CN103415308A - 使用硫化钠溶液由动物真皮制造移植物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及由动物真皮,尤其是由猪的真皮制造移植物的方法,所述方法包括如下步骤:a)准备动物真皮,b)使用水性的含硫化钠的溶液处理动物真皮,c)使用水性的盐溶液一次或多次处理真皮,d)在可能情况下使用水性的过氧化氢溶液一次或多次处理真皮,以及e)使真皮脱水。本发明进一步的对象是以前述方法所获得的移植物。
Description
本发明涉及由动物真皮,尤其是由猪的真皮制造移植物的方法以及由此所获得的移植物。
在许多应用中会使用到组织移植,例如在牙科手术中用于构建下颚骨,或者用于软组织再生,在肿瘤情况下用于填充骨骼缺损,在手术时用于修复肌腱和韧带,以及在修整先天缺陷时。此外,它还能够应用于脊柱手术、髋关节置换的修正或者处理腹壁缺损。
组织移植物基本上区分为三类,即:自体组织移植物,其中提供者和接受者是同一人,其中移植物通常使用在不同于提取处的其他地方;异体组织移植物,其中提供者和接受者是同一物种的不同个体;以及,异种组织移植物,其中,提供者(例如猪)属于不同于接受者(例如人)的其他物种。由于异体以及尤其是同体组织移植物有限的可用性,因此对异种组织移植物具有特别的兴趣。在这种情况下,特别是希望从猪,例如从猪皮得到组织移植物,因为其比例如灵长类动物的组织移植物能更好地满足人体生理上的要求。此外,猪皮具有几乎不受限制的可用性。
制造组织移植物的本质方面是,在所制成的移植物中尽可能地保持组织的原始结构,由此例如考虑到内表面、可处理性和灵活性时尽可能具有原始组织的性质。然而以现在已知的方法并不可能在保留足够原始组织结构的前提下由动物真皮,尤其由猪类真皮或猪的组织制造移植物。一般通过如下方法来制造此类组织移植物,其中,为了使组织结构疏松、使猪鬃从真皮上松脱并使真皮褪毛,首先使用1M氢氧化钠溶液处理组织。然而,通过这一处理步骤使得真皮层胶原蛋白基质被严重破坏,从而使得真皮的原始结构受到相当程度的损坏。
因此,本发明的任务在于,提供一种制造移植物的方法,使用该方法能够简单、快速并低成本地由动物真皮特别是由猪的真皮制造组织移植物,而该组织移植物的形态至少尽可能符合真皮的原始结构。
根据本发明,通过由动物真皮尤其是猪的真皮制造移植物的方法来完成所述任务,所述方法包括如下步骤:
a)准备动物真皮,
b)使用水性的含有硫化钠的溶液处理动物真皮,
c)使用水性的盐溶液一次或多次处理真皮,
d)在可能情况下使用水性的过氧化氢溶液一次或多次处理真皮,以及
e)使真皮脱水。
溶液基于如下认识,即通过使用含有硫化钠的溶液对动物真皮的处理,等同于通过使用相比较浓的氢氧化钠溶液的处理,能够实现组织结构疏松、从真皮基质上去除猪鬃并使真皮褪毛,而令人意外的是,不同于使用相比较浓的氢氧化钠溶液的处理,这种处理几乎完全避免了对真皮的真皮层胶原蛋白基质的破坏。由于这一原因,能够使用根据本发明的方法由动物真皮简单、快速并且低成本地制造无菌且脱细胞的异种移植物,就该异种移植物的形态结构而言,其至少尽可能与原始的组织结构相符。尤其在根据本发明的方法中能够省略使用化学试剂对组织进行化学处理,所述化学试剂(诸如甲醛、戊二醛或类似的试剂)在损失原始组织结构的情况下引起包含在胶原中的蛋白质的交联(Kreuzvernetzung)。组织的蛋白质的这种交联是不利的,因为这种交联对移植物在接受者中的长入(Einwachsverhalten)有负面影响。这种交联在有些情况下甚至能够导致移植物完全不长入接受者内而是被包裹住,并不承担之前预想的组织稳定的功能。
为了在实施根据本发明的方法时可靠地避免硫化氢的产生,在本发明设想的改进方式中建议如下,即在方法步骤b)中使用碱性的水性的含有硫化钠的溶液。在该实施方式中使用的碱性的、含有硫化钠的溶液具有大于7的任意pH值,其中特别在使用相应的溶液时会得到很好的结果,所述相应的溶液具有的pH值至少为10,优选为至少12。
