CH708834A1 - Implantat mit verbesserten Oberflächeneigenschaften. - Google Patents

Abstract

Es wird ein Implantat zur Implantation in einen Körper mit einer Oberfläche vorgesehen, die in implantiertem Zustand für einen Kontakt mit dem Körper oder einem Körperfluid vorgesehen ist und die zumindest grösstenteils hydratisiert ist. Die Oberfläche ist vorteilhaft als blanke Metalloberfläche aus einer chromhaltigen Legierung vorgesehen. Das Implantat wird zur Regulierung einer Adsorption von Proteinen auf der Oberfläche des Implantats in Bezug auf Art, Menge und/oder Konformation bestimmter Proteine durch eine definierte Oberfläche, die zumindest grösstenteils hydratisiert ist, verwendet.

Description

Beschreibung

Implantat mit verbesserten Oberflächeneigenschaften

[0001 ] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Implantat zur Implantation in einen Körper, insbesondere eine Gefässprothese z. B. in Form eines Stents und eine Verwendung des Implantats zur Regulierung einer Adsorption von Proteinen auf einer Oberfläche des Implantats bei der Implantation.

[0002] Implantate, wie z. B. in Blutgefässe eingesetzte Stents, bergen gewisse Risiken für den Patienten. Unter anderem können Entzündungsreaktionen auftreten und es kann zu einer erneuten Stenose in den Blutgefässen kommen z. B. durch Thrombosebildung an der Oberfläche des Implantats oder durch eine neointimale Hyperplasie. Beispielsweise können Verunreinigungen der Oberfläche des Implantats, wie sie durch herkömmliche Handhabung und Reinigung des Implantats oder beim Transfer des Implantats entstehen können, die Reaktion des Körpers auf das Implantat beeinflussen. Komplikationen können durch die Adsorption von Proteinen auf der Oberfläche des Implantats ausgelöst werden sobald diese in Kontakt mit dem Körper, bzw. mit Blut kommen. Menge und Art der anhaftenden Proteine bestimmen die weiteren biologischen Reaktionen zwischen dem Körper und dem Implantat. Dabei wird die Adsorption bestimmter Blutkomponenten gefördert oder verringert und deren Wirkungen aktiviert oder gehemmt. Diese Interaktion zwischen Implantat und Körper entscheidet über Erfolg oder Misserfolg des Einwachsens des Implantats in den Körper.

[0003] Das erfolgreiche Einwachsen eines Implantats hängt somit von den Eigenschaften und der Beschaffenheit der Oberfläche des Implantats ab. Aus dem Stand der Technik sind Implantate mit diversen Oberflächenbeschichtungen bekannt, wobei die einzelnen Beschichtungen auf die eine oder andere Art das Einwachsen des Implantats unterstützen und beeinflussen sollen.

[0004] Weiter ist aus der US 2008/0086198 A1 z. B. ein Stent mit einer nanoporösen Oberflächenschicht bekannt, die das Einwachsen des Stents und dessen Reendothelialisation verbessern und eine Inflammation und eine intimale Proliferation verringern soll. Dabei kann die nanoporöse Oberflächenschicht mit einem oder mehreren therapeutischen Wirkstoffen versehen sein. In der US 2008/0086198 A1 offenbarte experimentelle Ergebnisse für Stents mit einem kontrollierbaren Elutionssystem zeigen im Vergleich zu Stents mit blanker Metalloberfläche (bare metal Stents) eine geringere Restenose. Bei einem Stent mit einfacher Metalloberfläche wird eine chronische Irritation des den Stent umgebenden Gewebes vermutet.

[0005] In der EP 1254673 B1 wird ein Stent gezeigt, dessen Oberfläche derart beschaffen sein soll, dass eine Erkennung des Stents als Fremdkörper minimiert wird. Hierfür soll die Oberflächenstruktur des Stents die Oberflächenstruktur von körpereigenen Zellen imitieren. Dies wird durch von einander beabstandete Mikrostrukturen auf der Stentoberfläche realisiert, die eine Ausdehnung im Micrometerbereich haben. Es wurde festgestellt, dass derartige Stents eine verbesserte Immuntoleranz zeigen, als Stents mit einer glatten oder allgemein rauhen Oberfläche. Das Einwachsen des Stents kann weiter verbessert werden, indem Material mit einer positiven Oberflächenladung im Bereich von 0.03 bis 0.05 N/m verwendet wird. Dadurch wird die Adhäsion von Fibrinogen auf der Stentoberfläche reduziert. Dies soll zu einer verminderten Entzündungsreaktion führen und somit die Immunreaktion verringern.

[0006] Implantate mit beschichteten Oberflächen oder mit Oberflächen, die mit Strukturen oder einer definierten Rauhigkeit versehen sind, sind aufwendig in der Herstellung. Ferner erschweren derartige Oberflächen das Reinigen und Reinhalten der Oberfläche während der Handhabung beim Herstellungs-, Lagerungs- und Implantationsprozess. Zudem kommt es auch bei derartigen Implantaten in einigen Fällen zu erneuter Restenose oder anderen Komplikationen.

[0007] Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein Implantat bereitzustellen, das Komplikationen bei der Anwendung des Implantats im Körper verringert, insbesondere ein gewünschtes Einwachsen des Implantats im Körper verbessert und eine Restenose verhindert, das eine einfache Herstellung und Handhabung des Implantats ermöglicht, eine Funktion des Implantats im Körper langfristig sicherstellt und einen hohen Reinheitsgrad der Implantatoberfläche erlaubt. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung eine Adsorption von Proteinen auf der Oberfläche des Implantats in Bezug auf die Verträglichkeit des Implantats und eine erfolgreiche Implantation zu verbessern.

[0008] Diese Aufgabe wird von der Erfindung durch ein Implantat nach Anspruch 1 und eine Verwendung des Implantats nach Anspruch 14 gelöst.

[0009] Vorteilhafte Ausgestaltungen und bevorzugte Beispiele sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

[0010] Gemäss der Erfindung wird ein Implantat zur Implantation in einen Körper vorgesehen. Das Implantat weist eine Oberfläche auf, die in implantiertem Zustand für einen Kontakt mit dem Körper oder einem Körperfluid vorgesehen ist und die zumindest grösstenteils hydratisiert ist. Die Oberfläche weist somit eine Hydratisierung auf, welche zumindest den überwiegenden Teil der Oberfläche abdeckt. Vorzugsweise ist die Oberfläche vollständig mit der Hydratisierung bedeckt. Die Erfindung umfasst Implantate jeglicher Art, insbesondere Implantate, die in Kontakt mit Körperfluiden kommen und im Bereich einer Fluiddynamik des Körpers zum Einsatz kommen. Insbesondere kann ein Implantat mit den Merkmalen nach der vorliegenden Erfindung vorteilhaft als Gefässprothese ausgebildet sein, wie z. B. Stents, Grafts, Herzklappen, Elemente von Herzschrittmachern, etc.. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf kardiovaskuläre Implantate, die in Weichgewebe des Körpers eingesetzt werden, wie etwa Stents. Im Gegensatz zu Knochenimplantaten sollen derartige Implantate das Körperfluid, wie Blut, nicht in sich aufnehmen, bzw. aufsaugen. Stents sind in der Regel röhrenförmig

2 ausgebildet und aus einer Vielzahl von Stegen aufgebaut, die gemeinsam eine Art Gitter bilden. Die Oberfläche eines Stents wird von der Oberfläche der Stege, bzw. des Gitters gebildet.

[0011 ] Zunächst liegt das Implantat in einem ersten Zustand vor, in dem keine oder nur eine geringe Hydratisierung der Oberfläche vorliegt. Die Oberfläche wird dann einer Behandlung zur Hydratisierung unterworfen, so dass die Oberfläche in einem zweiten Zustand, in dem das Implantat in den Körper oder ein Körperlumen eingesetzt wird, zumindest grösstenteils hydratisiert ist. Die Charakteristik der Implantatoberfläche im ersten Zustand kann den Merkmalen eines Ausgangsmaterials, aus dem das Implantat gefertigt ist, entsprechen. Der erste Zustand kann auch als Zustand eines herkömmlich hergestellten und zur Implantation bereit gestellten Implantats betrachtet werden. Der erste Zustand kann somit als Ausgangszustand des Implantats angesehen werden, in dem das Implantat z. B. nach der Formgebung oder einer ersten Reinigung vorliegt. Auch kann das Implantat im Ausgangszustand bereits in oder auf einem Einführsystem montiert sein.

