DD285240A7

DD285240A7 - Verfahren zur herstellung eines osteoinduktiven knochenersatzmaterials

Info

Publication number: DD285240A7
Application number: DD32017488A
Authority: DD
Inventors: Horst Dressel; Barbara Leuner; Hans Apel; Werner Hein; Thomas Bertels; Hans-Ullrich Block; Hans-Juergen Mest; Christel Taube; Georg Berger; Gabriele Steinborn; Renate Sauer
Original assignee: Technisches Glas Veb K
Priority date: 1988-09-27
Filing date: 1988-09-27
Publication date: 1990-12-12
Also published as: IT1232237B; CH680900A5; DE3925185A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines osteoinduktiven Knochenersatzmaterials zur Behebung von Knochendefekten, Aufbauplastiken usw. im Bereich der Chirurgie, Orthopaedie u. Stomatologie sowie den hergestellten Werkstoff selbst. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein modifiziertes keramisches Knochenimplantat sowie ein Herstellungsverfahren dafuer zu entwickeln, das gezielt osteoinduktiv wirkt, die Reossifikation verbessert und zur Behebung von Knochendefekten geeignet ist. Erfindungsgemaesz wird ein bioaktives calciumphosphathaltiges Knochenersatzmaterial, das an seiner Oberflaeche OH-Gruppen und/oder Silangruppen aufweist, mit einem Prostaglandin (PG) der E-Reihe oder deren Derivate oder einer stabilisierten Form der PG oder E-Reihe oder Gemischen davon behandelt. Das Implantat ist dadurch gekennzeichnet, dasz es aus calciumphosphathaltigen Materialien mit an der Oberflaeche angelagertem Prostaglandin E und/oder dessen Derivaten und einer Umhuellung besteht.{Knochenersatzmaterial, osteoinduktiv, calciumphosphathaltig; Prostaglandin; Glaskeramik; Implantat, bioaktiv}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Herstellungsverfahren eines osteoinduktiven Knochenersatzwerkstoffes zur Behebung von Knochendefekten, Aufbauplastiken usw. im Bereich aller chirurgischen Disziplinen, einschließlich dem der Orthopädie, der Traumatologie und der Stomatologie sowie den damit hergestellten Werkstoff selbst.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Wirkung von Prostaglandinen ist in der Patentliteratur vielfältig beschrieben.

Ganz allgemein werden Prostaglandine (PG) zur medikamentösen Behandlung von Entzündungszuständen (DE-3404209 A1),

jedoch auch die von den PG abgeleiteten Derivate und Analoga zur Behandlung von arteriellen Verschlußkrankheiten (DE 3631169 A1), zur Behandlung der Schädigungen der Leber, der Bauchspeicheldrüse und der Niere (DE-3427797 A1), zur Behandlung von Zell-Schädigun^^n des Verdauungssystems, der Leber und der Bauchspeicheldrüse (DE-3318571 A1) genannt.

Auffallend ist, daß anscheinend eine stärkere Hinwendung zur therapeutischen Nutzung der PG der Ε-Serie er'olgt.

Beispielsweise werden PG der E-Reih«? zur Erweiterung des Gebärmutterhalses eingesetzt (DE-3307816 A1), Pu E₁, E₂ und E₃ dienen der Krebsprophylaxe (EP-106571), PG E₂ findet therapeutische Anwendung bei Erhöhung des Augendrucks und beim sog. grünen Star (Glaucoma) (EP-93390), PG E, wurde zur Behandlung von Schlagaderverengungen (Arteriostenosen) (EP-

97481) vorgeschlagen usw.

Eine weitere Serien von Beispielen geht auf die Kombination mit „pharmazeutisch akzeptierten Trägerstoffen" (EP-249194) ein.

In diesem Sinne sind Adsorbate von PG zu nennen, die an vorverkleisterte Stärke (DE-304880 A1), Crospovidone (DE-3304876 A1) und Dextrane (DE-3304864 \ 1) gebunden sind.

Andererseits ist z. B. Tricalciumphosphat (TCP) als Pharmakadeptträger für Gentamyzin usw. genannt worden (vergl. EP-34004).

Für r ie o.g. Anwendungen, d. h. in Verbindung mit PG, erscheint TCP als Trägerwerkstoff nicht geeignet, da z. B. es bekannt ist, daß TCP subkutan angewendet zu Reizungen führen kann.