本发明原则上并不限制在方法步骤b)中所使用的水性溶液中所含硫化钠的量。优选地,在方法步骤b)中所使用的水性溶液含有重量百分比为0.01%至10%的,尤其优选重量百分比为0.1%至5%的,特别优选重量百分比为0.5%至3%的,更特别优选重量百分比为0.75%至1.5%的并且最优选重量百分比为大约1%的硫化钠。
为了设置前述优选的碱性pH值,在根据本发明优选的实施方式中计划的是,在方法步骤b)中使用水性溶液,它除了硫化钠外还含有0.001至0.5M的氢氧化钠,优选为0.005至0.4M的氢氧化钠,特别优选为0.01至0.3M的氢氧化钠,尤其优选为0.05至0.2M的氢氧化钠,更特别优选为0.075至0.125M的氢氧化钠并且最优选为大约0.1M氢氧化钠。
还能够使用各种对于专业人员而言已知的用于设定pH值的碱代替氢氧化钠,例如各种碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物,例如氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化镁、氢氧化钙、氨和类似物质。
基本上应该在方法步骤b)中以足够高的量和足够长的时间使用硫化钠溶液,以使真皮被有效疏松,并且将真皮中所含的猪鬃和毛发几近完全去除。当使用水性的含有硫化钠的溶液处理真皮1至48小时,优选为5至36小时,特别优选为12至24小时,并且更特别优选为14至20小时的话,将对此特别得到很好的结果。在这种情况下,优选地使用相对于真皮的体积5至15倍的体积的、含有硫化钠的水性溶液。特别优选地,使用相对于真皮的体积6至14倍体积的、尤其优选为使用7至13体积的、进一步优选为使用8至12倍体积的、更特别优选为使用9至11倍体积的、并且最优选使用大约10倍体积的、含有硫化钠的水性溶液。
原则上能够在方法步骤b)中一次或者先后多次地使用含有硫化钠的溶液进行处理,其中,在各个使用含有硫化钠的溶液进行处理的步骤之间,使用水来处理和/或冲洗真皮。然而在本发明范畴中优选地表明了,对于前述处理时长而言在方法步骤b)中仅进行了一次使用含有硫化钠的溶液对真皮的处理。
在本发明设想的改进方案中建议如下,即在旋转的滚筒中进行根据方法步骤b)的使用硫化钠溶液的处理。由此实现了使用硫化钠对真皮进行的均匀且完全的养护。例如能够水平放置旋转的滚筒,并围绕其轴转动。有意地在滚筒上设有连接管,通过这些连接管能够将处理溶液引入滚筒并从滚筒中引出。在此还能够在滚筒上设有连接装置,用于在滚筒中根据需要设定超压或低压。此外优选的是,将滚筒设计为双壁的,由此能够通过设在腔室内的连接装置来调节滚筒内部空间的温度。最后还优选的是,滚筒被设计为可电子控制其转动速率。
通过在方法步骤c)中使用水性盐溶液处理真皮,则通过渗透压将破坏在方法步骤b)之后还存在的完好无损的细胞。在这种情况下,能够使用所有适用此目的的盐类,例如特别是碱金属卤化物和碱土金属卤化物。出于成本原因,碱金属氯化物和碱土金属氯化物(尤其如氯化钠)特别适合于本目的。
当在方法步骤c)中使用重量百分比1%至50%,优选为重量百分比2%至20%,特别优选为重量百分比5%至15%并且更特别优选为重量百分比10%的水性的含有氯化钠的溶液来处理真皮时,在这种情况下特别得到很好的结果。这些量对于应用其他碱金属卤化物和碱土金属卤化物,例如氯化钾、氯化锂、氯化镁、氯化钙及相同的物质也是优选的。
根据本发明其他优选的实施方式,真皮在方法步骤c)中被多次(每次都通过使用水进行处理和/或冲洗来中断)使用盐溶液进行处理。通过盐溶液/水的交替冲洗处理(Wechselbadbehandlung),由于在组织内交替的渗透关系而适宜从组织结构通过扩散过程输送细胞成分,并且由此提高了盐冲洗处理的效果。当在方法步骤c)中两次至十次地,优选为三次至五次地并且特别优选为四次地使用水性盐溶液处理真皮时,在这种情况下尤其获得很好的结果,其中,真皮在使用盐溶液进行处理的各步骤之间分别使用水进行处理。
在这种情况下,方法步骤c)中的各个处理步骤的时长优选为1至48小时,其中,这些处理步骤中的至少一项优选为5至36小时,特别优选为12至24小时,并且最优选为14至20小时,例如为16小时。
