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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein biokompatibles Gewebe
für Sehnen
oder Ligamente, das in der rekonstruktiven Chirurgie von Sehnen
und Ligamenten verwendet werden kann und das aufgrund seiner erhöhten Biokompatibilität eine schnelle
post-operative Fixierung an Knochen und eine frühe Heilung ermöglicht.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur
Herstellung eines solchen biokompatiblen Gewebes.
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Rekonstruktive
Materialien werden im allgemeinen bei der rekonstruktiven Operation
von Sehnen und Ligamenten eingesetzt, um eine Schädigung an
gesundem Eigengewebe auf ein Minimum zu beschränken und den Grad der Entfernung
von Eigengewebe auf ein Minimum zu beschränken. Bekannte Techniken der rekonstruktiven
Chirurgie umfassen eine Technik, bei der nicht abbaubares, in hohem
Maße starkes,
synthetisches, hochmolekulares Material als rekonstruktives Material
als Ersatz für
Eigengewebe verwendet wird, eine Technik, bei der künstliche
Ligamente, die aus Eigengewebe und synthetischem, hochmolekularem
Material (z.B. Polypropylen) bestehen, eingesetzt werden, um etwas
der mechanischen Beanspruchung zu tragen, die auf die wieder hergestellten
Ligamente angewendet wird, bis Eigengewebe regeneriert ist, um so
eine frühe post-operative
Rehabilitation zu ermöglichen,
und eine Technik, bei der biologisch abbaubare künstliche Ligamente verwendet
werden, um als Ligamente zu dienen, während Eigengewebe induziert
wird.
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Allerdings
sind alle diese Techniken von dem Problem der unzureichenden Fixierungsrate
oder -festigkeit der Sehnen oder Ligamente nach rekonstruktiver
Chirurgie am Knochen begleitet.
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Aus
diesem Grund wurde eine rekonstruktive Chirurgie, die auf einer
Eigentransplantation basiert, an Stelle der Verwendung künstlicher
Ligamente zunehmend üblich.
Beispielsweise wird bei der rekonstruktiven Chirurgie des vorderen
Kreuzbandes eine Patella-Sehne mit einem daran haftenden Knochenfragment
oder eine Kniebeugesehne ("hamstring
tendon") als Eigengewebe
verwendet.
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Der
Zweck einer Verwendung der Patella-Sehne mit ihrem verbundenen Knochenfragment
besteht darin, die Verwendung von Interferenzschrauben zuzulassen,
wobei die angeborenen Befestigungen Knochen/Ligamente ausgenutzt
werden, wodurch eine schnelle Wiederherstellung erleichtert wird.
Dieser Typ der rekonstruktiven Chirurgie liefert eine bessere Anfangsfixierung
und ermöglicht
in einer früheren
Stufe eine Anpassung im Knochentunnel. Allerdings ist eine derartige
rekonstruktive Chirurgie mit Problemen wie einem relativ häufigen Auftreten
von Komplikationen, z.B. post-operative Kniestreckbeeinträchtigung,
Knieschmerzen und Patella-Riss und der Notwendigkeit des Fachwissens
zur Schraubenfixierung verbunden.
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Der
Vorteil einer Verwendung von Kniebeugesehnen besteht darin, dass
es wenig Komplikationen gibt, die mit der Entfernung der Eigensehnen
verbunden sind, und dass das Verfahren relativ einfach ist und einen
großen
Freiheitsgrad hat. Allerdings hat dieser Ansatz auch Nachteile,
z.B. eine schwache Anfangsfixierungsfestigkeit, was zu einer verlängerten
Fixierungszeit von Knochen an Bindegewebe und einem ausgedehnten
Rehabilitierungszeitraum führt.
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Um
eine bessere Fixierung von Knochen mit Bindegewebe, d.h. Sehnen
oder Ligamenten, zu erreichen, wird ein Verfahren vorgeschlagen,
in dem Kollagen und BMP ("bone
morphogenic Protein",
Knochenwachstumsfaktor bzw. knochenbildendes Protein) verwendet
werden, um Knochenbildung in einer frühen Stufe in der Region zu
induzieren, wo der Knochen an das Bindegewebe angrenzt. Allerdings
hat das Verfahren nicht zum Erfolg geführt.