In Knochengewebe hingegen sind das TCP bzw. geeignete Modifizierungen mit Erfolg zur Knochendefektbehebung angewendet worden und man kann auf die begrenzte Resorbierbarkeit dieses Knochenersatzmaterials verweisen (EP-A-237043). Allerdings wurde vielfach in der wissenschaftlichen Literatur hierzu auf die zu langen Resorptionszeiten hingewiesen, d. h. eine verzögerte Reossifikation.

In der wissenschaftlichen Literatur zur Anwendung der PG wurde in letzter Zeit u.a. auch auf eine die Knochenbildung beeinflussende Wirkung von Prostaglandin E₂ hingewiesen (Jee, W. S. S. et al.: The effects of PG E₂ in growing rats: increased metaphyseal hard tissue and cortico-endosteal bone formation; Calcif. Tissue Int. Vol. 37 (1985) pp. 148-157). In dieser Arbeit wurden Bereiche eines eingeschränkten und eines verstärkten Knochenwachstums nachgewiesen.

Im US-P 4621100 wird eine Behandlung der Osteoporose-Krankheit mit PG der Ε-Serie bzw. mit deren Derivaten auch für den Bereich der Humanmedizin vorgeschlagen. Die Wirks'oifzuführung erfolgt gemäß dem Erfindungsanspruch oral. Die beschriebene Wirkung der PG-Stoffe entsprechend f.er Beispiele ist mehr oder weniger als systemische, den gesamten Knochenbau betreffend, dargestellt.

Die Einbringung von Breitbandmikrobioziden allgemein ist bereits in EP 58867 und EP 61108 beschrieben. Dabei wird ein KnochenimplanU t aus TCP-Keramik mit mikro- oder makroporöser Struktur mit einem Arzneimittelwirkstoff getränkt und danach mit einerr. polymeren biologisch abbaubaren Überzug überzogen. Bei beiden Patenten wird die Freisetzung des Wirkstoffes von dt r Diffusionsgeschwindigkeit der Arzneimittelwirkstoffe durch den polymeren Überzug bestimmt. Auf dem keramischen Grundkörper ist die Bindung nur unspezifisch und begrenzt. Nachteilig ist das zusätzliche Aufbringen eines polymeren Stoffes, der biokompatibel sein muß und dessen Resorbierbarkeit gewährleistet sein muß, da ansonsten die Polymerkapsel reinplantiert werden müßte. Neben der genauen Steuerung der Schichtdicke des Polymeren bringt dies

zusätzliche Prou 3 bei der Implantation arzneimitteltragender Knochenersatzstoffe mit sich.

Unbekannt hingegen ist, wie PG beispielsweise vorteilhaft zur Behebung von mittelgroßen bis großen Knochendefekten im Bereich der Humanmedizin eingesetzt werden könnten und wie man das Applizieren der in Frage kommenden geringen Dosen für derartige Anwendungen vorzugsweise auf diesen Defektbereich konzentriert.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, die geschilderten Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein modifiziertes keramisches Knochenimplantat sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung zu entwickeln, das gezielt osteoinduktiv wirkt, die Reossifikation verbessert und zur Füllung von Knochendsfekten der unterschiedlichsten Größe geeignet ist, wodurch es in allen Bereichen der Chirurgie breite Anwendung finden kann. Erfindungsgemäß behandelt man oberflächenreaktive (bioaktive) Materialien, die OH-Gruppen und/oder Silangruppen auf ihrer Oberfläche vorzuliegen haben, mit Prostaglandin der Ε-Serie oder deren Derivate oder stabilisierten Prostaglandinen der Ε-Serie. Die über die OH-Gruppen erzielte Bindung mit PG führt zu einer verzögerten Freisetzung durch Desorption nach der Implantation in den Organismus von Tieren oder Menschen.

Eine noch bessere Bindung und damit weiter verzögerv Freisetzung erreicht man, indem ein oberflächonreaktives (bioaktives) anorganisches Knochenersatzmaterial auf Basis calciumphosphathaltiger Stoffe silanisiert wird oder, sofern dies nicht ohne weiteres möglich ist, nach einer für diese Stoffe geeigneten Vorbehandlung mit Basen zur Aufbringung dieser OH-Gruppen silanisiert. Sodann können Prostaglandine der Ε-Serie oder deren Derivate oder stabilisierte Prostaglandine der Ε-Serie an diese Silanschicht angekoppelt werden.

