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Bitte verwenden Sie diesen Link, wenn Sie dieses Dokument zitieren oder verlinken wollen: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-002468-1

Beschichtung von Koronarstents im Wirbelschichtverfahren

  • Koronare Drug-eluting Stents sind röhrenförmige, netzartig aufgebaute, medizinische Implantate aus meist metallischen Grundkörpern, die zur Vermeidung eines erneuten Gefäßverschlusses mit Wirkstoff beschichtet sind. Derzeit finden die Beschichtungen der Stents typischerweise über speziell entwickelte Einzelbeschichtungsverfahren statt, die es ermöglichen, die feingliedrige und fragile Struktur der Implantate zu beschichten. Wesentliche Nachteile dieser Verfahren liegen allerdings in hohen Materialverlusten und geringer Fertigungs¬menge, die zu hohen Produktionskosten führen. Im Rahmen dieser Arbeit sollte untersucht werden, inwieweit die Wirbelschichttechnologie zur Beschichtung von Stents eingesetzt werden kann. Die Wirbelschichttechnologie stellt ein etabliertes Verfahren zur Beschichtung von Partikeln im Großmaßstab mit geringen Verlusten dar. Obwohl in der Literatur das Verhalten verschiedener Partikel (Größe, Form, Dichte) in der Wirbelschicht beschrieben ist, wurde das Verhalten von netzartig aufgebauten Hohlkörpern noch nicht untersucht. Inwiefern sich die Wirbelschichttechnologie zur Beschichtung der fragilen Stents eignet, ist daher nicht vorhersagbar. Im Rahmen dieser Arbeit sollte eine Beurteilung hinsichtlich der Anwendbarkeit des Wirbelschichtverfahrens zur Beschichtung von Stents erfolgen. Dazu wurde das Fluidisierungs-verhalten der Körper unter Verwendung verschiedener Anströmböden untersucht. Darüber hinaus wurde der Einfluss der Prozessparameter, verschiedener Beschichtungsrezepturen und Stenttypen auf die Qualität der Beschichtung untersucht. Dazu wurden die beschichteten Körper hinsichtlich Homogenität und Defekte der Oberfläche, ihrer Robustheit gegenüber mechanischen Einflüssen, der Schichtverteilung und Gehaltsgleichförmigkeit und des Wirkstofffreisetzungsverhaltens untersucht. Im Rahmen dieser Arbeit konnten die Stents den Partikel der Geldart- Klasse D zugeordnet werden und die Beschichtungen der Stents erfolgte unter Verwendung eines speziell angefertigten konisch ausgeformten Anströmbodens. In Versuchen mit verschiedenen Beschichtungsmaterialien war es möglich typischer Weise auftretende Beschichtungsdefekte und präventive Gegenmaßnahmen zu identifizieren. So zeigte sich, dass es unter Verwendung von wässrig dispergierten Beschichtungsmaterialien die Bildung von Brücken oder Schwimmhäuten ausblieb, während diese typischer Weise unter Verwendung von organisch gelösten Beschichtungsrezepturen auftraten. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass es durch Anpassung der Prozessparameter möglich war Beschichtungen mit hoher Qualität zu erzeugen. Dabei wurden unabhängig von der Lackrezeptur leichter Abrieb, Risse oder Deformationen der Stentgrundkörper vor allem an den Stentenden beobachtet, da die Stents während des Beschichtungsprozesses einer starken mechanischen Belastung ausgesetzt waren. In Versuchen mit unterschiedlichen Auftragsmengen beziehungsweise Prozesszeiten und unterschiedlich langen Stents konnte gezeigt werden, dass die Defekte unter gleichbleibenden Bedingungen mit zunehmender Prozesszeit und abnehmender Stentlänge zunehmen. Zudem zeigte sich, dass auch die Prozessparameter und Flexibilität der Beschichtung Einfluss auf den Anteil defekter Stents nimmt. Durch Adaptierung des Beschichtungsprozesses ist es entsprechend möglich die Defekte zu reduzieren. In der Regel wurde ein etwas höherer abluminaler Schichtauftrag erzielt, wobei die Schicht homogen über die gesamte Stentlänge verteilt war. Es resultierten üblicherweise Abscheideraten des Beschichtungslackes von 40 - 50 % und darüber hinaus konnten durch die gleichzeitige Beschichtung einer hohen Stückzahl von Grundkörpern Fertigungsmengen von umgerechnet bis zu 25 Stents pro Minute erreicht werden. Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Wirbelschichttechnologie ein vielversprechendes Verfahren zur Beschichtung von Stents im Großmaßstab darstellt, das in Bezug auf Ausbeute und Fertigungsmenge den derzeit herkömmlich verwendeten Beschichtungstechnologien überlegen ist, wobei die Qualität der erzeugten Beschichtungen vergleichbar mit der Beschichtungsqualität herkömmlich beschichteter Stents ist.
