DE3422639A1

DE3422639A1 - Glandula-prothese

Info

Publication number: DE3422639A1
Application number: DE19843422639
Authority: DE
Inventors: Gerhard Prof. Dr.-Ing. Seuzach Bröckel; Christophe Zürich Christ
Original assignee: Sulzer AG; Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1984-06-19
Filing date: 1984-06-19
Publication date: 1985-12-19
Also published as: DE3422639C2; CH668702A5

Description

Glandula-Prothese
Die Erfindung betrifft eine Glandula-Prothese, bei der eine selektiv permeable Membran von einem Schutzmantel umschlossen und der Hohlraum zwischen Schutzmantel und Membran mit sekretionsaktiven Zellen der entsprechenden Glandula beschickt ist, während die von den Glandula-Zellen freie Seite der Membran von einem Blutstrom bespült ist.
Eine Glandula-Prothese der genannten Art ist bekannt aus der Arbeit A.M. Sun et al Development and In Vivo Testing of an Artificial Endocrine Pancreas" aus Biocompatible Polymers, Metals, and Composites" (1983), Seite 929 bis 939. Diese künstliche Bauchspeicheldrüse besteht aus einer Vielzahl von kapillaren Fibern oder aus einer einzelnen schlauchförmigen Membran grösseren Durchmessers, die aus einem semipermeablen Material, bei5'pi('l#wC'is( einem Polyvinylchlorid-Acryl-Kopolymer der lirma Amicon Corp.
Lexington, Massachussetts, besteht. Diese semipermeable Membran ist unter dem Handelsnamen XM-50 im Handel erhältlich.
Bei der genannten bekannten Prothese trennt diese Membran Langerhans'sche Inseln auf der Drüsenseite von dem Blutgefäss-System des Patienten, wobei die Prothese als Bypass zwischen einem arteriellen und einem venösen Gefäss implantiert ist. Durch die Membran wandern einerseits relativ niedrig molekulare Stoffe, wie Sauerstoff, Nährstoffe und Glukose sowie Insulin hindurch; andererseits werden hochmolekulare Antikörper von der Membran im Hohlraum der Prothese bzw. der künstlichen Drüse zurückgehalten. Um die Gerinnung des Blutes zu erniedrigen und damit die Gefahr des Verstopfens des künstlichen Strömungsweges zu verringern, ist die Fibermembran mit einem Heparin-Polyvinylalkohol (Heparin-PVA) -Film beschichtet.
Trotz dieser Massnahme bildet sich ein Thromus am Uebergang vom natürlichen zum künstlichen Gefäss. Darüberhinaus ist bekannt, dass die kovalente Bindung des Heparin-Moleküls an die Membranoberfläche allmählich gelöst wird, so dass die gerinnungshemmende Wirkung im Laufe der Zeit - beispielsweise über Monate - nachlässt oder ganz verschwindet.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Glandula-Prothese zu schaffen, bei der auch über lange Zeit die Thromben-Bildung verhindert wird. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss dadurch, dass mindestens die künstlichen blu -Prothesenteilefstromseitig mit patienteneigenen Endothel-Zellen beschichtet sind.
Eine Endothel-Zellen-Bedeckung der Membran, die beispielsweise ebenfalls aus dem erwähnten Material bestehen kann, ist eine "lebende" Beschichtung der Membran, wobei die Endothel-Zellen sich laufend regenerieren und praktisch zeitlich unbeschränkt eine Thromben-Bildung verhindern.
Die Verwendung patienteneigener Endothel-Zellen, die ebenso wie die Glandula-Zellen vor dem Einsatz der Prothese extrakorporal gezüchtet und mit einer der aus der Gefäss-Prothetik bekannten Methoden auf die Membran aufgebracht werden, verringert dabei die Gefahr unzulässig starker Immun- Reaktionen.
Um die Ernährung der und die Bildung einer Monoschicht von Glandula-Zellen zu erleichtern, ist es vorteilhaft, wenn die Membran über Distanzhalter im Abstand von der Wand des Schutzmantels gehalten ist und der durch die Distanzhalter geschaffene Hohlraum mindestens annähernd die Höhe einer Monoschicht der Glandula-Zellen aufweist; Schutzmantel und Distanzhalter können dabei aus einem beliebigen körperverträglichen bzw. bioinerten Kunststoff, zoBw Teflon, Dracon oder Polystyrol, bestehen.
Die Haftung der Endothel-Zellen auf der Membran lässt sich verbessern, wenn die blutstromseitige Oberfläche der Membran mit einem Protein, beispielsweise einem Fibronektin,beschichtet ist.
