DE102006011211A1

DE102006011211A1 - Material zur Behandlung von Knochen- und/oder Knorpeldefekten

Info

Publication number: DE102006011211A1
Application number: DE200610011211
Authority: DE
Inventors: Marco Dr. Springer; Arne Briest
Original assignee: Ossacur AG
Current assignee: Ossacur AG
Priority date: 2006-03-02
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2007-09-06
Also published as: WO2007098944A2; WO2007098944A3

Abstract

Eine Zusammensetzung, insbesondere zur Behandlung von Knochen- und/oder Knorpeldefekten, mit einem Kollagen tierischen Ursprungs und einem hydroxygruppenhaltigen Dispersionsmittel ist zur Behandlung, beispielsweise von Trümmerfrakturen, geeignet. Es wird vorgeschlagen, daß das Dispersionsmittel mindestens einen bioverträglichen Alkohol aufweist und das Kollagen in dem Alkohol verteilt (dispergiert) ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung, insbesondere zur Behandlung von Knochen- und/oder Knorpeldefekten, mit einem Kollagen tierischen Ursprungs und einem hydroxygruppenhaltigen Dispersionsmittel.

Die medizinische Behandlung von Knochen- und Knorpeldefekten spielt im Bereich der Unfallchirurgie, der Kiefer-, Zahn- und Gesichtschirurgie sowie der Handchirurgie eine entscheidende Rolle. Wichtige Felder für die Behandlung stellen Frakturen, insbesondere Trümmerfrakturen, die Entfernung von Zysten und Knochentumoren oder tumorartigen Geweben, als auch der Einsatz von Gelenkprothesen oder die Therapie von Osteoporose dar. Ein natürlicher Knochen verfügt für seine Regeneration in einem gewissen Maße über Selbstheilungskräfte. Diese regenerativen Fähigkeiten zur Induktion einer Neubildung von Knochen- und/oder Knorpelgewebe werden als sogenannte Osteogenese bezeichnet. Diese Osteogenese kann allerdings auch gestört sein, wie im Fall der Osteoporose. Ferner kann es vorkommen, daß aufgrund einer großen Menge zu ersetzenden Knochengewebes nur eine eingeschränkte Wiederherstellung von natürlicher Knochensubstanz möglich ist.

Aufgrund der Bedeutung in der Patientenbehandlung existiert bereits eine große Anzahl von verschiedenen Materialien für den Knochenersatz. Beispiele hierfür sind vollsynthetische Knochenersatzwerkstoffe in Form von Sinterkörpern auf Basis von Calciumphosphaten. Nachteilig ist häufig eine fehlende Resorbierbarkeit oder eine zumindest lange Resorptionsdauer dieser Materialien.

Ferner finden auch Transplantate aus natürlichen Knochen oder Knochenmaterialien ihren Einsatz. Dabei ist es angestrebt, einen vollständigen Wiederaufbau des körpereigenen Knochens zu erreichen. Eine Resorption von als Knochenersatz verwendeten Füllstoffen ist daher von Vorteil. Im Laufe einer gewissen Zeit werden diese Materialien dann durch körpereigenes Gewebe ausgetauscht bzw. ersetzt. Bei den bisherigen verwendeten Materialien hat es sich allerdings in manchen Fällen als nachteilig herausgestellt, daß die Resorption eine längere Zeitdauer in Anspruch nimmt. Hierdurch können sich die Heilungsphasen verzögern oder verlängern. Die Resorption anorganischer Füllmaterialien stellt sich hierbei als geschwindigkeitsbestimmend heraus.

Neben synthetischen Polymeren, wie beispielsweise Polylactiden oder Polyglykoliden, werden neuerdings auch sogenannte demineralisierte Zusammensetzungen eingesetzt. Derartige Zusammensetzungen können in Form eines sogenannten „putty" von der Firma Osteotech erhalten werden (Osteotech Inc., Eatontown, New Jersey, USA). Es handelt sich hierbei im wesentlichen um natürliche, insbesondere tierische, aufbereitete Knochengewebe, bei welchen bis auf Spuren anorganische bzw. mineralische Anteile und Fette nahezu vollständig entfernt werden. Diese Materialien zur Füllung von Knochendefekten entsprechen im wesentlichen der natürlichen Knochenzusammensetzung und sind daher gut und mit relativ großer Geschwindigkeit durch natürliches Gewebe austauschbar. Beispielhaft für ein derartiges Knochenersatzmaterial ist der kommerziell erhältliche lyophilisierte Kollagenextrakt der Anmelderin aus bovinem bzw. equinem Knochen unter der Bezeichnung COLLOSS^® bzw. COLLOSS^® E.

Aufgrund der Bedeutung dieser Materialien im Bereich der Versorgung von Knochendefekten mit schwer zugänglichen oder großen Kavitäten, insbesondere bei einem großräumigen Gewebsverlust, ist jedoch ein großer Bedarf an weiteren Applikationsformen der erwähnten Füllstoffmaterialien vorhanden. Es besteht insbesondere bei der Behandlung von Trümmerfrakturen eine große Nachfrage nach neuen Applikationsformen, da die auszufüllenden Kavitäten hier oftmals sehr uneinheitlich sind. Ferner ist es wünschenswert, einen Einsatz von Netzen oder Gittern zur Fixierung der Füllstoffmaterialien zu vermeiden, da diese zu einer Traumatisierung von benachbartem Gewebe führen können und später wieder entfernt werden müssen. Eine verzögerte bzw. verlängerte Heilungsphase ist hierbei die Folge.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Zusammensetzung zur Behandlung von Knochen- und/oder Knorpeldefekten bereitzustellen, die gut handhabbar bzw. applizierbar sowie auf große aufzufüllende Volumina anwendbar ist. Diese Zusammensetzung soll ferner eine gute Bioverträglichkeit und eine gute Abbaubarkeitsrate aufweisen.