[0012] Vorzugsweise ist die Implantatoberfläche bei der Implantation vollständig hydratisiert. Dies umfasst die inneren und äusseren Oberflächen, aber auch die seitlichen Oberflächen, wie sie etwa bei einem Stent durch seine Gitterform gegeben sind. Die Hydratisierung kann durch Hydroxid-Gruppen erreicht werden, die auf der Oberfläche gebunden sind, an welchen Wassermoleküle adsorbiert sind. Die Hydratisierung umfasst vorzugsweise wenigstens eine Wasser-Monolage auf der Oberfläche. Vorteilhaft sind auf der Wasser-Monolage weitere Wassermoleküle gebunden, so dass eine Hydratisierungsschicht mit einer grösseren Dicke als bei der Wasser-Monolage vorliegt. Es können auch mehrere Monolagen aufeinander geschichtet sein. Die Wasser-Monolage ist durch Wasserstoffbrücken (H-Brücken) stark an die Hydroxid-Gruppen der Oberfläche gebunden. Weitere Wassermoleküle können durch Dipol-Dipol-Bindungen und/oder durch Van-der-WaalsKräfte und/oder H-Brücken schwächer an die Wasser-Monolage gebunden werden und somit weitere Moleküllagen bilden.

[0013] Aus der normalen Umgebungs-Atmosphäre können Oberflächen kontaminiert werden durch die darin enthaltenen Stoffe, wie z.B. Kohlenwasserstoffe, etc. Bei dem Implantat nach der Erfindung sollen diese Kontaminationen so gering wie möglich gehalten oder gar gänzlich unterdrückt werden, und zwar auf der hydratisierten Oberfläche selbst, auf der darüber liegenden Wasser-Monolage und auf den eventuell sich über der Wasser-Monolage befindenden weiteren Wasserschichten. Ebenso sollen Kontaminationen innerhalb der vorhergenannten Wasser-Lagen verringert oder gar gänzlich unterdrückt werden. Ein möglicher Schutz vor solchen Kontaminationen bietet z.B. eine geeignete inerte Umhüllung oder Verpackung. Zur Aufrechterhaltung der Hydratisierung der Implantatoberfläche können eine Handhabung und Lagerung des Implantats erfolgen, wie sie in der parallelen Patentanmeldung der Anmelderin (Anmeldenummer CH 00048/12) beschrieben sind.

[0014] In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Metalloberfläche für die Hydratisierung in einem ersten Zustand eine erste Oberflächenladung aufweisen und durch eine Oberflächenbehandlung einen zweiten Zustand mit einer zweiten Oberflächenladung einnehmen, die eine niedrigere positive Oberflächenladung oder eine höhere negative Oberflächenladung im Vergleich zur ersten Oberflächenladung aufweist. Eine blanke Metalloberfläche mit einer solchen Oberflächenladung begünstigt eine vollständige Hydratisierung der Oberfläche. Eine Oberfläche mit einer solchen Oberflächenladung kann auch ohne eine zumindest annähernde Hydratisierung einen positiven Effekt auf das Einwachsverhalten des Implantats haben. Die Anmelderin behält sich daher vor, hierauf eine eigene Patentanmeldung zu richten, deren Inhalt bzgl. der Eigenschaften der Implantatoberfläche vollumfänglich zur Erläuterung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Bezug genommen werden.

[0015] Demnach weist die Oberfläche im zweiten Zustand, in dem das Implantat in den Körper oder ein Körperlumen eingesetzt wird, insgesamt eine negativere Oberflächenladung auf als im ersten Zustand. Vorzugsweise ist die zweite Oberflächenladung der Oberfläche negativ. Dies kann durch die Oberflächenbehandlung auch dann realisiert werden, wenn die Oberflächenladung im ersten Zustand einen positiven Wert hat.

[0016] Die Verwendung eines Implantats nach der vorliegenden Erfindung ist zur Regulierung einer Adsorption von Proteinen auf der Oberfläche des Implantats in Bezug auf Art, Menge und/oder Konformation bestimmter Proteine durch eine definierte Oberfläche, die zumindest grösstenteils hydratisiert ist, vorgesehen. Die definierte Oberfläche kann auch eine definierte Oberflächenladung und/oder eine definierte vorbestimmte Zusammensetzung einer Oxidschicht der Oberfläche aufweisen. Der definierte Zustand wird entsprechend einer gewünschten Regulierung der Proteinadsorption festgelegt. Für verschiedene Anforderungen an die Proteinadsorption können demnach unterschiedliche definierte Zustände festgelegt werden, welche jeweils durch eine geeignete Oberflächenbehandlung erzielt werden.

[0017] Durch ein Implantat nach der vorliegenden Erfindung kann bei einer Implantation des Implantats die Menge von auf der Oberfläche anhaftenden Proteinen und anderen Elementen verändert werden, beispielsweise können unerwünschte Proteine verringert und erwünschte Proteine vermehrt angesiedelt werden. Es können vermehrt Neutrophile auf der Implantatoberfläche angesiedelt werden, die Cathelicidin absondern und somit für eine Reduktion von Restenose verantwortlich sind. Die Adsorption von Thrombozyten kann verringert werden. Somit wird die Gefahr von Komplikationen bei der Implantation eines Implantats deutlich verringert und das Einwachsverhalten des Implantats wird verbessert. Komplikation durch ein Brechen oder ein Absplittern von Beschichtungen auf dem Implantat, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, werden ausgeschlossen.

[0018] Gute Ergebnisse wurden mit Implantaten gemäss der Erfindung erzielt, bei welchen die zweite Oberflächenladung um wenigstens 10%, vorzugsweise um 20% oder mehr, gegenüber der ersten Oberflächenladung negativer ist. Ein ZetaPotential Wert der Oberfläche soll im zweiten Zustand unterhalb des Zeta-Potential Werts im ersten Zustand liegen. Bei

3 einem pH-Wert von ca. 7.4, der dem pH-Wert von Blut entspricht, ist ein Zeta-Potential Wert von weniger als - 60 mV, insbesondere weniger als - 70 mV, vorteilhaft. Das Zeta-Potential kann z. B. zur Bestimmung eines definierten Zustands der Implantatoberfläche dienen. Die genannten Potentialwerte beziehen sich auf ein Bestimmungsverfahren mittels elektrokinetischer Analyse. Bei der Verwendung anderer Bestimmungsverfahren müssen die Angaben von Potentialwerten möglichweise entsprechend dem Verfahrensstandard angepasst werden.

[0019] Ferner kann die Oberfläche des Implantats durch den isoelektrischen Punkt an der Oberfläche charakterisiert werden. Der isoelektrische Punkt ist als pH-Wert definiert, bei welchem die Oberflächenladung gleich null ist. Nach der Erfindung liegt bei der Oberfläche im zweiten Zustand ein isoelektrischer Punkt vor, der niedriger ist als im ersten Zustand der Oberfläche. Beispielsweise liegt der isoelektrische Punkt bei einer hydratisierten Metalloberfläche unter 5.0. Somit kann der isoelektrische Punkt zur Bestimmung eines definierten Zustands der Oberfläche dienen.

[0020] Die Oberflächenbehandlung zur Erzeugung der hydratisierten Implantatoberfläche kann z. B. durch eine Reinigungsbehandlung und eine anschliessende Lagerung in einer Behandlungslösung gegeben sein. Insbesondere kann die Implantatoberfläche in einer neutralen oder leicht sauren, wässrigen Lösung gelagert werden, beispielsweise in einer NaCI-Lösung oder WFI-Wasser (water for injection). Zur Reinigung kann die Implantatoberfläche z. B. einer Plasmabehandlung unterzogen werden. Bei metallischen blanken Oberflächen ist insbesondere eine Oxidationsbehandlung mit einer anschliessenden Lagerung in Behandlungslösung geeignet. Zur Erzeugung einer negativeren Oberflächenladung kann die Implantatoberfläche einer Oberflächenladungs-reduktionsbehandlung, wie z. B. einer Plasmabehandlung, unterzogen werden.

