DE3850655T2

DE3850655T2 - Verfahren zur Behandlung von Implantatmaterial und Implantat.

Info

Publication number: DE3850655T2
Application number: DE3850655T
Authority: DE
Inventors: Mathilde Elisabeth Boon; Lanbrecht Piet Kok; Cornelis Elise Visser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-06-21
Filing date: 1988-11-16
Publication date: 1994-10-27
Anticipated expiration: 2008-11-17
Also published as: DE3850655D1; ES2056099T3; EP0347496B1; ATE108337T1; EP0347496A1; EP0362438A1

Description

Die Resorption von Implantaten aus biologischem Material ist eines der Probleme des Erhalts guter Ergebnisse bei Operationen. Andererseits bergen Implantate aus synthetischem Material langfristig die Gefahr von Infektionen. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Implantaten aus biologischem Material vor der Implantation derselben.
Es sind verschiedene Vorschläge für die Behandlung von Implantaten vor der Implantation gemacht worden. Gegenwärtig wird allogener Rippenknorpel im allgemeinen eingetaucht in Merthiolate® oder Cialite® bei 4ºC aufbewahrt. Verschiedene andere Verfahren sind früher zur Vorbereitung von Gewebe für die Implantation beschrieben worden.
Die europäische Patentanmeldung 15.055 beschreibt ein Verfahren für die Kontaminierung und/oder Sterilisierung von Proteinmaterial, das als Material für die Implantation verwendet werden kann. Dieses Verfahren umfaßt das Befreien des Materials von Feuchtigkeit und die Unterwerfung des getrockneten Materials einer Mikrowellenenergie.
Das amerikanische Patent 4 456 589 beschreibt ein Verfahren zur Vorbereitung von Tiergewebe zur implantationsmäßigen Verwendung beim Menschen, welches den Schritt des Gerbens des Gewebes auf chemischem Wege oder nach einem vorhergehenden Dehydrationsschritt durch Bestrahlung umfaßt. Das Gewebe wird entweder mit beta- oder mit gamma-Strahlung bestrahlt oder chemisch mit z. B. Glutaraldehyd gegerbt, jedoch niemals sowohl chemisch gegerbt als auch bestrahlt. In diesem Patent ist eine Mikrowellenbestrahlung nicht erwähnt.
WO 85/00954 beschreibt ein Verfahren zur Verbesserung der Verträglichkeit von transplantierten Organen oder Geweben durch Behandlung der Organe oder Gewebe mit einer geeigneten Dosis einer ultravioletten Strahlung.
Die vorliegende Erfindung ist auf ein verbessertes Verfahren zur Behandlung von biologischem Material für die Implantation vor dem Implantieren gerichtet.
Die Erfindung stellt daher ein Verfahren zur Behandlung von biologischem Material zur Verfügung, in dem das biologische Material einer Mikrowellenbestrahlung ausgesetzt wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das biologische Material einer Mikrowellenbestrahlung während einer vorbestimmten Zeitspanne ausgesetzt wird, während es in ein flüssiges Medium eingetaucht ist, welches aus einer aus Alkohol, Glutaraldehyd und Glycerin bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Anfangsuntersuchungen sind an Rippenknorpel zur Implantation in ein Kaninchen durchgeführt worden. Ein erstes Gebiet der Anwendung scheint der Ersatz des nasalen Septum zu sein.
Es werden gegenwärtig Anwendungsarten erforscht, bei denen Haut erfindungsgemäß behandelt wird, um z. B. physikalische Beschädigungen nach Verbrennungen zu reparieren.
Andere bekannte Techniken wie die Dekalzifierung mit HCl sind auf die Denaturierung von Proteinen oder die Quervernetzung von kollagenösen Molekülen gerichtet, als deren Ergebnis eine wahrscheinliche Abnahme der antigenen Eigenschaften des Implantats erreicht wird.
Intern durch Mikrowellen erzeugte Hitze kann verwendet werden, um Proteine zu denaturieren, und bei den so erhältlichen hohen Temperaturen wird die Diffusionsgeschwindigkeit der Reagenzien zusätzlich zu der chemischen Reaktionsgeschwindigkeit gesteigert. Durch das homogene Anheben der Temperatur wird eine Proteindenaturierung und die Ausbildung von Disulfidbrücken in dem aggregiertem Protein erreicht. Als Ergebnis enthält Gewebe, das einer Mikrowellenstrahlung ausgesetzt worden ist, wahrscheinlich ein grobes Netzwerk von koaguliertem Protein, durch das Fixative leichter diffundieren. Das Ausmaß der Polymerisation von Glutaraldehyd kann ebenfalls durch Mikrowellenstrahlung verbessert werden. Der toxische Effekt auf das umgebende Gewebe wird dadurch vermieden. Auch wird die Quervernetzung vollständiger.