Die Höhe der Monoschicht und damit des durch die Distanzhalter zu schaffenden Zwischenhohlraum beträgt dabei etwa 10 - 50 pm.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schernatisch den prinzipiellen Aufbau der netzen Prothese an einem Ausschnitt aus einer schlauchförmigen Membran, die mit Glandula- und Endothel-Zellen umgeben bzw.
bedeckt ist; Fig. 2 ist eine Ausführungsform der neuen Prothese.
Eine Membran 1, beispielsweise aus dem eingangs erwähnten XM-50-PVC-Acryl-Ilopotmer der Firma Amicon, ist zu ihrem mechanischen Schutz und zur Abschirmung der körper fremden Glandula-Zellen 2 vom Immunsystem des Patienten von einem Schutzmantel 3 umhüllt. In Abständen ragen in den Hohlraum des Schutzmantels Distanzhalter 4, durch die zwischen dem Schutzmantel 3 und der Membran 1 ein Zwischenhohlraum 5 gebildet wird Dieser hat etwa eine Höhe, die der Dicke der Glandula-Zellen 2 entspricht, so dass sich diese in einer Mono-Schicht in dem Zwischenhohlraum 5 verteilen können.
Die Glandula-Zellen 2 bestehen bei einer Prothese für eine Bauchspeicheldrüse beispielsweise aus Langerhans schen Inseln oder Beta-Zellen zur Insulin-Produktion. Bei anderen Drüsen innerer Sekretion, wie z.B. Schilddrüsen, Nieren, Hypophysen usw., sind sie selbstverständlich die entsprechenden sekretbildenden Zellen.
Erfindungsgemäss ist die schlauchförmige Membran 1 auf ihrer Innenseite, auf der sie den Blutstrom des Patienten tangiert, mit Endothel-Zellen 6 beschichtet, die vom künftigen Prothesenträger selbst stammen, unter Umständen jedoch auch gegebenenfalls aus immunologisch nicht fixierten Nabelschnüren stammen können.
Gegebenenfalls ist auf die Innenseite der Schlauchmembran 1 eine Zwischenschicht 7 aus einem Protein, z.B. aus Fibronektin, aufgebracht.
Wie Fin3. 2 zeigt, besteht der Schutzmantel 3 aus einem mechanisch widerstandsfähigen Gehäuse, das in einer horizontalen Ebene geteilt ist und den kanalartigen Hohlraum 5 umschliesst.
Die gefässartige"Blutbahn" der Membran 1 wird gebildet durch zwei ebene Membranflächen, die aus dem Hohlraum 12 in die Trennungsebene des Gehäuses verlängert sind. Sie werden in dieser Trennungsebene durch die beiden Gehäusehälften zusammengepresst und gehalten. Zu diesem Zweck sind in dem Gehäuse in Abständen Bohrungen 8 vorgesehen, die an den äusseren Oberflächen des Gehäuses Erweiterungen 9 besitzen. Durch diese Bohrungen 8 führen Schraubenbolzen lO,durch die mit Hilfe von Muttern 11 die beiden Gehäuseteile zusammengezogen werden, wobei die Köpfe der Schraubenbolzen 10, die beispielsweise aus Titan bestehen, und die Muttern 11 in den Erweiterungen oder Vertiefungen 9 versenkt sind.
Die Innenseite der Membran 1 ist im Bereich der Blutbahn, wie bereits beschrieben, mit Endothel-Zellen 6 beschichtet, während auf der Aussenseite der Membran 1 im Zwischenhohlraum 5 eine Mono-Schicht von Glandula-Zellen 2 angeordnet ist.

Claims

Patentansprüche 1. Glandula-Prothese, bei der eine selektiv permeable Membran von einem Schutzmantel umschlossen und der Hohlraum zwischen Schutzmantel und Membran mit sekretionsaktiven Zellen der entsprechenden Glandula beschickt ist, während die von den Glandula-Zellen freie Seite der Membran von einem Blutstrom bespült ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die künstlichen Prothesenteile (1) blutstromseitig mit patienteneigenen Endothel-Zellen (6) beschichtet sind.
2. Glandula-Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (1) über Distanzhalter (4) im Abstand vondzr Wand des Schutzmantels (3) gehalten ist, und dass ferner der durch die Distanzhalter (4) geschaffene Hohlraum (5) mindestens annähernd die Höhe einer Mono-Schicht der Glandula-Zellen (2) aufweist.
3. Glandula-Prothese nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die blutstromseitige Oberfläche der Membran 1) mit einem Protein (7), beispielsweise einem Fibronektin, beschichtet ist.