DE60115902T2

DE60115902T2 - Osteoimplantat und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE60115902T2
Application number: DE60115902T
Authority: DE
Inventors: T. Jean EDWARDS; L. Nelson SCARBOROUGH; Albert Manrique; D. Scott BODEN
Original assignee: Osteotech Inc
Current assignee: Osteotech Inc
Priority date: 2000-07-19
Filing date: 2001-07-19
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2021-07-20
Also published as: CA2416481C; NZ524157A; WO2002005750A2; AU2001275999B2; KR20030036620A; AU7599901A; ES2254452T3; JP2004503330A; EP1301222B1; WO2002005750A3; EP1301222A2; DE60115902D1; CA2416481A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein poröses, dreidimensionales Osteoimplantat, enthaltend eine kohärente Matrix geringer Dichte aus Knochenpartikeln, und ein Verfahren zur Herstellung des Osteoimplantats. Das Osteoimplantat behält bei der Absorption von Flüssigkeit seine Form und Kohäsivität. Das poröse, absorbierende Osteoimplantat der vorliegenden Erfindung kann eine beliebige Form aufweisen, z.B. quadratische oder rechteckige Blöcke, Zylinder, Keile und dergleichen, und wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform mit einer oder mehreren Hohlräumen bereitgestellt, die mit einem osteogenen Material gefüllt werden können, das die Knochenneubildung an der Implantationsstelle fördert und/oder beschleunigt.
Solche Hohlräume verhindern den Verlust bzw. die Abwanderung des osteogenen Materials von der Implantationsstelle.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Geformte oder geschnittene Knochensegmente, die gegebenenfalls durch Demineralisierung osteoinduktiv gemacht wurden, haben einen weitverbreiteten Einsatz bei der Lösung verschiedener medizinischer Probleme in der orthopädischen Human- und Veterinärchirurgie gefunden, und ihre Anwendung erstreckt sich beispielsweise auch auf die Gebiete der kosmetischen und rekonstruktiven Chirurgie, der rekonstruktiven Dentalchirurgie, der Fußpflege, der Orthopädie, der Neurochirurgie und anderer medizinischer Gebiete, bei denen Operationen an harten Geweben vorgenommen werden. Die Verwendung von Autotransplantat-Knochen (die vom Patienten stammen), Altotransplantat-Knochen (die von einem anderen Individuum der gleichen Spezies stammen) oder Xenotransplantat-Knochen (die von einem anderen Individuum einer anderen Spezies stammen) ist sowohl in der Human- als auch der Veterinärmedizin gut bekannt. Insbesondere ist bekannt, dass man transplantierten Knochen als Stützmaterial, zur Förderung der Heilung, zum Füllen von knöchrigen Hohlräumen, zur Trennung knöchriger Elemente (wie Wirbelkörpern), zur Förderung der Fusion (wenn Knochen dazu induziert werden, zu einer einzelnen festen Matrix zusammenzuwachsen) oder zur Stabilisierung von Frakturstellen verwenden kann. In jüngerer Zeit wurde verarbeiteter Knochen zu Formen für die Verwendung bei neuen chirurgischen Anwendungen oder als neue Materialien für Implantate, die traditionell aus nichtbiologisch gewonnenen Materialien hergestellt wurden, entwickelt.
Von Allotransplantat-Knochen ist bekannt, dass sie osteokonduktive and osteoinduktive Fähigkeiten haben, wenngleich die osteoinduktiven Eigenschaften aufgrund der erforderlichen, mit dem Ernten dieser Knochentransplantate assoziierten Vorschriften zur Gewebesterilisierung und -aufreinigung eingeschränkt sind. Der Ausdruck Osteokonduktion bezieht sich auf die Fähigkeit eines dreidimensionalen Materials, das Einwachsen von neuem lebenden Knochen in und um seine Struktur zu steuern. Der Ausdruck Osteoinduktion bezieht sich auf die Fähigkeit, pluripotente Zellen des Patienten zu rekrutieren und deren Differenzierung zu Osteoblasten, bei denen es sich um knochenbildende Zellen handelt, zu fördern. Ein osteoinduktives Material bildet typischerweise Knochen, wenn man es in lebendes Gewebe einpflanzt, wo normalerweise kein Knochen zu finden wäre. Gibt man beispielsweise demineralisiertes Knochenpulver in den Muskel eines Patienten, so hat dies eine ektopische (außerhalb von Knochen) Knochenbildung zur Folge.
In der US-Patentschrift Nr. 5,507,813 wird ein aus gegebenenfalls demineralisierten länglichen Knochenpartikeln geformtes, chirurgisch einpflanzbares Blatt beschrieben. Das Blatt kann weiterhin biokompatible Bestandteile, Haftmittel, Füllstoffe, Weichmacher usw. enthalten. Das osteoinduktive Blatt ist im trockenen Zustand steif und relativ fest und im angefeuchteten bzw. hydratisierten Zustand flexibel und biegsam. Diese Blätter sind unter dem Handelsnamen Grafton^®Flex (Osteotech, Inc., Eatontown, New Jersey, USA) erhältlich. Diese Blätter sind vor der Verwendung anzufeuchten/zu hydratisieren, um die dichten, verfilzten Blätter für eine Implantation brauchbar zu machen.
In der US-Patentschrift Nr. 4,932,973 wird eine künstliche organische Knochenmatrix mit sich in die organische Knochenmatrix erstreckenden Löchern bzw. Perforationen beschrieben. Zu den Löchern bzw. Perforationen wird angegeben, dass sie nach dem Einpflanzen der Knochenmatrix in lebendes Gewebe als Zentren der Knorpel- und Knocheninduktion dienen.
In der US-Patentschrift Nr. 4,394,370 wird ein schwammähnliches Knochenimplantatmaterial aus einem Stück, hergestellt aus voll demineralisiertem Knochenpulver oder mikropartikulärem Knochen und rekonstituiertem Collagen, beschrieben. Das schwammähnliche Implantat wird gegebenenfalls mit Glutaraldehyd quervernetzt.
Ein anderes poröses Implantat aus einem Stück ist in der US-Patentschrift Nr. 5,683,459 beschrieben. Das Implantat besteht aus einer biologisch abbaubaren polymeren Makrostruktur, die aus vermahlenen chemotaktischen Substanzen wie Hyaluronsäure besteht.
In der WO 97 25941 A wird ein aus einer porösen Matrix von länglichen demineralisierten Knochenpartikeln hergestelltes Osteoimplantat offenbart.
In der US-Patentschrift Nr. 5,507,813 wird ein Osteoimplantat, das eine aus länglichen demineralisierten Knochenpartikeln hergestellte poröse Matrix enthält, sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Materialien zum Aufbringen auf die Stelle eines Knochendefekts, was das Einwachsen von neuem Knochen zur Folge hat, offenbart.