  • Coronary stents are net like, tubular implants used for the treatment of arteriosclerotic narrowed vessels. Stent of the newer generations are coated with antiproliferative drugs to reduce the risk of re-narrowing of the treated vessel. Single coating techniques are commonly employed for stent coating. These techniques have especially been developed for the purpose of stent coating and consider the fragile and tortuous structure of the implants. Distinct disadvantages of these coating techniques are high losses of coating liquid and a low output which are leading to high production costs. To overcome these limitations the aim of this research work was to evaluate the applicability of the fluid bed technology for stent coating procedures. The fluid bed technology is well established in pharmaceutical practices for coating of high amounts of small particles with low losses. Although, the behavior of different particles (size, shape, density) in the fluid bed system is described in the literature the behavior of net like hollow bodies has not been investigated. Consequently, it is not possible to predict the processability of stents. The aim of this work was to evaluate whether the fluidized-bed system is applicable for stent coating procedures. Therefore, the fluidization behavior of stents was characterized using different air distribution plates. Moreover, the influence of process parameters, coating formulations and stents types on the coating quality was investigated. The coated stents were inspected with regard to the homogeneity and defects of the surface, robustness towards mechanical influences, distribution of coating thickness, uniformity content and dissolution behavior. Within this thesis stents were classified as particles of category D according to the system of Geldart and a conical bottom plate with a central air inlet was established for stent coating procedures. During trials with different coating formulations it was possible to identify common coating defects and develop preventive measures. While webbings and bridges or uncontrolled drying were not observed using aqueous dispersed coating liquids these defects were typically observed using organic coating liquids. Nevertheless, through adaption of the process parameters it was possible to reduce the defects of organic coated stents and achieve coatings with high quality. Independent of the coating formulation slightly abrasions, cracks or deformations of the stents bodies could be observed typically at the ends of the stents. The observed defects resulted from the mechanical impact during the coating procedure. It was observed that the degree of coating defects correlated with the coating mass/ process time, the process parameters as well as the length of the stent bodies. The percentage of defects increased with increasing coating masses/process times, increasing spraying pressure and decreasing length of the stents. Furthermore, it was shown that coating defects decreased with an increasing flexibility of the coating polymer. Usually, the abluminal coating thickness was higher in comparison to the luminal coating thickness and the coating was spread homogenously throughout the entire length. Using the fluidized-bed system the yield of coating liquid was typically between 40 -50 % and the performance was 25 Stents per minute. Within this work it was demonstrated that the fluid bed coating technology represents a viable to traditionally employed stent coating technologies. Using the fluid bed coating system it was possible to decrease the losses of coating liquid and to increase the output drastically in comparison to established coating systems, while a comparable quality of the coatings was achieved.

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Metadaten
Author: Monika Wentzlaff
URN:urn:nbn:de:gbv:9-002468-1
Title Additional (English):Coating of coronary stents using the fluidized-bed technology
Advisor:Prof. Dr. Werner Weitschies
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2016/03/23
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2015/11/20
Release Date:2016/03/23
Tag:Coating, Fluidized-bed technology, coronary stent
GND Keyword:Beschichtung, Koronarstent, Stent, Wirbelschichtverfahren
Faculties:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Institut für Pharmazie
DDC class:500 Naturwissenschaften und Mathematik / 540 Chemie