EP2809367A1 - Implantat-matrix aus einem polymergemisch - Google Patents

Implantat-matrix aus einem polymergemisch

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EP2809367A1
EP2809367A1 EP13702577.1A EP13702577A EP2809367A1 EP 2809367 A1 EP2809367 A1 EP 2809367A1 EP 13702577 A EP13702577 A EP 13702577A EP 2809367 A1 EP2809367 A1 EP 2809367A1
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EP
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mixture
matrix
polymers
porous
implant matrix
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EP13702577.1A
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Martin GÖRNE
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Bioenergy Capital AG
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Bioenergy Capital AG
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Publication date
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    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/14Macromolecular materials
    • A61L27/26Mixtures of macromolecular compounds
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    • A61L27/38Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells
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    • A61L27/50Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/58Materials at least partially resorbable by the body

Definitions

  • the present application relates to porous matrices for surgical purposes.
  • Cell implants based on porous matrices of biocompatible polymers are known from WO 2004/108810 AI.
  • the pores are cross-linked and serve as a template for the location of cells in vivo (eg, therapeutically) or in vitro (eg, diagnostically).
  • in transplantation such bioresorbable matrix ⁇ for temporary localization of the transplant and as a placeholder for gradually forming fabric can be used.
  • the known templates are not yet fully satisfactory in some applications, in particular with regard to the clinical results.
  • the invention therefore sets itself the goal of achieving an improvement in the clinical performance of the template.
  • the invention proposes a porous template of a mixture of different rapidly degradable polymers, wherein nominal absorption times of two of the mixture components, each of which accounts for at least 10% of the mixture differ by a factor of at least 5.
  • nominal absorption times of two of the mixture components each of which accounts for at least 10% of the mixture differ by a factor of at least 5.
  • the invention proposes methods for the production of porous bioresorbable matrices, wherein a mixture of at least two polymers which can be absorbed at different rates and a water-soluble pore former and a solvent for one of the polymers, followed by evaporation of the solvent and watering for pore formation.
  • the mixture is compacted after evaporation of the solvent. Both methods result in highly porous polymer matrix discs whose clinical performance is outstanding.
  • the degradation times of the polymers differ by a factor of 5 or more.
  • matrices are provided for defect coverage, such as hernia dehiscence. It is envisaged that a first portion of the polymer mixture used is degraded faster and erodes another part of the polymer mixture more slowly (ratio of degradation times at least 5) and the structural cohesion longer time, z. B. 2.5-3 years (or at least 2 and / or less than 5 years) guaranteed. By gradually dissolving the faster degradable portion of the matrix within 3-4 months, or at least 2 and / or less than 7 months, the physiological milieu is influenced in a manner conducive to therapeutic success.
  • Such polymers are useful based on ct-hydroxy carboxylic acids such as lactic acid and / or glycolic acid, eg. PLA or PLGA.
  • the polymers used here are z. Available from the company Evonik and bear the designations L210s, L210, L09s, L207s, L206s (slower degradable PLGA polymers) and RG502, RG502H, RG505 (faster degradable PLGA polymers).
  • the matrices according to the invention are produced mechanically sufficiently stable that they z.
  • the matrices can thereby be connected to body tissue. Their porosity ensures that the matrices are infiltrated with connective tissue cells.
  • the matrix has a pore-poor or free side which provides the actual cover and a pore-rich which is favorable for infiltration.
  • the smoother, low-pore side can be arranged facing the interior of the body in order not to provide a point of attack when pressure is exerted by the body organs on the defect site.
  • the matrix is previously infiltrated, for example, with hepatocytes and / or with Langerhans' islet cells.
  • biochemical function cells attach to the inner walls of the pores of the foamy matrix (attachment rates over 80% or, suitably coated, over 95%) and can be transplanted with the matrix into mesothelial pockets, ideally the cell donor itself In this case, no rejection reaction takes place, but only a comparatively mild, for the therapeutic process favorable foreign body stimulus is exercised.
  • the matrix becomes vascularized and the implanted cells no longer rely on diffusive supply.
  • the matrices are arranged so that the pore-poor (or -free) side is on the inside and the pore-rich side on the outside to keep the loss rate low due to the migration of the cells.
  • a solution of one of the polymers used in chloroform approved for medical purposes is poured into a mold and the solvent is evaporated off at 45 ° -65 °.
  • a polymer mixture of defined particle size distribution is mixed with a saline granules also defined particle size distribution, mixed with a solution of one of the polymers in chloroform and then added to the polymer layer already prepared.
  • the solvent evaporates at a slightly elevated temperature (45-65 ° C) from; then he can if desired, be compacted by applying pressure. Subsequently, the compact is watered to provide the desired porosity by removing the salt. In this case, an initially produced polymer layer remains pore-free.
  • the thickness of the low-pore layer can be adjusted by the amount and concentration of the initial solution.
  • the filling height is about 5-50 mm, typically 20-25 mm.
  • the evaporation of the chloroform then takes about 1.5 h and results in a layer thickness of about 0.5-2 mm.
  • the resulting membrane has a thickness of only about 10-20 ⁇ ⁇ has.
  • the saline particles of the pore-forming mixture are slightly coarser (median at 400-420 ⁇ ) than the polymer particles (median of the slower degradable polymer between 210 ⁇ and 230 ⁇ , that of the faster degradable polymer between 150 ⁇ ⁇ and 170 ⁇ ).
  • the distribution widths (5% / 95%) are similar, namely about ⁇ 85-95 ⁇ for salt or polymer in total.
  • the distribution form can be bi- or trimodal.
  • the composition of the layer mixture is about 96% salt, 1-1.5% solid polymer and another about 3-5% dissolved polymer, wherein the volume fractions of solids and liquid are about the same. Overall, the proportion of the rapidly degradable polymer is only about 5-20% of the polymer.
  • the total thickness of the pore-forming layer is 4-5 mm.
  • the salt can be chosen somewhat finer (median about 350-370 ⁇ ). In this case, the total thickness of the pore-forming layer is 5-6 mm.
  • the water lasts about 24 h and is followed by drying at 45-50 ° C.
  • a matrix as described above may serve to fix cells exposed to agents in a bioreactor.
  • defined cell types can be examined in this way to see if they are applicable Medication or not, and the therapy can be planned depending on the results obtained in this way.
  • drug development can be simplified ver ⁇ because toxicity is detected early.

