DE10357281A1

DE10357281A1 - Gefäßstütze

Info

Publication number: DE10357281A1
Application number: DE2003157281
Authority: DE
Inventors: Thomas Hassel; Stefan Schacht; Friedrich-Wilhelm Bach; Mirko Schaper
Original assignee: Schacht Stefan Dipl-Ing
Current assignee: Schacht Stefan Dipl-Ing
Priority date: 2003-12-05
Filing date: 2003-12-05
Publication date: 2005-07-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine insbesondere als Stent ausgeführte degradable Gefäßstütze aus einem Magnesiumwerkstoff. Um einen an den medizinischen Heilungsverlauf angepassten Auflösungsprozess der Gefäßstütze zu ermöglichen, ist die Gefäßstütze zumindest abschnittsweise mit einer die Degradation verzögernden Beschichtung ausgestattet. Beispielsweise können in verschiedenen Bereichen der Beschichtung unterschiedliche Schichtdicken oder Zusammensetzungen erreicht werden, um so über den zeitlichen Verlauf der Degradation eine gezielte Veränderung der Verformungseigenschaften der Gefäßstütze zu erreichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine insbesondere als Stent ausgeführte degradable Gefäßstütze aus einem Magnesiumwerkstoff.
Jährlich erleiden in Deutschland mehrere hunderttausend Menschen einen Herzinfarkt. Es handelt sich hierbei um eine Nekrose eines umschriebenen Herzmuskelbereiches durch schwere Durchblutungsstörungen, welche zumeist ursächlich durch eine Verengung oder den Verschluss eines Herzkranzgefäßes hervorgerufen wird. Diese als Arteriosklerose (Arterienverkalkung) bekannte krankhafte Veränderung arterieller Gefäße äußert sich durch Verhärtung, Verdickung, Elastizitätsverlust und Lichtungseinengung der betroffenen Bereiche.
Gesunde Arterien sind flexibel. Durch falsche Ernährung, mangelnde Bewegung und nicht zuletzt durch den natürlichen Alterungsprozess sammeln sich Fettsäuren, Cholesterin und Kalziumsalze in den Blutgefäßen an. Infolge dessen verlieren die Arterien an Flexibilität, die Gefäßwände verdicken und verengen sich. Der Blutfluss wird zunehmend behindert, was zu einer Mangelversorgung mit Nährstoffen und Sauerstoff führt. An den verengten Gefäßwänden kann es außerdem zu Gerinnungsprozessen kommen. Ein dadurch entstehender Thrombus (Blutgerinnsel) kann das Gefäß vollständig verschließen, wodurch das Herzmuskelgewebe abstirbt und der Infarkt eingeleitet wird.
Um verengte bzw. verschlossene Gefäße wieder öffnen zu können, wird das betroffene Gefäß häufig durch eine PTCA (percutaneous transluminal coronary angioplasty) mit einer anschließenden Implantation einer Gefäßstütze (Stent) versorgt. Dabei wird das ischämische (blutstauende) Ereignis zunächst durch die Aufweitung eines Ballons, eingeführt über einen Katheder, beseitigt. Plaques und Thromben werden in die Gefäßwand gedrückt und das Lumen erweitert. Zur Offenhaltung des erweiterten Durchmessers wird häufig ein gefäßstützendes Implantat (Stent) ebenfalls über den Katheder in Form eines dünnen, strukturierten Röhrchens eingeführt und an der entsprechenden Stelle erfolgt die Dilatation (Aufweitung) durch einen dehnbaren Ballon. Der Stent wird durch die Vergrößerung seines Durchmessers ohne große Längenänderung an die Gefäßwand gedrückt und stellt den erforderlichen Lumenquerschnitt sicher.
Häufig setzt jedoch aufgrund des eingesetzten Fremdkörpers ein verstärktes Zellwachstum ein. An der Stelle, die ursprünglich verengt war, bilden sich oftmals Zellwucherungen und somit erneute Gefäßverengungen.
Aufgrund der auftretenden Dehnung sind zudem vermehrt Perforationen von Gefäßen aufgetreten. Dies ist meistens mit einem akuten Schmerz für den Patienten, der bei der Aufdehnung entsteht, verbunden. Außerdem werden die Patienten tachykard und zeigen einen Blutdruckabfall. Zum Verschluss der Perforationsstelle kann es erforderlich werden, weitere Stents zu implantieren, wodurch der Aufwand weiter steigt.
Nach der Implantation der Gefäßstütze muss der Patient wegen des sehr hohen Thrombose-Risikos, das im Stent herrscht, Medikamente zur Verdünnung des Blutes einnehmen, wie beispielsweise Arzneimittel zur Hemmung der Blutplättchenzusammenlagerung.