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Es
ist eine gut bekannte Tatsache, dass Calciumphosphatverbindungen
ausgezeichnete Biokompatibilität,
Knocheninduzierbarkeit und Knochenleitfähigkeit haben und als Ersatzmaterialien
für Knochen
und als prothetische Materialien zur medizinischen Verwendung eingesetzt
werden können.
Allerdings wurden noch keine Techniken zur künstlichen Fixierung feiner
Pulver von Calciumphosphatverbindungen, z.B. Hydroxyapatit und Tricalciumphosphat,
in Bindegewebe, wie z.B. Sehnen und Ligamente, entwickelt.
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Folglich
besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein biokompatibles
Gewebe für
Sehnen und Ligamente bereitzustellen, das aufgrund seiner erhöhten Biokompatibilität eine schnelle
post-operative Fixierung am Knochen und eine frühe Heilung ermöglicht,
und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen biokompatiblen Gewebes
bereitzustellen.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines Verfahrens zur Herstellung eines biokompatiblen Gewebes für Sehnen
oder Ligamente, das eine schnelle post-operative Fixierung am Knochen
und eine frühe
Heilung infolge seiner erhöhten
Biokompatibilität
in einfacher Weise und in einem kurzen Zeitraum ermöglicht.
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Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung haben ausgedehnte Untersuchungen
angestellt und gefunden, dass durch abwechselndes Eintauchen eines
Substrats für
Sehnen- oder Ligamentgewebe in eine Calciumlösung, gefolgt vom Spülen in Salzlösung, und
in eine Phosphatlösung,
gefolgt von Spülen
in Salzlösung, die
in hohem Maße
biokompatible Calciumphosphatverbindung, z.B. Hydroxyapatit, hergestellt
werden kann und fest an der Oberfläche oder innerhalb des Substrats
in einem kurzen Zeitraum fixiert werden kann. Die Erfinder der vorliegenden
Erfindung haben außerdem
festgestellt, dass dieses Herstellungsverfahren es durch den abwechselnden
Eintauchprozess einfach macht, die Menge der produzierten Calciumphosphatverbindung zu
kontrollieren und die Fixierung der Calciumphosphatverbindung zu
kontrollieren, während
die physikalischen Eigenschaften des Substrats, die für das Gewebe,
für Sehnen
oder Ligamente erforderlich sind, beibehalten werden; auf diese
Weise wurde die vorliegende Erfindung vervollständigt.
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Erfindungsgemäß wird ein
biokompatibles Gewebe für
eine Sehne oder ein Ligament bereit gestellt, das ein Sehnen- oder Ligamentgewebesubstrat
und eine Calciumphosphatverbindung umfasst, wobei die Calciumphosphatverbindung
zumindest an einer Oberfläche
des Sehnen- oder Ligamentgewebesubstrats fixiert ist.
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Erfindungsgemäß wird auch
ein Verfahren zur Herstellung des oben beschriebenen biokompatiblen Gewebes
für eine
Sehne oder ein Ligament bereitgestellt. Das Verfahren umfasst den
Schritt des abwechselnden Eintauchens des Sehnen- oder Ligamentgewebesubstrats
in eine Calciumlösung,
die Calciumionen, aber im wesentlichen keine Phosphationen enthält (die
im folgenden als Calciumlösung
(A) bezeichnet werden kann), und in eine Phosphatlösung, die
Phosphationen, aber im wesentlichen keine Calciumionen enthält (die im
folgenden als Phosphatlösung
(B) bezeichnet werden kann), um die Calciumphosphatverbindung herzustellen
und zumindest an der Oberfläche
des Substrats zu fixieren.