Diese Aufgabe wird durch eine Zusammensetzung gelöst, wie sie im Anspruch 1 beschrieben ist. Bevorzugte Ausführungsformen dieser Zusammensetzung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 18 aufgeführt. Die Ansprüche 19 und 20 betreffen ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Zusammensetzung. Weiterhin betreffen die Ansprüche 21 und 22 einen Kit zur Behandlung von Knochen- und/oder Knorpeldefek ten. Durch Bezugnahme wird der Wortlaut sämtlicher Ansprüche zum Inhalt der Beschreibung gemacht.

Bei der erfindungsgemäßen Zusammensetzung handelt es sich um eine Zusammensetzung, insbesondere zur Behandlung von Knochen- und/oder Knorpeldefekten, mit einem Kollagen tierischen Ursprungs und einem hydroxygruppenhaltigen Dispersionsmittel, wobei das Dispersionsmittel mindestens einen bioverträglichen Alkohol aufweist und das Kollagen in dem Alkohol verteilt (dispergiert) ist.

Als Alkohole werden in der Chemie üblicherweise alle organischen Verbindungen bezeichnet, die als funktionelle Gruppe mindestens eine Hydroxygruppe aufweisen.

Unter dem Begriff „Alkohol" im Sinne der vorliegenden Erfindung soll auch jedes Derivat eines Alkohols, vorzugsweise ein Ester, beispielsweise ein Fett, verstanden werden.

Unter einem bioverträglichen Alkohol soll im Rahmen dieser Erfindung jeder Alkohol verstanden werden, der geeignet ist, eine Traumatisierung von Körpergewebe zu vermeiden bzw. bei dem nur eine geringe, insbesondere aus medizinischer Sicht, zu vernachlässigende Traumatisierung des Körpergewebes zu erwarten ist. Darüber hinaus zeichnet einen bioverträglichen Alkohol im Sinne der vorliegenden Erfindung aus, daß er über eine gute Bioabbaubarkeit verfügt. Unter einer guten Bioabbaubarkeit ist eine Abbaubarkeitsrate zu verstehen, die den Heilungsprozeß von Knochen- und/oder Knorpeldefekten zumindest ungestört ablaufen läßt, bevorzugt aber unterstützend wirkt. Mit anderen Worten, die Heilungsrate bleibt zumindest unbeeinflußt, wird aber bevorzugt erhöht, und während der Heilung entstandenes Knochen- und/oder Knorpelgewebe weist im wesentlichen eine natürliche Zusammensetzung auf.

Vorteilhafterweise kann das Dispersionsmittel der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ein Gemisch von bioverträglichen Alkoholen umfassen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Dispersionsmittel in einer solchen geeigneten Menge eingesetzt, daß die Zusammensetzung eine Formbarkeit nach Art einer Knete oder eines Kitts aufweist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden insbesondere hochviskose flüssige oder feste Zusammensetzungen verwendet.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Kollagen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung um Kollagen vom Typ I. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Kollagen um Knochenkollagen. Weiterhin bevorzugt handelt es sich bei dem Kollagen um Sehnenkollagen. In bevorzugter Weise ist das Kollagen kohärent, d. h. es bildet im Dispersionsmittel ein räumliches Netzwerk, wobei einzelne Kollagenfibrillen, insbesondere tripel- und/oder einzelhelikale Kollagenfibrillen, durch kovalente oder andere Bindungskräfte an verschiedenen Punkten, sogenannten Haftpunkten, aneinander haften.

In seiner nativen Konformation weist das Kollagen eine tripelhelikale Struktur auf, die aus einzelhelikalen Kollagenfibrillen gebildet wird. Dies ist besonders vorteilhaft, da das Netzwerk aus Kollagenfasern tripelhelikalen Kollagens und/oder Kollagenfibrillen ein ideales Trägermaterial mit osteokonduktiven (lasttragenden und/oder raumstabilen) Eigenschaften darstellt. Gleichzeitig bietet das native kollagene Netzwerk geeignete Ansiedlungsräume bzw. Interstitialräume für die Infiltration durch Knochenzellen und/oder deren Vorläuferzellen. Bei dem Kollagen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung erübrigt sich eine Behandlung, die das Netzwerk künstlich in eine geeignete räumliche Anordnung bringt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kollagen bovinen und/oder equinen und/oder porcinen, insbesondere bovinen und/oder equi nen, Ursprungs. Das Kollagen equinen Ursprungs ist aufgrund der besonders geringen Transmissibilität von Krankheitserregern besonders bevorzugt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Alkohol um einen mehrwertigen Alkohol, vorzugsweise handelt es sich bei dem Alkohol um einen zwei- und/oder dreiwertigen Alkohol. Mehrwertige Alkohole in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung sind besonders vorteilhaft, da derartige Alkohole insbesondere gut ausscheidbar oder metabolisierbar sind. Daher ist für derartige Alkohole eine gute Bioverträglichkeit und eine gute Bioabbaubarkeit zu beobachten. Darüber hinaus bieten mehrwertige Alkohole den Vorteil, mit Flüssigkeiten, insbesondere mit wäßrigen Medien, gut mischbar zu sein, so daß eine gewisse Festigkeit oder Viskosität der Zusammensetzung durch ein nachträgliches Beifügen von weiteren Dispersionsmitteln einstellbar ist.