[0021 ] Das Implantat besteht vorzugsweise aus Metall oder einer Metalllegierung, insbesondere aus einer chromhaltigen Legierung, wie einer Kobaltchromlegierung oder einer Platinchromlegierung, oder aus Nitinol. Es kann auch rostfreier Stahl verwendet werden. Derartige Materialien und ihre Eigenschaften sind für die Verwendung bei Implantaten bekannt. Besonders bevorzugt weist das Implantat eine blanke Metalloberfläche auf. Es sind somit keine Beschichtungsvorgänge, wie es z. B. für Medikamente oder dergleichen bekannt ist, notwendig. Auch muss die Oberfläche nicht zur Herstellung einer bestimmten Oberflächenstruktur nachbehandelt werden. Ferner erleichtert eine blanke Oberfläche die Reinigung und ermöglicht somit hochreine Implantatoberflächen. Besonders bevorzugt ist eine hydrophile Oberfläche vorgesehen. Die Hydrophilizität kann z. B. gleichzeitig mit der Oberflächenladungsreduktionsbehandlung oder der Reinigungs-behandlung erzeugt oder erhöht werden. Alternativ kann eine zweite Oberflächenladung und eine Hydratisierung auch bei einem Implantat mit einer Medikamentenbeschichtung vorgesehen sein.

[0022] Die gemäss der Erfindung für die Implantate verwendeten Metalle oder Metalllegierungen haben Metalloberflächen, die in der äussersten Lage ihrer Metallstruktur eine Oxidschicht aufweisen. Die Oxidschicht ist 2 - 3 nm dick und weist Oxide entsprechend des verwendeten Metalls auf. Eine Kobaltchromoberfläche weist z.B. einen Anteil von ca. 2/3Cr203 Oxid auf. Bei einem Implantat nach der vorliegenden Erfindung weist die Oberfläche im zweiten Zustand vorteilhafterweise eine Oxidschicht auf, die gegenüber der Oxidschicht im ersten Zustand, d. h. gegenüber dem Ausgangszustand, veränderte Mengen an Oxiden aufweist. Es ist auch möglich, dass die Oxidschicht im zweiten Zustand eine veränderte Dicke aufweist, vorzugweise dicker ist, als im ersten Zustand. Im Fall eines Implantats aus Kobaltchrom kann die Oxidschicht der Oberfläche im zweiten Zustand relativ zum ersten Zustand eine erhöhte Menge an Chromoxid und/oder eine verminderte Menge an Kobaltoxid und Nickeloxid aufweisen. Im Fall eines Nitinol Implantats kann eine verminderte Menge an Nickeloxid oder eine Elimination von Nickeloxid erreicht werden. Somit kann eine definierte Oberflächenladung auf der Implantatoberfläche mit einer vorbestimmten Zusammensetzung verschiedener Oxide in der Oxidschicht erzeugt werden. Für eine selektive Veränderung der Oxidschicht bei einer Metalloberfläche für Implantate eignen sich Chromlegierungen besonders. Für eine Oberfläche mit einer Hydratisierung werden vorzugsweise Chromlegierungen mit mindestens 5% Chrom verwendet. Empirische Untersuchungen haben ermittelt, dass durch die hohe Affinität von Chrom zu Sauerstoff, solche Chromlegierungen einen erhöhten Anteil an Chromoxid auf der Oberfläche aufweisen, als im Vergleich zum Chromgehalt der Legierung selbst. Das Chromoxid wird demnach bevorzugt aussen an der Legierung angelagert und in erhöhter Konzentration. Nach der Erfindung wird vorzugsweise ein Implantat verwendet, das aus einer chromhaltigen Legierung besteht, wobei die Oberfläche eine Oxidschicht aufweist, bei der wenigstens 30% des Oxids aus Chromoxid besteht, vorzugsweise aus wenigstens 50%. Nach der Erfindung reagiert das Chromoxid mit den Wassermolekülen und resultiert in Chromhydroxid, welches mit zumindest einem gebundenen Wasser-Monolayer hydratisiert ist. Mit einem solchen Anteil an hydratisierten Chromhydroxiden kann sichergestellt werden, dass die Implantatoberfläche zumindest grösstenteils hydratisiert ist.

[0023] Die Konformation von auf einer Implantatoberfläche adsorbierten Proteinen nimmt ebenfalls Einfluss auf das Anhaften von Neutrophilen und Thrombozyten und somit auf das Einwachsverhalten eines Implantats. Proteine sind komplexe Kopolymere, deren 3-dimensionale Struktur aus mehreren Niveaus aufgebaut ist. Am Strukturaufbau können Aminosäuresequenzen, verschiedene a-helix und ss-sheet Strukturen, die gemeinsame Struktur mehrerer Polypeptide und dergleichen beteiligt sein. Als natürliche Konformation wird eine Konformation der Proteine verstanden, welche die Proteine einnehmen, wenn keine äusseren Einflüsse auf die 3-dimensionale Struktur der Proteine einwirken und diese beeinflussen. Als eine zumindest nahezu natürliche, bzw. naturähnliche Konformation soll eine Konformation bezeichnet werden, bei der zwar geringe Veränderungen in der Proteinstruktur vorliegen, diese Veränderungen jedoch keinen oder einen vernachlässigbaren Einfluss auf Funktion und Wirkung des Proteins haben. Bei den Proteinen gibt es verschiedene Bereiche, z. B. positiv oder negativ geladene Bereiche, hydrophile und hydrophobe Bereiche, welche je nach räumlicher Organisation der Proteine exponiert werden und spezifische biologische Funktionen durchführen können. Durch Adsorption auf einer

4 Oberfläche ändert sich die Proteinkonformation. Generell hat ein Protein z. B. auf einer hydrophoben Oberfläche eine stark denaturierte Konformation, während auf einer hydrophilen Oberfläche eine weniger denaturierte Konformation vorliegt. Die hydrophilen Komponenten der Proteine in der natürlichen Konformation liegen meist aussen und die hydrophoben Komponenten liegen meist innen und sind nur durch eine starke Konformationsänderung für die hydrophobe Oberfläche zugänglich. Durch eine Messung des Verhältnisses von a-helix und ss-sheets oder durch die Messung von spezifischen Aminosäuren auf der Proteinoberfläche können Informationen über die Proteinkonformation gewonnen werden.

[0024] Bei der vorliegenden Erfindung wurde überraschend festgestellt, dass z. B. Fibrinogen auf einer Implantatoberfläche nach der Erfindung zumindest nahezu in seiner natürlichen, bzw. naturähnlichen Konformation angesiedelt werden kann, wie durch oben genannte Beobachtungen bestätigt wurde. Die Wirkung von Fibrinogen auf einer Implantatoberfläche nach der Erfindung kann verbessert werden, da Fibrinogen hauptsächlich in einer vorteilhaften Konformation adsorbiert wird. Im Gegensatz dazu wird Fibrinogen auf einer Implantatoberfläche im Ausgangszustand einer Metalloberfläche in einem denaturierten Zustand adsobiert, wodurch ein negativer Einfluss auf das Einwachsen eines Implantats erfolgt. In einem denaturierten Zustand weist Fibrinogen eine veränderte 3-dimensionale Struktur und eine veränderte räumliche Aufteilung unterschiedlicher Fibrinogenbereiche auf, als in natürlichem Zustand. Auch bei anderen Proteinen fördert eine natürliche Konformation ein positives Einwachsen des Implantats.

[0025] Bei der Implantation in ein Körperlumen kann die körpereigene Abwehr den Unterschied zwischen natürlichem und denaturiertem Protein, insbesondere von Fibrinogen erkennen, so dass denaturiertes Protein als Fremdkörper identifiziert und eine Gegenreaktion ausgelöst wird. Fibrinogen und andere Proteine können in einer natürlichen Konformation einem gesunden Einwachsverhalten eines Implantats förderlich sein, während z. B. Fibrinogen in einer denaturierten Konformation dem Einwachsverhalten abträglich ist. Die blosse Menge an Fibrinogen ist daher weniger entscheidend für das Einwachsen des Implantats.

