DE19748688C2 - Membransystem zur gesteuerten Geweberegeneration bei Erkrankungen des Zahnhalteapparates - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Membransystem zur Parodontitis-Therapie.

Die Entzündung der Gingiva, hervorgerufen durch mikrobielle Plaque, führt auch aufgrund von unkontrolliertem Wachstum des Saumepithels nach apikal und Bildung von Zahnfleischtaschen unbehandelt zu einem schrittweisen Verlust von Parodontalgewebe mit Zahnausfall. Davon sind der Alveolarknochen, das Wur­ zelzement und der desmodontale Faserapparat betroffen. Die bisher einzige regenerative Parodontitis-Therapie besteht in einem operativen Eingriff zur Entfernung der Zahnfleischtaschen, nachfolgender gründlicher Reinigung der betroffenen Stellen und Anlegen einer Membran aus expandiertem Polytetrafluo­ rethylen (e-PTFE, Gore-Tex) um den Zahnhals. Anschließend wird das Zahn­ fleisch in seine ursprüngliche Lage zurückgebracht und das Implantat bedeckt. In einem zweiten operativen Eingriff wird nach ca. 4-6 Wochen das Implantat wieder entnommen. Die Nachteile dieser Methode liegen in einer möglichen bakteriellen Besiedlung der Membran, was Wundheilungsstörungen verursacht sowie in dem langwierigen und schmerzhaften Vorgehen mit 2 operativen Eingriffen.

US-A-4 603 695 zeigt eine biodegradierbare Polyestermembran, die das post­ operative Verkleben von Gewebe verhindern soll. Es wird dabei die Adhäsion von Geweben aneinander durch deren mechanische Trennung mittels der Mem­ bran verhindert.

US-A-4 961 707 zeigt eine biodegradierbare Membran zur Verwendung im Peridontalbereich, wobei diese zur Verhinderung eines mechanischen Kontakts zwischen der Zahnwurzeloberfläche und dem Zahnfleischepithel eingesetzt wird.

DE-A-195 40 658 betrifft eine bioabbaubare Barrieremembran, deren Oberfläche mit Estern von Sacharose und Fettsäuren beschichtet ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb in der Bereitstellung eines Mittels, das die obigen Nachteile bei der Parodontitis-Behandlung ver­ meidet.

Diese Aufgabe wird durch ein Membransystem gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäße Membransystem weist eine resorbierbare Polymermembran sowie Anti-Adhäsionsmoleküle auf.

Als resorbierbare Polymermembran eignet sich jegliches aus Zahn- und Allge­ meinmedizin bekannte durch den Körper abbaubare, d. h. resorbierbare, physiolo­ gisch unbedenkliche Polymer. Insbesondere geeignet sind Poly(D,L-Lactid), Poly(D,L-lactid-co-trimethylencarbonat), Poly(ethylen-co-propylen), Poly(ethylen- co-vinylacetat) und Poly(D,L-lactid-coglycolid) sowie deren Blends oder Mi­ schungen. Diese sind käuflich erhältlich (z. B. von Fa. Boehringer Ingelheim). Die Polymere können bevorzugt durch übliche Verfahren oberflächenmodifiziert werden, um die Zelladhäsion zu verbessern. Dazu geeignet ist beispielsweise die plasmainduzierte Pfropfcopolymerisation mit 2-Hydroxyethylmethacrylat oder aber die Pfropfcopolymerisation mit Acrylsäure und anschließende kovalente Anbindung von Fibronectin.

Als Anti-Adhäsionsmoleküle eignen sich alle Moleküle, die die Wirkung von Adhäsionsmolekülen aufheben. Unter Adhäsionsmolekülen werden allgemein Moleküle verstanden, die eine wesentliche Rolle in der Zell-zu-Zell- und Zell- Matrix-Kommunikation spielen, insbesondere werden darunter die Integrine ver­ standen, die auch im Periodontium nachgewiesen wurden (Steffensen et al., J. Periodontol. 1992, 63: 584-592). Zur Aufhebung der Wirkung der Adhäsions­ moleküle eignen sich dazu kompetitive Proteine bzw. Peptide (sog. Disintegrine oder disintegrinähnliche Proteine bzw. Peptide) sowie gegen die Adhäsions­ moleküle gerichtete Antikörper, welche käuflich erhältlich sind. Beispielsweise sind dies monoklonale Maus-Antikörper gegen die Integrin-Untereinheit α-5(Klon IOP 49c; Immunotech, Marseille), Integrin-Untereinheit β-4 (Klon 3E1; Biomol, Hamburg) Integrin-Untereinheit α-6 (Klon GoH3; Dianova, Hamburg) und Integrin- Untereinheit β-1 (Klon P4c10; Biomol, Hamburg). Insbesondere geeignet sind gegen die Integrin-Untereinheiten α-6 und β-1 gerichtete monoklonale Antikör­ per, einzeln und als Gemisch.