Überraschenderweise wurde von der Anmelderin festgestellt, daß sich Kollagen, insbesondere ein Kollagen, wie es im Rahmen der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, besonders gut in Glycerin dispergieren läßt.

In einer erfindungsgemäß besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Alkohol dementsprechend Glycerin. Unter Glycerin sollen im Rahmen dieser Erfindung auch Glycerinderivate, beispielsweise Esterderivate des Glycerins, wie Triglyceride, aber auch einfach oder zweifach veresterte Derivate des Glycerins zu verstehen sein. Das Glycerin ist äußerst vorteilhaft für einen Einsatz im menschlichen oder tierischen Körper, da es vom Fachmann als weitgehend ungefährlich für menschliche oder tierische Organismen eingestuft wird. Sein Auftreten im menschlichen oder tierischen Kohlenhydratstoffwechsel sowie seine wichtige Bedeutung für den Aufbau von Zellmembranen machen diese Substanz zu einem idealen Dispersionsmittel. Glycerin bietet weiterhin den Vorteil, daß die erfindungsgemäße Zusammensetzung formbar ist, insbesondere nach Art einer Knete oder eines Kitts (putty-like). Die erfindungsgemäße Zusammensetzung läßt sich leicht verarbeiten und während einer chirurgischen Operation leicht handhaben. Die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist daher auch gut geeignet, größere Knochengewebsdefekte, wie sie beispielsweise nach Tumorentfernungen oder durch schwere Unfälle verursacht auftreten können, zu behandeln.

Weiterhin sind mit besonderem Vorteil krankhafte Veränderungen des Knochengewebes, insbesondere eine abnehmende Dichte des Knochengewebes, beispielsweise im Falle der Osteoporose, mit Hilfe der erfindungsgemäßen Zusammensetzung behandelbar.

Besonders bevorzugt wird insbesondere das Produkt COLLOSS^® bzw. COLLOSS^®E der Anmelderin in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung mit Glycerin verwendet.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Alkohol der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ein polymerer Alkohol. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Alkohol der erfindungsgemäßen Zusammensetzung Polyethylenglykol (PEG). Erfindungsgemäß ist es insbesondere vorgesehen, daß das Polyethylenglykol ein Molekulargewicht von etwa 200 bis etwa 1.500 g/mol, vorzugsweise von etwa 200 bis etwa 800 g/mol, besitzt. Das Polyethylenglykol, insbesondere ein polymerer Alkohol mit einem der angegebenen Molekulargewichte, hat den Vorteil, daß die erfindungsgemäße Zusammensetzung vorzugsweise nach Art eines putty-Materials formbar und insbesondere handhabbar ist. Hierbei erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß durch das Polyethylenglykol ein viskoelastisches bzw. thixotropes Element in die erfindungsgemäße Zusammensetzung eingebracht wird. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung wird insbesondere durch Druck bzw. Kneten formbar und leichter handhabbar. Nach Wegnahme des Drucks verfestigt sich die erfindungsgemäße Zusammensetzung vorzugsweise wieder. Dies bewirkt beispielsweise eine gute Verarbeitbarkeit der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung und eine insbesondere feste Form am Applikationsort. Polyethylenglykol ist mit Wasser und/oder den hier aufgezählten bioverträglichen Alkoholen gut mischbar. Darüber hinaus weist Polyethylenglykol Eigenschaften als Lösungsvermittler auf. Weiterhin kann die Fähigkeit von Polyethylenglykol zur Mizellenbildung zur Aufnahme von Wirkstoffen in die erfindungsgemäße Zusammensetzung nutzbar sein. Ferner sind Polyethylenglykole der genannten Art frei von Reizwirkungen auf den Organismus. Somit sind Traumatisierungen von Körpergeweben, die mit der Polyethylenglykol enthaltenden erfindungsgemäßen Zusammensetzung in Berührung kommen, ausgeschlossen.

Erfindungsgemäß ist insbesondere der Einsatz der Produkte COLLOSS^® bzw. COLLOSS^®E der Anmelderin in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung mit Polyethylenglykol bevorzugt.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Alkohol um einen reduzierten Zucker, insbesondere ein reduziertes Mono- und/oder Disaccharid. Ein erfindungsgemäß besonders vorgesehener Alkohol ist Sorbitol und/oder Mannitol.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Zusammensetzung mindestens ein weiteres Dispersionsmittel, insbesondere ein flüssiges Dispersionsmittel, auf. Bevorzugt ist Wasser als weiteres Dispersionsmittel. Vorzugsweise ist das Dispersionsmittel eine wäßrige Lösung, insbesondere mindestens eines Salzes, vorzugsweise eine physiologische Kochsalzlösung und/oder eine sogenannte Ringerlösung (wäßrige Lösung von 9 g/l Natriumchlorid, 0,2 g/l Kaliumchlorid, 0,2 g/l Calciumchlorid und 0,1 g/l Natriumhydrogencarbonat). Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem weiteren Dispersionsmittel um Blut, insbesondere um Eigenblut eines Patienten, beispielsweise Frischblut, gerinnungsgehemmtes Blut oder um eine PRP (platelat rich plasma)-Fraktion aus Blut. Die im Blut bzw. in einer Blutfraktion vorhandenen Bestandteile und Faktoren, insbesondere Blutplättchen und deren freigesetzte Stoffe, können selbst osteogene, d. h. knochen- und/oder knorpelbildende, Eigenschaften aufweisen und insbesondere durch Wechselwirkung mit kollagenen Wirkstoffen eine Induktion und/oder Verstärkung der Osteogenese (Osteoinduktivität) bewirken. Insbesondere eignet sich der Einsatz der Produkte COLLOSS^® bzw. COLLOSS^®E der Anmelderin in derartigen erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, um die Osteogenese zu stimulieren.