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Erfindungsgemäß wird außerdem ein
Verfahren zur Behandlung einer Sehne oder eines Ligaments bereitgestellt,
umfassend die Schritte des Entnehmens aus einem Tier, einschließlich eines
Menschen, eines Eigengewebes für
Sehnen oder Ligamente als Substrat, abwechselndes Eintauchen des
Substrats in die Calciumlösung
(A) und in die Phosphatlösung
(B), um die Calciumphosphatverbindung herzustellen und zumindest
an einer Oberfläche
des Substrats zu fixieren, um das oben beschriebene biokompatible
Gewebe für
die Sehne oder das Ligament zu erhalten, und Implantieren des resultierenden
biokompatiblen Gewebes für
die Sehne oder das Ligament in eine fehlerhafte Sehne oder ein fehlerhaftes
Ligament eines Tiers, einschließlich eines
Menschen.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun detaillierter beschrieben.
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Das
biokompatible Gewebe der vorliegenden Erfindung für eine Sehne
oder ein Ligament, das als Ersatzmaterialien für Sehnen und Ligamente in der
rekonstruktiven Chirurgie von Sehnen und Ligamenten bei Tieren,
einschließlich
Menschen, verwendet werden kann, umfasst ein Sehnen- oder Ligamentgewebesubstrat (das
im folgenden als Substrat bezeichnet werden kann) und eine Calciumphosphatverbindung.
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Das
Substrat kann ein beliebiges Substrat sein, das als eine Sehne oder
ein Ligament eines Tiers, einschließlich eines Menschen, dienen
kann. Beispielsweise kann das Substrat, das aus einem Material oder mehreren
Materialien, ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus einer künstlichen Sehne, einem künstlichen Ligament,
einer natürlichen
Sehne eines Tiers und einem natürlichen
Ligament eines Tiers, verwendet werden. Die Substrate, die die künstliche
Sehne eines Tiers oder das natürliche
Ligament eines Tiers verwenden, sind besonders bevorzugt. Beliebige
bekannte künstliche
Sehnen oder Ligamente können
als künstliche
Sehnen oder Ligamente der vorliegenden Erfindung dienen, während natürliche Sehnen
und Ligamente, die chirurgisch aus Tieren entnommen wurden, als
natürliche
Sehnen und Ligamente von Tieren gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet werden können.
Unter natürlichen
Sehnen und Ligamenten ist Eigengewebe besonders bevorzugt. Diese
Materialien können
verschiedenen medizinisch akzeptablen Behandlungen unterworfen werden
oder sie können
andere Materialien umfassen, vorausgesetzt, dass die anderen Materialien
den angestrebten Zweck der Erfindung nicht nachteilig beeinflussen.
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Im
Sehnen- oder Ligamentgewebe der vorliegenden Erfindung kann die
am Substrat zu fixierende Calciumphosphatverbin dung eine beliebige
Calciumphosphatverbindung sein, die durch eine Reaktion zwischen einem
Phosphat und Calcium erhalten wird. Beispiele dafür umfassen
Hydroxyapatit, Tricalciumphosphat, Octacalciumphosphat und Gemische
davon. Von diesen ist Hydroxyapatit am bevorzugtesten, da es die
höchste Kompatibilität mit lebenden
Körpern
hat. Während
die Calciumphosphatverbindungen in der vorliegenden Erfindung keinen
natürlichen
Knochen enthalten, kann das Sehnen- oder Ligamentgewebe der vorliegenden
Erfindung natürlichen
Knochen enthalten.
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Im
biokompatiblen Gewebe für
die Sehne oder das Ligament gemäß der Erfindung
wird die Calciumphosphatverbindung wenigstens an einer Oberfläche des
Substrats fixiert. Es ist bevorzugt, dass die Calciumphosphatverbindung
auch innerhalb des Substrats fixiert wird, um eine schnelle Fixierung
des Gewebes nach der rekonstruktiven Chirurgie am Knochen zu erleichtern.
Der Ausdruck "fixiert", wie er hierin verwendet
wird, bedeutet, dass die Calciumphosphatverbindung durch das reguläre Verfahren
des mehrmaligen Waschens des Substrats nicht aus dem Substrat austritt.
In einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die durch ein erfindungsgemäßes unten
beschriebenes Verfahren bereitgestellt wird, wird die Calciumphosphatverbindung
ohne Verwendung von Klebstoffen, die die Biokompatibilität beeinträchtigen
können,
direkt am Substrat fixiert.