Auf diesem Wege kann ein steriles Implantat erzeugt werden, und es können insbesondere Retroviren (AIDS-Viren) entfernt werden. Die während der Behandlung erreichte Temperatur von 60ºC und die Anwesenheit von Alkohol verringert ebenfalls die Virulenz des Retrovirus (AIDS-Virus), so daß eine Infektion des Rezipienten mit dem Virus im wesentlichen ausgeschlossen ist.
Die im folgenden beschriebenen Experimente wurden mit einem üblichen Küchen-Mikrowellenherd durchgeführt; andere Versuche wurden in einem Biorad®-H2500-Mikrowellenherd durchgeführt, der jetzt im Handel erhältlich ist und eine gute Temperaturkontrolle im Inneren des Mikrowellenofens ermöglicht.
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf praktische Versuche erläutert werden, welche unter den in der folgenden Tabelle aufgeführten experimentellen Bedingungen durchgeführt wurden. Tabelle Unterschiedliche Mikrowellenbehandlungen Experiment Nr. Lösung Bestrahlungsdauer Temp. Dosis (Watt) Cialite® Minuten (nicht bestrahlt)
Rippenknorpelimplantate, die frischen menschlichen Skeletten entnommen wurden, wurden unter den in der obigen Tabelle genannten Bedingungen behandelt oder aufbereitet. Die Rippenknorpel wurden von anhaftendem Gewebe gereinigt, wobei das Perichondrium intakt blieb. Die Mikrowellenbestrahlung wurde auf 3 mm dicke Stücke von Rippenknorpel in einem Miele M696 aufgebracht, wobei die Eintauchflüssigkeit, die Bestrahlungszeit, die Temperatur und der aufgewendete Leistungspegel variiert wurden.
Die Implantate wurden unter Anästhesie in acht erwachsene Kaninchen mit einem Gewicht von 1,5 bis 1,9kg eingebracht. Die Inzisionen erfolgten vertikal an der Wirbelsäule, und die verschiedenen Implantate wurden in das subkutane Gewebe des Rückens eingesetzt. Die Haut wurde mit Vicriel 4·0 genäht. Es erfolgte keine post-operative Antibiotikabehandlung. Die Knorpelimplantate wurden nach 12 und 40 Wochen entfernt und begutachtet. Die Ergebnisse der Versuche 1 bis 5 waren besser als mit unbehandeltem Knorpel (Versuch 7).
Der bestrahlte Knorpel hatte seine normale Struktur, Festigkeit und Elastizität behalten, und makroskopisch konnte kein Unterschied im Vergleich zu dem unbehandelten Knorpel festgestellt werden.
Es wurde gefunden, daß sich die Knorpelimplantate bei verschiedenen Tieren verlagert hatten, sie konnten jedoch leicht identifiziert werden. Nach einer Implantation von 12 Wochen konnte das nicht-bestrahlte Implantat 7 in leichter Weise von den anderen Implantaten unterschieden werden. Der Knorpel zeigte eine zentrale Nekrose mit Kerntrümmern bei Anwesenheit von Granulozyten. Makrophagen-waren an den Kanten des Implantats konzentriert, und eine umfangreiche Infiltration von Makrophagen in das Knorpelgewebe ließ sich eindeutig feststellen. Im Falle der mit Mikrowellen behandelten Implantate (Versuche 1 bis 6) konnten mikroskopisch bessere Ergebnisse beobachtet werden. Nach einer Implantationszeit von 12 Wochen kann allgemein festgestellt werden, daß die Ergebnisse von gut bis schlecht wie folgt verliefen: Nr. 5, Nr. 4, Nr. 1, Nr. 2, Nr. 3, wobei Nr. 6 am schlechtesten war.
40 Wochen nach der Implantation konnten größere Unterschiede in dem mikroskopischen Aussehen erkannt werden. Die nicht-behandelten Implantate zeigten wiederum die deutlichste Resorption durch Makrophagen, und der Knorpel war zentral mit Gebieten von nekrotischem Gewebe um die Fragmente fragmentiert worden. Diese Veränderungen waren weniger deutlich als nach 12 Wochen nach der Implantation. Im Falle der Implantate, die der Mikrowellenbehandlung ausgesetzt wurden, wurden einige Makrophagen um die Kanten und an einigen Orten sogar in dem Knorpel festgestellt, eine Fragmentierung oder zentrale Nekrose wurde jedoch nicht beobachtet. In dem Resorptionsprozeß gab es kaum irgendwelche Fortschritte wie bei den unbehandelten Implantaten. Die Ergebnisse können in einer Reihe wie folgt zusammengefaßt werden: Nr. 41 Nr. 5, Nr. 2, Nr. 1, Nr. 3, Nr. 6.

Claims

1. Verfahren zum Behandeln von biologischem Material, wie Knorpel, Knochen, Haut, Sehnen, Herzklappen oder Gefäßgewebe, vor seiner Implantation, bei dem das biologische Material einer Mikrowellenstrahlung ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das biologische Material der Mikrowellenstrahlung während einer vorgegebenen Zeitdauer ausgesetzt wird, während es in ein flüssiges Reagenz aus der Gruppe Alkohol, Glutaraldehyd und Glycerin, eingetaucht ist.

2. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die vorgegebene Zeitdauer zwischen 3 und 20 Minuten bei einem Leistungspegel von 80 bis 450 Watt liegt.

3. Gewebe für Implantationen, das durch ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche erhältlich ist.