Die Anti-Adhäsionsmoleküle werden durch den Fachmann bekannte Verfahren auf bzw. in die Polymermembran gebracht. Dies kann zur kovalenten Ober­ flächenbindung der Anti-Adhäsionsmoleküle beispielsweise durch die Carbodi­ imid-Methode geschehen. Eine andere Möglichkeit ist die Vermischung der Anti- Adhäsionsmoleküle mit den Polymerkomponenten bei der Polymerherstellung oder die nachträgliche Oberflächenmodifizierung mittels plasmainduzierter Pfropfcopolymerisation. Zur gezielten Freigabe der Anti-Adhäsionsmoleküle werden die Polymermembransysteme lokal unterschiedlich damit bestückt.

Die Entzündung der Gingiva, hervorgerufen durch mikrobielle Plaque, führt auch aufgrund von unkontrolliertem Wachstum des Saumepithels nach apikal zu einer Verlagerung des Epithelansatzes nach apikal, wodurch eine Regeneration des kollagen Faserapparates verhindert wird, und die Haltefunktion des Parodontiums ist somit eingeschränkt. Für das Anhaften der Zellen an der Basalmembran sind von den Adhäsionsmolekülen insbesondere die Integrine verantwortlich. Sie binden an die extrazelluläre Matrix und bewirken dadurch eine Modifizierung der intrazellulären Genexpression, eine Änderung der zellulären Proliferation und Differenzierung. In der epithelialen Wundheilung dienen besonders die Integrin­ untereinheiten α-6 und β-1 der Verbindung der in das Wundgebiet migrierenden Keratozyten mit allen extrazellulären Matrixproteinen der Basalmembran. Die Erfindung beruht nun darauf, daß eine Wachstumshemmung des Epithels bei gleichzeitiger Wachstumsstimulation im Bindegewebe erfolgen soll. Dadurch wird eine Regeneration des funktionellen Zahnhalteapparates und eine beschleunigte Wundheilung gefördert. Erfindungsgemäß wird das Membransystem um den Zahnhals oder die Zahnhälse gelegt, bei denen die Entwicklung einer Parodontitis droht oder bei denen bereits ein erster operativer Eingriff vorgenommen worden ist, um die sich gebildeten Zahnfleischtaschen zu entfernen. In letzterem Fall läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Membransystem dann der oben beschriebene zweite operative Eingriff vermeiden. Zur Anwendung kann eine zusammen­ hängende Membran oder ein System aus mehreren Membranuntereinheiten kommen. Bevorzugt ist, daß sich die Anti-Adhäsionsmoleküle nur in der Mem­ branregion befinden, wo sie mit dem Saumepithel in Nachbarschaft treten. Dabei soll eine Wirkstoffkonzentration in Abhängigkeit vom verwendeten Anti-Adhä­ sionsmolekül erreicht werden. Beispielsweise werden 1 : 40-1 : 400 Verdün­ nungen von Antikörpern gegen die Integrinuntereinheiten α-6 und β-1 verwen­ det.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße Mem­ bransystem weiter Wachstumsfaktoren und/oder Zytokine, um gezielt das Wachstum des Parodontium-Bindegewebes zur Ausbildung eines funktions­ fähigen Zahnhalteapparates anzuregen. Als Wachstumsfaktoren eignen sich die dem Fachmann bekannten, wie TGF-β oder EGF. Als Zytokine sind beispiels­ weise die Kolonie-stimulierenden Faktoren (CSF), Interleukine und Interferon-γ zu nennen. Die Wachstumsfaktoren und/oder Zytokine werden in bzw. an die Polymermembran auf die gleiche Weise gebracht wie vorstehend für die Anti- Adhäsionsmoleküle beschrieben. Auch für diese ist es vorteilhaft sich nur dort auf dem Membransystem zu befinden, wo sie die erwähnten Teile des Parodonti­ ums beeinflussen können.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße Mem­ bransystem weiter Antibiotika. Diese Antibiotika dienen dazu, eine Besiedlung der Membran und des Kiefers mit bakteriellen Keimen zu verhindern und den Wundheilungsprozeß ohne bakterielle Entzündung ablaufen zu lassen. Als Anti­ biotika eignen sich grundsätzlich alle in der Zahn- und Kieferheilkunde dem Fachmann bekannten einsetzbaren Antibiotika. Dies sind insbesondere Antibioti­ ka, die das anaerobe Keimspektrum betreffen, wie z. B. Tetracykline, Metroni­ dazol, Makrolid-Antibiotika, Chinolone, Lincomycine und Chloramphenicol, und in Kombination mit herkömmlichen Antibiotika, wie Penicillinen, eingesetzt werden können. Ganz besonders bevorzugt ist Metronidazol. Die Antibiotika werden ebenso wie die Wachstumsfaktoren bzw. Zytokine und die Anti-Adhä­ sionsmoleküle in bzw. an die Polymermembran gebracht. Allerdings ist es bevorzugt, daß sie sich überall in dem Membransystem befinden, um eine flächendeckende vollständige antibakterielle Wirkung zu erreichen. Dabei ist eine Wirkstoffkonzentration von etwa 500-2000 ppm, insbesondere etwa 1000 ppm, im Serumspiegel wirksam.