In der WO 99 39757 A wird ein aus einer porösen Matrix aus demineralisierten Knochenpartikeln mit angrenzenden, aus Knochen gewonnenen Elementen, die über chemische Bindungen aneinander gebunden sind, hergestelltes Osteoimplantat offenbart.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Osteoimplantats, das sowohl osteokonduktive als auch osteoinduktive Eigenschaften aufweist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines aus einer kohärenten dreidimensionalen Matrix niedriger Dichte aus demineralisierten Knochenpartikeln hergestellten Osteoimplantats, wobei man das Osteoimplantat zu einer großen Zahl verschiedener Formen, die nicht auf die ursprüngliche Form des/der Knochen, von dem/den die Partikel gewonnen wurden, beschränkt sind, formen kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Osteoimplantats niedriger Dichte, das eine offenporige Struktur aufweist, die es dem Osteoimplantat erlaubt, leicht Flüssigkeiten wie Blut aufzusaugen und dennoch seine ursprüngliche Form zu behalten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines aus Knochenpartikeln hergestellten Osteoimplantats niedriger Dichte, das im trockenen Zustand flexibel ist und sich im trockenen Zustand einpflanzen lässt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Osteoimplantats niedriger Dichte, das die oben erwähnten Eigenschaften aufweist.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Reparatur eines Knochendefekts unter Verwendung eines Osteoimplantats niedriger Dichte mit den oben erwähnten Eigenschaften.
Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden durch ein Osteoimplantat, enthaltend eine geformte, kohärente dreidimensionale poröse Matrix aus länglichen demineralisierten Knochenpartikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix eine Schüttdichte von weniger als 0,3 g/cm³ hat, gelöst. Die offenporige Struktur des Osteoimplantats der Erfindung ist hochabsorbierend und schwammähnlicher Art. Das Osteoimplantat ist im trockenen Zustand (d.h. wenn es weniger als etwa 5 Gew.-% Wasser enthält) flexibel und benötigt vor dem Einpflanzen keine Zeit für eine Rehydratisierung. Es kann jede gewünschte Form und/oder Konfiguration annehmen und bevor und/oder nachdem das Implantat Flüssigkeit absorbiert hat beispielsweise mit einer Operationsschere zurechtgeschnitten werden. Selbst im angefeuchteten/hydratisierten Zustand behält das erfindungsgemäße Osteoimplantat seine ursprüngliche Form und Kohärenz und ist leicht durch den medizinischen Anwender zu handhaben. Das Osteoimplantat der Erfindung stellt aufgrund seiner niedrigen Dichte und offenporigen Struktur einen beträchtlichen Fortschritt auf dem Gebiet der Knochenimplantate dar, es ist sowohl hochosteokonduktiv als auch funktionell vielfältig, und es hat aufgrund seines Gehalts an demineralisiertem Knochen eine ausgezeichnete Osteoinduktivität. Die Osteoinduktivität lässt sich einfach als die an einer etopischen Stelle in einer athymischen Nacktratte gebildete Menge an Knochen quantifizieren. Die Bewertungsskala reicht von 0 bis 4. Die erfindungsgemäßen Osteoimplantate zeigen, gemessen in einer athymischen Ratte wie in Edwards JT, Diegmann MH, Scarborough NL, Osteoinduction of Human Demineralized Bone: Characterization in an Animal Model, Clin. Orthop. Rel. Res. 357: 219 228, (1998) beschrieben (ausführlich unten in Beispiel 4 beschrieben), Osteoinduktivitäten von wenigstens 2, typischerweise mehr als 3.
Das erfindungsgemäße Osteoimplantat lässt sich mit einer Vielzahl verschiedener biokompatibler Substanzen, die in die im Osteoimplantat vorliegende poröse Matrix und/oder in große Hohlräume, Vertiefungen und dergleichen eingebracht werden können, kombinieren. Das Implantat fungiert hier somit als hochwirksamer Träger und/oder Zubringvehikel für das Knochenwachstum induzierende und/oder andere Substanzen von medizinischem Nutzen.
Weiterhin wird hier ein Verfahren zur Herstellung des Osteoimplantats bereitgestellt, bei dem man eine bestimmte Menge an länglichen demineralisierten Knochenpartikeln bereitstellt, die länglichen demineralisierten Knochenpartikel mit einem wasserhaltigen Netzmittel mischt und so eine flüssige Zusammensetzung bereitstellt, die 5 bis 40 Vol.-Prozent gequollene hydratisierte Knochenpartikel bereitstellt, die flüssige Zusammensetzung in eine Gussform gibt, und die flüssige Zusammensetzung so lange im Wesentlichen drucklos auf eine Temperatur über 35°C erhitzt, bis das im Netzmittel vorhandene Wasser entfernt ist, wodurch ein Osteoimplantat bereitgestellt wird, das eine geformte, kohärente dreidimensionale poröse Matrix aus länglichen demineralisierten Knochenpartikeln enthält, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Matrix eine Schüttdichte von weniger als 0,3 g/cm³ hat.
Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Verfahren zur Reparatur und/oder Behandlung von Knochen bereitgestellt, bei dem man ein eine geformte, kohärente dreidimensionale poröse Matrix aus länglichen demineralisierten Knochenpartikeln enthaltendes Osteoimplantat an einer Knochenreparaturstelle implantiert, wobei die Matrix eine Schüttdichte von weniger als 0,3 g/cm³ hat. Das erfindungsgemäße Osteoimplantat lässt sich auf nahezu alle Knochenreparaturstellen im Körper aufbringen und kann alleine oder in Kombination mit einem oder mehreren unterstützenden medizinischen Mitteln und/oder Vorschriften angewendet werden. Das erfindungsgemäße Osteoimplantat eignet sich insbesondere für die Gebiete der dentalen rekonstruktiven Chirurgie und der operativen Wirbelsäulenversteifung, bei denen man es häufig mit beträchtlichen Mengen an Körperflüssigkeiten wie z.B. Speichel und/oder Blut zu tun hat, oder wenn ein Autotransplantat (beispielsweise lokaler Knochen, Mark oder Beckenkamm usw.) in das Osteoimplantat eingearbeitet wird. Die einzigartige Fähigkeit des porösen osteogenen Implantats geringer Dichte zum Absorbieren solcher Körperflüssigkeiten unter Beibehaltung seiner ursprünglichen Form stellt einen beträchtlichen Fortschritt auf dem medizinischen Gebiet dar.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Photographie, die mehrere nicht einschränkende Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Osteoimplantats in verschiedenen Formen und Größen zeigt;
2 ist eine Photographie mehrerer erfindungsgemäßer Osteoimplantate mit im allgemeinen zylindrischer Konfiguration;
3 ist eine Photographie eines nach der Lehre der vorliegenden Offenbarung hergestellten Osteoimplantats, wobei das Implantat mit einer vorgeformten Aushöhlung bzw. Vertiefung bereitgestellt wird;
4 zeigt allgemein eine Gussform, die sich für die Herstellung eines wie in 3 gezeigten Osteoimplantats verwenden lässt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Offenbarung einschließlich der Ansprüche und der verschiedenen Abbildungen sind im Folgenden einige Begriffe und Ausdrücke erklärt, wobei diese Erklärungen nicht einschränkend sind und in ihrem weitesten Sinne verstanden werden sollen. Solche Begriffe und Ausdrücke sollen sich auch auf alle Redewendungen der gleichen Bedeutung beziehen. Die Definitionen der hier verwendeten Begriffe und Ausdrücke finden sich auch an anderen Stellen der vorliegenden Offenbarung und können in den Worterklärungen unten fehlen.