Diese chemische Ankoppelung bewirkt eine verzögerte Freisetzung. Die Verzögerungsrate ist dabei in jedem Fall höher als bei reiner Oberflächenadsorption.

Als oberflächenreaktives (bioaktives) Knochenersatzmaterial bieten sich sowohl resorbierbare Materialien, wie alpha- und beta-Tricalciumphosphat (TCP), davon abgeleitete oberflächenmodifizierte Formen, die eine höhere Calciumfrüisetzjiig, als der darunter liegende Grundkörper aufweisen als auch langzeitstabiles Knochenersatzmaterial an. Als oberflächenreaktives (bioaktives), langzeitstabiles Implantatmaterial werden Hydroxylapatit und entsprechende Glaskeramiken sowie deren oberflächenmodifizierte Formen angesehen, deren Oberflächenschicht eine höhere Calciumfreisetzung als der darunter liegende Grundkörper aufweist. Darüber hinaus können die genannten Stoffe auch als anorganisch-organischer Komposit

angewendet werden, wobei das organische Material ein biokompatibles Polymeres aus den Gruppen Polyurethan, Epoxidharz, monomerfreier epoxidiarter polymerer Kohlenwasserstoff, Polyhydroxybuttersäure, Polylaktate oder Polycarbonsäure ist. Dabei ist es gleichgültig, ob das anorganische Knochenersatzmaterial als Implantatformkörper oder als Granulat mit dem PG der Ε-Serie oder deren Derivaten in Verbindung gebracht wird. Während beim Implantatformkörper die freie Oberfläche für die adsorptive Bindung festliegt, ist dies boi der Verwendung eines Granulates zur Knochendefektfüllung nicht der Fall. Daher ist es im letzteren Fall sinnvoll, ein mit PG der Ε-Serie oder deron Derivate behandeltes Granulat mit einem unbehandelten Granulat kombiniert anzuwenden. Dieser Zwang einer kombinierten Anwendung kann z. B. dadurch eintreten, daß beim Ausräumen einer Knochenzyste die zur Füllung notwendige Menge vor der Operation nicht feststeht. Daher ist es erforderlich, die mit PG der Ε-Serie oder deren Derivate versehenen Implantatgranulate auf eine Menge zi· beschränken, die garantiert zur Auffüllung eingesetzt werden muß.

Der Gehalt der Prostaglandinkomponente wird im Bereich von etwa 2 bis 6, vorzugsweise 3 bis 4 Milligramm PG der Ε-Serie oder deren Derivate oder umgerechnet stabilisierte Formen der PG der Ε-Serie pro Patient liegen, wobei eine spontane Freisetzung stets unter etwa 3 Milligramm liegen sollte.

Granulatevon beispielsweise verschiedener. TCP-Phasen bzw. Gemische von TCP-Phasen usw. werde häufig als resorbierbare Knochenersatzmaterialien verwendet.

Eine Erhöhung der Silanisierungsfähigkeit dieser auf der Oberfläche keine OH"-Gruppen aufweisenden Stoffe wird durch eine eigens dafür entwickelte Behandlung mit einer Base erreicht, die von toxischen Begleitkomponenten frei sein sollte. Eine besondere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dacVrch gekennzeichnet, daß man Tricalciumphosphat-Formkörper oder -Granulat zunächst mit einer von toxisch en Begleitkomponenten freien OH~-Ionen tragenden Base behandelt. Dieses TCP-Material kann sowohl aus der alpha-TCH-Vhase als auch aus der beta-TCP-Phase, gleichwohl auch aus Gemischen beider Phasen bestehen. Dieses Gemisch wiederum kann dabei innerhalb eines keramischen Gefüges als mechanisch fest verbunden zum Einsatz gefangen, es kann jedoch auch durch einfaches Vermischen entsprechender Phasenanteile gebildet werden. Darüber hinaus eignet sich auch oberflächenmodifiziertes TCP-Material, wie beispielsweise ein oberflächenbehandeltes alpha-TCP, das eine höhere Calciumfreisetzung als der darunter liegende Grundkörper aufweist (siehe DD 258713).

Mit dem Begriff Granulat verbindet sich ein Partikelgemisch der Kornbereiche zwischen 63 bis 800 Mikrometern, vorzugsweise zwischen 200 bis 500 Mikrometern für den Einsatz im stomatologischen Fachbereich und 200 bis 800 Mikrometern fürden Einsatz im orthopädischen Fachbereich.