Erfindungsgemäß ist es insbesondere vorgesehen, daß, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, der Anteil des Kollagens zwischen 0,5 und 25 Gew.-%, insbesondere zwischen 1 und 15 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 1 und 10 Gew.-%, beträgt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Kollagen Wirkstoffe, vorzugsweise als Wirkstoffkomplex, auf. Unter einem Wirkstoffkomplex im Sinne der vorliegenden Erfindung soll eine Kombination von verschiedenen Wirkstoffen verstanden werden.

Bevorzugt weist das Kollagen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung osteogene Wirkstoffe auf.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Kollagen mindestens einen Wirkstoff auf, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend Leukotriene, Cytotaktin, Thenascin, Laminin, Fibronektin, Cytokine, vorzugsweise BMP-1, BMP-2, IGF1, TGF β1, FGF und PDGF. Erfindungsgemäß ist es weiterhin vorgesehen, daß der osteoinduktive Charakter der erfindungsgemäßen Zusammensetzung durch eine Modifikation des Kollagens mit die Osteogenese aktivierenden und/oder sti mulierenden Wirkstoffen erzeugt und/oder verstärkt wird. Die Wirkstoffe der erfindungsgemäßen Zusammensetzung sind dabei vorzugsweise natürlichen Ursprungs, d. h. die Wirkstoffe liegen vorzugsweise in ihrer nativen Form vor. Vorteilhafterweise enthält das Kollagen sogenannte Rekrutierungsfaktoren, insbesondere Chemotaktika (Chemotaxine), beispielsweise Leukotriene, welche gezielt eine Infiltration der erfindungsgemäßen Zusammensetzung mit Körperzellen, vorzugsweise mesenchymalen Stammzellen, Knorpelvorläuferzellen, Fibroblasten und/oder Thrombocyten, induzieren. Vorteilhafterweise zählen zu den Wirkstoffen auch Substanzen, die als Familienmitglieder von Adhäsionsfaktoren bekannt sind, beispielsweise Cytotaktin, Thenascin, Laminin und/oder Fibronektin. Diese Substanzen dienen vorzugsweise einer Fixierung rekrutierter bzw. eingewanderter Zellen in die erfindungsgemäße Zusammensetzung am Applikationsort (Implantationsort). Als Wirkstoffe der erfindungsgemäßen Zusammensetzung finden weiterhin vorzugsweise Wachstums- und/oder Maturationsfaktoren, vorzugsweise Cytokine, zur Proliferation und Differenzierung der eingewanderten Zellen Verwendung. Bei den Wachstumsfaktoren handelt es sich vorzugsweise um Knochenwachstumsfaktoren, beispielsweise um BMP (bovine morphogenetic protein), vorzugsweise BMP-2, BMP-7 und/oder BMP-4, sowie um IGF (insuline-like growth factor), vorzugsweise um IGF I, und um TGF (transforming growth factor), vorzugsweise TGF β1. Das Kollagen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung kann alternativ oder zusätzlich FGF (fibroblast growth factor) und PDGF (platelat derived growth factor) als Wachstumsfaktoren enthalten. Diese Wirkstoffe können für sich alleine, aber, erfindungsgemäß besonders bevorzugt, auch als Wirkstoffkomplex, insbesondere mit osteogenen Eigenschaften, vorliegen.

Durch eine Ausstattung des Kollagens der erfindungsgemäßen Zusammensetzung mit Wirkstoffen, insbesondere mit osteogenen Wirkstoffen, wird das Kollagen zu einem Träger für osteoinduktive Information, wobei die Zusammensetzung der Erfindung in optimaler Weise im wesentlichen alle mit der in vivo für die Knochen- und/oder Knorpelneubildung involvierten Wirkstoffe bereitstellt. Diese Wirkstoffe zeigen in vorteilhafter Weise überlappende Wirkfunktionen, so daß ein möglicher Aktivitätsverlust eines oder mehrerer Wirkstoffe durch die anderen, insbesondere in einem Komplex enthaltenen Wirkstoffe, übernommen bzw. kompensiert werden kann. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung überadditive bzw. synergistische Effekte bei der Rekonstruktion von Knochen- und/oder Knorpeldefekten durch körpereigenes Material aufweisen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Zusammensetzung als „Informationsträger" bezüglich der Osteoinduktivität um das bereits erwähnte kollagene Material COLLOSS^® oder COLLOSS^®E, vorzugsweise COLLOSS^®E, der Anmelderin, welches, bedingt durch den Herstellungsprozeß, in vorteilhafter Weise bereits einen Wirkstoffkomplex aus den beschriebenen nativen Wirkstoffen enthält. Somit bilden Kollagen und Wirkstoffe, vorzugsweise Wirkstoffkomplex, eine native funktionale Einheit, die im wesentlichen in ihrer qualitativen Zusammensetzung mit der in vivo vorliegenden und insbesondere zur Knochen- und/oder Knorpelneubildung befähigten Umgebung übereinstimmt.