Der Begriff "Osteoimplantat" soll sich, so wie er hier verwendet wird, auf alle Gegenstände bzw. Materialien zum Einpflanzen in lebendes Gewebe beziehen, die die Knochenbildung oder -heilung einschließlich der Induktion der Knochenbildung in Weichteilen, oder innerhalb anderer Implantatgegenstände wie Rückenmarkmetallimplantaten (spinal cages) unterstützen oder vermehren. Osteoimplantate werden am häufigsten an defekten Knochenstellen angewendet, die beispielsweise von einer Verletzung herrühren, sowie bei Defekten, die auf einen chirurgischen Eingriff, eine Infektion, eine bösartige Geschwulst oder eine entwicklungsbedingte Missbildung zurückzuführen sind. Daher ist vorgesehen, dass solche "Osteoimplantate" von geeigneter Größe und Form sind, je nachdem, wie dies für die Verwendung bei einer Vielzahl von verschiedenen orthopädischen, neuro chirurgischen und oralen und maxillofazialen chirurgischen Verfahren wie bei der Reparatur einfacher und komplizierter Brüche und bei Pseudoarthrosen, bei externen und internen Fixierungen, bei Gelenkrekonstruktionen wie der operativen Gelenkversteifung, bei der allgemeinen Gelenkplastik, beim Ausfüllen von Defiziten, bei der (teilweisen) Entfernung von Bandscheiben, bei der Wirbelbogenresektion, bei Operationen an Hals und Brustkorb, bei operativen Wirbelsäulenversteifungen usw. erforderlich ist. Die hier verwendeten Osteoimplantate sind daher für das Einpflanzen an einer knöchernen Stelle vorgesehen und aus länglichen demineralisierten Knochenpartikeln hergestellt, gegebenenfalls in Kombination mit einem oder mehreren biokompatiblen Material(ien), beispielsweise Knochen oder Knochenpartikeln, die keine längliche Konfiguration aufweisen, biokompatiblen synthetischen Materialien, Kombinationen davon usw., und können für die Verwendung in Tieren oder Menschen entwickelt sein. Der Begriff "Osteoimplantat" wird hier also in seinem weitesten Sinne verwendet und soll nicht auf bestimmte Formen, Größen, Konfigurationen oder Anwendungen beschränkt sein.
Der Begriff "biokompatibel" und Ausdrücke der gleichen Bedeutung sollen als auf solche Materialien bezogen verstanden werden, die in dem Empfänger, dem sie eingepflanzt werden, keine unannehmbaren biologischen Reaktionen hervorrufen. Implantate bzw. Osteoimplantate, die annehmbare milde vorrübergehende entzündliche Reaktionen und/oder Granulierungsreaktionen hervorrufen, werden somit als biokompatibel angesehen.
Der Begriff "osteogen" soll, so wie er hier verwendet wird, als auf die Fähigkeit eines Osteoimplantats zur Förderung bzw. Beschleunigung des Wachstums von neuem Knochengewebe durch einen oder mehrere Mechanismen wie Osteogenese, Osteokonduktion und/oder Osteoinduktion bezogen verstanden werden.
Der Begriff "geformt" bezieht sich, so wie er hier auf die Matrix von länglichen demineralisierten Knochenpartikeln angewendet wird, auf eine bestimmte bzw. regelmäßige Form bzw. Konfiguration, im Gegensatz zu einer unbestimmten bzw. vagen Form bzw. Konfiguration (wie das bei einem Klumpen oder einer anderen festen Matrix ohne spezifische Form der Fall ist) und ist charakteristisch für Materialien wie Blätter, Platten, Scheiben, Kegel, Nadeln, Schrauben, Röhren, Zähne, Knochen, Knochenteile, Keile, Zylinder, mit einem Gewinde versehene Zylinder und dergleichen sowie komplexere geometrische Konfigurationen.
Der Begriff "kohärent" bezieht sich, so wie er auf die Matrix von länglichen demineralisierten Knochenpartikeln angewendet wird, auf die Fähigkeit der Knochenpartikel, entweder mechanisch, beispielsweise durch verknäulen, oder durch die Verwendung eines biokompatiblen Bindemittels bzw. Haftmittels aneinander anzuhaften, gleich ob das geformte Material sich im trockenen oder angefeuchteten, z.B. hydratisierten, Zustand befindet.
Der Ausdruck "dreidimensional" bezieht sich auf die Fähigkeit der Matrix von länglichen demineralisierten Knochenpartikeln, eine beliebige gewünschte Form und/oder Konfiguration anzunehmen.
Der Ausdruck "offenporige Struktur" soll, angewandt auf die Matrix von länglichen demineralisierten Knochenpartikeln, als auf die niedrige Dichte und die absorbierende, schwammartige Beschaffenheit der Matrix bezogen verstanden werden, wobei über das gesamte Volumen der Matrix verteilt eine Vielzahl zugänglicher Poren bzw. Öffnungen vorhanden sind.
Der hier verwendete Begriff "Einarbeitung" bezieht sich auf den biologischen Mechanismus, durch den das Wirts gewebe das erfindungsgemäße Osteoimplantat schrittweise durch natives Wirtsknochengewebe ersetzt. Dieses Phänomen ist in der wissenschaftlichen Literatur auch als "Knochenumbau" (bone remodeling) oder "Umbau auf zellulärer Basis" (cellular based remodeling) und "Wundheilungsreaktion" (wound healing response) bekannt. Der hier verwendete Begriff "Einarbeitung" soll daher als die dem Fachmann unter den verschiedenen oben angeführten Ausdrücken bekannten Sachverhalte umfassend verstanden werden.
Der Ausdruck "weitere Behandlung" bezieht sich, so wie er hier verwendet wird, auf Vorschriften wie beispielsweise Lyophilisieren, Quervernetzen, Remineralisieren, Sterilisieren usw., die entweder vor, während oder nach dem Schritt des Erhitzens der flüssigen Zusammensetzung sowie nach Verfahrensvorschriften wie beispielsweise eine maschinellen Bearbeitung, Laserätzen, Schweißen, dem Zusammenbau von Teilen, Schneiden, Mahlen, reaktivem Ätzen usw. vorgenommen werden.