Für die Behandlung mit der OH'-Ionen tragenden Base sind im Prinzip alle Basen geeignet, die frei von toxischen Begleitkomponenten sind, wie u. a. auch NaOH, KOH, Ca(OH)₂. Diese Wahl der Base hat einen bestimmenden Einfluß auf das Ergebnis der Freisetzung von Prostaglandinen der Ε-Serie oder deren Derivaten oder stabilisierten Prostaglandin der E-Serie und wird ferner unter dem Gesichtspunkt getroffen, ob die Anwesenheit von - an sich zwar geringen Mengen - an die Base bildenden Kationen dem vorgesehenen Einsatzzweck abträglich ist oder nicht. Die Behandlung mit einer OH~-Ionen tragenden Base erfolgt prinzipiell her in entsprechenden wäßrigen Lösungen der pH-Werte zwischen etwa 7,5 und 9,5. Im Hinblick auf die Stabilität von Prostaglandinen der Ε-Serie oder deren Derivaten oder stabilisierten Prostaglandinen der Ε-Serie sollte der ph bei der Beladung des Granulates den Wert 9 nicht übersteigen. Das Knochenersatzgranulat auf TCP-Basis wird in diese Lösung eingebracht und auf Temperaturen zwischen 50°C und dem Kochpunkt der Lösung etwa 30 bis 300 Minuten lang erhitzt. Eine Trocknung des TCP-Materials kann bei einer Temperatur zwischen etwa 60 bis 15O⁰C erfolgen (0,5 bis 3 Stunden lang). Es hat sich nun überraschend gezeigt, daß auf diese Weise vorbehandeltes TCP-Material analog zu anderen oberflächenreaktiven (bioaktiven) Trägerstoffen ebenfalls Prostaglandin der Ε-Serie oder deren Derivate oder stabilisierte Prostaglandine der E-Serie adsorptiv bzw. chemisch binden kann. Weiterhin wurde gefunden, daß durch Silanisierung und darauf folgende Ankopplung von Prostaglandinen der E-Serie oder deren Derivate oder stabilisierte Prostaglandine der E-Serie, die Freisetzung noch weiter verzögert werden kann. Es ist selbstverständlich, daß auf diese Weise die implantierte PG-Gesamtmenge höher sein kann als bei unbehandeltem Granulat. Damit ist eine längeranhaltende Freisetzung von PG bei Implantationen möglich. Die Silanisierung kann durch eine Vielrahl von Silanen der allgemeinen Formel:

OR¹ I R^O-Si-(CH.:),,-R"

OR-¹

erfolgen, worin R¹, R² und R³ gleich oder verschieden sein können, und Alkylreste mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise Ethylreste darstellen können; η eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist und R⁴ die Gruppe-NH₂,-COOH oder -£(-{ - CH- ⁶

wot ji R⁵ ein Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder Wasserstoff sein kann.

Die Versuche zeigten, daß häufig eine silanspezifische Bindungsfähigkeit von PG am Kncchenersatzmaterial besteht.

Vorzugsweise wurden di<3 Silane gamma-Aminopropyltriethoxysilan und Glycidoxypropyltriethoxysilan verwendet.

Die Silanisierung erfolgt in der Regel mit 1 bis 10%igen Silanlösungen in einem Ethanol/Wasser/HCI-Gemisch im Mischungsverhältnis zwischen 40 zu 60 bis 60 zu 40, vorzugsweise einer 50%igen alkoholischen HCI-Lösung mit einem pH-Wert von 2,0 bis etwa 4,5. Die Behandlungsdauer variiert in Abhängigkeit vom Silan zwischen etwa 30 Minuten und 24 Stunden.

Danach wird das silanisierte Knochenersatzmaterial in einer Phosphat-Puffer- oder PBS-Lösung unter annähernd

physiologischen Bedingungen hinsichtlich des pH-Wertes mehrfach gespült. Gegebenenfalls kann auch mit einer alkoholischer Lösung gewaschen werden und sodann das Trägermaterial bei 15^ -250°C einem Trocknungsprozeß unterzogen werden. Bei der Verwendung des gamma-Aminopropyltriethoxysilans kann zusätzlich eine Aktivierung vor der Behandlung mit dom Wirkstoff vorgenommen werden. Zu diesem Zweck eignet sich u. a. eine 1 bis 10%ige Glutardialdehyd-Lösung, wobei als Lösungsmittel PBS-Lösung dient oder eine 0,01- bis 0,1 molare Natrium-Kalium-Phosphatpufferlösung. Diese Aktivierung ist möglich durch eine mehrstündige, zumeist 24stündige Behandlung zwischen 5 und 40°C. Danach erfolgt erneutes Waschen. Als Prostaglandine kommen im Sinne der vorliegenden Erfindungsbeschreibung die PG der Ε-Serie, deren stabilisierte Formen oder Derivate der PG der Ε-Serie zum Einsatz, die an diese silanisierte Schicht angekoppelt werden.