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Abstract

Eine poröse Implantat-Matrix besteht überwiegend aus einem Gemisch von unterschiedlich schnell abbaubaren Polymeren, wobei sich nominelle Resorptionszeiten von zwei der Gemischkomponenten, die jeweils mindestens 10 % des Gemisches ausmachen, um einen Faktor von mindestens 5 unterscheiden. Die poröse Implantat-Matrix wird aus einem Gemisch der mindestens zwei unterschiedlich schnell abbaubaren Polymere hergestellt, wobei Partikel der beiden Polymere mit Partikeln eines wasserlöslichen Feststoffs und einem Lösungsmittel für eines der Polymere gemischt und nach Abdampfen des Lösungsmittels gewünschtenfalls kompaktiert werden, und der Feststoff dann durch Wässern entfernt wird.

Description

Implantat-Matrix aus einem Polymergemisch
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf poröse Matrices für chirurgische Zwecke.
Zellimplantate auf der Basis poröser Matrices aus bioverträglichen Polymeren sind aus WO 2004/108810 AI bekannt. Bei solchen Matrices sind die Poren vernetzt und dienen als Templat für die Ansiedlung von Zellen in vivo (z. B. therapeutisch) oder in vitro (z. B. diagnostisch). Bei Transplantationen kann eine solche bioresorbierbare Matrix · zur temporären Lokalisation des Transplantats und als Platzhalter für sich nach und nach bildendes Gewebe dienen. Die bekannten Template sind bei einigen Anwendungen noch nicht voll befriedigend, insbesondere hinsichtlich der klinischen Ergebnisse .
Die Erfindung setzt sich daher zum Ziel, eine Verbesserung der klinischen Performance der Template zu erreichen.
Dazu schlägt die Erfindung ein poröses Templat aus einem Gemisch von unterschiedlich schnell abbaubaren Polymeren vor, wobei sich nominelle Resorptionszeiten von zwei der Gemischkomponenten, die jeweils mindestens 10 % des Gemisches ausmachen, um einen Faktor von mindestens 5 unterscheiden. Ohne Beschränkung auf die vermutete Wirkungsweise nehmen die Erfinder an, dass das schneller resorbiert werdende Polymer nach und nach Platz schafft für die sich bildenden Gefäße, während der Zusammenhalt der Gesamtstruktur durch das langsamer resorbiert werdende Polymer gewährleistet ist, ohne dass einzelne Strukturelemente als Fremdkörper wirken. Zudem verändert der fortschreitende Abbau des schneller resorbiert werdenden Polymers das physiologische Milieu in für den therapeutischen Erfolg günstiger Weise.
Unter einem weiteren Aspekt schlägt die Erfindung Verfahren zur Herstellung von porösen bioresorbierbaren Matrices vor, wobei ein Gemisch aus mindestens zwei unterschiedlich schnell resorbierbaren Polymeren und einem wasserlöslichen Porenbildner und einem Lösungsmittel für eines der Polymere hergestellt, gefolgt von Abdampfen des Lösungsmittels und Wässern zur Porenbildung. In Varianten wird das Gemisch nach dem Abdampfen des Lösungsmittels kompaktiert . Beide Verfahren führen zu hochporösen Polymermatrixscheiben, deren klinische Performance hervorragend ist. Die Abbauzeiten der Polymere unterscheiden sich um einen Faktor 5 oder mehr.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen sowie den Figuren. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern durch den Umfang der beiliegenden Patentansprüche bestimmt. Insbesondere können die einzelnen Merkmale bei erfindungsgemäßen Ausführungsformen in anderer Anzahl und Kombination als bei den untenstehend angeführten Beispielen verwirklicht sein.