Ferner kann es bevorzugt sein, daß der Wirkstoffkomplex der erfindungsgemäßen Zusammensetzung Zytostatika umfaßt. Dies ist besonders bei krebsartigen Veränderungen im Bereich der Knochen- und/oder Knorpeldefekte und/oder der umliegenden Gewebe vorteilhaft. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Zusammensetzung antimikrobiotische, insbesondere antibiotische, Wirkstoffe, um mögliche Immunabwehrreaktionen im Körper zu vermeiden bzw. zu unterdrücken.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die verschiedenen beispielhaft aufgeführten Wirkstoffe, vorzugsweise im Komplex, auch mit anderen Wirkstoffen, insbesondere synthetisch, vorzugsweise rekombinant, hergestellten Wirkstoffen, kombiniert werden, um besonders vorteilhafte Effekte, insbesondere überadditive bzw. synergistische Effekte, zu erzielen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Zusammensetzung zusätzlich mindestens einen vorzugsweise strukturgebenden Füllstoff auf. Vorteilhafterweise bietet der Füllstoff durch seine räumliche Anordnung zusätzliche Oberflächen für eine Zellproliferation und/oder -differenzierung. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung läßt sich durch diesen Füllstoff, insbesondere in ihrer Osteokonduktivität, modifizieren. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Füllstoff insbesondere weiteres Kollagen, vorzugsweise Sehnenkollagen, besonders bevorzugt equines Sehnenkollagen.

Erfindungsgemäß kann es vorgesehen sein, daß der Füllstoff als Granulat vorliegt. Dies ist aufgrund der großen spezifischen Oberfläche eines Granulats besonders bevorzugt, da auf diese Weise eine ausreichende Oberfläche für ein Einwachsen von Körperzellen, insbesondere Knochen- und/oder Knorpelzellen bzw. deren Vorläuferzellen, zur Verfügung gestellt wird. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Füllstoff bioresorbierbar. Auf diese Weise wird ein langandauernder Verbleib von Fremdmaterialien im Körper vermieden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ist der Füllstoff porös. Vorzugsweise weist der Füllstoff eine interkonnektierende Porösität auf, d. h. die Porenstruktur ist sowohl zwischen den einzelnen Partikeln des Füllstoffes als auch innerhalb der Partikel optimiert. Eine poröse Ausgestaltung des Füllstoffs ist besonders vorteilhaft für die Infiltration durch die Körperzellen, insbe sondere durch die Knochen- und/oder Knorpelzellen bzw. deren Vorläuferzellen. In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Füllstoff mit den hier beschriebenen Wirkstoffen und/oder weiteren, vorzugsweise pharmazeutischen, Wirkstoffen an der inneren und/oder äußeren Oberfläche der Partikel ausgerüstet. Auf diese Weise werden die Wirkstoffe dem Körper, insbesondere den körpereigenen Zellen, in optimaler Weise präsentiert.

Die Poren des Füllstoffes besitzen vorzugsweise Porendurchmesser von mindestens 100 μm, insbesondere Porendurchmesser zwischen 100 und 300 μm, vorzugsweise von ca. 200 μm. Dies ist besonders vorteilhaft für das Einwachsen von Körperzellen, insbesondere Knochen- und/oder Knorpelzellen bzw. deren Vorläuferzellen, in den Füllstoff. Auf diese Weise wird die Integration des erfindungsgemäßen Materials sowie dessen Abbau bzw. Resorption gefördert. Bei dem Füllstoff kann es sich in vorteilhafter Weise um Tricalciumphosphat, Hydroxylapatit oder Calciumsulfat handeln. Diese Füllstoffmaterialien sind besonders bevorzugt, da ihre ionogenen Komponenten die hauptsächlichen Bestandteile der natürlichen mineralischen Knochensubstanz bilden und daher ein geeignetes biomimetisches Material darstellen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Füllstoff um das von der Anmelderin kommerziell vertriebene Material OSSAPLAST^®, ein bioresorbierbares und granuliertes β-Tricalciumphosphat mit hoher interkonnektierender Porösität und großer spezifischer Oberfläche.

Ferner ist es möglich, daß Leichtmetalle als Füllstoffe verwendet werden. Vorzugsweise handelt es sich bei den Leichtmetallen um Magnesium, Titan oder Tantal, welche sich aufgrund ihrer Resorbierbarkeit, Biokompatibilität und leichten Handhabbarkeit besonders eignen.

In einer weiteren Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Zusammensetzung vorzugsweise chemisch quervernetzt. Besonders bevorzugt ist ein Carbodiimid als chemischer Quervernetzer, insbesondere N-(Dimethylaminopropyl)-N'-ethylcarbodiimid (EDC), oder Glutaraldehyd.

Ferner kann es außerdem vorgesehen sein, daß die erfindungsgemäße Zusammensetzung sterilisiert bzw. in sterilisierter Form vorliegt. Für die Sterilisation eignen sich die üblichen Verfahren. Bevorzugt ist die Sterilisation des erfindungsgemäßen Materials durch radioaktive Bestrahlung, vorzugsweise durch Gammabestrahlung und/oder Ethylenoxidbegasung.