Bei der Herstellung der Gemische für die Ankoppelung zwischen PG und dem anorganischen Material geht man so vor, daß zunächst die PG der Ε-Serie oder deren Derivate oder stabilisierte Formen der PG der Ε-Serie, vorzugsweise PG E) und PG E₂, in Wasser, PBS, in einem Gemisch bestehend aus 90% einer 150 millimolaren TRIS-Puffer-Lösung und 10% Ethanol oder in einer ungepufferten Ethanol-Lösung gelöst werden. Es eignen sich besonders auch sog. stabilisierte PG, da mit der chemischen Stabilisierung zumeist eine Verbesserung der Wasserlöslichkeit einhergeht.

Die Knochenersatzmaterialien werden in einer entsprechenden wäßrigen Lösung oder in einer 0,01- bis 0,1 molaron Phosphat-Puffer-Lösung (PBS) oder in einer alkoholischen Lösung (etwa 10 bis 50% Ethanol) mit einem Gehalt von etwa 100 Mikrogramm bis 5 Milligramm PG pro Milliliter Lösungsmittel etwa 15 bis 300 Minuten lang bei Raumtemperatur inkubiert, der pH-Wert dieser Lösungen kann in den Grenzen von etwa 4 bis 8 variieren, sinnvollerweise arbeitet man aber unter angenähert physiologischen Bedingungen bzw. im sauren Bereich. Die anschließende Trocknung führt man bei etwa 37°C im Vakuum durch. Dieses chemisch an oberflächenreaktive (bioaktive) Knochenersatzmaterialien angekoppelte PG der Ε-Serie oder deren Derivate bzw. stabilisierte Produkte aus PG der Ε-Serie ergibt bei der Implantation als Knochenersatzmaterial erheblich bessere Erfolge als bei der Verwendung nur eines dieser Stoffe, wobei der Einsatz von PG am Implantationsort selbst ohne dieses Verfahren kaum möglich ist. Andererseits ergibt die Verwendung der oberflächenreaktiven (bioaktiven) Implantatmaterialien für sich allein ebenfalls nicht einen solch guten Effekt der Osteoinduktion. Besonders deutlich wird dieser überraschende Effekt bei der Verwendung von resorbierbarem Knochenersatzmaterial, da neben einer stark verbesserten Knochenneubildung - vermutlich durch die einhergehende Verbesserung der Verscrgungslage des periimplantären Gewebes - auch eine schnellere Resorption als angenehme und erwünschte Begleiterscheinung beobachtet werden konnte.

Speziell für die Anwendung am Menschen ist es notwendig, unbedingt die Grenzkonzentrationen an PG einzuhalten, beispielsweise etwa 0,5 bis 6 Milligramm pro Implantation. Zum Zwecke der angesprochenen Verdünnung, insbesondere bei der Behandlung von großlumigen Knochendefekten, aber auch zur weiteren Verzögerung der Freisetzung ist es möglich die behandelten Stoffe mit einem organischen, biokompatiblen, resorbierbaren (biodegradierbaren) Polymer zu umhüllen. Aus der Gruppe dieser Polymere eigenen sich prinzipiell alle, wobei Polyhydroxibuttersäure, Gelantine, resorbierbare Polyurethane und Polylactate besonders geeignet scheinen. Dabei erhält man zwangsläufig eine weitere Verzögerung der Freisetzung der Prostglandine der E-Serie oder deren Derivate oder stabilisierten Prostaglandine der E-Serie.

