CZ2009540A3

CZ2009540A3 - Prípravek pro podporu osifikace kostí, zpusob jeho výroby a jeho použití

Info

Publication number: CZ2009540A3
Application number: CZ20090540A
Authority: CZ
Inventors: Galatík@Antonín
Original assignee: Hypro Otrokovice S.R.O.
Priority date: 2009-08-12
Filing date: 2009-08-12
Publication date: 2011-02-09
Also published as: EP2473209A2; CA2770797A1; WO2011018057A2; WO2011018057A4; EP2473209B1; CA2770797C; WO2011018057A3; CZ302296B6

Abstract

Prípravek pro podporu osifikace kostí sestává z nativního kompozitu hydroxyapatitové struktury s kolagenem. Podstata nového rešení spocívá v tom, že kolagenem obsaženým v nativním kostním kompozitu je modifikovaný kolagen, zbavený alespon zcásti koncových antigenních telopeptidu, který je reakcním produktem enzymatické atelopeptidace. Zpusobu výroby prípravku pro podporu osifikace kostí spocívá v tom, že na vycištenou kostní drt se pusobí proteolytickými enzymy, které katalyzují hydrolýzu kolagenových koncových telopeptidu a tak atelopeptidací modifikují kolagen. Prípravek pro podporu osifikace kostí muže být použit i jako potravinový doplnek.

Description

Dosavadní stav techniky

Častý klinický postup implantace osteoinduktivních, neboli tvorbu kosti podporujících materiálů, využívá tzv. autograftu, kdy je potřebná část kosti odebrána z jiného místa vlastního těla pacienta. Množství kosti, které lze pacientovi odebrat je ovšem omezené a vlastní postup je značně invazivní. Méně traumatizující možností je použití allograftu, kdy se kost odebírá od zemřelého dárce. To je postup poněkud problematický, neboť nese riziko přenosu infekčních chorob, při|čemž v těchto implantátech je jen málo růstových faktorů, protože neobsahují živé buňky.

Pro vyloučení rizika infekce bylo vyvinuto a na trh uvedeno množství různých umělých přípravků nahrazujících lidské kostní implantáty. Je popsáno množství postupů přípravy kolagen-hydroxyapatitových kompozitů pro chirurgické řešení kostních defektů. Některé způsoby používají jako zdroj hydroxyapatitu kosti obratlovců a živočišný kolagen, převážně typu I, který je nejčastěji získáván ze zvířecích vazivových tkání.

Hydroxyapatitové osteoinduktivní sloučeniny jsou komerčně dostupné i jako produkty izolované z tepelně modifikované minerální hmoty mořských korálů, nebo jsou vytvářeny synteticky srážením vápenatých a fosfátových iontů ve vodném amoniakálním prostředí.

Problémem těchto syntetických hydroxyapatitových produktů může být jejich cytotoxicita způsobená amoniakem a amonnými sloučeninami z reakčního prostředí, které se z produktu velmi obtížně odstraňují. Poměr vápníku a fosforu (Ca/P) se v syntetických produktech může odlišovat od nativních kostí, leží obvykle v rozmezí 1.62 až 1.69.

Minerální apatitová složka se s výhodou vytváří srážením vápenatých sloučenin fosfáty ve vodných disperzích kolagenu. U takto vytvořených kompozitů může být orientace kolagenových makromolekul a podélné osy hydroxyapatitových mikrokrystalů do určité míry shodná, což se dá regulovat vhodným nastavením kyselosti a teploty srážecího prostředí. Ovšem přesná napodobenina nativního kompozitu, který je strukturně inklusní sloučeninou klaktrátového typu, je syntetickou cestou nedosažitelná. Řada výrobců vyrábí minerální složky sintrované, tj. tepelně opracované, ty se však chemicky liší od biologické karbonátové formy apatitu jaká se nalézá v kosti. Bylo zjištěno, že takto upravené fosfátové soli jsou méně degradovatelné než přirozené karbonátové formy.