[0026] Die Anmelderin behält sich daher vor, eine eigene Patentanmeldung zu richten auf ein Implantat zur Implantation in einen Körper mit einer Oberfläche, die in implantiertem Zustand für einen Kontakt mit dem Körper oder einem Körperfluid vorgesehen ist, wobei die Oberfläche eine Lage von Proteinen, insbesondere von Fibrinogen, in einer zumindest nahezu natürlichen, bzw. naturähnlichen Konformation aufweist. Die Lage von Proteinen in einer zumindest naturähnlichen Konformation wird vorteilhaft auf einer blanken Metalloberfläche des Implantats vorgesehen. Weiter wird die Lage vorteilhaft auf einer hydrophilen Oberfläche des Implantats vorgesehen. Die Ausführungen zu den Eigenschaften und den Vorteilen einer Lage von Proteinen in einer zumindest nahezu natürlichen, bzw. naturähnlichen Konformation aus einer solchen Patentanmeldung werden vollumfassend in den Umfang der vorliegenden Patentanmeldung aufgenommen, um die Ausführungen zur vorliegenden Erfindung zu ergänzen und zu unterstützen.

[0027] Bei der Verwendung des Implantats kann im Vergleich zum Ausgangszustand der Implantatoberfläche in dem definierten zweiten Zustand der i Oberfläche die Menge an adsorbierten Proteinen variieren. Zum Beispiel kann die absolute Menge an adsorbierten Proteinen verringert werden und/oder es können bestimmte Arten von Proteinen vermehrt und andere Arten von Proteinen vermindert adsorbiert werden. Somit wird das Risiko von unerwünschten Ablagerungen von Proteinen vermindert. Es kann also die Art der anhaftenden Proteine reguliert werden, indem ein geeigneter definierter zweiter Zustand mit der Hydratisierung und beispielsweise unterschiedlichen Oxiden in der Oxidschicht oder unterschiedlicher Oberflächenladung erzeugt wird. Durch die Herstellung eines Implantats mit einer hydratisierten Oberfläche kann auf die Adsorption der Proteine Einfluss genommen werden. Es können auf der Oberfläche weniger Macroglobulin und/ oder Apolipoprotein A anhaften und mehr Apolipoprotein E, Kininogen und/oder Plasminogen adsorbiert werden. Darüber hinaus kann die Konformation von Proteinen auf der Oberfläche reguliert werden. Beispielsweise kann Fibrinogen entsprechend seiner natürlichen Konformation auf der Implantatoberfläche angesiedelt werden, wie oben dargelegt. Dadurch bleibt seine natürliche Wirksamkeit erhalten und die Ablagerung von Neutropenien wird gefördert.

[0028] Ausführungsbeispiele und experimentelle Ergebnisse für Implantate nach der Erfindung werden im Folgenden anhand der Figuren erläutert, welche nicht einschränkend auszulegen sind. Aus den Figuren offenbar werdende Merkmale und Zusammenhänge sollen einzeln und in jeder Kombination als zur Offenbarung der Erfindung gehörend betrachtet werden. In den Figuren zeigen:

[0029] Fig. 1 schematischer Ablauf des Einwachsens eines herkömmlichen blanken Metallstents (oben) und eines erfindungsgemässen blanken Metallstents mit einer erhöhten negativen Oberflächenladung nach der Erfindung (unten),

[0030] Fig. 2 Schema zum chemischen Vorgang bei einer Hydratisierung einer Metalloberfläche mit Chromoxid,

[0031 ] Fig. 3a Diagramm der Menge an adsorbierten Proteinen auf einer Implantatmetallprobe mit einer Kobaltchromoberfläche mit einer ersten Oberflächenladung und einer zweiten Oberflächenladung aus einer Messung mittels μ-BCA Methode,

[0032] Fig. 3b Diagramm der Menge an adsorbierten Proteinen auf einer Implantatmetallprobe mit einer Kobaltchromoberfläche mit einer ersten Oberflächenladung und einer zweiten Oberflächenladung aus einer Messung mittels Qubit Methode,

[0033] Fig. 4a - 4g Diagramme der Proteinadsorption einer Implantatmetallproben mit einer Kobaltchromoberfläche mit einer ersten Oberflächenladung und einer zweiten Oberflächenladung für die Proteine Plasminogen, Kininogen, Apolipoprotein E, Apolipoprotein A, α 2-Makroglobulin, Fibrinogen und Albumin,

5 [0034] Fig. 5 Diagramm einer Anzahl an Neutrophilen auf Probenoberflächen mit einer ersten Oberflächenladung und einer zweiten Oberflächenladung in unterschiedlicher Umgebung,

[0035] Fig. 6 Diagramm des Zusammenhangs einer Fibrinogenkonzentration auf die Adsorption von Neutrophilen,

[0036] Fig. 7 Diagramm einer Anzahl an Neutrophilen auf Probenoberflächen mit einer unbehandelten Oberfläche und einer hydratisierten Oberfläche für unterschiedliche Probenoberflächen und

[0037] Fig. 8 Diagramm einer Anzahl an Thrombozyten auf Probenoberflächen mit einer unbehandelten Oberfläche und einer hydratisierten Oberfläche für unterschiedliche Probenoberflächen.

[0038] Es wurden verschiedene Experimente durchgeführt und verschiedene Messverfahren angewendet, um die Signifikanz des verbesserten Einwachsens eines Implantats nach der vorliegenden Erfindung zu untersuchen. Dabei wurde eindeutig festgestellt, dass ein Implantat mit einer zumindest grösstenteils hydratisierten Oberfläche im Vergleich zu einer Implantatoberfläche ohne oder nur geringer Hydratisierung, bzw. einer Implantatoberfläche ohne eine Hydratationsbehandlung, ein Einwachsen des Implantats ohne Komplikationen begünstigt.

[0039] Als Implantat wurde ein Stent mit blanker Metalloberfläche verwendet, wie er z. B. im Stand der Technik hergestellt und als Gefässprothese verwendet wird. Die äussere Oberfläche des Stents ist zum Anliegen an einer Gefässwand eines Körpers vorgesehen. Die Oberflächen des Stents kommen mit dem Blut im Gefäss in Kontakt. Ferner wurden Metallproben z. B. in Form von Scheiben für die Durchführung von Oberflächenmessungen verwendet. Die Metallproben bestehen aus einem Metall oder einer Metalllegierung, wie es auch für ein Implantat, bzw. den Stent, verwendet wird. Somit sind die Metalloberflächen der Proben äquivalent zu Oberflächen von zur Implantation vorgesehenen Stents. Es wird Kobaltchrom, Platinchrom und Nitinol untersucht. Grundsätzlich können auch andere Metalle oder Metalllegierungen mit vergleichbaren Eigenschaften für ein erfindungsgemässes Implantat verwendet werden.

[0040] Bei den nachfolgend beschriebenen Messungen wurden folgende Metallproben verwendet: Eine Kobaltchromlegierung MP35N (ASTM F562) bestehend aus ca. 34 wt% Kobalt, ca. 35 wt% Nickel, ca. 20 wt% Chrom, ca. 10 wt% Molybdän und weniger als 1 wt% von Titan und Eisen und eine Kobaltchromlegierung L605 (ASTM F90) bestehend aus ca. 51 wt% Kobalt, ca. 20 wt% Chrom, ca. 15 wt% Wolfram, ca. 10 wt% Nickel, weniger als 3 wt% Eisen, ca. 1.5 wt% Mangan und weniger als 1 wt% Silizium.

[0041 ] Es wurden folgende Messverfahren und Messeinrichtungen verwendet: Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS-Messung) mit einem Kratos Axis Nova Gerät an 12 unterschiedlichen Proben und Zeta Potential Messung mit einem Surpass Electrokintetik Analyzer mit variablem phl-Wert an 2 unterschiedlichen Proben.

[0042] Die untersuchten Stents und die Metallproben liegen zunächst in einem ersten Zustand ohne oder mit nur geringer Flydratisierung vor, der einem Ausgangszustand entspricht. Der Ausgangszustand liegt z. B. bei einem Stent vor, wie er in herkömmlicher Weise zur Implantation verwendet wird. Der Stent ist also im Ausgangszustand fertig hergestellt und im Sinne des Standes der Technik zur Implantation bereit. Zur Erzeugung des zweiten Zustands mit einer zumindest grösstenteils hydratisierten Oberfläche werden der Stent und die Metallproben einer Oberflächenbehandlung unterzogen. Eine solche Oberflächenbehandlung zur Erzeugung der Flydratisierung kann z. B. ein Bads in einer vorher erwähnten Lösung sein.