In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ist das erfindungsgemäße Material aseptisch behandelt und/oder hergestellt, insbesondere durch Verwendung von steril filtrierten Antibiotikalösungen, vorzugsweise einer steril filtrierten Gentamycinlösung. Dies kann besonders bevorzugt sein, da auf diese Weise eine mögliche nachteilige Beeinflussung der enthaltenen Wirkstoffe und/oder der osteoinduktiven Eigenschaften des erfindungsgemäßen Materials vermieden wird. Ferner kann bei einer schwächeren, insbesondere die Osteoinduktivität des erfindungsgemäßen Materials nicht beeinträchtigenden, Sterilisation eine zusätzliche aseptische Behandlung bevorzugt sein.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt das Kollagen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung als Extrakt vor, vorzugsweise als lyophilisierter Extrakt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt das Kollagen renaturiert, vorzugsweise nach einer Denaturierung mit Denaturierungsmitteln, beispielsweise mit Guanidin und/oder Guanidiniumhydrochlorid, vor.

Bei dem Produkt COLLOSS^® bzw. COLLOSS^®E der Anmelderin handelt es sich insbesondere um einen lyophiliserten Kollagenextrakt der hier beschriebenen Art, der vorzugsweise in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung einsetzbar ist.

Unter einem Renaturierungsschritt soll im Rahmen dieser Erfindung ein Vorgang zu verstehen sein, bei dem ein Denaturierungsmittel entfernt wird. Insbesondere sind hierunter dem Fachmann bekannte verschiedenste Dialyseverfahren bzw. Chromatographieverfahren zu verstehen, die zum Abtrennen von Denaturierungsmitteln geeignet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform hat das Kollagen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung mindestens einen Renaturierungsschritt durchlaufen. Dieser Renaturierungsschritt ist insbesondere dann notwendig, wenn das Kollagen sauer, basisch und/oder insbesondere mit chaotropen Mitteln, wie Harnstoff und/oder Thioharnstoff und/oder Guanidin und/oder Guanidiniumhydrochlorid, behandelt ist. Dies kann vorteilhaft sein, um das Kollagen für seine weitere Verarbeitung vorzubereiten und eine in ihrer Wirkung optimale Zusammensetzung herzustellen. Für das Kollagen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ist insbesondere ein Wechselspiel aus Denaturierungs- und anschließenden Renaturierungsschritten denkbar, vorzugsweise zur Anreicherung von Wirkstoffen in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt das Kollagen in einer von seiner nativen Struktur verschiedenen Struktur vor.

Wie bereits beschrieben, handelt es sich bei dem bevorzugten Kollagen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung um ein Kollagen vom Typ I. Natives Typ I-Kollagen wird aus einzelnen sogenannten α-Kotlagen-molekülen gebildet, die vorzugsweise einzelhelikal vorliegen. Aus den Kollagenmolekülen werden weitere Überstrukturen gebildet, die je nach Gewebetyp unterschiedliche Ausprägungen aufweisen. Als eine Grund struktur, auf der weitere Überstrukturen basieren, weist Kollagen vom Typ I eine Tripelhelix aus drei einzelhelikalen α-Kollagenmolekülen auf. Aus der Tripelhelix als Basis werden die weiteren Überstrukturen, beispielsweise Mikrofibrillen, Kollagenfibrillen sowie Kollagenfasern, gebildet. Ein Zusammenhalt der nativen Strukturen wird im wesentlichen durch elektrostatische und/oder hydrophobe Wechselwirkungen sowie durch Ausbildung von intermolekularen Wasserstoffbrückenbindungen unterstützt. Durch die Denaturierung von natürlichem (nativem) Kollagen zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung werden die nativen dreidimensionalen Strukturen des Kollagens aufgebrochen und eine anschließende Neustrukturierung des Kollagens kann stattfinden. Je nach gewählter Intensität eines Denatierungsvorgangs bzw. je nach gewähltem Denaturierungsmittel sind einige Teile des Kollagens von der Denaturierung stärker betroffen als andere, gegebenenfalls sind einige Teile des Kollagens gar nicht betroffen. Es kann aber auch eine vollständige Denaturierung durchgeführt werden. Durch ein anschließendes Entfernen des Denaturierungsmittels, beispielsweise durch Dialyse und/oder Chromatographie, bilden sich weitere Strukturen des Kollagens aus, die die osteogenen Eigenschaften des Kollagens der erfindungsgemäßen Zusammensetzung beeinflussen und von der nativen Struktur abweichen. Insbesondere ist es bei der vorliegenden Erfindung vorteilhaft, daß durch Denaturierung und Renaturierung die kompakte dreidimensionale Struktur des Kollagens gestört bzw. zerstört wird und eine insbesondere netzartige Struktur ausgebildet wird. Auf diese Weise wird die Oberfläche des Kollagens vergrößert. Im Inneren des Kollagens verborgene Wirkstoffe gelangen an die Oberfläche des Kollagens der erfindungsgemäßen Zusammensetzung und sind besser für einwandernde Zellen zugänglich. Die Oberflächenvergrößerung bewirkt insbesondere auch eine leichtere Diffusion der Wirkstoffe aus dem Kollagen. Dies fördert die Attraktion von knochen- und/oder knorpelbildenden Zellen. Weiterhin werden bei den Denaturierungs-/Renaturierungsschritten des Kollagens andere gegebenenfalls störende Elemente, beispielsweise Mem brandebris von Fremdzellen abgetrennt. Bei einer Implantation der erfindungsgemäßen Zusammensetzung wird eine Belastung für das Immunsystem des menschlichen oder tierischen Organismus minimiert und eine Heilung kann beschleunigt stattfinden. Bevorzugt wird ein lyophilisertes Kollagen für die erfindungsgemäße Zusammensetzung verwendet, insbesondere weist das in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung einsetzbare Produkt COLLOSS^® bzw. COLLOSS^®E der Anmelderin die netzartige Struktur auf.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Kollagen unregelmäßig angeordnete (random) Kollagenfibrillen (Kollagenmoleküle) auf, vorzugsweise einzelhelikale Kollagenfibrillen, insbesondere in Form einer netzartigen Struktur. Die oben beschriebene Denaturierung/Renaturierung führt insbesondere zur Bildung netzartiger Strukturen aus Kollagenmolekülen. Die unregelmäßige Anordnung der Kollagenmoleküle bzw. Überstrukturen dient als Leitsschiene für infiltrierende Knochen- und/oder Knorpelzellen und/oder deren Vorläuferzellen.