Es sind bereits gattungsgemäße Gefäßstützen aus einer Magnesium-Lithium-Legierung bekannt, die sich innerhalb weniger Monate auflösen. Solche Magnesium Gefäßstützen sind vorteilhaft, weil die gefäßstützende Funktion lediglich vorübergehend für wenige Wochen erforderlich ist, jedoch die nachträgliche Entfernung eines einmal implantierten Stent im Allgemeinen ausgeschlossen ist. Magnesium eignet sich besonders für den Stent-Einsatz, weil es problemlos handhabbar ist, keine eigene toxische Wirkung entfaltet und durch die Art der Legierung gesteuert werden kann, wie schnell sich der Stent auflöst. Zudem lassen sich solche Stents auch mit Wirkstoffen beschichten, die das gefäßverschließende Wachstum des Bindegewebes hemmen. Für Kinder entfällt darüber hinaus das nach dem Stand der Technik auftretende Problem herkömmlicher Stents, dass diese durch das Wachstum der Blutgefäße nach einiger Zeit zu klein sind.

Es sind weiterhin auch Gefäßstützen mit unterschiedlichen Beschichtungen bekannt. Beispielsweise sind Versuche unternommen worden, die Gefäßstütze mit Gold zu beschichten, um so eine geringere Restenose-Rate zu erreichen. Weiterhin sind zu diesem Zweck auch Stents bekannt, die mit Phosphorylcholin oder mit Heparin beschichtet sind.

Darüber hinaus wird mit radioaktiven Stents experimentiert, um so durch lokale Strahlentherapie – über einen radioaktiven Drahtanteil oder indem man Radioaktivität direkt über einen Stent platziert – die Restenose-Rate zu vermindern.

Weiterhin sind auch Stents bekannt, deren Oberfläche mit Medikamenten beschichtet ist. Nach der Stentimplantation werden diese Medikamente freigesetzt, um eine erneute Verengung der Gefäße zu verhindern. Außerdem ist es auch bekannt, Stents mit einer antiproliferativen Substanz zu beschichten und somit die Möglichkeit zu schaffen, die Proliferation der glatten Muskelzelle einzuschränken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, eine an den medizinischen Heilungsverlauf angepassten Auflösungsprozess der Gefäßstütze zu realisieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß ist also eine degradable Gefäßstütze aus einem Magnesiumwerkstoff vorgesehen, die zumindest abschnittsweise mit einer die Degradation verzögernden, biokompatiblen Beschichtung ausgestattet ist. Hierdurch kann der Auflösungsprozess der Gefäßstütze zeitlich derart eingestellt werden, dass die Gefäßstütze den Heilungsprozess optimal unterstützt, insbesondere also die Stützfunktion lediglich solange erfüllt, wie diese aus medizinischer Sicht notwendig oder sinnvoll ist. Die Beschichtung kann dabei in geeigneter Dicke aufgebracht werden. Daher kann ein an den Patienten angepasster, individueller Verlauf der Stützfunktion sowie des Degradationsbeginns eingestellt werden. Die mechanischen Eigenschaften des Grundwerkstoffs der Gefäßstütze bleiben während der Stützphase unverändert und die Degradationsschutzschicht löst sich stetig aber sehr langsam und gleichmäßig auf. Nach der Auflösung der Schutzschicht beginnt die eigentliche Degradation, wobei das Implantat seine mechanischen Eigenschaften verliert und vollständig resorbiert wird.