Jiným nedostatkem známých řešení, založených na přírodních kompozitech, je antigenicita zvířecího kolagenu, byť u většiny pacientů jen mírná. Jejím původcem jsou antigenni determinanty - specifické aminokyselinové sekvence v kolagenu, odlišné u jednotlivých živočišných druhů. Nacházejí se hlavně v telopeptidických koncových oblastech kolagenové bílkoviny. Tato nevýhoda se ovšem může stát vážným problémem pro pacienty s alergií na cizí proteiny. Dispozice pacienta ke zvýšené nebo i alergické reakci na cizí kolagen nemusí být před operací známá a toto riziko se, stejně jako podíl alergiků v populaci, vlivem civilizačních faktorů stále zvětšuje.

U kolagenu typu I, používaného pro přípravu vstřebatelných hemostatik, je možno alergenní telopeptidy odstranit specifickým enzymatickým procesem, nazývaným atelopeptidace. Atelopeptidická modifikace kolagenu v nativních kostních kompozitech nebyla ale dosud popsána. Je známa pouze příprava syntetického kostního kompozitu používající modifikovaného atelokolagenu namísto kolagenu.

Podstata vynálezu

K odstranění výše uvedených nedostatků známého stavu techniky přispívá přípravek pro podporu osifikace kostí podle vynálezu, sestávající z nativního kompozitu hydroxyapatitové struktury s kolagenem. Podstata vynálezu spočívá v tom, že kolagenem obsaženým v nativním kostním kompozitu je modifikovaný kolagen, zbavený alespoň zčásti koncových antigenních telopeptidů, který je reakčním produktem enzymatické atelopeptidace.

Vedle základní složky - nativního kostního kompozitu s modifikovaným kolagenem může přípravek s výhodou dále obsahovat alespoň jednu pomocnou látku ze skupiny zahrnující růstové faktory, antibiotika, bakteriostatické nebo farmakologicky účinné látky.

Podstata způsobu výroby přípravku pro podporu osifikace kostí podle vynálezu spočívá v tom, že na vyčištěnou kostní drť se působí proteolytickými enzymy, které katalyzují hydrolýzu^kolagenových koncových telopeptidů a tak atelopeptidací modifikují kolagen.

Přij tom je výhodné, zbaví-li se kostní drť před vlastní atelopeptidací předem buněčných struktur a nekolagenových organických složek.

K atelopeptidaci se použije s výhodou proteolytický enzym bez kolagenolytické aktivity, především pak pepsin.

Kostní kompozit podle vynálezu spojuje vlastnosti zachované přirozené struktury minerální i kolagenové složky kosti _s výhodou potlačené antigenicity použitého zvířecího kolagenu. Toho nového účinku se, jak již bylo uvedeno, dosahuje atelopeptidací, tj. hydrolýzou kolagenových telopeptidů, katalyzovanou vhodnými specifickými proteolytickými enzymy, které jsou zvoleny tak, aby nepoškodily hlavní trojhelikální oblasti kolagenu. Atelopeptidická reakce se s výhodou provádí na vyčištěné kostní drti, která byla předem zbavena ostatních nekolagenových organických složek. Modifikovaný kolagen se v m nachazi v nerozpustné formě a proces atelopeptidace má povahu heterogenní reakce. Pro kinetiku heterogenních reakcí je důležitá velikost plochy fázového rozhraní. Struktura kosti je porézní, má poměrně velký vnitřní povrch a její kapilární síť je pro enzymy prostupná; přesto je ale výhodná její desintegrace na drobné částice, což zvětší mezifázový povrch, zmenší difusní vzdálenosti pro reaktanty a urychlí průběh enzymatické reakce.

Použití přípravku pro podporu osifikace kostí podle vynálezu může spočívat v chirurgické implantaci tohoto přípravku v procesech řízené kostní regenerace nebo pro výplň kostních cyst a drobnějších chybějících částí kostního skeletu.

Jinou možností použití přípravku podle vynálezu je jeho aplikace jako potravinového doplňku k podpore osifikace kostí u osob v období zvýšených růstových nároků nebo u osob s osteoporózou, arthritidou či jinými degenerativními chorobami.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Příkladem přípravku podle vynálezu je sterilní kompozit nativního hydroxyapatitu a atelokolagenu - tzn. kolagenu, zbaveného alespoň zčásti koncových antigenních telopeptidů, který je reakčním produktem enzymatické atelopeptidace - v přirozeném strukturním komplexu.

