함량의 셀의 경우, 측정된 용액을 광학 밀도 판독을 위해 이소프로판올로 적절하게 희석시켰다. 방출된 약물의 저해 효과의 결과인, 상대적인 세포 증식을 대조군의 광학 밀도에 대한 처리된 웰의 평균 광학 밀도의 비율로서 결정했다.

3T3 세포의 성장에 대한 CVT-313 의 서방성 방출의 효과는 상대 증식, 즉, CVT-313 의 영향 하에 성장된 세포의 양과 대조군(교란되지 않은 배양)의 비율로서 표현되었다. 제 2 대조군에 대한 값 (약물 없이, 단지 중합체만으로 코팅된 쿠폰에 대해 노출된 배양) 을 비교를 위해 제시한다. 표 7 은 중합체 코팅으로부터 방출된 CVT313, 및 모사 대조군 (단지 중합체만으로 코팅된 SS 플레이트, 작용제 없음) 에 노출된 마우스 3T3 섬유아세포의 상대 증식 속도를 나타낸다. n - 세포 성장의 완전한 저해 때문에, 결정되지 않음.

상기 실험은 CVT313, CDK2 억제제가 서방성 방출방식으로 본 발명 하에서 중합체 코팅으로부터 방출될 수 있음을 나타낸다. 억제 효과의 신장은 방출된 용량에 의해 조절될 수 있으며, 이는 다시 상기 및 이전 실시예에서 보여지는 바와 같이 코팅의 파라미터에 의존적이다.

실시예 14: 생물학적 활성제를 함유하는 스텐트의 안정성

시리즈 (n = 10) 의 풍선 팽창성 관상동맥 스텐트 (스테인레스 스틸, 길이: 16 mm, 압축 상태의 직경: 1.6mm, Pulse Corporation) 을 APTES 와의 반응에 의해 표면 활성화시켰다. 이어서, 시리즈를 두 개의 군 (n = 5) 으로 나누었다. 군 A 를 실시예 1 에 기재된 과정을 사용하여, D,L-락티드의 제위치 중합에 의해 그라프트시켰다. 군 B 는 그라프팅시키지 않고 두었다. 스텐트의 양 군 모두를 폴리(D,L-락티드), (PDLLA, Mw = 625 000) 및 생물학적 활성제, CVT313 으로 이루어진 조성물로 코팅했다.

스텐트를 디옥산 (8.00㎖) 중 PDLLA (44.0 mg) 및 CVT313 (3.57 mg) 의 용액에 담금으로써 스텐트의 코팅을 완수했다. 용매를 실온에서 증발하도록 방치하고, 마지막으로 진공 하에 건조시켰다. 코팅층의 평균 두께를, 코팅 층의 밀도로서 1.22 g/㎤ 의 값을 고려하여, 코팅의 중량 및 스텐트의 표면적으로부터 결정했다. 이렇게 결정된 평균 두께는 약 0.9 um 였다. 코팅 조성물 내의 활성제의 평균 함량은 7.5% w/w 이었다.

주사 전자 현미경 SEM, (Jeol 200A) 을 사용하여, 품질, 균일성 및 표면 평활성을 조사했다. 양쪽 모두의 스텐트는 균일하고, 접촉되어 있는 평활한 코팅 층을 스텐트 지주의 모든 표면 상에 나타냈다.

혈관성형술을 위한 풍선 카테터의 풍선 상에 스텐트를 개별적으로 위치시키고, 3.5 - 3.6 mm 의 직경으로 팽창시켰다. 팽창된 스텐트를 다시 SEM 으로 조사했다. 군 A (제위치 중합된 D,L-락티드의 그라프트된 층을 함유함) 및 군 B (그라프트된 층이 없음) 로부터의 스텐트 관찰을 비교했다.

군 B 의 일부 스텐트에서, 스텐트의 팽창은 코팅 층의 균열을 생성했고, 이는 전형적으로 스텐트 변형으로 인한 최고 응력의 영역, 예컨대 일부 지주 루프의 내표면에 위치되었다.