[0043] Zudem kann eine Oberflächenbehandlung zur Veränderung der Oberflächenladung erfolgen, z. B. durch eine Oxidationsbehandlung in Form einer Plasmabehandlung und/oder eines Bads in einer vorher erwähnten wässrigen Lösung sein. Die Plasmabehandlung führt zu einer Oxidation und Entfernung von Kohlenwasserstoff. Für das Plasma können unterschiedliche Gase verwendet werden, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Beispielsweise wird ein Sauerstoffplasma verwendet. Das Bad kann einen vorbestimmten pH-Wert aufweisen, der auf das Material der Metallproben abgestimmt ist. Beispielsweise wird eine alkalische Lösung verwendet. Zur Reduzierung der Oberflächenladung auf der Oberfläche wird beispielsweise ein Argonplasma, das nicht oxidierend wirkt, in Kombination mit einem Bad in einer wässrigen NaCI-Lösung, die oxidierend wirkt, verwendet werden. Die behandelte Oberfläche weist einheitliche Oberflächeneigenschaften mit einer zweiten, geringeren Oberflächenladung und einer Hydratisierung im Sinne der Erfindung auf.

[0044] Zur Aufrechterhaltung der Hydratisierung der Implantatoberfläche können eine Handhabung und Lagerung des Implantats erfolgen, wie sie in der parallelen Patentanmeldung der Anmelderin (Anmeldenummer CH 00048/12) beschrieben sind. Diese Anmeldung wird vollumfänglich zur Offenbarung der Erfindung in Bezug genommen, da sie aufzeigt in welcher Weise Stentoberflächen mit definierten Oberflächeneigenschaften bis zur Implantation beibehalten werden können. Mit der Bereitstellung eines Stents innerhalb eines Stroms eines definierten Mediums in einer Umhüllung, kann der zweite Zustand der Implantatoberfläche beibehalten werden.

[0045] Der Stent kann einer Oberflächenbehandlung auch dann unterzogen werden, wenn er bereits in oder auf einem Einführsystem zum Einführen des Stents in den Körper oder ein Körperlumen eingesetzt ist oder nach der Behandlung in ein solches System eingesetzt werden. Dabei ist darauf zu achten, dass die Oberflächenladung des zweiten Zustands erhalten bleibt.

[0046] In den Fig. 1 a bis 1 c wird der Ablauf des Einwachsens eines herkömmlichen Metallstents V mit blanker Oberfläche in einem ersten Zustand (oben) und eines erfindungsgemässen Metallstents 1 mit blanker Oberfläche in einem zweiten

6 Zustand mit einer erhöhten negativen Oberflächenladung (unten) gezeigt. Fig. 1 d zeigt für die Stents 1 und das Einwachsen der Stents in einer Herzkranzarterie eines Schweins nach 30 Tagen.

[0047] In Fig. 1 a ist der Stent am Ort der Implantation platziert und die Oberflächen sind gegenüber Blut exponiert. Beim herkömmlichen Stent V (Fig. 1 a, oben) erfolgt zunächst eine Ablagerung von Proteinen, welche sowohl das Anhaften, als auch die Funktionalität von Neutrophilen verhindern, so genannte Neutrophilinhibitoren 2 (oc 2-Makroglobulin, Apolipoprotein A). Beim Stent 1 mit erhöhter negativer Oberflächenladung (Fig. 1 a, unten) sind die Neutrophilinhibitoren stark reduziert und zugleich lagern sich sowohl Proteine ab, welche die Anhaftung von Thrombozyten verhindern (Kininogen high molecular weight - HMWK), als auch Proteine, welche die Anhaftung von Neutrophilen auf der Stentoberfläche fördern (z. B. Plasminogen, Fibrinogen in natürlicher oder zumindest naturähnlicher Konformation), so genannte Neutrophilpromotoren 3. Entsprechend werden anschliessend bei dem Stent V im ersten Zustand (Fig. 1 b, oben) auf den Neutrophilinhibitoren 2 hauptsächlich Thrombozyten 4 angesiedelt, welche grundsätzlich unerwünscht sind. Bei dem Stent 1 mit erhöhter negativer Oberflächenladung (Fig. 1 b, unten) werden hingegen Neutrophile 5 aus dem Blut des Patienten auf den Neutrophilpromotoren 3 angesiedelt und aktiviert, während Thrombozyten abgewiesen werden. Die aktivierten Neutrophile 5 sondern das Protein Cathelicidin (LL37) 6 auf der Stentoberfläche ab, vgl. Fig. 1 c unten. Dadurch kann der Vorgang des Einwachsens positiv unterstützt werden, ohne dass hierfür eine Medikamentenbeschichtung auf der Metalloberfläche aufgetragen werden muss oder eine Medikamentenabgabe erforderlich ist. Bei dem Stent 1<'>im ersten Zustand wurde Cathelicidin nur in geringem Mass gefunden. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass der Stent 1 im zweiten Zustand zwei bis dreimal mehr Cathelicidin ansammelt als der herkömmliche Stent.

[0048] Fig. 1 d zeigt für die Stents 1 und 1<'>das Einwachsen der Stents in einer Herzkranzarterie eines Schweins nach 30 Tagen. Der Stent 1 mit einer hydratisierten Oberfläche zeigt ein gleichmässiges Einwachsverhalten mit einem weit offenen Innenlumen (siehe Fig. 1 d, unten). Der Stent V im Ausgangszustand zeigt jedoch ein Einwachsen mit einer erneuten Verengung des Durchgangs (siehe Fig. 1 d, oben). Zusammenfassend lässt sich festhalten: Die Oberfläche des Stents 1 mit einer gegenüber herkömmlichen Stents zumindest grösstenteils hydratisierten Oberfläche unterstützt und fördert diejenigen bioaktiven Prozesse, die zu einem gesunden und erwünschten Einwachsen des Stents 1 führen. Unerwünschte Prozesse werden dagegen eingedämmt oder unterbunden.

[0049] Fig. 2 zeigt die Zustände bei einer Hydratisierung einer Implantatoberfläche mit Chromoxid in der äusseren Oxidschicht. Links ist das Chromoxid in einem Zustand ohne Hydratisierung dargestellt. Die Chromatome haben, durch ihre hohe Affinität zu Sauerstoff, Sauerstoffatome gebunden. Ausgehend von diesem Zustand geht das Chromoxid durch eine Chemisorption von Wassermolekülen in Chromhydroxid über, bei dem die Hydroxygruppen durch eine starke Bindung an die Oberfläche gebunden werden (Fig. 2, Mitte). Durch Wasser Physisorption wird ein weiterer Zustand (Fig. 2, rechts) mit einer physisorbierten Wasserschicht, in welcher das Wasser zum Teil dissoziiert sein kann, erhalten. Dabei sind die Wassermoleküle durch eine Wasserstoffbrückenbindung an die Hydroxygruppen gebunden. In diesem Zustand weist die Implantatoberfläche eine Wasser-Monolage auf, wie es bevorzugt für die Hydratisierung gemäss der Erfindung vorgesehen ist. Auf dieser Wasser- Monolage können, z. B. durch ein Wasserbad, weitere Wassermoleküle angelagert werden und somit eine dickere Schicht von Wasser erreicht werden. Diese weiteren Wassermoleküle sind schwächer gebunden, etwa durch Van-der-Waals oder Dipol-Dipol Kräfte. Die Physisorption von Wassermolekülen kann durch eine geeignete Vorbehandlung, z. B. eine Reinigung und insbesondere durch eine Reduzierung der Oberflächenladung, unterstützt werden, so dass eine zumindest grösstenteils hydratisierte Implantatoberfläche zuverlässig hergestellt werden kann.