Das Osteoimplantat der vorliegenden Erfindung enthält eine kohärente Matrix von länglichen demineralisierten Knochenpartikeln mit einer Schüttdichte von weniger als etwa 0,3 g/cm³. Die länglichen demineralisierten Knochenpartikel bilden eine kontinuierliche dreidimensionale Matrix mit einer offenporigen Struktur. Die Matrix absorbiert leicht Flüssigkeiten wie Körperflüssigkeiten (z.B. Blut oder Mark) in sein Hohlraumvolumen. Bei der Absorption von Flüssigkeiten behält das Osteoimplantat seine Form und Kohäsivität bei. Die hier verwendeten länglichen Knochenpartikel haben ein relativ hohes Verhältnis von mittlerer Länge zu mittlerer Dicke. Solche länglichen Knochenpartikel lassen sich leicht nach einer von mehreren Methoden erhalten, beispielsweise durch Mahlen, Abschaben oder Abhobeln der Oberfläche eines ganzen Knochens oder eines relativ großen Knochenstücks. Unter Anwendung eines Mahlverfahrens lässt sich eine Matrix länglicher Knochenpartikel erhalten, die wenigstens 60 Gew.-%, vorzugsweise wenigstens 70 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt wenigstens 80 Gew.-% länglicher Knochenpartikel mit einer medianen Länge von mehr als 1 mm bis mehr als 200 mm und vorzugsweise von 10 bis 100 mm und ganz besonders bevorzugt von 15 mm bis 50 mm, einer medianen Dicke von 0,05 bis 2 mm und vorzugsweise von 0,2 bis 1 mm und einer medianen Breite von 1 mm bis 20 mm und vorzugsweise von 2 bis 5 mm erhalten. Diese länglichen Knochenpartikel können ein Verhältnis von medianer Länge zu medianer Dicke von wenigstens 5:1 bis zu 500:1 oder mehr und vorzugsweise von 50:1 bis 100:1 und einem Verhältnis von medianer Länge zu medianer Breite von 10:1 und 200:1 und vorzugsweise von 50:1 bis 100:1 aufweisen. Eine andere Vorschrift, nach der sich längliche Knochenpartikel erhalten lassen und die sich insbesondere für Knochenstücke von einer Länge bis zu 100 mm eignet, ist die in der der Anmelderin eigenen US-Patentschrift Nr. 5,607,269 beschriebene Knochenverarbeitungsmühle. Unter Anwendung dieser Knochenmühle erhält man lange, dünne Streifen, die sich schnell in Längsrichtung aufrollen, was röhrenförmige Knochenpartikel liefert. Falls gewünscht kann man längliche Knochenpartikel in verschiedene Größen einteilen (beispielsweise durch Sieben), um so den Gehalt an gegebenenfalls vorhandenen weniger wünschenswerten Größen zu reduzieren bzw. zu eliminieren. In ihrer Gesamterscheinung können längliche Knochenpartikel als Filamente, Fasern, Fäden, dünne bzw. enge Streifen usw. beschrieben werden.
Wenigstens 50 Gew.-%, besonders bevorzugt wenigstens 60 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt 90 Gew.-% der in der Matrix des Osteoimplantats vorhandenen Knochenpartikel sind länglich. Die restlichen Knochenpartikel können einen weiten Bereich von Dimensionen aufweisen, beispielsweise Pulver, Späne usw. Die länglichen Knochenpartikel bilden eine kohärente dreidimensionale Matrix, die dem Osteoimplantat Kohäsion, Porosität und Absorptionsvermögen verleiht.
Die hier für die Herstellung des Osteoimplantats verwendeten Knochenpartikel werden nach bekannten und herkömmlichen Vorschriften demineralisiert, um ihren Gehalt an anorganischen Mineralien zu reduzieren. Bei den Demineralisierungsverfahren werden anorganische Mineralkomponenten von Knochen unter Anwendung von Säurelösungen entfernt. Solche Methoden sind im Stand der Technik gut bekannt, siehe beispielsweise Reddi et al., Proc. Nat. Acad. Sci. 69, S. 1601–1605 (1972). Das Ausmaß der Demineraliserung hängt von der Stärke der Säurelösung, der Form der Knochenpartikel und der Dauer der Demineralisierungsbehandlung ab. In dieser Hinsicht sei auf Lewandrowski et al., J. Biomed. Materials Res, 31, S. 365–372 (1996) verwiesen.
Bei einer bevorzugten Demineralisierungsvorschrift werden die Knochenpartikel einem Demineraliserungsschritt mit Säure und anschließend einem Entfettungs- und Desinfektionsschritt unterzogen. Die Knochenpartikel werden zu ihrer Demineralisierung eine Zeit lang in Säure eingetaucht. Zu den Säuren, die sich für diesen Schritt verwenden lassen, zählen anorganische Säuren wie Salzsäure und organische Säuren wie Peressigsäure.
Eine bevorzugte Lösung für das Entfetten und Desinfizieren ist eine wässrige Ethanollösung, wobei das Ethanol ein gutes Lösungsmittel für Lipide und das Wasser ein guter hydrophiler Träger ist, der es der Lösung ermöglicht, tiefer in die Knochenpartikel einzudringen. Die wässrige Ethanollösung desinfiziert darüber hinaus den Knochen, indem sie vegetative Mikroorganismen und Viren abtötet. Gewöhnlich sollten in der entfettenden Desinfektionslösung wenigstens 10 bis 40 Gew.-% Wasser (d.h. 60 bis 90 Gew.-% an Entfettungsmittel wie Alkohol) vorhanden sein, damit es innerhalb der kürzestmöglichen Zeit zu einer optimalen Lipidentfernung und Desinfektion kommt. Der bevorzugte Konzentrationsbereich für die entfettende Lösung beträgt 60 bis 85 Gew.-% Alkohol und ganz besonders bevorzugt 70 Gew.-% Alkohol. Die behandelten demineralisierten Knochenpartikel werden mit sterilem Wasser abgespült, um noch verbliebene Mengen an Säure zu entfernen und somit den pH-Wert zu erhöhen. Die nassen demineralisierten länglichen Knochenpartikel können dann für eine spätere Verarbeitung unter aseptischen Bedingungen gelagert werden, vorteilhafterweise in lyophilisiertem Zustand. Alternativ zur aseptischen Verarbeitung und Lagerung können die Partikel nach bekannten Verfahren, beispielsweise einer Gammabestrahlung, sterilisiert werden.
So wie sie hier verwendet wird, bezieht sich die Redewendung "oberflächlich demineralisiert", angewandt auf die Knochenpartikel, auf Knochenpartikel, die wenigstens 90 Gew.-% ihres ursprünglichen Gehalts an anorganischen Mineralien aufweisen. Die Redewendung "teilweise demineralisiert" bezieht sich, angewandt auf die Knochenpartikel, auf Knochenpartikel, die von 8 bis 90 Gew.-% ihres ursprünglichen Gehalts an anorganischen Mineralien aufweisen, und die Redewendung "vollständig demineralisiert", angewandt auf die Knochenpartikel, auf Knochenpartikel, die weniger als 8, vorzugsweise weniger als 1, Gew.-% ihres ursprünglichen Gehalts an anorganischen Mineralien aufweisen. Der nicht modifizierte Begriff "demineralisiert" soll sich, angewandt auf die Knochenpartikel, auf einen beliebigen oder eine Kombination der obengenannten Typen an demineralisierten Knochenpartikeln beziehen.