Dabei erweist es sich als besonders Erfolg versprechend, wenn die Beschichtung als einen wesentlichen Werkstoffbestandteil Magnesiumfluorid aufweist. Hierzu wird auf die unbeschichtete Oberfläche des strukturierten Stents die Beschichtung zur Degradationssteuerung aufgebracht, die auf der Umwandlung der natürlich vorhandenen, oberflächlichen Mischoxidschicht in eine Mischfluoridschicht beruht. Hauptbestandteil dieser Schicht ist insbesondere Magnesiumfluorid und die Nebenbestandteile bestehen aus den Fluoriden der im Grundwerkstoff enthaltenen Legierungselemente. Die Beschichtung wird beispielsweise durch Tauchen in fluoridhaltige Medien mit oder ohne elektrolytische Unterstützung mit einer Beschichtungsstärke bis zu wenigen μm aufgebracht.

Die Beschichtung kann in verschiedenen Bereichen der Gefäßstütze eine homogene Dicke und minimale Rauhigkeit aufweisen, wodurch ein konstanter Auflösungsprozess in der Stützphase erreicht wird, durch den eine optimierte Anpassung an die gewünschten medizinischen Anforderungen sichergestellt wird. Hingegen erweist es sich als besonders praxisnah, wenn die Beschichtung in verschiedenen Bereichen der Gefäßstütze eine unterschiedliche Dicke und/oder Beschaffenheit aufweist. Hierdurch wird ein örtlich unterschiedlicher Auflösungsprozess erreicht, durch den eine weiter optimierte Anpassung an die gewünschten medizinischen Eigenschaften erreicht wird.

Dabei erweist es sich als besonders praxisgerecht, wenn die Beschichtung in verschiedenen Bereichen eine unterschiedliche Dicke und/oder Zusammensetzung aufweist, durch welche eine über den zeitlichen Verlauf der Degradation gezielte Veränderung der Stabilität der Gefäßstütze erreicht wird. Hierdurch wird die Funktionserhaltung derart eingestellt, dass eine individuelle Anpassung an Problemstellung und Anamnesen realisiert werden kann.

Insbesondere wird dabei die Beschichtung in verschiedenen Bereichen derart abweichend ausgeführt, dass aufgrund der Degradation eine Flexibilität der zunächst unbeweglichen Gefäßstütze realisiert ist, um so die Stützfunktion optimal an den Heilungsfortschritt und den dabei aus medizinischer Sicht wünschenswerten Grad der Belastung auf das Gefäß einstellen zu können.

Eine weitere besonders Erfolg versprechende Ausgestaltung wird dabei auch dann erreicht, wenn die Beschichtung eine Strukturierung aufweist, so dass aufgrund der abweichenden Degradationseigenschaften Aussparungen und/oder Durchbrechungen der Gefäßstütze entstehen. Hierdurch kann der Herstellungsaufwand wesentlich reduziert werden, indem die gewünschten Durchbrechungen der Gefäßstütze erst durch den Auflösungsprozess entstehen. Das Einsetzen des Stents in das Gefäß wird dadurch erleichtert und Zellwucherungen vermindert. Der Abtransport des beim Auflösungsprozess freigesetzten Wasserstoffgases wird dadurch ebenfalls verbessert.

Dabei zeigt es sich als besonders praxisnah, wenn die Beschichtung entsprechend der durch die Degradation bestimmten, gewünschten Veränderung der äußeren Abmessungen in un terschiedlichen Bereichen abweichend aufgebracht ist. Hierdurch lässt sich in einfacher Weise beispielsweise eine Verkürzung der Länge oder Verringerung des äußeren Durchmessers erreichen.