In einer weiteren Ausführungsform liegt das Kollagen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung mindestens teilweise in seiner nativen Struktur vor. In einer weiteren Ausführungsform liegt das Kollagen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung vollständig in seiner nativen Struktur vor.

Ferner umfaßt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung zur Behandlung von Knochen- und/oder Knorpeldefekten, insbesondere zur Herstellung einer Zusammensetzung nach der vorhergehenden Beschreibung, umfassend die Schritte:

– Bereitstellen eines Kollagens tierischen Ursprungs
– Mischen des Kollagens mit mindestens einem bioverträglichen Alkohol.

In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des Verfahrens wird mindestens ein weiteres Dispersionsmittel, vorzugsweise ein flüssiges Dispersionsmittel, hinzugegeben. Im Falle der von der Anmelderin kommerziell vertriebenen Kollagenextrakte COLLOSS^® oder COLLOSS^®E handelt es sich um Kollagen, daß im wesentlichen aus unregelmäßig angeordneten Kollagenmolekülen gebildet ist. Vorzugsweise wird eine wäßrige Lösung, beispielsweise eines Salzes, verwendet.

Erfindungsgemäß kann es weiterhin sinnvoll sein, als weitere Dispersionsmittel Blut, vorzugsweise Eigenblut des Patienten, zu verwenden.

Erfindungsgemäß wird die Kollagendispersion aus gefriergetrocknetem Kollagen hergestellt. In vorteilhafter Weise handelt es sich, wie bereits erwähnt, um das Lyophilisat des Produktes COLLOSS^® oder COLLOSS^®E, vorzugsweise COLLOSS^®E, der Anmelderin. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Kollagendispersion aus extrahiertem Kollagen hergestellt. Bei dem Kollagenextrakt handelt es sich bevorzugt um eine Zwischenstufe bei der Herstellung des Materials COLLOSS^® oder COLLOSS^®E, vorzugsweise COLLOSS^®E, der Anmelderin.

Vorzugsweise wird bei der soeben beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens als Wirkstoffkomplex enthaltendes Kollagen das Material COLLOSS^® oder COLLOSS^®E, vorzugsweise COLLOSS^®E, verwendet.

Im Falle der Verwendung von COLLOSS^® oder COLLOSS^®E, vorzugsweise COLLOSS^®E, zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung, insbesondere in einem verschließbaren Gefäß, kann es vorteilhaft sein, zusätzlich Kollagen in fester und insbesondere sterilisierter Form, vorzugsweise als Pulver, bereitzustellen. Auf diese Weise können die osteokonduktiven Eigenschaften, d. h. die lasttragenden und/oder volumenstabilisierenden Eigenschaften der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zusätzlich erhöht werden. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Kollagen in fester Form um Kollagen vom Typ 1, insbesondere Sehnenkollagen.

Außerdem betrifft die Erfindung einen Kit zur Behandlung von Knochen- und/oder Knorpeldefekten, wobei der Kit mindestens ein Kollagen tierischen Ursprungs und mindestens einen bioverträglichen Alkohol umfaßt. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform besteht der erfindungsgemäße Kit im wesentlichen aus einem ersten Behältnis und einem zweiten Behältnis, wobei das erste Behältnis Kollagen tierischen Ursprungs und das zweite Behältnis mindestens einen bioverträglichen Alkohol umfaßt.

Vorzugsweise ist der Kit weiter gekennzeichnet durch ein Kollagen und einen bioverträglichen Alkohol, wie sie in mindestens einer der vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben sind. Im übrigen wird auf die bisherige Beschreibung verwiesen.

Erfindungsgemäß kann es ferner vorgesehen sein, daß der Kit als Einkammer- oder Zweikammerspritze ausgebildet ist. Bevorzugt weist der erfindungsgemäße Kit im Falle einer Zweikammerspritze eine Einrichtung zum Vermischen des Kollagens und des bioverträglichen Alkohols, insbesondere eine Mischdüse, die vorzugsweise auf der Zweikammerspritze aufsteckbar ist, auf.