Verzichtet man auf eine weitere Verzögerung der Freisetzung, so können diese Stoffe auch als Kombination in Form einfacher partikulärer Stoffvermischungen angewendet werden, um quasi eine Verdünnung der mit Prostaglandin der E-Serie oder deren Derivate oder stabilisierte Prostaglandine der E-Serie behandelten Granulate zu erreichen. Unter diesem Aspekt der einfachen Verdünnung sind natürlich auch weitere resorbierbare organische Materialien geeignet, die o.g. Bestimmungszweck bei der Umhüllung nicht erfüllen können, wie beispielsweise Kollagen. Untersuchungen zeigten, daß gerade die kombinierte Anwendung von mit PG versehenen TCP-Granulat, mit PG-freiem, oberflächenmodifiziertem TCP und Kollagen zu den günstigsten Ergebnissen bei der Defektfüllung führte

Die Erfindung soll nachstehend durch Beispiele näher erläutert werden.

Ausführungsbeispiele

Der Verfahrensschritt der Behandlung des calciumphosphathaltigen Trägermaterials mit einer OH~-Ionen tragenden Base, die weitestgehend frei von toxischen Bestandteilen ist, wird vorzugsv eise dann durchgeführt, wenn es sich um ein TCP-Produkt handelt: ,

(a) Oberflächenbehandlung mit OH~-Ionen tragenden Basen

A). Das Trägermaterial wird in einer wäßrigen NaOH-Lösung mit pH = 8,0 bei 90⁰C 2 Stunden lang erhitzt. Anschließend wird das Material bei etwa 100⁰C 120 Minuten lang getrocknet.

B) Das Trägermaterial wird in einer wäßrigen C i(OH)₂-Lösung mit pH = 8,4 bei 80°C 3 Stunden erhitzt. Die nachfolgende Behandlung des Materials ist analog Beispiel A).

(b) Silanisierung

I) Das mit einer Base vorbehandelte Trägermaterial wird mit einer 1%igen Lösung von gamma-Aminopropyltriethoxysilan im Ethanol/Wasser-Lösungsmittel (1:1) bei 50⁰C 4 Stunden lang inkubiert. Nach dreimaligem Waschen mit je 20ml 0,1 m Phosphat-Puffer-Lösung, pH = 7,2, wurde das Trägermaterial mit einer 2%igen Glutardialdehyd-Lösung in o.g. Phosphat-Puffer-Lösung vermischt, für 2 weitere Stunden bei 37°C inkubiert und erneut dreimal in Phosphat-Puffer-LÖsung gewaschen.

II) Das mit einer Base vorbehandelte Trägermaterial wird mit einer 1%igen Lösung von Glycidoxypropyltriethoxysilan im Ethanol/Wasser-Lösungsmittel (1:1) bei 5O⁰C 4 Stunden lang inkubiert. Nach dreimaligem Waschen mit je 20 ml einer 0,1 m Phosphat-Puffer-Lösung, pH = 7,2, war das Trägermaterial für weitere Kopplungsreaktionen vorbereitet.

(c) PG-Imprägnierung

Beispiel 1. ^c.s wurden 2 Gramm eines alpIia-TCP-Granulates der Korngröße zwischen 200 bis 500 Mikrometern, das entsprechend dem Beispiel B) mit einer Base vorbehandelt wurde, entsprechond Beispiel I silanisiert, mit einer ethanolischen PGE_t-Lösung, die insgesamt 10 Milligramm PG Ei enthielt, etwa 60 Minuten lang inkubiert und anschließend bei 37°C im Vakuum getrocknet.

Als Versuchsmodell ./urden 4 Monate alten Wistarratten Defekte in derTibiametaphyse gesetzt, die mit jeweils 0,2 Gramm von dem behandelten Material aufgefüllt wurden. Als Kontrollgruppe wurden Tiere ausgewählt, die unbehandeltes Material implantiert bekamen. Zur Bestimmung der Ostoogenose und der Osteoinduktion wurden nach 3 Monaten dia Tiere getötet und verschieden histologische Untersuchungen durchgeführt.

Es zeigte sich, daß die Knochenneubildung und überraschend auch die Resorption in derjenigen Gruppe am weitesten vorangesi-.hritten war, die mit PGEi behandeltes Material implantiert bekommen hatte.

Beispiel 2: Es wurden 2g Implantatformkörper, bestehend aus einer Glaskeramik auf der Basis von Apatit und Wollastonit entsprechend dem Beispiel Il silanisiert und sodann mit 2,5ml einer ethanolischen Lösung 60 Minuten lang inkubiert, die 1 Milligramm PG E_t (4 Milligramm PG Ei pro Milliliter). Das behandelte Material wurde analog Beispiel 1 getrocknet und implantiert. Auch hier diente unbehandeltes Implantatmaterial als Vergleich.