[0050] Experimentelle Untersuchungen einer Oxidschicht auf einer Oberfläche von MP35N und L605 Proben haben gezeigt, dass im Ausgangszustand die Oxidschicht eine Dicke von 2 - 3 nm aufweist. Bei der Bestimmung von MP35N Proben mit dem Elektrokinetik Analyzer (XPS-Messung) wurde Folgendes festgestellt. Bei einer ersten MP35N Probe im Ausgangszustand besteht die Oxidschicht im Wesentlichen aus ca. 66% Cr203(Cr(lll)) Oxid, ca. 10% Co-Oxid, ca. 10% Mo-Oxid, ca. 9 % Ni-Oxid, ca. 5% Ti-Oxid. Eine zweite MP35N Probe wurde einer Oxidierungsbehandlung gefolgt von einer Lagerung in einer neutralen Lösung unterzogen und liegt somit in einem zweiten Zustand gemäss der Erfindung vor. Bei der zweiten MP35N Probe weist die Oxidschicht ebenfalls eine Dicke von 2 - 3 nm auf und besteht aus 75% Cr203(Cr(lll)) Oxid, ca. 7% Co-Oxid, ca. 8% Mo-Oxid, ca. 7 % Ni-Oxid und ca. 4% Ti-Oxid. Bei der Messung der L605 Proben wurden vergleichbare Ergebnisse ermittelt. Lediglich Molybdän ist durch Wolfram substituiert und es wird weniger Nickel gemessen, das durch Kobalt kompensiert wird, wie es den unterschiedlichen Verhältnissen der Metalle in den unterschiedlichen Legierungen entspricht. Es wurde eine grössere Menge an Chromoxid und eine geringere Menge an Kobalt- und Nickeloxid gemessen. Daraus ergibt sich, dass im zweiten Zustand mit einer gesteigerten negativen Oberflächenladung die Menge an Chromoxid höher und die Menge an Kobaltoxid und Nickeloxid niedriger ist als im ersten Zustand. Darüber hinaus bildet sich eine Hydratisierung auf der Oberfläche, wobei die Wassermoleküle z. B. an die Chromionen binden, wie vorher erläutert.

[0051 ] Wie vorher erwähnt kann durch die Art der Oberflächenbehandlung, also z. B. Reinigung durch Plasma-Behandlung und nasser Lagerung in Lösungen, kann zum Einen die Oberflächenladung auf einen negativeren Wert verändert werden und zum Anderen kann die Zusammensetzung der Oxidschicht beeinflusst und somit reguliert werden.

[0052] Für die bei den Untersuchungen verwendeten zwei Metallproben aus unterschiedlichen Kobaltchromlegierungen wurden das Zeta-Potential und die Oberflächenladung bestimmt. Es wurde das Zeta-Potential bei einem pH-Wert von 7.4 in verdünnter KCI-Lösung gemessen, wie es den pH-Bedingungen in Blut entspricht. Im zweiten Zustand nach der Oberflächenbehandlung liegt bei der MP35N Probe ein Zeta-Potential von ca. -95mV. Für die L605 Probe wird ein Zeta-Potential

7 von -80mV gemessen. Dies entspricht einer negativeren Oberflächen-Iadung bei beiden Proben nach der Oberflächenbehandlung. Beide behandelten Proben weisen einen isoelektrischen Punkt unter 5.0 auf. Das Zeta-Potential wurde mittels einer elektrokinetischen Analyse bestimmt.

[0053] In den Fig. 3a und 3b werden Ergebnisse aus der Bestimmung der Gesamtmenge an auf den Oberflächen adsorbierten Proteinen gezeigt. Fig. 3a zeigt das Ergebnis aus einer μ-BCA Messung, bei welcher der Effekt der Protein-Kupfer-Chelatbildung und der Reduktion des Kupfers mit Bicinchoninisäure (BCA) zu einem farbigen Lösungsprodukt für eine Fluoreszenzmessung ausgenutzt wird. Fig. 3b zeigt das Ergebnis aus einer Qubit Messung, bei welcher die auf der Oberfläche anhaftenden Proteine desorbiert und mit einem Marker für eine Fluoreszenzanalyse versehen werden. Mit beiden Messmethoden zeigt sich eine signifikante Reduktion der Proteinadsorption.

[0054] In Fig. 3a wird die Gesamtadsorption von Proteinen für eine Metallprobe ohne oder mit geringer Hydratisierung (erster Zustand, linker Balken) und für die Metallprobe mit einer hydratisierten Oberfläche (zweiter Zustand, rechter Balken) gezeigt. Im ersten Zustand werden zwischen 1.2 und 1.7 pg/cm<2>Proteine auf der Metalloberfläche adsorbiert. Im zweiten Zustand werden dagegen zwischen 0.7 und 0.9 pg/cm<2>Proteine adsorbiert. In Fig. 3b wird die Gesamtadsorption von Proteinen für eine Metallprobe ohne oder mit geringer Hydratisierung (erster Zustand, linker Balken) und für die Metallprobe mit einer hydratisierten Oberfläche (zweiter Zustand, rechter Balken) gezeigt. Im ersten Zustand werden zwischen 36 und 40 willkürliche Einheiten Proteine auf der Oberfläche gemessen. Im zweiten Zustand werden dagegen zwischen 30 bis 34 willkürliche Einheiten Proteine gemessen.

[0055] In den Fig. 4a bis 4g sind Diagramme von Messungen der Proteinadsorption eines Implantats mit einer Kobaltchromoberfläche ohne oder mit geringer Hydratisierung (erster Zustand) und einer zumindest überwiegend hydratisierten (zweiter Zustand) Oberfläche für die Proteine Plasminogen (Fig. 4a), Kininogen (Fig. 4b), Apolipoprotein E (Fig. 4c), Apolipoprotein A (Fig. 4d), α 2-Makroglobulin (Fig. 4e), Fibrinogen (Fig. 4f) und Albumin (Fig. 4g) gezeigt. Die Metallproben entsprechen dem Material eines erfindungsgemässen Implantats und weisen eine blanke Kobaltchromoberfläche auf. Im ersten Zustand wird die Oberfläche ohne weitere Behandlungsschritte, also im Ausgangszustand, vermessen. Im zweiten Zustand wurde die Oberfläche einer Hydratisierungs behandlung, wie vorher beschreiben, unterzogen und weist somit eine zumindest grösstenteils hydratisierte Oberfläche gemäss der Erfindung auf. Das Zeta-Potential im ersten Zustand liegt bei ca. -55 mV und im zweiten Zustand bei ca. -95 mV. Die Metallproben wurden zur Messung der Proteinadsorption in Blut inkubiert. Hierfür wurden die Proben in Schalen mit frischem Blut eingelegt und für zwei Stunden bei 37 °C und statischen Bedingungen inkubiert. Anschliessend wurden die Proben mit dem vorher erwähnten Verfahren gemessen. Die Ergebnisse in den Fig. 4a bis 4g werden derart dargestellt, dass die Adsorption auf der unbehandelten Oberfläche auf 100 normiert ist. Somit wird die Abweichung hierzu, die bei einer behandelten Oberfläche vorliegt, klar ersichtlich.

[0056] In Fig. 4a wird die Menge an Plasminogen auf der Probenoberfläche im ersten Zustand (linker Balken) und im zweiten Zustand (rechter Balken) gezeigt. Die Adsorption im ersten Zustand ist auf 100 +/-10 normiert. Im zweiten Zustand wird dagegen ein Wert von 400 +/-150 erreicht. Im zweiten Zustand liegt somit eine signifikant grössere Menge an Plasminogen vor, welches u. a. für die Anlagerung von Neutrophilen verantwortlich ist.

[0057] In Fig. 4b wird die Menge an Kininogen auf der Stentoberfläche im ersten Zustand (linker Balken) und im zweiten Zustand (rechter Balken) gezeigt. Die Adsorption im ersten Zustand ist auf 100 +/- 5 normiert. Im zweiten Zustand wird dagegen ein Wert von 300 +/- 80 erreicht. In Fig. 4c wird die Menge an Apolipoprotein E auf der Stentoberfläche im ersten Zustand (linker Balken) und im zweiten Zustand (rechter Balken) gezeigt. Die Adsorption im ersten Zustand ist auf 100 +/- 3 normiert Im zweiten Zustand ein Wert von 150 +/- 30 erreicht. Von Kininogen und Apolipoprotein E ist bekannt, dass es die Aggregation von Thrombozyten verhindert. Somit kann die Menge an Thrombozyten auf einer implantierten Stentoberfläche durch die Erhöhung der Proteine Kininogen und Apolipoprotein E auf der Oberfläche reguliert werden.