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung eignet sich aufgrund ihrer vorzugsweise putty-artigen Eigenschaften in hervorragender Weise zur Behandlung von auch großräumigen Knochen- und/oder Knorpeldefekten. Durch ihre insbesondere einstellbare Formbeständigkeit eignet sie sich insbesondere zur Behandlung von Defekten mit schwer zugänglichen auszufüllenden Kavitäten, insbesondere zur Behandlung von Trümmerfrakturen. Diese Vorteile werden durch eine einfache und sichere Handhabbarkeit des erfindungsgemäßen Materials für den Anwender, insbesondere den Chirurgen, ergänzt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsform anhand von Beispielen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein.

Beispiel 1

Es werden ca. 20 mg eines Lyophilisats aus COLLOSS^® (Produkt der Anmelderin, dessen Eigenschaften in der Beschreibung erläutert sind) in einer Glasschale vorgelegt. Anschließend werden ca. 0,3 ml Glycerin (wasserfrei) hinzugegeben. Mittels eines sterilen Spatels wird durch Verrühren eine milchige Dispersion hergestellt. Die Dispersion wird in Form einer formbaren, knetartigen Zusammensetzung erhalten. Die formbare Zusammensetzung wird anschließend mit Hilfe des Spatels in eine Spritze mit großer Düsenöffnung überführt und ist damit applizierbar. Der Vorgang wird mit COLLOSS^®E wiederholt.

Beispiel 2

Es werden verschiedene Dispersionen von jeweils ca. 40 mg eines Lyophilisats aus COLLOSS^® (Produkt der Anmelderin, dessen Eigenschaften in der Beschreibung erläutert sind) in jeweils ca. 1 ml PEG 200, PEG 400 und PEG 600 mittels eines sterilen Spatels durch Verrühren hergestellt. Die Dispersionen werden jeweils in Form einer festen Zusammensetzung erhalten. Auf Druck hin wird diese Zusammensetzung gut form bar bzw. knetartig. Die formbaren Zusammensetzungen werden anschließend mit Hilfe des Spatels jeweils in eine Spritze mit großer Düsenöffnung überführt und sind damit applizierbar. Der Vorgang wird mit COLLOSS^®E wiederholt.

Claims

Zusammensetzung, insbesondere zur Behandlung von Knochen- und/oder Knorpeldefekten, mit einem Kollagen tierischen Ursprungs und einem hydroxygruppenhaltigen Dispersionsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß das Dispersionsmittel mindestens einen bioverträglichen Alkohol aufweist und das Kollagen in dem Alkohol verteilt ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kollagen bovinen und/oder equinen und/oder porcinen Ursprungs ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Alkohol um einen mehrwertigen Alkohol, vorzugsweise einen zwei- und/oder dreiwertigen Alkohol, handelt.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Alkohol Glycerin ist.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Alkohol Polyethylenglykol ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyethylenglykol ein Molekulargewicht von etwa 200 bis etwa 1.500 g/mol, vorzugsweise von etwa 200 bis etwa 800 g/mol, besitzt.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Alkohol um einen reduzierten Zucker, insbesondere ein reduziertes Mono- und/oder Disaccharid, handelt.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Alkohol Sorbitol und/oder Mannitol ist.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung mindestens ein weiteres Dispersionsmittel, insbesondere ein flüssiges Dispersionsmittel, aufweist.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, der Anteil des Kollagens zwischen 0,5 und 25 Gew.-%, insbesondere zwischen 1 und 15 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 1 und 10 Gew.-%, beträgt.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kollagen Wirkstoffe, vorzugsweise als Wirkstoffkomplex, aufweist.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kollagen osteogene Wirkstoffe aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Kollagen mindestens einen Wirkstoff, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend Leukotriene, Cytotaktin, Thenascin, Laminin, Fibronektin, Cytokine, vorzugsweise BMP-1, BMP-2, IGF1, TGF β1, FGF und PDGF, aufweist.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kollagen als Extrakt, vorzugsweise als lyophilisierter Extrakt, vorliegt.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kollagen renaturiert, vorzugsweise nach einer Denaturierung mit Guanidin und/oder Guanidiniumhydrochlorid, vorliegt.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kollagen zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, in seiner nativen Struktur vorliegt.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Kollagen zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, in einer von seiner nativen Struktur verschiedenen Struktur vorliegt.
Zusammensetzung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Kollagen unregelmäßig angeordnete Kollagenfibrillen (Kollagenmoleküle), vorzugsweise einzelhelikale Kollagenfibrillen, aufweist, insbesondere in Form einer netzartigen Struktur.
Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung, insbesondere zur Herstellung einer Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte: – Bereitstellen eines Kollagens tierischen Ursprungs – Mischen des Kollagens mit mindestens einem bioverträglichen Alkohol.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiteres Dispersionsmittel, vorzugsweise ein flüssiges Dispersionsmittel, hinzugegeben wird.
Kit, insbesondere zur Behandlung von Knochen- und/oder Knorpeldefekten, umfassend mindestens ein erstes Behältnis und ein zweites Behältnis, wobei das erste Behältnis ein Kollagen tierischen Ursprungs und das zweite Behältnis mindestens einen bioverträglichen Alkohol umfaßt.
Kit nach Anspruch 21, weiter gekennzeichnet durch ein Kollagen tierischen Ursprungs und mindestens einen Alkohol, wie sie in den Ansprüchen 1 bis 18 definiert sind.