다른 한편, 군 A 의 모든 스텐트 (중합 그라프팅에 의해 개질됨) 는 팽창 후 평활하고 접촉성인 코팅층을 나타냈다. 균열 뿐 아니라 코팅 중합체 층의 어떠한 박리의 표지도 관찰되지 않았다.

상기 관찰로 코팅 층의 안정성, 및 관상동맥 스텐트와 같은 일부 의료 장치의 사용 동안 생성될 수 있는, 기계적 응력에 대한 이의 저항성에 대한 결합 중합체 층 (그라프팅 중합에 의해 수득됨)의 이로운 효과를 확인했다. 상기와 같이 기술된 실험은 본 발명에 따른 코팅 과정의 유리한 특징을 나타낸다.

실시예 15: 중합체 코팅의 표면 성질

유리 슬라이드 (20 ×20 ×0.18 mm) (n=20) 를 에탄올 및 물로 철저히 세척하고, 공기 스트림 하에 건조시켰다 (군 A).

일군의 슬라이드 A 를 분리하고 (n = 16), 이들의 표면을 아세톤 (1 %) 중 3(N,N-비스-히드록시에틸아미노)프로필-트리에톡시실란의 용액을 사용한 반응에 의해 활성화시켰다. 유리 슬라이드를 아세톤으로 헹구고, 진공 건조시켰다. (군 B)

일군의 표면 활성화된 B 의 유리 슬라이드를 분리하고 (n = 12), 결정성 L-락티드 (144 mg, 1.0mmol) (Fluka GmbH, Switzerland) 를 함유하는 반응기에 위치시켰다. 반응기의 내용물을 반복된 질소/진공 사이클 하에서 건조 질소로 플러싱하고 고 진공 하에 건조시켰다. 주석 (II) - 에틸헥사노에이트 (Sn(II)-옥토에이트, 4 mg (0.01mmol)) 을 함유하는 무수 톨루엔(20.0 ㎖)의 용액을 불활성 분위기 하에 첨가하여, 락티드를 용해시키고, 플레이트를 용액으로 덮었다. 용액을 80℃ 에서 64 시간 동안 유지시켜, 실란-활성화된 유리 표면의 히드록시에틸 작용기 상에 락티드의 그라프팅 중합을 완성시켰다. 슬라이드를 중합 혼합물로부터 제거하고, 뜨거운 톨루엔 및 메탄올로 세척하고, 진공 건조시켰다. (군 C)

시리즈의 PLLA 그라프트된 유리 슬라이드 (n=8) 를 C 군으로부터 선택했다. PLLA 층을 클로로포름 (0.8 mg/㎖) 중 PLLA (MW=365 000) 의 용액을 스핀 캐스팅함으로써 각 슬라이드의 한 면에 침적시키고, 용매를 증발 건조시켰다. 동일한 과정을 적용하여 각각의 슬라이드의 다른 면을 코팅했다. 이러한 방식으로, PLLA 의 균질하고 균일한 층으로 양면이 코팅된 유리 슬라이드를 제조했다. 표면 프로파일러(Tenkor, AlfaStep 400)를 사용하여, 코팅 PLLA 층의 평균 두께가 124 ±8 nm 로 측정되었다. (군 D)

군 D 의 시리즈 (n=4) 의 PLLA-코팅된 유리 슬라이드를 선택하고, 부가적으로 PLLA 코팅 상부에서의 스킨 층의 침적에 의해 코팅했다. 스킨 층의 침적을 위해 사용되는 중합체는 블록 공중합체 폴리(D,L-락티드-블록-에틸렌 옥시드)(PDLLA-b-MeO-PEO) 이었다. 촉매로서 주석(II)-2-에틸헥사노에이트와 함께 거대분자 개시제로서 α-히드록시, ω-메톡시-폴리(에틸렌 옥시드)(MeO-PEO, MW=11000) 를 사용하여 톨루엔 중 D,L-락티드의 중합으로 공중합체를 수득했다. PDLLA 및 MeO-PEO 공중합체 블록의 수평균 분자량은 각각 17800 및 11000 이었다. 아세톤 (0.5 mg/㎖) 중 PDLLA-b-MeO-PEO 공중합체의 용액을 PLLA-코팅된 유리 슬라이드 상에 스핀 캐스팅함으로써 스킨 층을 침적시켰다. 슬라이드의 양면을 D 군에 대해서와 동일한 과정에 의해 코팅했다. (군 E).