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Im
biokompatiblen Gewebe für
die Sehne oder das Ligament der Erfindung kann die Calciumphosphatverbindung
in einer Menge von 0,5 bis 20 Gew.-%, insbesondere 1 bis 10 Gew.-%,
bezüglich
der Gesamtmenge des biokompatiblen Gewebes für die Sehne oder das Ligament,
fixiert werden, um eine schnelle Fixierung des Gewebes am Knochen
sicherzustellen, obgleich die Menge nicht notwendigerweise in die
spezifizierten Bereiche fallen muss. Außerdem kann die Menge an Hydroxyapatit
in der Calciumphoshatverbindung vorzugsweise 50 bis 100 Gew.-% sein,
so dass Hydroxyapatit die primäre
Komponente der Calciumphosphatverbindung ausmacht.
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Wenn
es erforderlich ist, können
die biokompatiblen Gewebe für
die Sehne oder das Ligament gemäß der Erfindung
verschiedenen medizinisch akzeptablen Behandlungen unterworfen werden
oder sie können
andere Materialien umfassen, vorausgesetzt, dass die anderen Materialien
den vorgesehenen Zweck der Erfindung nicht nachteilig beeinträchtigen.
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Das
biokompatible Gewebe für
die Sehne oder das Ligament der vorliegenden Erfindung kann in der rekonstruktiven
Chirurgie von Sehnen oder Ligamenten verwendet werden. In Fällen, bei
denen Eigengewebe als Substrat verwendet wird, kann das Eigengewebe,
um als Sehnen oder Ligamente zu dienen, chirurgisch gesammelt werden
und das biokompatible Gewebe für
die Sehne oder das Ligament der vorliegenden Erfindung kann hergestellt
werden, indem die Calciumphosphatverbindung während der rekonstruktiven Chirurgie an
dem gesammelten Eigengewebe fixiert wird. Das so hergestellte biokompatible
Gewebe kann dann in der rekonstruktiven Chirurgie eingesetzt werden.
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Somit
stellt die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Behandlung
von Sehnen oder Ligamenten bereit. Das Verfahren involviert Entnehmen
aus einem Tier, einschließlich
eines Menschen, von Eigengewebe für eine Sehne oder ein Ligament,
das als Substrat dienen soll, Produzieren der Cal ciumphosphatverbindung
und Fixieren dieser wenigstens an einer Oberfläche des Substrats durch das
abwechselnde Eintauchverfahren, das später im Detail beschrieben wird,
um das biokompatible Gewebe für
die Sehne oder das Ligament zu erhalten, und Implantieren des biokompatiblen
Gewebes für
die Sehne oder das Ligament in einer fehlerhaften Sehne oder einem
fehlerhaften Ligament eines Tiers, einschließlich eines Menschen.
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Im
Verfahren zur Herstellung des biokompatiblen Gewebes für die Sehne
oder das Ligament gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es bevorzugt, dass die Calciumphosphatverbindung in
einfacher Weise direkt an dem Substrat und in einem kurzen Zeitraum
fixiert wird. Beispielsweise kann das Verfahren den Schritt eines
abwechselnden Eintauchens eines Substrats für das Sehnen- oder Ligamentgewebe
in eine Calciumlösung
(A) und eine Phosphatlösung
(B) (was nachfolgend als Schritt des abwechselnden Eintauchens bezeichnet
wird) unter Herstellung der Calciumphosphatverbindung und Fixieren
dieser wenigstens an der Oberfläche des
Substrats umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt.
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Die
in dem vorstehend genannten Schritt des abwechselnden Eintauchens
verwendete Calciumlösung (A)
kann eine wässrige
Lösung
sein, die Calciumionen, aber im wesentlichen keine Phosphationen
enthält.