优选地,也在之前对于方法步骤b)被描述为优选的、转动的滚筒中进行方法步骤c)。
为了消灭存在于组织中的细菌和病毒,并且为了漂白组织,将在本发明设想的改进方案中建议如下,即实施任选的方法步骤d),也就是说最好在使用水性溶液的情况下,其含有重量百分比1%至10%的过氧化氢,优选为重量百分比2%至5%的过氧化氢,并且特别优选为重量百分比大约3%的过氧化氢。
在这种情况下,在方法步骤d)中优选地多次使用水性的过氧化氢溶液处理真皮,也就是说优选为二至五次地,特别优选为三次地使用水性的过氧化氢溶液处理真皮,其中,在使用过氧化氢溶液进行处理的各步骤之间分别使用水来处理和/或冲洗真皮。
当方法步骤d)中的各处理步骤时长优选为5至60小时,特别优选为10至36小时并且更特别优选为20至30小时,例如24小时的话,在这种情况下尤其获得很好的结果。
优选地,也在之前对于方法步骤b)被描述为优选的、转动的滚筒中进行方法步骤d)。
为了在方法步骤e)中实现特别高效的脱水,其使得能够实现之后在冻结状态下存放真皮并不改变其结构,则根据本发明另一优选的实施方式设定如下,即在方法步骤e)中使用有机溶剂通过两次至十次,优选为通过四次至八次,并且特别优选为通过六次的处理来脱水。当从丙酮、甲醇、乙醇和异丙醇所组成的组中选取有机溶剂时,在这种情况下尤其获得很好的结果。
根据本发明特别优选的实施方式,在方法步骤e)中使用丙酮作为所述有机溶剂,因为丙酮不仅对真皮脱水,而且其尤其还脱脂,并且还灭活有可能存在的病毒。
当在方法步骤e)中多次使用有机溶剂处理真皮时,在这种情况下在脱水率上尤其得到很好的结果。优选地,两次至十次,特别优选为四次至八次,并且更特别优选为六次使用有机溶剂处理真皮。此外,为了在一开始时就达到缓慢的去水或者经济的脱水,优选的是,在第一步中使用以水稀释的有机溶剂(例如70%的丙酮溶液),在随后的处理步骤之前使用较高浓度的被稀释的有机溶剂(如在第二处理步骤中使用90%的丙酮溶液),并在随后使用浓的有机溶剂(如未稀释的丙酮)。
在这种情况下,方法步骤e)中的各个处理步骤的时长优选为1至48小时,其中,这些处理步骤中至少一个的执行优选为5至48小时,特别优选为12至36小时,并且最优选为20至30小时,例如为24小时。
优选地,也在之前对于方法步骤b)被描述为优选的、转动的滚筒中进行方法步骤e)。
在脱水结束之后,优选为在25至60℃下,例如在35℃的条件下,通过空气循环干燥将真皮中的剩余有机溶剂去除。
如前所述,所述方法尤其适合于以猪的真皮制造移植物。然而,该方法还适用于所有其他的动物真皮,例如牛的真皮。
根据本发明另一特别优选的实施方式,方法步骤a)尤其在使用猪的真皮的情况下包括如下步骤:
a1)可能情况下使用含有洗涤剂的水来清洁被屠宰动物(尤其是猪)的皮肤,其中,水具有介于室温和最大40℃之间的温度,
a2)从猪背部揭下皮肤,
a3)从在步骤a2)中所提供的皮肤上去除鬃毛,以及
a4)借助剥离机从真皮上去除皮下组织和表皮。
在本发明的范畴中发现的是,除了化学处理的类型以外,动物真皮的预处理技术对于所得的移植物的质量也具有重要影响。尤其在本发明的范畴中确定的是,在屠宰场中以传统方法制造的猪皮带给移植物相比较而言较差的品质。其原因在于,对于传统的屠宰方法,为了清洁表面并杀菌,在接下来烧掉鬃毛之前,在屠宰后以大约65℃的热水烫猪。通过该热处理,将使得包含在猪皮中的胶原被不可逆转地破坏或者变性。
为了避免这样的情况,在根据本发明前述的特别优选的实施方式中提出的是,小心地清洁被屠宰的猪的皮肤,即以最高40℃的热水(其在可能情况下含有柔和的洗涤剂)进行清洁。换句话说,在根据本发明的方法中并不以高于40℃的热介质进行皮肤的热处理。
优选地,在根据本发明的方法中,仅使用从动物(优选为猪)的背部的皮肤剪切部分,因为其相比于腹部的皮肤而言优点在于紧绷的皮肤结构和较大的厚度。因此,在方法步骤a2)中从完整皮上去除并丢弃腹部的部分,并且仅仅使用面积大约为800×1200mm的背部皮肤。