Durch eine oberflächliche bzw. teilweise Demineralisierung erhält man Partikel, die einen mineralisierten Kern enthalten. Partikel dieses Typs erhöhen aufgrund ihres mineralisierten Kerns die Dichte und Steife des Osteoimplantats. Diese Partikel spielen darüber hinaus auch eine biologische Rolle, da sie durch Osteoinduktion ein Einwachsen von neuem Knochen bewirken. Eine vollständige Mineralisierung liefert Partikel, bei denen nahezu der gesamte Mineralgehalt aus den Partikeln entfernt wurde. Auf diese Weise behandelte Partikel tragen ebenfalls zur Osteoinduktivität des Osteoimplantats bei. Nicht demineralisierte Knochenpartikel wirken als Versteifer, die dem Osteoimplantat Dichte und Steife verleihen. Nicht demineralisierte Knochenpartikel spielen darüber hinaus auch eine biologische Rolle, da sie durch den Vorgang der Osteokonduktion ein Einwachsen von neuem Knochen bewirken. Diese Knochenpartikel werden somit mit dem Fortschreiten des Einbaus des Osteoimplantats schrittweise umgebaut und durch neuen Wirtsknochen ersetzt.
Stellt man das erfindungsgemäße Osteoimplantat aus Knochenpartikeln her, die nahezu ausschließlich vollständig und/oder teilweise demineralisiert sind, so wird es flexibel und elastisch. Verwendet man nichtdemineralisierte und/oder oberflächlich demineralisierte Partikel in Kombination mit vollständig und/oder teilweise demineralisierten Knochenpartikeln, so nehmen Steife und Festigkeit des Osteoimplantats zu. Durch die Verwendung von Kombinationen verschiedener Knochenpartikel lassen sich somit Osteoimplantate mit auf spezielle Anwendungen maßgeschneiderten Eigenschaften, d.h. Dichte, Festigkeit, Osteokonduktivität und/oder Osteoinduktivität usw. herstellen. Die Menge an den jeweiligen verwendeten individuellen Typen an Knochenpartikeln lässt sich je nach den gewünschten mechanischen und biologischen Eigenschaften in weitem Rahmen variieren. Im allgemeinen kann das Volumenverhältnis von nichtdemineralisierten und/oder oberflächlich demineralisierten Knochenpartikeln zu teilweise und/oder vollständig demineralisierten Knochenpartikeln allgemein gesagt im Bereich von 0:100 bis 40:60 liegen. Geeignete Mengen lassen sich vom Fachmann von Fall zu Fall einfach durch Standardexperimente bestimmen.
Falls gewünscht können die Knochenpartikel auf eine oder mehrere Weisen modifiziert werden; so kann man beispielsweise ihren Proteingehalt wie in den US-Patentschriften Nr. 9,743,259 und 4,902,296 beschrieben vermehren oder modifizieren.
Die demineralisierten länglichen Knochenpartikel werden dann mit einem unten beschriebenen Netzmittel kombiniert, wodurch man eine Zusammensetzung erhält, die von 5 bis 40, vorzugsweise von 10 bis 25, Vol.-% längliche demineralisierte Knochenpartikel enthält, wobei der Rest des Volumens der Zusammensetzung aus Netzmitteln, gegebenenfalls in Kombination mit einer oder mehreren biokompatiblen Komponenten wie biokompatiblen Bindemitteln, Füllstoffen, Fasern, Weichmachern, biostatischen/bioziden Mitteln, Tensiden, biologisch wirksamen Mitteln und dergleichen (unten ausführlicher beschrieben) besteht. Das Netzmittel sorgt dafür, dass die demineralisierten länglichen Knochenpartikel aufquellen und an Flexibilität zunehmen. Die Zusammensetzung hat eine Konsistenz, die je nach der Menge an verwendetem Netzmittel im Bereich von einer Aufschlämmung oder Paste zu einem feuchten Teig liegt. Der kritische Aspekt ist, dass die länglichen Knochenpartikel im Netzmittel suspendiert und gleichmäßig darin verteilt sind. Dies steht im Gegensatz zu der "wet laying"-Verfahrensweise der US-Patentschrift Nr. 5,507,813 der Anmelderin der vorliegenden Erfindung, bei der das Netzmittel im Wesentlichen entfernt wird, so dass man eine dichte Matte an Knochenpartikeln erhält, Die Zusammensetzung wird typischerweise gebildet, indem man Knochenpartikel und Netzmittel zu einer flüssigen Aufschlämmung mischt, die Aufschlämmung solange rührt, bis das Netzmittel in die demineralisierten länglichen Knochenpartikel eingedrungen ist und so viel Netzmittel entfernt, beispielsweise indem man es durch ein Sieb ablaufen lässt, dass man eine Zusammensetzung mit 5 bis 40, vorzugsweise 10 bis 25, Vol.-% Knochenpartikeln erhält.
Geeignete Netzmittel enthalten typischerweise Wasser und können gegebenenfalls weiterhin biokompatible Flüssigkeiten wie organische erotische Lösungsmittel, wässrige Lösungen wie physiologische Kochsalzlösung, konzentrierte Kochsalzlösungen, Zuckerlösungen, ionische Lösungen beliebiger Art und flüssige Polyhydroxyverbindungen wie Glycerin und Glycerinester, Polyoxyalkylene (z.B. Pluronics^®) und Mischungen davon einschließen.
Das Netzmittel kann gegebenenfalls darin gelöst oder damit vermischt eine oder mehrere biokompatible Substanzen wie biokompatible Bindemittel, Füllstoffe, Weichmacher, biostatische/biozide Mittel, Tenside, biologisch wirksame Substanzen usw. enthalten, wie in der offengelegten internationalen Anmeldung WO 00/50102 der Anmelderin der vorliegenden Erfindung offenbart.
Als Bindemittel eignen sich beispielsweise Cyanoacrylate, Verbindungen auf Epoxybasis, dentale Harzdichtungsmaterialien, dentale Harzzemente, selbstabbindende Calciumphosphat- und Calciumsulfatzemente, Glasionomerzemente, Polymethylmethacrylat, Gelatine-Resorcin-Formaldehyd-Leime, Leime auf Protein- und Collagenbasis, Acrylharze, Cellulosematerialien, biologisch absorbierbare Polymere wie Polyglycolid, Polylactid, Glycolid-Lactid-Copolymere, Polycaprolacton, Polyanhydride, Polycarbonate, Polyorthoester, Polyaminosäuren, Polyarylate, Polycyanoacrylate, Polyhydroxybutyrat, Polyhydroxyvalyrat, Polyphosphazene und Polyvinylpyrrolidon usw.