In Gegenwart von Phosphationen kann die Geschwindigkeit, mit der
Hydroxyapatit produziert wird, verringert sein. Aus diesem Grund
kann die Calciumlösung
(A) als wässrige
Lösung,
die Calciumionen, aber keine Phosphationen enthält, gebildet werden. Beispiele
der Calciumlösung
können
eine wässrige
Calciumchloridlösung, eine
wässrige
Calciumacetatlösung
und gepufferte Lösungen
davon umfassen. Beispiele für
das Puffermittel können
einen Tris(hydroxymethyl)aminomethan-HCl-Puffer (im folgenden als
Tris-Puffer bezeichnet) umfassen, allerdings besteht keine Beschränkung darauf.
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Die
Calciumlösung
(A) hat im Hinblick auf die Produktionsgeschwindigkeit der Calciumphosphatverbindung
und die Produktionseffizienz der Verbindung vorzugsweise eine Calciumionenkonzentration
von 0,1 bis 40 Gew.-%, insbesondere von 1 bis 10 Gew.-%. Eine Konzentration
an Calciumionen von weniger als 0,1 Gew.-% ist nicht vorteilhaft,
da die Menge an Calciumphosphatverbindung, die in jedem Schritt
des abwechselnden Eintauchens produziert wird, so klein sein kann,
dass der Schritt so oft wiederholt werden muss, dass die Calciumphosphatverbindung
in den gewünschten
Mengen produziert wird.
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Der
pH der Calciumlösung
(A) wird vorzugsweise auf einen Wert von 7 bis 9 eingestellt, wobei
z.B. Tris-Puffer verwendet wird, um so die Gefahr einer Schädigung von
lebendem Gewebe zu verringern, obgleich der pH nicht notwendigerweise
auf den spezifizierten Bereich beschränkt wird.
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Die
Phosphatlösung
(B), die im Schritt des abwechselnden Eintauchens verwendet wird,
kann eine wässrige
Lösung
sein, die Phosphationen, aber im wesentlichen keine Calicumionen
enthält.
In Gegenwart von Calciumionen kann die Geschwindigkeit, bei der
Hydroxyapatit produziert wird, gesenkt sein. Aus diesem Grund kann
die Phosphatlösung
(B) als wässrige
Lösung
gebildet sein, die Phosphationen, aber keine Calciumionen enthält. Beispiele
für die
Phosphatlösung
können
eine wässrige
Lösung
von Natriumdihydrogenphosphat, eine wässrige Lösung von Dinatriumhydrogenphosphat,
eine wässrige
Lösung
von Diammoniumhydrogenphosphat und gepufferte Lösungen davon umfassen. Eine
Verwendung der wässrigen
Lösung
von Dihydrogennatriumphosphat oder einer gepufferten Lösung davon
ist besonders bevorzugt, um eine Schädigung an lebendem Gewebe zu
verringern und die Produktion von Hydroxyapatit zu erhöhen. Beispiele
für das
Puffermittel können
einen Tris-Puffer umfassen, allerdings besteht keine Beschränkung darauf.
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Die
Phosphatlösung
(B) hat vorzugsweise eine Phosphationenkonzentration von 0,1 bis
20 Gew.-%, insbesondere von 0,5 bis 10 Gew.-%, und zwar im Hinblick
auf die Produktionsrate der Calciumphosphatverbindung und die Produktionseffizienz
der Verbindung. Eine Konzentration an Phosphationen von weniger
als 0,1 Gew.-% ist nicht vorteilhaft, da die Menge an Calciumphosphatverbindung,
die in jedem Schritt des abwechselnden Eintauchens produziert wird,
so klein sein kann, dass der Schritt viele Male wiederholt werden muss,
um Calciumphosphatverbindung in gewünschten Mengen zu produzieren.
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Der
pH der Phosphatlösung
(B) wird vorzugsweise auf einen Wert von 7 bis 9 eingestellt, wobei
z.B. ein Tris-Puffer verwendet wird, um die Gefahr einer Schädigung von
lebendem Gewebe zu reduzieren, obgleich der pH nicht notwendigerweise
auf den spezifizierten Bereich begrenzt ist.
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Die
Calciumlösung
(A) und die Phosphatlösung
(B) können
andere Ionentypen enthalten, vorausgesetzt, dass die anderen Ionen
den vorgesehenen Zweck der Erfindung nicht nachteilig beeinflussen.