군 A 내지 E 의 중합체 코팅의 표면 성질 및 상호작용성을 중합체/물/공기 계면의 접촉각 측정 및 단백질 흡착 측정에 의해 조사했다.

물의 동적 접촉각, 즉 진행각 Θ_A및 후진 접촉각 (receding contact angle) Θ_R을 Kruss 장력계를 사용하여 Wilhelmi 플레이트 방법에 의해 측정했다. 접촉각의 값은 표면의 습윤성을 반영하여, 간접적으로는 계면 에너지 또는 표면의 친수성에 간접적으로 비례한다.

시리즈 표면 코팅된 유리 슬라이드에 대한 중합체 코팅/물/공기 계면의 접촉각 (도) 의 값

시리즈	ΘA	ΘR
A (깨끗한 유리)	54.1 ±1.2	40.9 ±1.4
B (실란 활성화)	72.1 ±3.4	59.7 ±3.6
C (PLLA 그라프트)	82.1 ±2.2	61.4 ±2.4
D (PLLA 침적)	81.5 ±2.6	62.0 ±2.8
E (PDLLA-MeO-PEO)	31.2 ±1.6	32.4 ±3.4

상기 표의 값들은 깨끗한 유리 (시리즈 A) 와 상이한 유형의 중합체 코팅을 갖는 유리 슬라이드 사이의 표면 에너지 (친수성) 의 차이를 나타낸다. PLLA-그라프트된 그리고 PLLA-침적된 층에 대한 접촉각의 값은 실질적으로 동일하므로, 동일한 중합체 물질의 합류 층, 즉 PLLA 가 용액으로부터의 공유 그라프팅 및 캐스팅 모두에 의해 생성될 수 있었음을 나타낸다. 양쪽성 블록 공중합체 PDLLA-b-MeO-PEO 의 층을, PLLA 하위층을 용해시키지 않는 아세톤 용액으로서 적용함으로써, 코팅의 최외부 층으로서 친수성 스킨이 생성되었다. 결합 그라프트된 중합체 층, 본원에서 중합체 컨테이너 층을 모사하는 침적된 PLLA 층, 그리고 중합체 스킨 층 간의 혼화성, 따라서 또한 양호한 접착성이 상용성 구조를 갖는 중합체, 즉 모든 세개 하위 층에서의 폴리락티드를 사용함으로써 달성되었다. 스킨 층의 친수성을 진행 및 후진 접촉각 모두의 최하 값에 의해 나타냈다.

시리즈 D 및 E 를 사용하여 하기의 추가적인 관찰을 실시했다. 깨끗한 유리 상에 유연된 PLLA 층 또는 실란 시약과의 반응에 의해 개질된 직후의 유리는 불안정하며, 즉 이들은 대체로 수성 완충액 중 이들을 항온배양한지 1일 또는 2일 이내에 유리를 박리시키며, 시리즈 D 및 E 모두의 PLLA 층은 안정했고, 상기 실험 기간의 6일 초과 동안 접촉각을 변화시키지 않았다. 상기 관찰로 코팅의 상기 적용성에 대한 공유 그라프트된 결합 중합체 층의 이로운 효과가 예증된다.