In einer Hauptanwendung werden Matrices zur Defektdeckung bereitgestellt, beispielsweise einer Hernien-Dehiszenz . Es ist vorgesehen, dass ein erster Teil der verwendeten Polymermischung schneller abgebaut wird und ein anderer Teil der Polymermischung langsamer erodiert (Verhältnis der Abbauzeiten mindestens 5) und den strukturellen Zusammenhalt längere Zeit, z. B. 2,5-3 Jahre (oder mindestens 2 und/oder weniger als 5 Jahre) gewährleistet. Durch die allmähliche Auflösung des schneller abbaubaren Teils der Matrix binnen 3-4 Monaten, oder mindestens 2 und/oder weniger als 7 Monaten wird das physiologische Milieu in einer Weise beeinflusst, die dem therapeutischen Erfolg dienlich ist. Solche Polymere sind zweckmäßig auf Basis von ct-Hydroxy- carbonsäuren wie Milchsäure und/oder Glykolsäure, z. B. PLA oder PLGA. Die Hersteller solcher zum Einsatz im menschlichen Körper zugelassener Polymere geben die hier relevanten nominellen Abbauzeiten an. Die hier verwendeten Polymere sind z. B. von der Fa. Evonik erhältlich und tragen die Bezeichnungen L210s, L210, L09s, L207s, L206s (langsamer abbaubare PLGA-Polymere) bzw. RG502, RG502H, RG505 (schneller abbaubare PLGA-Polymere) .
In der Hauptvariante werden die erfindungsgemäßen Matrices mechanisch hinreichend stabil hergestellt, dass sie z. B. den Belastungen durch chirurgische Nähvorgänge standhalten. An ihrer Peripherie können die Matrices dadurch mit Körpergewebe verbunden werden. Ihre Porosität stellt sicher, dass die Matrices mit Bindegewebszellen infiltriert werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Matrix eine porenarme oder -frei Seite auf, die für die eigentliche Abdeckung sorgt, und eine porenreiche, die für die Infiltration günstig ist. Im Körper kann dabei die glattere porenarme Seite dem Körperinneren zugewandt angeordnet werden, um bei Ausübung von Druck durch die Körperorgane auf die Defektstelle keine Angriffsstelle zu bieten .
In einer Variante wird die Matrix vorab beispielsweise mit Hepatozyten und/oder mit Langerhans ' sehen Inselzellen infiltriert. Solche biochemischen Funktionszellen heften sich an die Innenwände der Poren der schaumartigen Matrix an (Anheftungsraten über 80 % oder, geeignet beschichtet, über 95 %) und können mit der Matrix in mesotheliale Taschen transplantiert werden, idealerweise des Zellspenders selbst. Dabei wird ausgenutzt, dass in diesem Fall keine Abstoßungsreaktion erfolgt, sondern nur ein vergleichsweise milder, für den therapeutischen Prozess günstiger Fremdkörper- Reiz ausgeübt wird. Binnen weniger Wochen wird die Matrix vaskularisiert und sind die implantierten Zellen nicht mehr nur auf diffusive Versorgung angewiesen. Die Matrices werden so angeordnet, dass die porenarme (oder -freie) Seite innen und die porenreiche Seite außen liegt, um die Verlustrate durch Abwanderung der Zellen niedrig zu halten.