Die vorliegende Erfindung eignet sich somit bestens für die unter dem Begriff "guided tissue regeneration" (GTR) bekannte Methode periodontale Defekte zu beheben.

Die Erfindung wird weiter durch das nachfolgende Beispiel erläutert.

BEISPIEL

Biopsien von marginaler Gingiva, bestehend aus oralem Epithel und subepi­ thelialem Bindegewebe, werden in Fragmenten von 1-2 mm² bei 37°C in 24- Well-Mikrotiterplatten mit RPMI 1640-Medium ergänzt mit L-Glutamin, 10% FCS, 50 µg/ml Gentamycin, 0,31 µg/100 ml Insulin und 5 µg/ml Hydrokortison kultiviert. Die Fragmente wurden in Gruppen geteilt und folgendermaßen ver­ fahren:

• A) ohne Zusatz von Antikörpern
• B) Zusatz von irrelevanten Kontrollantikörpern (mouse-anti-rat-Im­ munglobulin NK 212-005-102; Dianova, Hamburg, Konzentration 1,8 mg/ml)
• C) Zusatz von Antikörpern gegen Integrin-Untereinheit β-1 (Klon GoH3; Dianova, Hamburg)
• D) Zusatz von Antikörpern gegen Integrin-Untereinheit α-6 (Klon P4- c10; Biomol, Hamburg)
• E) Zusatz von Antikörpern gegen beide Integrin-Untereinheiten in Kombination

Die Antikörper wurden in Mengen von jeweils 1 : 400 in Kulturmedium verdünnt und zugesetzt.

Bei täglichem Mediumwechsel und nach einheitlicher Kulturdauer von 8 Tagen erfolgte an Kryostatschnitten der Fragmente die histologische und immunhistolo­ gische Aufarbeitung.

Beurteilt wurden 1. die Epithelbildung auf der Wundmatrix, 2. Expression epi­ thelialer Integrine und 3. rezeptorblockierende Antikörperreaktionen.

Während bei den Kontrollgruppen I und II (ohne und mit irrelevanten Antikörpern) eine vollständige Epithelisierung zu beobachten war, konnte über die erfolgreiche Integrinblockade von α-6 und/oder β-1 die Epithel-Migration inhibiert werden, wobei die Kombination beider Antikörper (Gruppe V) die besten Ergebnisse gelie­ fert hat.

Claims (9)

1. Membransystem zur gesteuerten Geweberegeneration des Zahnhalteapparates aufweisend eine resorbierbare Polymermembran mit darauf aufgebrachten oder darin eingebrachten, aus der Membran freigebbaren Anti- Adhäsionsmolekülen, durch welche die Wirkung zellulärer Adhäsionsmoleküle aufhebbar ist.

2. Membransystem nach Anspruch 1, wobei das resorbierbare Polymer ausgewählt ist aus: Poly(D,L-Lactid), Poly(D,L- lactid-co-trimethylencarbonat), Poly(ethylen-co-propylen), Poly(ethylen-co-vinylacetat) und Poly(D,L-lactid-co- glycolid) sowie deren Mischungen.

3. Membransystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Anti-Adhäsions­ moleküle ausgewählt sind aus zu Adhäsionsmolekülen kompetitiven Proteinen bzw. Peptiden sowie gegen Adhäsionsmoleküle gerichteten Antikörpern.

4. Membransystem nach Anspruch 3, wobei die Antikörper gegen die Inte­ grin-Untereinheiten α-6 und/oder β-1 gerichtet sind.

5. Membransystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Mem­ bransystem weiter Wachstumsfaktoren und/oder Zytokine aufweist.

6. Membransystem nach Anspruch 5, wobei der Wachstumsfaktor TGF-β1 ist.

7. Membransystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Mem­ bransystem weiter ein oder mehrere Antibiotika aufweist.

8. Membransystem nach Anspruch 7, wobei das Antibiotikum Metronidazol ist.

9. Verwendung des Membransystems nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur gesteuerten Geweberegeneration des Zahnhalteapparates.