[0058] In Fig. 4d wird die Menge an Apolipoprotein A auf der Stentoberfläche im ersten Zustand (linker Balken) und im zweiten Zustand (rechter Balken) gezeigt. Die Adsorption im ersten Zustand ist auf 100 +/-10 normiert. Im zweiten Zustand wird dagegen nur ein Wert von 50 +/-12 erreicht. In Fig. 4e wird die Menge an a2-Makroglobulin auf der Stentoberfläche im ersten Zustand (linker Balken) und im zweiten Zustand (rechter Balken) gezeigt. Die Adsorption im ersten Zustand ist auf 100 +/- 2 normiert. Im zweiten Zustand wird dagegen nur ein Wert von 80 +/- 3 erreicht. Im zweiten Zustand liegt somit jeweils eine signifikant geringere Menge an Apolipoprotein A und a2-Makroglobulin vor. Apolipoprotein A und a2Makroglobulin verringern die Adsorption von Neutrophilen und unterbinden die Funktion von Neutrophilen. Apolipoprotein A hemmt zudem Cathelicidin (LL-37), das ein positives Einwachsen von Implantaten fördert.

[0059] In Fig. 4f wird die Menge an Fibrinogen auf der Stentoberfläche im ersten Zustand (linker Balken) und im zweiten Zustand (rechter Balken) gezeigt. Die Adsorption im ersten Zustand ist auf 100 +/-10 normiert. Im zweiten Zustand wird dagegen nur ein Wert von 70 +/-5 erreicht. Fibrinogen kann die Adsorption von Thrombozyten fördern und von Neutrophilen hemmen. Es ist daher vorteilhaft die Menge an Fibrinogen auf der Implantatoberfläche zu reduzieren.

[0060] In Fig. 4g wird die Menge an Albumin auf der Stentoberfläche im ersten Zustand (linker Balken) und im zweiten Zustand (rechter Balken) gezeigt. Die Adsorption im ersten Zustand ist auf 100 +/-10 normiert. Im zweiten Zustand wird dagegen ein Wert von 1 15 +/-15 erreicht.

[0061 ] Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die Stentoberfläche im zweiten Zustand mit einer hydratisierten Oberfläche im Vergleich zur Oberflächenladung im ersten Zustand weniger Proteine aufweist, die die Menge und Funktion

8 von Neutrophilen auf der Oberfläche verringern, und mehr Proteine aufweist, die die Aggregation von Thrombozyten verringern. Die Ergebnisse zeigen, dass die Metalloberfläche im zweiten Zustand mit einer geringeren Menge an Proteinen besetzt wird als im ersten Zustand. Es werden bevorzugt Thrombozytinhibitoren, wie Kininogen, und Neutrophilpromotoren, wie Plasminogen, adsorbiert. Weiterwerden weniger Neutrophilinhibitoren, wie z. B. Apolipoprotein A und a2-Makroglobulin auf der Oberfläche angesiedelt. Auf einer implantierten Oberfläche können daher schnell Neutrophile anhaften und ein erfolgreiches Einwachsen des Stents unterstützen.

[0062] Bei einem bevorzugten Vorgehen wird auf der Implantatoberfläche durch eine Oberflächenladungsreduktionsbehandlung und/oder durch eine Oxidations-behandlung eine definierte zweite Oberflächenladung und/oder eine definierte vorbestimmte Zusammensetzung der Oxidschicht, wie oben beschrieben, hergestellt werden, die auf eine definierte Adsorption vorbestimmter Mengen verschiedener Proteine auf der Oberfläche abgestimmt ist und die Hydratation der Oberfläche unterstützt. Durch die Erzeugung einer definierten Oberfläche kann auf die Adsorption von Proteinen Einfluss genommen werden, die Adsorption von erwünschten Proteinen wird gefördert und die Adsorption von unerwünschten Proteinen wird gehemmt. Es erfolgt somit eine selektive Proteinadhäsion auf der Metalloberfläche. Ein Stent mit einer hydratisierten Oberfläche nach der Erfindung kann die Menge der auf dem Implantat ablagernden Proteine Fibrinogen, a2-Makroglobulin und/oder Apolipoprotein A reduzieren und die Menge der Proteine Apolipoprotein E, Kininogen und/oder Plasminogen erhöhen.

[0063] Diese Zusammenhänge werden durch Messungen der Menge an Neutrophilen auf einer hydratisierten Oberfläche einer Metallprobe, die einer Stentoberfläche entspricht, und einer solchen Oberfläche ohne oder mit geringer Hydratisierung bestätigt. In Fig. 5 werden Kobaltchrom-Proben in Fluiden mit unterschiedlichen Anteilen an Proteinen inkubiert. Grundsätzlich wirken Proteine als Mediatoren für die Ansiedlung von Neutrophilen, wobei zuerst Proteine auf der Oberfläche anhaften und anschliessend Neutrophile. Das linke Balkenpaar zeigt eine Messung, bei der die Metallprobe regulärem, menschlichen Blut ausgesetzt ist. Es zeigt sich, dass die Probe ohne Hydratisierung (linker Balken), nur ca. 8% der Menge an Neutrophilen im Vergleich zu einer hydratisierten Oberfläche (rechter Balken) annimmt. Das mittlere Balkenpaar in Fig. 5 zeigt eine Messung, bei der eine Metallprobe einem Fluid mit Neutrophilen ausgesetzt wurde, das jedoch keine Proteine enthält, wie es normalerweise bei einem Blutfluid der Fall wäre. Im hydratisierten Zustand (rechter Balken) werden ungefähr 15% weniger Neutrophile angelagert als im ersten, unbehandelten Zustand (linker Balken). Das rechte Balkenpaar zeigt eine Messung, bei der eine Metallprobe zuerst in Blutplasma inkubiert wurde. Das heisst, es erfolgte zuerst eine Ablagerung von Proteinen aus Blut und anschliessend eine Adsorption von Neutrophilen. Im hydratisierten Zustand (rechter Balken) werden ungefähr 20x mehr Neutrophile angelagert als im Zustand ohne oder mit geringer Hydratisierung (linker Balken). Die Messungen bestätigen, dass bei einer hydratisierten Metalloberfläche im Vergleich zu einer unbehandelten Metalloberfläche im Ausgangszustand deutlich vermehrt Neutrophile adsorbiet werden, sofern Proteine verfügbar sind, die mit der Oberfläche reagieren können.

[0064] In Fig. 6 wird am Beispiel des Proteins Fibrinogen der Einfluss der Präsenz dieses Proteins auf einer Metalloberfläche Zustand mit und ohne Hydratisierung veranschaulicht. Vergleichbare Messungen sind auch für andere Proteine mögliche. Bei der Messreihe werden jeweils eine unbehandelte Metalloberfläche ohne Hydratisierung und eine behandelte, hydratisierte Oberfläche einem Fluid mit gleichbleibendem Anteil an Albumin von 50mg/ml und unterschiedlichen Anteilen an Fibrinogen ausgesetzt und die Menge an adsorbierten Neutrophilen gemessen. Bei den Balkenpaaren für unbehandelte (links) und behandelte (rechts) Metallproben wurden von links nach rechts gesehen folgende Anteile an Fibrinogen verwendet: 3 mg/ml, 0.3 mg/ml und 0.03 mg/ml. Bei allen drei Messungen werden auf der hydratisierten Metalloberfläche 15-20 mal mehr Neutrophile adsorbiert als bei der unbehandelten Metalloberfläche. Die Messungen bestätigen, dass eine hydratisierte Oberfläche im Vergleich zur unbehandelten Oberfläche die Adsorption von Fibrinogen verringert und somit die Anzahl von adsorbierten Neutrophilen erhöht, welche ein positives Einwachsverhalten eines Implantats fördern. Darüber hinaus ist nicht allein die verfügbare Menge an Fibrinogen entscheidend, sondern auch dessen Konformation, wie vorher erläutert.

[0065] Die durchgeführten Messungen belegen die positive Einwirkung einer Implantatoberfläche mit einer hydratisierten Oberfläche auf das Einwachsen eines Implantats nach der Implantation, wie es in den in Fig. 1 a bis 1 d erläuterten invivo Experimenten gezeigt ist. Durch eine gezielte Einstellung der Oberflächeneigenschaften auf der Implantatoberfläche kann die Adsorption von Proteinen auf der Oberfläche reguliert werden. Ein Implantat mit einer zumindest grösstenteils hydratisierten Oberfläche im Vergleich zu herkömmlich verwendeten Implantaten vermindert somit das Risiko einer Restenose oder anderer Komplikationen bei der Implantation.