Es zeigte sich auch hier, daß die Knochenverbundbildung im Falle der mit PG behandelten Proben deutlich weiter vorangeschritten war.

Beispiel 3: Es wurden 2 Gramm eines beta-TCP-Granulates der Korngröße zwischen 100 und 300 Mikrometern nach Beispiel B) mit einer Base behandelt, entsprechend Beispiel Il silanisiert und entsprechend Beispiel 2, jedoch mit PG E₂ behandelt, und analoge Tierversuche durchgeführt.

Auch hier wurde erwartungsgemäß ein analoges Versuchsergebnis zu Beispiel 1 erreicht. Es bestätigt? sich der Eindruck, daß auch hier die Resorption durch die kombinierte Anwendung deutlich erhöht wurde, höher sogar als im Vergleich zu Proben, bei denen PG quasi physikalisch vermischt zugesetzt worden war.

Beispiel 4: Es wurden 4 Gramm eines Granulates, das zum Teil aus TCP bestand, mit einer wäßrigen NaOH-Lösung mit pH = 7,8 bei 9O⁰C 2 Stunden lang erhitzt. Anschließend wurde das Material bei etwa 100⁰C etwa 120 Minuter, lang getrocknet. Sodann wurde das Granulat mit 20 Milligramm eines stabilisierten PG E₂, das in einer 50%igen Ethanol/Wasser-Lösung gelöst worden war, bei 37°C für 30 Minuten inkubiert und anschließend im Vakuum getrocknet.

Es wurden Tierversuche entsprechend Beispiel 1 durchgeführt, wobei jeweils 0,3 Gramm des behandelten Granulates pro Versuchstier eingesetzt wurden.

Auch hier zeigte sich eine Verbesserung gegenüber der Kontrollgruppe, die PG-freies Material implantie t bekam.

Beispiel 5: Es wurde ein PG-behandeltes alpha-TCP-Granulat, das entsprechend Beispiel 1 hergestellt wurde, mit der gleichen Menge an Kollagen vermischt.

Als Versuchstiere wurden Minischweine vom Typ Minilewe verwendet. Es wurden Knochendefekte in der Größe gesetzt, die ausreichten, um jeweils 0,5 Gramm des Gemisches aufzunehmen.

Als Kontrolle dienten Defekte, die mit PG-freien TCP-Kollagen-Gemischen in analoger Weise aufgefüllt wurden. Auch hier zeigte sich, daß die Kombination mit PG (PGE₍) zu einer deutlichen Verbesserung der Osteoneogenese führte.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines osteoinduktiven Knochenersatzmaterials auf Basis calciumphosphathaltiger Stoffe, dadurch gekennzeichnet, daß man ein bioaktives calciumphosphathaltiges Knochenersatzmaterial, das an seiner Oberfläche OH-Gruppen und/oder Silangruppen aufweist, mit einem Prostaglandin (PG) der Ε-Reihe oder deren Derivate oder einer stabilisierten Form der PG der Ε-Reihe oder Gemischen davon behandelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein bioaktives calciumphosphathaltiges Knochenersatzmaterial, das an seiner Oberfläche OH~-Ionen aufweist, mit einem PG der Ε-Reihe oder deren Derivate oder einer stabilisierten Form der PG der E-Reihe oder Gemischen davon behandelt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein bioaktives calciumphosphathaltiges Knochenersatzmaterial, das an seiner Oberfläche OhT-lonen und Silangruppen aufweist, mit einem PG der Ε-Reihe oder deren Derivate oder einer stabilisierten Form der PG der Ε-Reihe oder Gemischen davon behandelt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die O' Γ-lonen an der Oberfläche des bioaktiven Materials aus einer Behandlung des Materials mit einer Base, die frei von toxischen Begleitkomponenten ist, herrühren.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Base Calciumhydroxid, Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid ist, vorzugsweise Calciumhydroxid.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadut , gekennzeichnet, daß man ein bioaktives calciumphosphathaltiges Knochenersatzmaterial, das an seiner Oberfläche Silangruppen aufweist, mit einem PG der Ε-Reihe oder deren Derivate oder einer stabilisierten Form der PG der Ε-Reihe oder Gemischen davon behandelt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1,3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Silangruppsn aus einer Behandlung des Materials mit einem biokompatiblen Silankopplungsmittel der allgemeinen Formel