接下来,在将皮肤切割成例如大约400×600mm大小的块之前,优选地在方法步骤a3)中,机械地并且优选地以刀刃从皮肤上去除鬃毛。在这种状态下,皮肤厚度为2.5至3mm。如此制备的皮肤能够直接提供到方法步骤a4)中,或者首先在最高-20℃的温度下存放。
之后,在方法步骤a4)中优选地借助剥离机从真皮上去除皮下组织和表皮。带式刀片机(Bandmessermaschine)为了这一目的优选地含有连续的刀具,其可与没有齿的带式锯条相比较,并且其通过两个轮子驱动并通过附加的滑轮带动。所述刀具优选为被水平放置,并以数米/秒的速度运动。使用此类剥离机可无级地设置分割厚度。在这种情况下,通过两个滚筒将真皮引向刀具,并且沿着截面分成两块。
在本发明设想的改进方案中建议如下,即在方法步骤a4)中在接下来去除真皮的表皮之前,要首先去除真皮的皮下组织。将机器例如设定为间隙大小为2mm,以用于从真皮去除皮下组织的第一分步骤。被预先切割好的皮块将以脂肪面向上的方式送入机器,其中,将超过2mm厚度的、包括毛根的脂肪和结缔组织分割开,并随后将其丢弃。对此可选的还能够将间隙大小设置为大约1.5或大约1.0mm。
在从真皮上去除表皮的下一个分步骤中,将剥离机的间隙大小设置为0.5mm,并且为了分离并丢弃表皮,而将在之前的分步骤中获得的皮肤重新引入到剥离机中。
如此制备的真皮能够直接提供到方法步骤b)中,或者首先在最高20℃的温度下或者可选择地更进一步在4℃的温度下被存放在25%的氯化钠溶液中。
根据方法步骤a)至d)对真皮进行完预处理和化学处理之后,最终由在步骤e)中被脱水的真皮(在可能使用样板的情况下)切割出和/或冲制出移植物。在这种情况下,能够将移植物切割成矩形、圆形或椭圆形。对此可选地,还能够使用孔洞模板来冲制移植物。
接下来,将移植物优选焊入由薄板状合成材料箔所构成的或者由合成材料和铝箔所组成的复合物箔构成的扁平双层袋状物中。在这种情况下,移植物优选被干燥地包装。然而,移植物在成功的再水合之后还能够被潮湿地包装。
为了消毒,最后可以以伽马射线,例如以能量剂量为17至22kGy的伽马射线对被包装好的移植物进行处理。与优选在20至40℃的温度下照射干燥的移植物相比,对潮湿移植物的照射优选在-20至-80℃的温度下进行。
本发明另一对象为使用根据本发明方法所得的移植物。
根据本发明的移植物例如能够具有例如50×100mm至350×350mm大小的矩形形状,具有直径在30至100mm之间的圆形形状,或者具有例如100×155mm至250×350mm大小的椭圆形形状。
此外,本发明涉及到前述移植物在疝气手术中的应用,例如用于处理切口或用于处理伤口开裂。
在治疗疝气时,将根据本发明的移植物与周围完好的组织缝合在一起,并首先作为缺损封堵物。在接下来的组织建模的范畴中,移植物被用为患者自身的细胞的引导(Leitschiene),其中所述患者自身的细胞建立了移植物的胶原结构。通过移植物的重构,也就是移植物胶原分解,并且同时构成患者自身的组织,将由新形成的结缔组织来封闭缺损。
下面将结合非限制性的实施例详细说明本发明。
实施例
在进行剥皮之前,使用含有重量百分比0.1%至1%的十二烷基硫酸钠(SDS)的40℃热水来表面清洁被新鲜屠宰的猪。从完整皮上去除并丢弃腹侧部分,并且仅进一步加工面积为大约800×1200mm的背部皮肤。
接下来,在将皮肤剪切成大约400×600mm大小的块之前,以刀刃从猪皮上机械地去除鬃毛。之后,为了将超过2mm厚度的、包括毛根的脂肪和粘结部分分割开,皮肤将以脂肪面向上的方式送入间隙大小被设定为2mm的剥离机。在这种情况下,剥离机包括有通过两个轮子驱动的并且通过附加的滑轮带动的、水平放置的连续的刀具。
接下来,为了削除表皮,将剥离机的间隙大小设定为0.5mm,并且皮肤将被重新引导通过剥离机。从而得到厚度为1.5mm的真皮。
之后将按照如下处理方案在转动的滚筒中处理真皮:
在化学处理之后,最后由真皮冲制出大小分别为160×250mm的椭圆移植物,并且将其成对地干燥地焊入薄片状的合成材料箔中,以及在35℃下以能量剂量为20kGy的伽马射线照射。