Als Füllstoffe eignen sich beispielsweise Knochenpulver, demineralisierte Knochenpulver, poröse Calciumphosphatkeramikmaterialien, Hydroxyapatit, Tricalciumphosphat, Bioglass^® und andere Calciumphosphatmate rialien, Calciumsulfat- oder Calciumcarbonatpartikel usw.
Als Weichmacher eignen sich beispielsweise flüssige Polyhydroxyverbindungen wie Glycerin, Monoacetin, Diacetin, Hydrogele usw.
Als biostatische/biozide Mittel eignen sich beispielsweise Antibiotika, Povidon, Zucker, Mucopolysaccharide usw.
Als Tenside eignen sich beispielsweise die biokompatiblen nichtionischen, kationischen, anionischen und amphoteren Tenside.
Dem Fachmann wird bewusst sein, dass die obige Liste nicht erschöpfend sein soll und dass man andere Materialien als die in der US-Patentschrift Nr. 5,073,373 offenbarten verwenden kann.
Zu den biologisch aktiven Substanzen zählen physiologisch oder pharmakologisch wirksame Substanzen mit einer lokalen oder systemischen Wirkung im Wirt. Zu den mit den Knochenpartikeln leicht kombinierbaren repräsentativen Klassen von biologisch aktiven Faktoren zählen beispielsweise trophische Faktoren, Analgetika, Antikrebsmittel, Impfstoffe, Adjuvantien, Antikörper, Neuroleptika, Gene and genetische Elemente für die Transfektion, Zellen oder zelluläre Komponenten usw. Eine Aufzählung speziellerer Beispiele würde somit Collagen, unlösliche Collagenderivate usw., und darin gelöste lösliche Feststoffe und/oder Flüssigkeiten, z.B. antiviral wirksame Mittel, insbesondere solche, die gegen HIV und Hepatitis wirken; antimikrobizide Mittel und/oder Antibiotika wie Erythromycin, Bacitracin, Neomycin, Penicillin, Polymycin B, Tetracycline, Biomycin, Chloromycetin und Streptomycine, Cephalosporine, Ampicillin, Azactam, Tobramycin, Clindamycin und Gentamycin usw.; biozide/biostatische Zucker wie Dextran, Glucose usw.; Aminosäuren, Peptide, Vitamine, anorganische Elemente, Cofaktoren für die Proteinsynthese; Hormone; endokrines Gewebe oder Fragmente von endokrinem Gewebe; Synthesizer; Enzyme wie Collagenase, Peptidasen, Oxidasen usw.; polymere Zellgerüste mit paraenchymalen Zellen; angiogene Arzneimittel und polymere Träger, die solche Arzneimittel enthalten; Collagengitter; antigene Mittel; zytoskeletale Mittel; Knorpelfragmente, modifizierte lebende Zellen wie Chondrozyten, Knochenmarkzellen, mesenchymale Stammzellen, natürliche Extrakte, genetisch modifizierte lebende Zellen oder auf andere Weise modifizierte Zellen, durch Plasmide oder virale Vektoren eingeschleuste DNA, Gene oder genetische Elemente, Gewebetransplantate, demineralisiertes Knochenpulver, autogene Gewebe wie Blut, Serum, Weichteile, Knochenmark usw.; bioadhäsive Substanzen; nicht-collagenartige Proteine wie Osteopontin, Osteonectin, Knochensialoprotein, Laminin, Fibrinogen, Vitronectin, Thrombospondin, Proteoglycane, Decorin, beta-Glycan, Biglycan, Aggrecan, Versican, Tenascin, Matrix-gla-Protein, Hyaluronan, Aminosäuren, Aminosäurereste, Peptides, Bone Morphogenic Proteins (BMPs); Osteoinduktive Factor (OIF); Fibronectin (FN); Endothelial Cell Growth Factor (ECGF); Cementum Attachment Extracts (CAE); Ketanserin; humanes Wachstumshormon (Human Growth Hormone, HGH); Wachstumshormone von Tieren; Epidermal Growth Factor (EGF); Interleukin-1 (IL-1); humanes alpha-Thrombin; Transforming Growth Factor (TGF-beta); Insulin-like Growth Factor (IGF-1)(IGF-2); Platelet Derived Growth Factors (PDGF); Fibroblast Growth Factors (FG F, bFGF usw.); Periodontal Ligament Chemotactic Factor (PDLGF); Somatotropin; knochenverdauende Substanzen; Antitumormittel; Immunosuppressiva; Permeationverstärker, z.B. Fettsäureester wie Laurat-, Myristat- und Stearatmonoester von Polyethylenglykol, Enaminderivate, α-Ketoaldehyde usw.; und Nukleinsäuren; anorganische Elemente, anorganische Verbindungen, Cofaktoren für die Proteinsynthese, Hormone, lösliche und unlösliche Komponenten des Immunsystems; lösliche und unlösliche Rezeptoren einschließlich gekappter Formen, lösliche, unlösliche und an der Zelloberfläche gebundene Liganden einschließlich gekappter Formen; Chemokine, endozytosierte biologisch aktive Verbindungen; endokrine Gewebe oder Gewebefragmente, wachstumsfaktorbindende Proteine, z.B. Insulin-like Growth Factor Binding Protein (IGFBP-2) (IGFBP-4) (IGFBP-5) (IGFBP-6); angiogene Mittel, Knochenpromotoren, Cytokine, Interleukine, genetisches Material, Gene, die für eine knochenfördernde Wirkung codieren, Zellen, die Gene enthalten, die für eine knochenfördernde Wirkung codieren; Wachstumshormone wie Somatotropin; knochenverdauende Substanzen; Antitumormittel; zelluläre Attraktantien und Anlagerungmittel; Immunosuppressiva; Inhibitoren und Stimulatoren der Knochenresorption; angiogene und mitogene Faktoren; biologisch aktive Faktoren, die Second-Messenger-Moleküle inhibieren und stimulieren; Zelladhäsionmoleküle, z.B. Zell-Matrix- und Zell-Zelladhäsionmolekule; sekundäre Boten, für die Zelloberflächendeterminanten auf mesenchymalen Stammzellen spezifische monoklonale Antikörper, Gerinnungsfaktoren; extern expandierte Autotransplantat- oder Xenotransplantatzellen, Nukleinsäuren und beliebige Kombinationen davon einschliessen. Die jeweiligen Mengen an solchen gegebenenfalls zugesetzten Substanzen können in weiten Bereichen schwanken, wobei sich die für einen speziellen Fall optimalen Niveaus leicht durch Standardexperimente bestimmen lassen.