[0066] Die Fig. 7 und 8 zeigen die Adsorption von Neutrophilen (Fig. 7) und Thrombozyten (Fig. 8) auf mehreren verschiedenen Metalloberflächen. Es wurden Messungen an der Oberfläche einer MP35N Metallprobe, wie oben beschrieben, und an Oberflächen aus reinem Metall durchgeführt. Die Reinmetalloberflächen umfassen Chrom, Kobalt, Nickel, Titan und Molybdän. Diese Proben wurden hergestellt, indem Glasplättchen mit dem jeweiligen Reinmetall (Chrom, Kobalt, Nickel, Titan, Molybdän) mittels PVD-Verfahren (Physical Vapour Deposition) beschichtet wurden, beispielsweise durch Bedampfung. Es wurde jeweils eine Probe mit keiner oder nur einer geringen Hydratisierung (linker Balken) und eine zumindest grösstenteils hydratisierte Probe (rechter Balken) in regulärem, menschlichen Blut inkubiert. Anschliessend wurde die Anzahl Neutrophile auf den Oberflächen (Fig. 7) bzw. die Oberflächenabdeckungen durch Thrombozyten (Fig. 8) mittels Fluoreszenzmikroskopie gemessen.

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Claims (16)

1. [0067] Wie in Fig. 7 gezeigt, werden bei der MP35N-Probe mit geringer Hydratisierung nur ca. 22% der Menge an Neutrophilen auf der hydratisierten MP35N-Probe absorbiert. Ein vergleichbares Ergebnis wird für eine reine Chrommetallprobe erhalten. Das Balkenpaar für die reine Kobaltmetallprobe zeigt, dass auf einer hydratisierten Oberfläche deutlich mehr Neutrophile angesiedelt werden als auf einer hydratisierten Chrommetalloberfläche oder MP35N-Oberfläche. Bei der nicht hydratisierten Kobaltmetallprobe (links) werden nur ca. 23% der Menge an Neutrophilen auf der hydratisierten Kobaltmetallprobe adsorbiert. Die Nickel-, Titan- und Molybdänproben zeigen nur eine geringe Neutrophiladsorption. Bei der Nickelmetallprobe werden bei der nicht hydratisierten Proben geringfügig mehr Neutrophile angelagert als bei der hydratisierten Probe. Die Titanmetallprobe zeigt den geringsten Wert der Neutrophiladsorption. Dabei ist die Neutrophiladsorption bei einer nicht hydratisierten Probe beinahe vernachlässigbar. Bei der Molybdänmetallprobe werden bei der nicht hydratisierten Proben ca. 100% mehr Neutrophile angelagert als bei der hydratisierten Probe, jedoch insgesamt deutlich weniger als bei einer zumindest grösstenteils hydratisierten Oberfläche einer Chrom- oder Kobaltmetallprobe. Die Messungen zeigen, dass die Hydratisierung bei einer MP35N Legierung, bei einer Chrommetallprobe und einer Kobaltmetallprobe die Adsorption von Neutrophilen deutlich erhöhen kann und somit ein gewünschtes Einwachsverhalten des Implantats unterstützen. [0068] Wie in Fig. 8 gezeigt, werden bei der MP35N-Probe mit geringer Hydratisierung ca. viermal mehr Thrombozyten angelagert als auf der hydratisierten MP35N-Probe. Ein vergleichbares Ergebnis wird für eine reine Chrommetallprobe erhalten, wobei bei beiden Chrommetallproben etwas mehr Thrombozyten adsorbiert werden als bei der MP35N-Probe. Bei der Kobaltmetallprobe werden allgemein nur wenig Thrombozyten adsorbiert. Bei der nicht hydratisierten Kobaltmetallprobe (links) werden nur ca. 100% mehr Thrombozyten als auf der hydratisierten Kobaltmetallprobe absorbiert. Bei den Nickel-, Titan- und Molybdänproben zeigen die hydratisierten Proben eine vernachlässigbare Anzahl an Thrombozyten, während bei den nicht hydratisierten Proben die Ablagerung von Thrombozyten deutlich nachweisbar ist und im Bereich wie bei den MP35N- und der Chromprobe liegt. Die Messungen zeigen für alle Proben eine deutlich verringerte Adsorption bei hydratisierter Oberfläche im Vergleich zu einer nicht hydratisierten Oberfläche. Die Hydratisierung der Oberfläche verringert demnach die Anlagerung von Thrombozyten unabhängig von der Art des Metalls und kann das Einwachsverhalten weiter positiv unterstützen. [0069] Zusammenfassend ist aus Fig. 7. und aus Fig. 8. ersichtlich, dass vergleichbare Werte für die MP35N-Probe und die reine Chromprobe gemessen werden können, und zwar sowohl bei keiner oder nur geringer Hydratisierung (linker Balken), als auch bei zumindest grösstenteils hydratisierter Oberfläche (rechter Balken). Daraus lässt sich schliessen, dass bei der MP35N-Probe primär Chromoxide in der Oxidschicht für die Adsorption sowohl der Neutrophilen, als auch der Thrombozyten verantwortlich sind. Daher wird gemäss der Erfindung die Verwendung von chromhaltigen Legierungen für die Herstellung der Implantate mit einer hydratisierten Oberfläche bevorzugt. Bezugszeichenliste [0070] 1 , V Implantat, Stent 2 Neutrophilinhibitoren 3 Neutrophilpromotoren 4 Thrombozyten 5 Neutrophile 6 Cathelicidin Patentansprüche 1. Implantat zur Implantation in einen Körper mit einer Oberfläche, die in implantiertem Zustand für einen Kontakt mit dem Körper oder einem Körperfluid vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche zumindest grösstenteils eine Hydratisierung aufweist.
2. 2. Implantat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche eine vollständige Hydratisierung aufweist.
3. 3. Implantat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Hydratisierung HydroxidGruppen auf der Oberfläche gebunden sind, an welchen Wassermoleküle adsorbiert sind.
4. 4. Implantat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydratisierung wenigstens eine Wasser-Monolage auf der Oberfläche umfasst.
5. 5. Implantat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydratisierung eine Schicht mit physisorbiertem Wasser umfasst. 10
6. 6. Implantat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche eine blanke Metalloberfläche ist.
7. 7. Implantat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Implantat aus Metall oder einer Metalllegierung, insbesondere aus einer chromhaltigen Legierung oder aus Nitinol, besteht.
8. 8. Implantat nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung wenigstens 5% Chrom aufweist.
9. 9. Implantat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oxidschicht der Oberfläche wenigstens 30% Chromoxid aufweist.
10. 10. Implantat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Oberfläche eine definierte Oberflächenladung und/oder eine definierte vorbestimmte Zusammensetzung der Oxidschicht vorgesehen ist.
11. 11. Implantat nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Implantat aus einerchromhaltigen Legierung besteht und die Oberfläche eine Oxidschicht aufweist, mit wenigstens 30% Chromoxid, vorzugsweise mit wenigstens 50% und das Chromoxid hydratisiert ist.
12. 12. Implantat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche in einem ersten Zustand eine erste Oberflächenladung aufweist und durch eine Oberflächenbehandlung einen zweiten Zustand mit einer zweiten Oberflächenladung einnimmt, wobei die zweite Oberflächenladung eine niedrigere positive Oberflächenladung oder eine höhere negative Oberflächenladung im Vergleich zur ersten Oberflächenladung aufweist.
13. 13. Implantat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche bei einem pHWert von ca. 7.4 einen Zeta-Potential Wert von weniger als - 60 mV, insbesondere weniger als - 70 mV, aufweist.
14. 14. Implantat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Oberfläche eine definierte Oberflächenladung und/oder eine definierte vorbestimmte Zusammensetzung der Oxidschicht vorgesehen ist.
15. 15. Implantat nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte zweite Oberflächenladung und/oder die definierte vorbestimmte Zusammensetzung der Oxidschicht auf eine definierte Adsorption vorbestimmter Mengen verschiedener Proteine auf der Hydratisierung abgestimmt ist.
16. 16. Verwendung eines Implantats nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Regulierung einer Adsorption von Proteinen auf der Oberfläche des Implantats in Bezug auf Art, Menge und/oder Konformation bestimmter Proteine durch eine definierte Oberfläche, die zumindest grösstenteils hydratisiert ist. 11