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Die
Verfahren zum Eintauchen des Substrats in die Calciumlösung (A)
und die Phosphatlösung
(B) im Schritt des abwechselnden Eintauchens können umfassen:
- (1) Durchführen
eines oder mehrerer Zyklen einer Reihe von Arbeitsgängen des
Eintauchens des Substrats zuerst in die Calciumlösung (A) ist und dann in die
Phosphatlösung
(B) und
- (2) Durchführen
eines oder mehrerer Zyklen einer Reihe von Arbeitsgängen des
Eintauchens des Substrats zuerst in die Phosphatlösung (B)
und dann in die Calciumlösung
(A).
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Die
Menge der produzierten Calciumphosphatverbindung kann erhöht werden,
indem die Zahl der Wiederholungen des Arbeitsgangs erhöht wird.
Die Zahl der Wiederholungen des Arbeitsgangs kann im allgemeinen
ein- bis zwanzigmal sein. Wenn die Serie des Arbeitsgangs (1) mehr
als einmal wiederholt wird, ist das letzte Eintauchen nicht notwendigerweise
das Eintauchen in die Phosphatlösung
(B) und kann in die Calciumlösung
(A) sein. Entsprechend ist, wenn die Serie des Arbeitsgangs (2)
mehr als einmal ist, das letzte Eintauchen nicht notwendigerweise
das Eintauchen in die Calciumlösung
(A) ist, und kann in die Phosphatlösung (B) sein.
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Die
Zeit, für
die das Substrat in die Calciumlösung
(A) und die Phosphatlösung
(B) eingetaucht wird, kann im Hinblick auf die Rate und die Effizienz
der Produktion der Calciumphosphatverbindung und der Ionenkonzentration
jeder Lösung
geeigneterweise eingestellt werden. Im allgemeinen wird die Gesamteintauchzeit vorzugsweise
mit mehreren 10 Sekunden bis 1 Stunde, insbesondere 1 bis 30 Minuten,
gewählt.
Wenn die Serie des Arbeitsgangs des Eintauchens des Substrats in
die Calciumlösung
(A) und in die Phosphatlösung
(B) wiederholt wird, kann die Eintauchzeit pro Zyklus des Eintauchschritts
geeigneterweise in Anbetracht der bevorzugten Gesamteintauchzeit
gewählt
werden.
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Die
Temperatur jeder Lösung
während
des Eintauchens des Substrats in die Lösung wird in Anbetracht der
Rate bzw. der Geschwindigkeit und der Effizienz der Produktion der
Calciumphosphatverbindung geeigneterweise ausgewählt und kann im allgemeinen
als eine Temperatur von 15 bis 40°C
gewählt
werden.
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Der
Schritt des abwechselnden Eintauchens beinhaltet in jedem oben beschriebenen
Zyklus einen Schritt des Entfernens der Calciumlösung (A), die an dem Substrat
zurückbleibt,
nachdem das Substrat in die Calciumlösung (A) eingetaucht wurde
und bevor das Substrat in die Phosphatlösung (B) eingetaucht wird, und/oder
einen Schritt des Entfernens der Phosphatlösung (B), die an dem Substrat
bleibt, nachdem das Substrat in die Phosphatlösung (B) eingetaucht wurde
und bevor das Substrat in die Calciumlösung (A) eingetaucht wird,
um eine feste Fixierung der Calciumphosphatverbindung und eine Entfernung
von überschüssigen Calciumionen
und Phosphationen sicherzustellen.
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Das
Verfahren der Entfernung der Calciumlösung (A) oder der Phosphatlösung (B),
die auf dem Substrat zurückbleibt,
umfasst ein Spülen
mit Salzlösung.
Obgleich der Spülprozess
nur ein einfaches Eintauchen des Substrats in die Salzlösung beinhalten
kann, kann er auch ein leichtes Rühren oder ein leichtes Vibrieren des
Substrats beinhalten. Vorzugsweise kann die Temperatur der Salzlösung so
gewählt
werden, dass sie im Bereich von 15 bis 40°C liegt.