Zu den für die Bildung der benetzten Knochenpartikelmatrix bevorzugten Netzmitteln zählen Mischungen/Lösungen von Wasser und flüssigen Polyhydroxyverbindungen und deren Estern, und und/oder Tensiden, Die bevorzugten Polyhydroxyverbindungen weisen bis zu etwa 12 Kohlenstoffatome auf und sind, was ihre Ester betrifft, vorzugsweise die Monoester und Diester. Spezielle Polyhydroxyverbindungen des obengenannten Typs schließen Glycerin und dessen von niedermolekularen Carbonsäuren abgeleitete Monoester und Diester, z.B. Monoacetin und Diacetin (Glycerinmonoacetat beziehungsweise Glycerindiacetat), Ethyleneglycol, Diethylenglycol, Triethylenglykol, 1,2-Propandiol, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Sorbit, Polyoxyalkylene, z.B. Pluronics^®, und dergleichen ein. Von diesen ist Glycerin besonders bevorzugt, da es die Handhabungseigenschaften der damit benetzten Knochenpartikel verbessert, biokompatibel ist und leicht metabolisiert wird. Am meisten bevorzugt sind Glycerin/Wasser-Lösungen mit Gewichtsverhältnissen im Bereich von 40:60 bis 5:95. Ebenfalls geeignet sind Mischungen von Polyhydroxyverbindungen oder Estern, z.B. Sorbit gelöst in Glycerin, Glycerin kombiniert mit Monoacetin und/oder Diacetin usw.
Neigen bei einer bestimmten Zusammensetzung die Knochenpartikel dazu, sich schnell oder vorzeitig abzutrennen oder anderweitig aus der benetzten Matrix auszufallen, so dass die Anwendung einer relativ homogenen Zusammensetzung schwierig oder umständlich ist, so kann es von Vorteil sein, der Zusammensetzung eine Substanz, deren thixotropische Eigenschaften diese Neigung verhindern oder vermindern, zuzusetzen. Handelt es sich bei dem Netzmittel beispielsweise um Wasser und/oder Glycerin und es kommt bei einer bestimmten Anwendung zu einer übermäßigen Abtrennung der Knochenpartikel, so kann man dem Netzmittel ein Verdickungsmittel wie eine Lösung von Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Celluloseester wie Hydroxypropylmethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Pectin, Xanthan, Texturiermittel von Lebensmittelqualität, Gelatine, Dextran, Collagen, Stärke, hydrolysiertes Polyacrylnitril, hydrolysiertes Polyacrylamid, Polyelektrolyte wie Polyacrylsäuresalz, Hydrogele, Chitosan, andere Materialien, in denen Partikel suspendiert werden können, usw. in einer Menge, die ausreicht, die suspensionserhaltenden Eigenschaften der Zusammensetzung beträchtlich zu verbessern, zusetzen.
Die Zusammensetzung wird als nächstes in eine Gussform gegeben, die eine beliebige Form bzw. Konfiguration aufweisen kann. 4 zeigt Gussform 10 und Deckel 20 für Gussform 10, wobei der Deckel 20 über vorstehende Einkerbungen 30 verfügt. Die Gussform kann gegebenenfalls in Form des fertigen Osteoimplantats konfiguriert und dimensioniert sein. Es ist darauf zu achten, dass, wenn überhaupt, nur ein minimaler die Verdichtung der Knochenpartikel beeinflussender Druck auf die Zusammensetzung ausgeübt wird. Dies steht im Gegensatz zu der in der US-Patentschrift Nr. 5,507,813 beschriebenen "wet laying"-Verfahrensweise. Die Zusammensetzung wird zum Entfernen von Wasser in der Gussform über einen geeigneten Zeitraum, beispielsweise von 3 bis 4 Stunden, auf eine Temperatur über 35°C, vorzugsweise von 35°C bis 70°C, besonders bevorzugt von 40°C bis 50°C, erhitzt. Das so erhaltene Material besteht aus einer geformten, kohärenten dreidimensionalen porösen Matrix von länglichen demineralisierten Knochenpartikeln, wobei diese Matrix eine Schüttdichte von weniger als 0,3 g/cm³ aufweist. Die Schüttdichte des Implantats wird typischerweise im Bereich von 0,01 bis 0,3, vorzugsweise von 0,05 bis 0,2, g/cm³ liegen. Nach dem Erhitzungsschritt wird das geformte Material 4 bis 48 Stunden lang lyophilisiert, beispielsweise bei einer Plattentemperatur von –20 bis –70°C und einem Vakuum von 150 bis 100 mTorr. Durch das Lyophilisieren verbessert sich die Haltbarkeit des Implantats, und spezielle Konservierungsschritte wie Einfrieren oder die Verwendung von Konservierungsstoffen werden hinfällig. Das so erhaltene lyophilisierte Material enthält weniger als 5 Gew.-% Wasser und ist porös, absorbierfähig, erfordert keine Hydratation für Geschmeidigkeit und die klinische Verwendung und behält beim Absorbieren von Flüssigkeit seine Form und Kohäsivität.
Gegebenenfalls kann man die Knochenpartikel nach gut bekannten Verfahren, beispielsweise den in der oben erwähnten internationalen Anmeldung WO 00/50102 offenbarten, quervernetzen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kombiniert man das erfindungsgemäße Osteoimplantat mit einem fließfähigen osteogenen Material wie autologem Knochenimplantat, Knochenmarkaspirat, demineralisierter Knochenmatrix (demineralized bone matrix, DBM), knochenmorphogenem Protein (bone morphogenic protein, BMP), und dergleichen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Osteoimplantat mit einem oder mehreren Hohlräumen oder einer oder mehreren Vertiefungen versehen, die mit dem fließfähigen osteogenen Material gefüllt werden können. Die Hohlräume bzw. Vertiefungen lassen sich formen, indem man eine Gussform mit einem Deckel mit darin befindlichen Einkerbungen verwendet.
4 zeigt Gussform 10 mit Deckel 20 mit daraus hervorstehenden Einkerbungen 30. Alternativ dazu lassen sich die Hohlräume bzw. Vertiefungen formen, indem man das Osteoimplantat zurechtschneidet.