시리즈 C, D 및 E 의 표면에 대한 혈청 알부민의 흡착 후, Comassie Blue 착색시키고, UV-VIS 분광광도계 (Pye-Unicam 6200) 로 정량화했다. PDLLA-b-MeO-PEO 블록 공중합체로 만들어진 친수성 스킨 코팅과 유리 슬라이드 상의 단백질의 흡착은 PLLA (시리즈 D 및 C) 에 대해 15 내지 20% 의 수준이었다. 그리하여, 폴리락티드 코팅 상의 친수성 스킨은 표면의 방오성을 제공할 수 있고, 코팅된 장치의 향상된 생체적합성에 기여할 수 있다.

Claims (51)

1. 접촉하는 혈액, 기타 체액 등에 대한 체액-접촉 표면을 갖는 의료 장치용 코팅으로서, 하기를 포함하는 코팅:

   의료 장치의 표면에 공유 결합된 중합된 실란 유도체로서, 상기 중합된 실란 유도체는 히드록실 또는 아미노 작용기를 함유함; 및

   제위치(in situ) 개환 중합을 통해, 중합된 실란 유도체의 작용기에 공유 결합된 락톤 중합체.
2. 접촉하는 혈액, 기타 체액 등에 대한 체액-접촉 표면을 갖는 의료 장치용 코팅으로서, 하기를 포함하는 코팅:

   의료 장치의 표면에 공유 결합된 중합된 실란 유도체로서, 상기 중합된 실란 유도체는 히드록실 또는 아미노 작용기를 함유함;

