연구 제목

돼지 모델에서 polymer-free N-TiO2 필름 기반의 타크로리무스 방출 스텐트(tacrolimus-eluting stents, TES)의 항 협착 및 항 혈전 효과

연구배경 및 목적

Polymer 기반의 관상 약물 방출 스텐트(coronary drug-eluting stent)는 polymer의 가수분해 등으로 인해 혈관 벽 염증, 스텐트 혈전증이 발생할 수 있다. 이에 본 연구는 개발된 polymer-free TES(PF-TES)의 항 협착 및 항 혈전 효과를 평가하고자 하였다.

연구방법

항 증식성 약물인 타크로리무스가 혈관 질환의 주요 지표인 평활근 세포(smooth muscle cell, SMC)의 증식, 이동에 미치는 영향을 BrdU, XTT 와 scratch assay로 평가했다. N-TiO2 필름을 plasma-enhanced chemiucal vapor deposition(PECVD)기법으로 순수 금속 스텐트에 증착한 뒤, 전기방사(electrospinning)로 타크로리무스를 코팅하여, PF-TES를 제작했다. 순수 금속 스텐트(bare metal stent, BMS), N-TiO2 스텐트, PLGA-TES, PF-TES 총 4개의 군으로 연구를 진행했다. 전자 주사 현미경(SEM)과 에너지 분산 X-ray spectroscopy(XPS)을 통해 스텐트 표면을 분석하고, SEM을 통해 표면에 혈소판이 부착하는 정도를 확인했다. 돼지 관상동맥 재협착 모델에 스텐트 4개 군을 각각 적용하고, 4주 뒤, 조직학적 분석을 통해 혈관의 직경, 협착 및 염증반응 여부 등을 평가했다.

연구 결과

TES에 코팅된 타크로리무스는 SMC의 증식(62.8% vs 42.3%, p<0.05)과 이동을 유의하게 억제시켰다. 스텐트 표면을 분석한 결과, N-TiO2 필름이 BMS에 매우 얇고 고르게 증착되었으며, 단위 면적당 타크로리무스가 1.184 ug/mm2의 균일한 농도로 코팅된 것이 확인되었다. TES 군에서는 혈소판의 부착이 억제되었는데, 억제효과는 PLGA-TES 보다 PF-TES 군에서 더 컸다. 돼지 관상동맥에 적용하고 4주 후, 조직학적 분석 결과, PF-TES군에서 BMS 대비 협착된 면적(%)이 유의하게 더 낮았고(BMS; 41.1±11.27 vs PF-TES; 22.3±7.02, p<0.05), 특히 협착으로 인한 피브린 점수의 경우 PLGA-TES 대비 PF-TES에서 유의하게 더 낮았다(PLGA-TES; 1.9±0.53 vs PF-TES; 1.3±0.27, p<0.05). 대식세포에 대한 마커인 CD68을 통해 PF-TES의 항 염증 효과가 PLGA-TES 대비 우수한 것이 확인되었다.

결론

이 결과는 개발된 polymer-free N-TiO2 타크로리무스 방출 스텐트가 염증반응에 대한 우려 없이 성공적으로 항 협착 및 항 혈전 효과를 나타낼 수 있음을 in vitro, in vivo에서 입증했다.

Ref) Dae Sung Park, In-Ho Bae, Myung Ho Jeong,Kyung-Seob Lim,Young Joon Hong, Jae Won Shim, Jae Un Kim, Mun Ki Kim, Jung Ha Kim,Dae Young Hyun, Jun-Kyu Park, Han Chul Lim, Han Byul Kim, In-Soo Kim,Doo Sun Sim. Materials Today Communications 2020 Mar;22:100777