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Das
erfindungsgemäße Herstellungsverfahren
kann andere Schritte beinhalten, solange das Verfahren den oben
beschriebenen Schritt des abwechselnden Eintauchens umfasst und
das biokompatible Gewebe für
die Sehne oder das Ligament der vorliegenden Erfindung erhalten
wird.
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Obgleich
die vorliegende Erfindung nachfolgend detaillierter anhand von Beispielen
beschrieben wird, wird die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Das
hierin verwendete Zeichen "%" bedeutet immer Gew.-%,
wenn nichts anderes angegeben ist.
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BEISPIEL 1
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Freie
Sehnen wurden chirurgisch aus dem Hinterbein eines getöteten japanischen
weißen
Kaninchens entfernt. Bei Raumtemperatur wurden die entfernten freien
Sehnen für
5 Minuten in eine wässrige
Calciumchloridlösung
(24°C),
die eine Calciumionen-(Ca2+-)Konzentration
von 0,8% hatte, eingetaucht und bei pH 7,4 unter Verwendung von
Tris-Puffer konditioniert. Anschließend wurden die Sehnen für 30 Sekunden
in Salzlösung
eingetaucht und danach in eine wässrige
Dinatriumhydrogenphosphatlösung
mit einer Phosphationen-(PO4 3–-)Konzentration von
1,1% für
5 Minuten eingetaucht. Dieses Verfahren wurde einmal durchgeführt oder
drei-, sechs- und achtmal wiederholt, dann wurden die Sehnen für 5 Minuten
mit Salzlösung
gespült,
um biokompatible Gewebe zur Verwendung als Sehnen herzustellen.
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Eine
visuelle Betrachtung jedes biokompatiblen Gewebes für die Sehne
zeigte, dass das Gewebe zunehmend weiß wurde, wenn die Zahl der
Wiederholungen des abwechselnden Eintauchens erhöht wurde. Auch eine Betrachtung
von Querschnitten, die entlang einer Linie senkrecht zur Längsachse
des biokompatiblen Gewebes für
die Sehne angelegt wurden, zeigte, dass die Farbänderung nach weiß auch innerhalb
des Gewebes für
das Gewebe auftrat, das dem abwechselnden Eintauchen dreimal oder öfter unterzogen
worden war.
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Das
resultierende biokompatible Gewebe für die Sehne wurde gefriergetrocknet
und die Menge an produzierten Proben, d.h. die Menge der produzierten
Calciumphosphatverbindung, wurden unter Verwendung eines Thermoanalysators
(DTA-TG) (hergestellt von RIGAKU Corporation, Modell-Nr. TG8120)
gemessen. Die Resultate sind in Tabelle 1 gezeigt.
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Außerdem wurden
die Proben, die durch achtmaliges Wiederholen des abwechselnden
Eintauchens erhalten worden waren, in einem Elektroofen bei 1200°C gebrannt
und dann pulverisiert. Durch Messen des Pulvers mit einem Pulver-Röntgendiffraktions-Analysator
(XRD) (hergestellt von Phillips Petroleum Company, Modell Nr. PW1729)
wurde festgestellt, dass das resultierende Pulver Hydroxyapatit
als Hauptkomponente enthielt. So wurde bestätigt, dass Hydroxyapatit die
primäre
Komponente der weißen
Produkte war.
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BEISPIEL 2
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Freie
Sehnen wurden chirurgisch aus einem Hinterbein eines getöteten japanischen
weißen
Kaninchens entfernt. Bei Raumtemperatur wurden die entfernten freien
Sehnen in eine wässrige
Calciumchloridlösung
(24°C),
die eine Calciumionen-(Ca2+-)Konzentration
von 4,8% hatte, 2 Minuten lang eingetaucht. Anschließend wurden
die Sehnen für
30 Sekunden in eine Salzlösung
und dann in eine wässrige
Dinatriumhydrogenphosphatlösung
mit einer Phosphationen-(PO4 –3-)-Konzentration von
6,8% 2 Minuten lang eingetaucht. Dieser Prozess wurde einmal oder
zweimal, sechs- und achtmal wiederholt und die Sehnen wurden mit
Salzlösung
5 Minuten gespült,
um biokompatible Gewebe zur Verwendung als Sehnen herzustellen.