Zunächst wird in einer Ausführungsform eine Lösung eines der verwendeten Polymere in für medizinische Zwecke zugelassenem Chloroform in eine Form gegossen und das Lösungsmittel bei 45°-65° abgedampft. Daraufhin wird eine Polymer-Mischung definierter Partikelgrößen-Verteilung mit einem Kochsalz- Granulat ebenfalls definierter Partikelgrößen-Verteilung gemischt, mit einer Lösung eines der Polymere in Chloroform vermengt und dann auf die bereits hergestellte Polymerschicht gegeben. Aus diesem Vorformling dampft das Lösungsmittel bei leicht erhöhter Temperatur (45-65°C) ab; sodann kann er gewünschtenfalls durch Beaufschlagung mit Druck kompaktiert werden. Anschließend wird der Kompaktkörper gewässert, um durch Entfernen des Salzes die gewünschte Porosität bereitzustellen. Dabei bleibt eine initial hergestellte Polymerschicht porenfrei. Je nach Einsatzzweck kann die Dicke der porenarmen Schicht durch Menge und Konzentration der anfänglichen Lösung eingestellt werden. Beispielsweise erhält man eine stabile Membran, wenn bei einer Konzentration der Lösung von z. B. 4 % in Chloroform (langsam abbaubares Polymer) die Füllhöhe etwa 5-50 mm, typisch 20-25 mm beträgt. Das Abdampfen des Chloroforms dauert dann etwa 1,5 h und resultiert in einer Schichtdicke von ca. 0,5-2 mm. Im anderen Fall geht man bei gleicher Polymer-Konzentration von einer Füllhöhe von nur 0,1-0,5 mm aus, wodurch das Abdampfen des Chloroforms schneller beendet ist (ca. 20-30 min), und die entstehende Membran eine Dicke von nur ca. 10-20 μπ\ hat.
Die Kochsalzpartikel der porenbildenden Mischung sind etwas gröber (Median bei 400-420 μιτι) als die Polymerpartikel (Median des langsamer abbaubaren Polymers zwischen 210 μτ und 230 μπι, der des schneller abbaubaren Polymers zwischen 150 μπ\ und 170 μιη) . Dabei sind die Verteilungsbreiten (5 %/95 %) ähnlich, nämlich etwa ± 85-95 μπι für Salz bzw. Polymer insgesamt. Die Verteilungsform kann bi- oder trimodal sein. Die Zusammensetzung der Schichtmischung ist zu etwa 96 % Salz, 1-1,5 % festes Polymer und weitere ca. 3-5 % gelöstes Polymer, wobei die Volumenanteile von Feststoffen und Flüssigkeit etwa gleich sind. Insgesamt beträgt der Anteil des schnell abbaubaren Polymers lediglich etwa 5-20 % des Polymers. Die Gesamtdicke der porenbildenden Schicht ist 4-5 mm. In der Variante einer fragileren Initialschicht kann das Salz etwas feiner gewählt werden (Median ca. 350-370 μπι) . In diesem Fall ist die Gesamtdicke der porenbildenden Schicht 5-6 mm. Das Wässern dauert ca. 24 h und wird gefolgt von einer Trocknung bei 45-50°C.
Bei einer Verwendung außerhalb des Körpers kann eine Matrix gemäß der obigen Beschreibung zur Fixierung von Zellen dienen, die in einem Bioreaktor Agenzien ausgesetzt werden. Beispielsweise können definierte Zelltypen auf diese Weise daraufhin untersucht werden, ob sie auf in Frage kommende Medikamente ansprechen oder nicht, und kann die Therapie in Abhängigkeit von derart erhaltenen Untersuchungsergebnissen geplant werden. Ebenso kann die Medikamentenentwicklung ver¬ einfacht werden, weil Toxizität frühzeitig erkannt wird.
Der Fachmann wird erkennen, dass im Rahmen des Schut zumfangs der beigefügten Ansprüche Abwandlungen der oben beschriebenen Beispiele möglich sind.