Eine individuelle Anpassung an den Patienten wird auch dann erreicht, wenn die Beschichtung entsprechend dem erwartungsgemäßen Heilungsfortschritt aufgebracht ist. Hierzu wird zunächst eine Prognose des zu erwartenden Heilungsfortschrittes in Abhängigkeit der Diagnose erstellt, um so die Art, Stärke und Verteilung der Beschichtung optimal bestimmen und anpassen zu können.

Besonders Erfolg versprechend ist dabei auch eine Ausgestaltung, bei der die Schicht derart ausgeführt ist, dass während einer ersten Degradationsdauer zunächst keine oder lediglich eine sehr geringfügige Änderung der mechanischen Eigenschaften der Gefäßstütze eintritt, während sich in einer der ersten Degradationsdauer folgenden zweiten Degradationsdauer die mechanischen Eigenschaften insbesondere stetig ändern. Hierdurch wird ein in der medizinischen Praxis bisher nicht erreichbarer Verlauf der Degradation erreicht, der es gestattet, das aus medizinischer Sicht optimale Anforderungsprofil zuverlässig abzubilden und damit den Heilungserfolg wesentlich zu erhöhen. Dabei findet während der ersten Degradationsdauer ein stetiger und langsamer Abbau der Beschichtung statt, welcher durch die Lösung des Beschichtungsmaterials ursächlich herbeigeführt wird. Während dieser ersten Degradationsdauer erfolgt die Endothelialisierung (Neubildung der Gefäßwand mit Endothel-Zellen) und somit das Einwachsen des Implantates, wobei die mechanischen Eigenschaften erhalten bleiben und das Implantat seine Stützfunktion zu 100 % erfüllt. Nach der Endothelialisierung beginnt die zweite Degradationsdauer, wobei sich der Grundkörper des Implantates langsam auflöst und resorbiert wird. Hierbei verliert der Stent stetig seine Festigkeit und das Gefäß kann die Stützfunktion wieder selbstständig übernehmen.

Dabei ist es besonders günstig, wenn während der zweiten Degradationsdauer die Festigkeit stetig abnimmt und dadurch die Gefäßstütze beispielsweise während der ersten Degradationsdauer eine im Wesentlichen konstante Festigkeit aufweist, die während der zweiten Degradationsdauer abnimmt.

Eine weitere besonders gewinnbringende Abwandlung der vorliegenden Erfindung wird auch dadurch erreicht, dass die Gefäßstütze um ihre Längsachse spiralförmig verformbar ausgeführt ist. Hierdurch wird eine optimale Dilatation erreicht. Als Stentgrundkörper kommen dabei beispielsweise spiralförmig einrollbare und insbesondere formschlüssig in der Funktionsstellung festlegbare Formgebungen in Frage.

Weiterhin erweist es sich als besonders zweckmäßig, wenn die Gefäßstütze aus einem laserstrukturierten, rohrförmigen Grundkörper aufgebaut ist, um so eine an die jeweiligen Einsatzbedingungen optimal angepasste Struktur zu erreichen. Die plastischen Verformungszonen sind dadurch nur mit sehr geringen Umformungsgraden belastet. Insbesondere ist die Gefäßstütze derart ausgeführt, dass nach der Aufweitung des Implantates keine oder nur eine sehr geringe Rückfederung (Recoil) auftritt und die Dilatation zu keiner nennenswerten Verkürzung des Stents führt.

Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Gefäßstütze.
2 eine Prinzipdarstellung einer um ihre Längsachse spiralförmig verformbaren Gefäßstütze.
1 zeigt eine insbesondere als Stent ausgeführte degradable Gefäßstütze 1 die aus einer feinkörnigen und biokompatiblen Magnesiumlegierung besteht. Auf eine glatte Oberfläche 2 der strukturierten Gefäßstütze 1 ist zur Steuerung der Degradation eine biokompatible Beschichtung 3 aufgebracht. Diese Beschichtung 3 beruht auf der Umwandlung der an der Oberfläche 2 vorhandenen Mischoxidschicht in einer Mischfluoridschicht und kann beispielsweise durch Tauchen in fluoridhaltige Medien mit oder ohne elektrolytische Unterstützung mit einer beispielsweise auch in verschiedenen Bereichen der Gefäßstütze 1 unterschiedlichen Schichtdicke d von < 3μm aufgebracht werden. Insbesondere kann die Beschichtung 3 derart mit einer Strukturierung ausgestattet sein, dass aufgrund der abweichenden Degradationseigenschaften über den zeitlichen Verlauf der Degradation einzelne Durchbrechungen 4 der Gefäßstütze 1 entstehen. Die Degradation der Gefäßstütze 1 führt dazu, das sich Fremdkörper bioverträglich abbauen und der betroffene arterielle Bereich seine Funktion nach dem Abbau wieder vollständig und autark übernehmen kann. Nach der Resorption der Gefäßstütze 1 ist demzufolge nicht mehr mit Fremdkörperreaktionen zu rechnen.
2 zeigt eine Prinzipdarstellung einer um ihre Längsachse 5 spiralförmig verformbaren Gefäßstütze 6. Durch diesen Grundaufbau der Gefäßstütze 6 sind die plastischen Verformungszonen nur mit sehr geringen Umformungsgraden belastet. In seiner nicht gezeigten Funktionsstellung der Gefäßstütze 6 rasten einzelne Vorsprünge 7 in entsprechende Aus sparungen 8 der Gefäßstütze 6 formschlüssig ein, so dass eine Rückstellbewegung selbst unter dem Einfluss äußerer Krafteinwirkungen weitgehend ausgeschlossen ist.

Claims

Eine insbesondere als Stent ausgeführte degradable Gefäßstütze (1, 6) aus einem Magnesiumwerkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass die Gefäßstütze (1, 6) zumindest abschnittsweise mit einer die Degradation verzögernden, biokompatiblen Beschichtung (3) ausgestattet ist.
Gefäßstütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (3) als einen wesentlichen Werkstoffbestandteil Magnesium-Fluorid aufweist.
Gefäßstütze nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (3) in verschiedenen Bereichen der Gefäßstütze (1, 6) eine unterschiedliche Dicke (d) und/oder Beschaffenheit aufweist.
Gefäßstütze nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (1, 6) in verschiedenen Bereichen eine unterschiedliche Dicke (d) und/oder Zusammensetzung aufweist, durch welche eine über den zeitlichen Verlauf der Degradation gezielte Veränderung der Stabilität der Gefäßstütze (1, 6) erreicht wird.
Gefäßstütze nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (3) in verschiedenen Bereichen derart abweichend ausge führt ist, dass aufgrund der Degradation eine Flexibilität der zunächst unbeweglichen Gefäßstütze (1, 6) realisiert ist.
Gefäßstütze nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (3) eine Strukturierung aufweist derart, dass aufgrund der abweichenden Degradationseigenschaften über den zeitlichen Verlauf der Degradation Aussparungen und/oder Durchbrechungen (4) der Gefäßstütze (1) entstehen.
Gefäßstütze nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (3) entsprechend der gewünschten Veränderung der äußeren Abmessungen in unterschiedlichen Bereichen abweichend aufgebracht ist.
Gefäßstütze nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (3) entsprechend dem erwartungsgemäßen Heilungsfortschritt aufgebracht ist.
Gefäßstütze nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (3) derart ausgeführt ist, dass während einer ersten Degradationsdauer zunächst keine oder lediglich eine sehr geringfügige Änderung der mechanischen Eigenschaften der Gefäßstütze (1, 6) eintritt, während sich in einer der ersten Degradationsdauer folgenden zweiten Degradationsdauer die mechanischen Eigenschaften insbesondere stetig ändern.
Gefäßstütze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass während der zweiten Degradationsdauer die Festigkeit stetig abnimmt.
Gefäßstütze nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gefäßstütze (6) um ihre Längsachse (5) spiralförmig verformbar ausgeführt ist.
Gefäßstütze nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gefäßstütze (1) aus einem laserstrukturierten, rohrförmigen Grundkörper aufgebaut ist.