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Eine
visuelle Betrachtung jedes biokompatiblen Gewebes für die Sehne
zeigte, dass das Gewebe zunehmend weiß wurde, wenn die Anzahl der
Wiederholungen des abwechselnden Eintauchens erhöht wurde. Auch eine Beobachtung
von Querschnitten, die entlang einer Linie senkrecht zur Längsachse
des biokompatiblen Gewebes für
die Sehne angelegt wurden, zeigte, dass die Farbänderung nach weiß auch innerhalb
des Gewebes für
das Gewebe auftrat, das sechsmal oder öfter dem abwechselnden Eintauchen
unterworfen worden war.
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Das
resultierende biokompatible Gewebe für die Sehne wurde gefriergetrocknet,
und die Menge der Calciumphosphatverbindung wurde wie in Tabelle
1 bestimmt. Die Resultate sind in Tabelle 1 gezeigt.
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BEISPIEL 3
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Freie
Sehnen wurden chirurgisch aus einem Hinterbein eines getöteten japanischen
weißen
Kaninchens entfernt. Bei Raumtemperatur wurden die entfernten freien
Sehnen für
5 Minuten in eine wässrige
Calciumacetatlösung
(26°C),
die eine Calciumionen-(Ca2+-)Konzentration
von 1,6% hatte, vorkonditioniert auf pH 7,4 unter Verwendung eines
Tris-Puffers, eingetaucht. Anschließend wurden die Sehnen für 30 Sekunden
in Salzlösung
eingetaucht und dann in eine wässrige
Lösung
von Dinatriumhydrogenphosphat, die eine Phosphationen-(PO4 3–-)Konzentration
von 2,3% hatte, 5 Minuten lang eingetaucht. Dieser Prozess wurde
fünfmal wiederholt
und die Sehnen wurden für
5 Minuten mit Salzlösung
gespült,
um ein biokompatibles Gewebe zur Verwendung als Sehne herzustellen.
Eine visuelle Betrachtung des biokompatiblen Gewebes für Sehnen
zeigte, dass das Gewebe sowohl an seiner Oberfläche als auch in seinem Inneren
weiß geworden
war.
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Das
resultierende biokompatible Gewebe für die Sehne wurde gefriergetrocknet
und die Menge der Calciumphosphatverbindung wurde wie in Beispiel
1 gemessen und als 7,5% bestimmt.
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Das
biokompatible Gewebe für
die Sehne oder das Ligament gemäß der Erfindung
ist bei der rekonstruktiven Chirurgie von Sehnen von Ligamenten
einsetzbar, da die Calciumphosphatverbindung, die wenigstens an
einer Oberfläche
des Sehnen- oder Ligamentgewebesubstrats fixiert ist, nicht einfach
aus dem Substrat heraus kommt. Außerdem ermöglicht das biokompatible Gewebe
für eine
Sehne oder ein Ligament gemäß der Erfindung
eine schnelle Induzierung von Knochengewebsbildung wie auch eine
feste Fixierung des Gewebes am Knochen nach der Operation, was auf
der Biokompatibilität
der fixierten Calciumphosphatverbindung basiert.
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Das
Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung, das den Prozess
des abwechselnden Eintauchens involviert, macht es möglich, dass
die Calciumphosphatverbindung produziert wird und direkt an dem Substrat
fixiert wird. Da das erfindungsgemäße Verfahren mit den einfachen
Schritten des abwechselnden Eintauchens durchgeführt werden kann, macht das
Verfahren es darüber
hinaus einfach, die Fixierung der Calciumphosphatverbindung zu kontrollieren,
während
die physikalischen Eigenschaften des Substrats, die für das Gewebe
für Sehnen
oder Ligamente erforderlich sind, beibehalten werden. Es ermöglicht auch
die Produktion und Fixierung der Calciumphosphatverbindung in einem
kurzen Zeitraum. Somit kann das Ligament- oder Sehnengewebe der
vorliegenden Erfindung hergestellt werden, während eine rekonstruktive Operation
durchgeführt
wird.