Postup výroby atelokolagenového kostního kompozitu v příkladném provedení spočívá v oddělení střední části nártních hovězích kostí, očistění jejich povrchu i morkové dutiny, rozdrceni na drobnou drť o průměrné velikosti částic 4,0 až 0,1 mm, extrakci tukových složek benzinem, sušení za sníženého tlaku, opakované extrakci buněčných globulamich bílkovin 10%^nim vodným roztokem chloridu sodného, následované extrakcí vodnými roztoky zředěné kyseliny octové a dále pak atelopeptidací spočívající v inkubaci suspenze drti okyselené na pH 2,5 5-3.0 s pepsinem farmaceutické čistoty při teplotě 38 °C. Pak následuje průtočné praní deionizovanou vodou do stálé hodnoty vodivosti vody, odstředění suspenze následované zmražením drti a jejím mrazovým sušením za nízkého tlaku. Vzniklá drt je rozplněna do obalů, vzduchotěsně uzavřena a sterilizována gama zářením dávkou 25 kGy.

Příklad 2

Kompozit připravený postupem shodným s příkladem 1 je po sterilizaci za aseptických podmínek doplněn růstovým faktorem IGF-1 v množství 2,5 mikrogramů na gram kompozitu a sekundárním fosforečnanem sodným v množství 25 miligramů na gram kompozitu pro regulaci pH. Výsledná směs je homogenizována mícháním, rozplněna a vzduchotěsně uzavřena v obalech.

Příklad 3

Příkladem kompozitu určeného jako potravinový doplněk je přípravek zhotovený podle příkladu 1, který je před rozplněním doplněn vitamínem C v množství 50 mg na gram a komplexem vitamínů B1 v množství 7 mg na gram přípravku, homogenizován promícháním směsi, rozplněn do obalů a vzduchotěsně uzavřen.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Přípravek pro podporu osifikace kostních defektů na bázi přírodního kostního kompozitu obsahující minerální složku a modifikovanou kolagenovou složku, vyznačující se tím, ze jeho minerální složkou je hydroxyapatit se zachovanou přirozenou morfologickou stavbou a modifikovanou kolagenovou složkou je kolagen Typu L. se zachovanou kvartemí strukturou enzymaticky zbavený koncových antigenních telopeptidů.
2. Přípravek podle nároku 1, vyznačující se tím, že vedle základní složky - nativního kostního kompozitu s modifikovaným kolagenem obsahuje alespoň jednu pomocnou látku ze skupiny zahrnující růstové faktory, antibiotika, bakteriostatické nebo farmakologicky účinné látky.
3. Způsob výroby přípravku pro podporu osifikace kostních defektů uvedeného v nároku 1, vyznačující se tím, že na vyčištěnou kostní drť se působí proteolytickými enzymy, které katalyzují hydrolýzu kolagenových koncových telopeptidů a tak modifikují kolagen.
4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že kostní drť se před vlastní hydrolýzou telopeptidů předem zbaví buněčných struktur a nekolagenových organických složek.
5. Způsob podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že khydrolýze se použije proteolytický enzym bez kolagenolytické aktivity.
6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že se použitým proteolytickým enzymem je pepsin.
7. Způsob podle nároků 3 až 6, vyznačující se tím, že produkt po hydrolýze telopeptidů je následně prán deionizovanou vodou do stálé hodnoty vodivosti, odstředěn, zmražen a usušen sublimací za nízkého tlaku, případně doplněn přimíchanou pomocnou látkou, resp. látkami, tvarován lisováním ve formách, resp. plněn a sterilizován gama zářením.

Λ

S. Použití přípravku podle nároku 1 jako potravinového doplňku k podpoře osifikace kostí u osob v období zvýšených růstových nároků nebo u osob s osteoporózou, artritidou či jinými degenerativními chorobami.