如此制造的移植物具有近似原始结构的理想形态。
Claims (14)
1.一种由动物真皮,尤其是由猪的真皮制造移植物的方法,所述方法包括如下步骤:
a)准备动物真皮,
b)使用水性的含有硫化钠的溶液处理动物真皮,
c)使用水性的盐溶液一次或多次处理真皮,
d)在可能情况下使用水性的过氧化氢溶液一次或多次处理真皮,以及
e)使真皮脱水。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述步骤b)中使用碱性的水性的含有硫化钠的溶液。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在所述步骤b)中使用水性溶液,所述水性溶液含有重量百分比为0.01%至10%的,优选重量百分比为0.1%至5%的,特别优选重量百分比为0.5%至3%的,更特别优选重量百分比为0.75%至1.5%的,并且最优选重量百分比为1%的硫化钠。
4.根据前述权利要求中至少一项所述的方法,其特征在于,在所述步骤b)中使用水性溶液,其除了硫化钠外还含有0.001至0.5M的氢氧化钠,优选为0.005至0.4M的氢氧化钠,特别优选为0.01至0.3M的氢氧化钠,尤其优选为0.05至0.2M的氢氧化钠,更特别优选为0.075至0.125M的氢氧化钠,并且最优选为1M的氢氧化钠。
5.根据前述权利要求中至少一项所述的方法,其特征在于,在所述步骤b)中使用相对于真皮5至15倍体积的,优选为6至14倍体积的,尤其优选为7至13倍体积的,进一步优选为8至12倍体积的,并且更特别优选为9至11倍体积的水性的含有硫化钠的溶液来处理真皮1至48小时,优选为5至36小时,特别优选为12至24小时,并且更特别优选为14至20小时。
6.根据前述权利要求中至少一项所述的方法,其特征在于,在所述步骤c)中使用重量百分比为1%至50%的,优选重量百分比为2%至20%的,特别优选重量百分比为5%至15%的,并且更特别优选重量百分比为10%的水性的含盐溶液来处理真皮,其中,所述盐优选为碱金属卤化物或碱土金属卤化物,特别优选是比如氯化钾、氯化锂、氯化镁或氯化钙的碱金属氯化物或碱土金属氯化物。
7.根据前述权利要求中至少一项所述的方法,其特征在于,在所述步骤c)中两次至十次地,优选为三次至五次地,并且特别优选为四次地使用水性盐溶液来处理真皮,其中,真皮在使用盐溶液进行处理的各步骤之间分别使用水进行处理和/或冲洗。
8.根据前述权利要求中至少一项所述的方法,其特征在于,在所述步骤d)中使用水性溶液处理真皮,所述水性溶液包含有重量百分比为1%至10%的过氧化氢,优选重量百分比为2%至5%的过氧化氢,并且特别优选重量百分比为3%的过氧化氢。
9.根据前述权利要求中至少一项所述的方法,其特征在于,在所述步骤d)中两次至五次地,并且优选为三次地使用水性过氧化氢溶液来处理真皮,其中,真皮在使用过氧化氢溶液进行处理的各步骤之间分别使用水进行处理和/或冲洗。
10.根据前述权利要求中至少一项所述的方法,其特征在于,在所述步骤e)中使用有机溶剂通过两次至十次,优选为通过四次至八次,并特别优选为通过六次的处理对真皮进行脱水,所述有机溶剂选自由丙酮、甲醇、乙醇和异丙醇所组成的组。
11.根据前述权利要求中至少一项所述的方法,其特征在于,在所述步骤a)中准备猪的真皮。
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,在所述步骤a)中准备真皮包括有如下步骤:
a1)可能情况下使用含有洗涤剂的水来清洁被屠宰动物,尤其是猪的皮肤,其中,水具有介于室温和最大40℃之间的温度,
a2)从猪背部揭下皮肤,
a3)从在步骤a2)中所提供的皮肤上去除鬃毛,以及
a4)借助剥离机从真皮上去除皮下组织和表皮。
13.根据前述权利要求中至少一项所述的方法制得的移植物。
14.根据权利要求13所述的移植物在疝气手术中的用途,其用于处理切口或用于处理伤口开裂。
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