Claims

Patentansprüche
Poröse Implantat-Matrix, die überwiegend aus einem Gemisch von unterschiedlich schnell abbaubaren Polymeren besteht, dadurch gekennzeichnet, dass
sich nominelle Resorptionszeiten von zwei der Gemischkomponenten, die jeweils mindestens 10 % des Gemisches ausmachen, um einen Faktor von mindestens 5 unterscheiden.
Poröse Implantat-Matrix nach Anspruch 1, wobei die Gemischkomponenten Poly (α-hydroxy) carbonsäuren sind.
Poröse Implantat-Matrix nach Anspruch 2, wobei die Poly- (α-hydroxy) carbonsäuren PLA und PLGA sind.
Poröse Implantat-Matrix nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Matrix eine Porosität von mindestens 80 % aufweist.
Poröse Implantat-Matrix nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine nominelle Resorptionszeit des schneller abbaubaren Polymers weniger als 4 Monate beträgt.
Poröse Implantat-Matrix nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine nominelle Resorptionszeit des langsamer abbaubaren Polymers mehr als 20 Monate beträgt.
Verwendung der porösen Matrix nach einem der vorstehenden Ansprüche zum Besiedeln mit vitalen Zellen, und zum Aussetzen der Zellen einem vorbestimmten Test-Agens.
Verwendung der porösen Matrix nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einem therapeutischen Verfahren zur Behandlung des menschlichen Körpers. 9. Verfahren zur Herstellung einer porösen Implantat-Matrix aus einem Gemisch von mindestens zwei unterschiedlich abbaubaren Polymeren, wobei Partikel der beiden Polymere mit Partikeln eines wasserlöslichen Feststoffs und einer Lösung wenigstens eines der Polymere in einem mit Wasser nicht mischbaren
Lösungsmittel gemischt werden, und der Feststoff dann durch Wässern entfernt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich nominelle Resorptionszeiten der Gemischkomponenten, die jeweils mindestens 10 % des Gemisches ausmachen, um einen
Faktor von mindestens 5 unterscheiden.
Verfahren nach Anspruch 9, umfassend Beaufschlagen mit Druck zum Kompaktieren des Gemischs nach dem Abdampfen des Lösungsmittels und vor dem Wässern.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei als Lösungsmittel Chloroform verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, ferner umfassend Besiedeln der porösen Matrix mit vitalen Zellen außerhalb des Körpers, und Aussetzen der Zellen einem vorbestimmten Test- Agens .
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