OR¹

ρ ' 4

R²O - Si - (^CH ₂)_n"^R

0R^J

herrühren, worin R¹, R² und R³, die gleich oder verschieden sein können, einen Niederalkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen darstellen, vorzugsweise Ethyl; η eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist und R⁴ die Gruppe -NH₂,-COOH oder __u __{u D}5 ist, wobei R⁵ ein Niederalkylrest mit 1 bis

5 Kohlenstoffatomen sein kann.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Silan aus der aus gamma-• Aminopropyltriethoxysilan, Glycidoxypropyltriethoxysilan und/oder deren Gemischen bestehenden Gruppe ausgewählt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das calciumphosphathaltigp Material aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus alpha-Tricalciumphosphat; beta-Tricalciumphosphat; Hydroxylapatit; Glaskeramiken sowie deren Gemische und oberflächenmodifizierten Formen besteht und vorzugsweise Tricalciumphosphat ist.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das calciumhaltige Material ein anorganisch-organischer Komposit ist, wobei das organische Material ein biokompatibles Polyurethan, ein monomerfreier epoxidierter polymerer Kohlenwasserstoff, eine Polyhydroxybuttersäure, ein Polylaktat oder eine Polycarbonsäure ist.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die oberflächenmodifizierten Stoffe eine höhere Calciumfreisetzung als der darunter liegende Grundkörper aufweisen.

12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das calciumphosphathaltige Material teilchenförmig und resorbierbar ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die teilchenförmigen calciumphosphathaltigen Materialien Granulate mit einer Korngröße im Bereich von 63 bis 1000 Mikrometer sind, vorzugsweise im Bereich von 63 bis 500 Mikrometer.

14. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das calciumphosphathaltige Material nicht resorbhrbar ist.

15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Prostaglandin E aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Prostaglandin E₁ (PGE₁), Prostaglandin E2 (PGE₂) und Derivaten von PGE₁ oder PGE2 und stabilisierten Formen von PGE₁ odor PGE₂ besteht.

16. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daßdassilanisierte Material vorder PG-Behandlung aktiviert wird, vorzugsweise durch Behandlung mit einer Glutardialdehydlösung über mehrere Stunden.

17. Verfahren nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß man das mit Prostaglandin E behandelte Produkt mit biokompatiblen Umhüllungsstoffen umgibt.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Umhüllungsstoff aus der aus Polyhydro>ybuttersäure, Gelantine, Polylaktate ausgewählt ist, wobei Polyhydroxybuttersäure bevorzugt ist.

19. Verfahren nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß man das mit Prostaglandin E behandelte Produkt mit biokompatiblen organischen resorbierbaren Stoffen vermischt.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der organische resorbierbare Stoff aus der aus Kollagen, Laktaten, resorbierbare Polyurethane bestehenden Gruppe ausgewählt ist, wobei Kollagen bevorzugt ist.

21. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das PG-behandelte Material mit unbehandeltem Material vermischt wird.

22. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus

a) einem oder mehreren bioaktiven calciumphosphathaltigen Materialien mit an der Oberfläche dieser Materialien angelagertem Prostaglandin E und/oder dessen Derivaten sowie

b) freiem Prostaglandin E und/oder dessen Derivaten oder unbehandeltem bioaktivem calciumphosphathaltigen Materialien, wobei die Gemischbestandteile gegebenenfalls umhüllt sein können, oder organischen resorbierbaren biokompatiblen Stoffen als weitere Bestandteile hergestellt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß einem/mehreren calciumphosphathaltigen Material/ien an der Oberfläche Prostaglandin E und/oder dessen Derivate angelagert und anschließend mit einer Umhüllung versehen wird/werden.

24. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß einem/mehreren calciumphosphathaltigen Material/ien an der Oberfläche Prostaglandin E und/oder dessen Derivate angelagert sowie organische resorbierbare Stoffe zugesetzt werden.

25. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die calciumphosphathaltigen Materialien mit vorzugsweise Polyhydroxybuttorsäure, mit Gelatine und/oder Polylaktate umhüllt werden.

26. Verfahren nach Anspruch 22 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß den calciumphosphathaltigen • Materialien das organische resorbierbare Material in einem Anteil von 1 bis 40 Masseanteilen in % zugesetzt wird.

27. Verfahren nach Anspruch 22, 24 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß als organische resorbierbares Material vorzugsweise Kollagen oder Laktate sowie resorbierbare Polyurethane zugesetzt wird.