   제위치 개환 중합을 통해, 중합된 실란 유도체의 작용기에 공유 결합된 락톤 중합체; 및

   결합된 락톤 중합체 층 위에 침적된 하나 이상의 중합체.
3. 제 2 항에 있어서, 약 0.5 중량% 내지 약 60 중량% 의 하나 이상의 생물학적 활성제를 포함하는 코팅.
4. 제 3 항에 있어서, 약 0.5 중량% 내지 약 34 중량% 의 하나 이상의 생물학적 활성제를 포함하는 코팅.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 생물학적 활성제가 항증식제인 코팅.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 생물학적 활성제가 CDK2 억제제인 코팅.
7. 제 3 항에 있어서, 상기 생물학적 활성제가 항염증성 스테로이드인 코팅.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 생물학적 활성제가 덱사메타손인 코팅.
9. 제 2 항에 있어서, 상기 결합된 락톤 중합체가 락톤 단독중합체 또는 락톤 공중합체를 포함하며, 여기서 락톤 단독중합체는 폴리글리콜리드, 폴리(L-락티드), 폴리(D-락티드), 폴리(ε-카프로락톤), 폴리(p-디옥사논), 폴리(디옥세파논) 또는 폴리(D,L-락티드) 를 포함하거나, 락톤 공중합체는 통계적 또는 블록 공중합체를 포함하며, 여기서 통계적 또는 블록 공중합체는 폴리(L-락티드-코-D-락티드), 폴리(L-락티드-코-글리콜리드), 폴리(D-락티드-코-글리콜리드), 폴리(D,L-락티드-코-글리콜리드), 폴리(락티드-코-카프로락톤), 폴리(락티드-코-디옥사논), 또는 폴리 (락티드-코-디옥세파논) 를 포함하는 코팅.
10. 제 9 항에 있어서, 결합된 락톤 중합체는 폴리(L-락티드) 또는 폴리(D,L-락티드)를 포함하는 코팅.
11. 제 2 항에 있어서, 상기 침적된 중합체 층은, 전체로서 또는 그의 일부분 이상을 통해 공유 결합된 락톤 중합체 층과 상용성이거나(compatible) 혼화성인(miscible) 하나 이상의 중합체를 포함하는 코팅.
12. 제 11 항에 있어서, 침적된 중합체 층이 폴리에스테르이거나, 폴리에스테르 블록을 포함하는 블록 공중합체인 코팅.
13. 제 2 항에 있어서, 결합된 락톤 중합체 층 위에 침적된 중합체가 둘 이상의 중합체 하위층을 포함하는 코팅.
14. 제 12 항에 있어서, 침적된 중합체의 폴리에스테르 성분이 락톤 단독중합체 또는 락톤 공중합체를 포함하며, 여기서 락톤 단독중합체는 폴리글리콜리드, 폴리(L-락티드), 폴리(D-락티드), 폴리(ε-카프로락톤), 폴리(p-디옥사논), 폴리(디옥세파논) 또는 폴리(D,L-락티드) 를 포함하거나, 락톤 공중합체는 통계적 또는 블록 공중합체를 포함하며, 여기서 통계적 또는 블록 공중합체는 폴리(L-락티드-코-D-락티드), 폴리(L-락티드-코-글리콜리드), 폴리(D-락티드-코-글리콜리드), 폴리(D,L-락티드-코-글리콜리드), 폴리(락티드-코-카프로락톤), 폴리(락티드-코-디옥사논),또는 폴리(락티드-코-디옥세파논) 를 포함하는 코팅.
15. 제 14 항에 있어서, 침적된 중합체가 폴리(L-락티드) 또는 폴리(D,L-락티드)를 포함하는 코팅.
16. 제 13 항에 있어서, 각각의 침적된 중합체 하위층이 독립적으로 락톤 중합체이고, 여기서 락톤 중합체가 락톤 단독중합체 또는 공중합체를 포함하는 코팅.
17. 제 16 항에 있어서, 락톤 공중합체가 블록 공중합체를 포함하며, 여기서 하나 이상의 폴리락톤 블록은 폴리글리콜리드, 폴리(L-락티드), 폴리(D-락티드), 폴리(ε-카프로락톤), 폴리(p-디옥사논), 폴리(디옥세파논) 또는 폴리(D,L-락티드), 폴리(L-락티드-코-D-락티드), 폴리(L-락티드-코-글리콜리드), 폴리(D-락티드-코-글리콜리드), 폴리(D,L-락티드-코-글리콜리드), 폴리(락티드-코-카프로락톤), 폴리(락티드-코-디옥사논), 또는 폴리 (락티드-코-디옥세파논) 를 포함하고, 기타 블록 공중합체는 폴리알킬렌 옥시드, 폴리(아미노산), 폴리(아크릴레이트), 폴리(메타크릴레이트) 또는 폴리부타디엔을 포함하는 코팅.
18. 제 2 항에 있어서, 상기 침적된 폴리에스테르 중합체가 10³내지 10⁶의 분자량을 갖는 코팅.
19. 제 3 항에 있어서, 코팅 층들 내의 생물학적 활성제의 농도가 각각의 층에 대해 동일할 수 있거나, 농도는 코팅의 층끼리 서로 다를 수 있는 코팅.
20. 제 2 항에 있어서, 추가로 중합체 스킨 또는 배리어 층을 포함하는 코팅.
21. 제 20 항에 있어서, 중합체 스킨 또는 배리어 층이 폴리에스테르 중합체를 포함하는 코팅.
22. 제 21 항에 있어서, 상기 폴리에스테르 중합체가 락톤 단독중합체 또는 락톤 공중합체를 포함하며, 여기서 락톤 단독중합체는 폴리글리콜리드, 폴리(L-락티드), 폴리(D-락티드), 폴리(ε-카프로락톤), 폴리(p-디옥사논), 폴리(디옥세파논) 또는 폴리(D,L-락티드) 를 포함하거나, 락톤 공중합체는 통계적 또는 블록 공중합체를 포함하며, 여기서 통계적 또는 블록 공중합체는 폴리(L-락티드-코-D-락티드), 폴리(L-락티드-코-글리콜리드), 폴리(D-락티드-코-글리콜리드), 폴리(D,L-락티드-코-글리콜리드), 폴리(락티드-코-카프로락톤), 폴리(락티드-코-디옥사논), 또는 폴리 (락티드-코-디옥세파논) 를 포함하는 코팅.
23. 제 2 항에 있어서, 의료 장치가 스텐트(stent)인 코팅.
24. 하기 단계를 포함하는 의료 장치의 코팅 방법:

    (a) 의료 장치의 표면을 실란-기재 활성화 시약과 반응시켜, 의료 장치의 표면에 공유 결합된 중합된 실란 유도체를 형성시키는 단계로서, 상기 중합된 실란 유도체는 히드록실기 또는 히드록실기로 변환될 수 있는 기타 작용기를 함유함;

    (b) 단계 (a) 의 장치를 금속 촉매의 존재 하에 하나 이상의 락톤 단량체와 반응시켜, 중합된 실란 유도체의 작용기에 의해 개시된 제위치 그라프팅 개환 중합에 의해, 중합된 실란 유도체에 공유 결합된 락톤 중합체를 형성시키는 단계; 및

    (c) 단계 (b) 의 장치를 중합체 용액으로 처리하고,이어서 용매를 제거하여 공유 결합된 락톤 중합체 층에 부착된 중합체의 층을 침적시키는 단계.
25. 제 24 항에 있어서, 상기 실란-기재 활성화 시약은 화학식 R¹-Si(R²)₃(여기서 R¹은 치환 알킬, 치환 알케닐, 치환 알키닐, 치환 아르알킬, 치환 헤테로아릴 및 치환 알콕시에서 독립적으로 선택되나, 단 R¹은 히드록시 또는 아미노 기, 또는 히드록시 또는 아미노 기를 함유하는 라디칼로 변환될 수 있는 작용기를 함유하고; R²는 할로, 선택적으로 치환된 알콕시, 선택적으로 치환된 아릴옥시, 선택적으로 치환된 실릴옥시 또는 선택적으로 치환된 알킬에서 독립적으로 선택되나, 단 3 개의 R²치환체 모두가 동시에 치환된 알킬은 아님) 의 화합물을 포함하는 방법.
26. 제 24 항에 있어서, 단계 (c) 를 2회 이상 반복하여 공유 결합된 락톤 중합체 위에 침적된 다중층의 중합체를 제공하는 방법.
27. 제 24 항에 있어서, 침적된 중합체의 상부에 배리어 또는 스킨 층을 침적시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
28. 제 26 항에 있어서, 침적된 폴리에스테르 중합체의 상부에 배리어 또는 스킨 층을 침적시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
29. 제 27 항에 있어서, 상기 배리어 또는 스킨 층이 락톤 중합체를 포함하는 방법.
30. 제 29 항에 있어서, 상기 락톤 중합체가 폴리글리콜리드, 폴리(L-락티드), 폴리(D-락티드), 폴리(ε-카프로락톤), 폴리(p-디옥사논), 폴리(디옥세파논), 폴리(D,L-락티드), 폴리(L-락티드-코-D-락티드), 폴리(L-락티드-코-글리콜리드), 폴리(D-락티드-코-글리콜리드), 폴리(D,L-락티드-코-글리콜리드), 폴리(락티드-코-카프로락톤), 폴리(락티드-코-디옥사논), 또는 폴리 (락티드-코-디옥세파논) 을 포함하는 방법.
31. 제 28 항에 있어서, 상기 배리어 또는 스킨 층이 락톤 중합체를 포함하는 방법.
32. 제 31 항에 있어서, 상기 락톤 중합체가 폴리글리콜리드, 폴리(L-락티드), 폴리(D-락티드), 폴리(ε-카프로락톤), 폴리(p-디옥사논), 폴리(디옥세파논), 폴리(D,L-락티드), 폴리(L-락티드-코-D-락티드), 폴리(L-락티드-코-글리콜리드), 폴리(D-락티드-코-글리콜리드), 폴리(D,L-락티드-코-글리콜리드), 폴리(락티드-코-카프로락톤), 폴리(락티드-코-디옥사논), 또는 폴리 (락티드-코-디옥세파논) 을 포함하는 방법.
33. 제 24 항에 있어서, 결합된 락톤 중합체 층 위에 침적된 중합체가 둘 이상의 중합체 하위층을 포함하는 방법.
34. 제 33 항에 있어서, 침적된 중합체 하위층은 각각 독립적으로 락톤 중합체를 포함하고, 여기서 락톤 중합체가 폴리글리콜리드, 폴리(L-락티드), 폴리(D-락티드), 폴리(ε-카프로락톤), 폴리(p-디옥사논), 폴리(디옥세파논), 폴리(D,L-락티드), 폴리(L-락티드-코-D-락티드), 폴리(L-락티드-코-글리콜리드), 폴리(D-락티드-코-글리콜리드), 폴리(D,L-락티드-코-글리콜리드), 폴리(락티드-코-카프로락톤), 폴리(락티드-코-디옥사논), 또는 폴리 (락티드-코-디옥세파논) 을 포함하는 방법.
35. 제 34 항에 있어서, 침적된 중합체는 폴리(L-락티드) 또는 폴리(D,L-락티드)를 포함하는 방법.
36. 제 24 항에 있어서, 단계 (c) 의 중합체를 분무 코팅에 의해 침적시키는 방법.
37. 제 24 항에 있어서, 침적된 중합체가 생물학적 활성제를 포함하는 방법.
38. 제 24 항에 있어서, 코팅된 장치를 사용 전에 멸균시키는 방법.
39. 접촉하는 혈액, 기타 체액 등에 대한 의료 장치의 체액-접촉 표면에 대해 코팅된 의료 장치로서, 상기 코팅이 하기를 포함하는 의료 장치:

    의료 장치의 체액-접촉 표면에 공유적으로 고정된 중합된 표면 활성화 층으로서, 상기 활성화 층은 히드록실 또는 아미노 작용기를 함유함;

    제위치 개환 중합을 통해, 중합된 실란 유도체의 작용기에 공유 결합된 락톤 중합체; 및

    결합된 락톤 중합체 층에 침적된 하나 이상의 중합체.
40. 제 39 항에 있어서, 상기 코팅이 약 0.5 중량% 내지 약 60 중량% 의 하나 이상의 생물학적 활성제를 포함하는 장치.
41. 제 40 항에 있어서, 상기 코팅이 약 0.5 중량% 내지 약 34 중량% 의 하나 이상의 생물학적 활성제를 포함하는 장치.
42. 제 40 항에 있어서, 상기 생물학적 활성제가 항증식제인 장치.
43. 제 42 항에 있어서, 상기 생물학적 활성제가 CDK2 억제제인 장치.
44. 제 40 항에 있어서, 상기 생물학적 활성제가 항염증성 스테로이드인 장치.
45. 제 44 항에 있어서, 상기 생물학적 활성제가 덱사메타손인 장치.
46. 제 39 항에 있어서, 의료 장치가 스텐트인 장치.
47. 접촉하는 혈액, 기타 체액 등에 대한 의료 장치의 체액-접촉 표면에 대해 코팅된 의료 장치를 포유류에게 제공하는 것을 포함하는 포유류에서의 세포 증식 감소 방법으로서, 상기 코팅이 하기를 포함하는 방법:

    의료 장치의 체액-접촉 표면에 공유적으로 고정된 중합된 표면 활성화 층으로서, 상기 활성화 층은 히드록실 또는 아미노 작용기를 함유함;

    제위치 개환 중합을 통해, 실란 유도체에 공유 결합된 락톤 중합체; 및

    결합된 락톤 중합체 층에 침적된 하나 이상의 폴리에스테르 중합체.
48. 제 47 항에 있어서, 상기 장치가 약 0.5 중량% 내지 약 60 중량% 의 하나 이상의 생물학적 활성제를 추가로 포함하는 방법.
49. 제 47 항에 있어서, 의료 장치가 스텐트인 방법.
50. 제 48 항에 있어서, 상기 생물학적 활성제가 항증식제인 방법.
51. 제 50 항에 있어서, 상기 생물학적 활성제가 CDK2 억제제인 방법.