Das Osteoimplantat kann eine festgelegte oder regelmäßige Form bzw. Konfiguration aufweisen, wie ein Blatt, eine Platte, eine Scheibe, einen Kegel, eine Nadel, eine Schraube, ein Röhrchen, einen Zahn, eine Zahnwurzel, einen Knochen oder ein Knochenteil, einen Keil oder einen Teil eines Keils, einen Zylinder, einen mit einem Gewinde versehenen Zylinder (um nur einige zu nennen). Es sei auf die Photographien in 1-3 verwiesen, die verschiedene brauchbare Anwendungsformen der Erfindung zeigen. Die Osteoimplantate der 1-3 wurden unter Anwendung der hier beschriebenen Verfahren hergestellt. Es ist leicht ersichtlich, dass die Implantate porös und flexibel sind. Das Osteoimplantat lässt sich entweder im trockenen Zustand oder im benetzten Zustand zurechtschneiden. Das Osteoimplantat kann bei einer Vielzahl von verschiedenen orthopädischen, periodontalen, neurochirurgischen und oralen und maxillofazialen chirurgischen Verfahren wie bei der Reparatur einfacher und komplizierter Brüche und bei Pseudoarthrosen, bei externen und internen Fixierungen, bei Gelenkrekonstruktionen wie der operativen Gelenkversteifung, bei der allgemeinen Gelenkplastik, bei Hüftpfannenreparaturen, bei Hüftpfannengelenkreparaturen, beim Austausch von Oberschenkelkopf und Oberarmkopf, beim Austausch der Oberfläche des Oberschenkelkopfes und beim Austausch ganzer Gelenke, bei Reparaturen der Wirbelsäule einschließlich operativer Wirbelsäulenversteifung und interner Fixierung, bei der Tumorchirurgie, z.B. beim Ausfüllen von Defiziten, bei der (teilweisen) Entfernung von Bandscheiben, bei der Wirbelbogenresektion, beim Herausschneiden von Rückenmarktumoren, bei Operationen an Hals und Brustkorb, bei der Reparatur von Rückenmarkverletzungen, bei Behandlungen von Skoliose, Lordose und Kyphose, bei der intermaxillären Fixierung von Frakturen, bei der Mentoplastik, beim Austausch des Unterkiefergelenks, bei der Vergrößerung und Rekonstruktion des Alveolarkamms, bei Inlay-Knochentransplantaten, beim Platzieren und der Revision von Implantaten, bei Sinus-Boden-Elevationen usw. zu Anwendung gelangen. Spezielle Knochen, die sich durch das vorliegende Osteoimplantat reparieren oder ersetzen lassen, schließen Siebbeinknochen, Stirnbeinknochen, Nasenknochen, Hinterhauptbein, Scheitelbein, Schläfenbein, Unterkieferknochen, Oberkieferknochen, Jochbein, Halswirbelknochen, Brustwirbelknochen, Lendenwirbelknochen, Kreuzbein, Rippenknochen, Brustbein, Schlüsselbein, Schulterblatt, Oberarmknochen, Speiche, Elle, Handwurzelknochen, Mittelhandknochen, Finger- und Zehenknochen, Darmbein, Sitzbein, Schambein, Oberschenkelknochen, Schienbein, Wadenbein, Kniescheibe, Fersen bein, Fußwurzelknochen und Mittelfußknochen ein. Das Osteoimplantat kann an der Stelle der Knochenreparatur eingepflanzt werden, wobei man sich, falls gewünscht, geeigneter Befestigungsmittel, beispielsweise Nähten, Klammern, bioadhäsiven Substanzen und dergleichen, bedienen kann. Gemäß einer Ausführungsform ist das Osteoimplantat als Zylinder mit einem Durchmesser von ungefähr 5 mm und einer Länge von 1 cm konfiguriert und dimensioniert, die sich in Zahnhöhlen einsetzen lassen.
Das folgende Beispiel erläutert die Durchführung der vorliegenden Erfindung, soll jedoch den Schutzbereich der angefügten Ansprüche in keiner Weise einschränken.
BEISPIEL 1
Verfahren zur Herstellung eines speziesspezifischen Osteoimplantats mit definierten Dimensionen.
Speziesspezifische (Rhesusaffe) lange Knochen wurden aseptisch gesäubert. Die Kortalis wurde in der in der US-Patentschrift Nr. 5,607,269 beschriebenen Knochenmühle gemahlen, wodurch man 65 Gramm längliche Knochenpartikel erhielt. Die länglichen Knochenpartikel wurden in einen Reaktor gegeben und 5–10 Minuten lang in einer Lösung von 0,6N HCl plus 20–2000 ppm nichtionischem Tensid eingeweicht. HCl/Tensid wurden abgegossen, und dann wurden 15 ml 0,6N HCl pro Gramm Gesamtknochen zusammen mit den länglichen Knochenpartikeln in den Reaktor gegeben. Die Umsetzung lief 40–50 Minuten. Nach dem Abgießen über ein Sieb wurden die so erhaltenen demineralisierten länglichen Knochenpartikel dreimal mit 15 ml sterilem, vollentsalztem Wasser pro Gramm Gesamtknochen, die in Abständen von 15 Minuten ausgetauscht wurden, gespült. Nach dem Abgießen des Wassers wurden die Knochenpartikel mit Alkohol bedeckt und wenigstens 30 Minuten lang ewinweichen gelassen. Der Alkohol wurde dann abgegossen und die Knochenpartikel wurden mit sterilem vollentsalztem Wasser abgespült. Die Knochenpartikel wurden dann wenigstens 60 Minuten lang mit einer Mischung von 4,5 ml Glycerin pro Gramm trockenem Knochenpartikel und 10,5 ml sterilem, vollentsalztem Wasser pro Gramm trockenem Knochenpartikel in Kontakt gebracht. Überschüssige Flüssigkeit wurde abgegossen, und die so erhaltene flüssige Zusammensetzung, die ungefähr 11 (w/v) demineralisierte längliche Knochenpartikel enthielt, wurde in eine 11 cm × 11 cm Gussform, mit einem Deckel mit mehreren vorstehenden Einkerbungen wie der in 4 gezeigten überführt. Die Dimensionen der Vorwölbungen waren spezifisch für die Größe des für den Rhesusaffen benötigten Osteoimplantats. Der Deckel wurde vorsichtig auf die Gussform gelegt, so dass die Einkerbungen unter Ausübung des geringstmöglichen Drucks auf die Zusammensetzung in die flüssige Zusammensetzung eintauchten. Die Gussform wurde dann 4 Stunden lang in einen 46°C warmen Ofen gegeben. Die Zusammensetzung wurde dann über Nacht bei –70°C eingefroren und anschließend 48 Stunden lang lyophilisiert. Nach dem Lyophilisieren wurde die Gussform auseinandergenommen, und die geformte Zusammensetzung wurde in einzelne Stücke geschnitten, die Rinnen enthielten, die den Dimensionen der Deckelvorwölbungen entsprachen. Die so erhaltenen Stücke wiesen die folgenden Dimensionen auf: Länge 4,5 cm, Breite 2,5 cm und Höhe etwa 8 mm, wobei die Dimensionen der Rinne die folgenden waren : Länge 3,5 cm, Breite 1 cm und Tiefe 4 mm.
Die so erhaltene Zusammensetzung war kohäsiv, flexibel und schwammartig, mit einer offensichtlichen kontinuierlichen dreidimensionalen Struktur, die sichtbare offene Poren aufwies. Das Implantat hatte eine definierte Form einschließlich der durch die Vorwölbungen im Deckel verursachten Einkerbungen, musste vor der Anwendung nicht rehydratisiert werden und ließ sich schneller als Grafton^®Flex hydratisieren. Nach dem Benetzen mit Flüssigkeiten behielt das Material seine Form, und ein Einfrieren für die Lagerung war nicht erforderlich.
Die Dichte von Knochen basiert auf der Berechnung des verwendeten definierten Volumens der Gussform und der zum Füllen des Volumens der Gussform verwendeten Menge an demineralisierten Knochenpartikeln. Bei der Herstellung der in diesem Beispiel beschriebenen Zusammensetzung nahmen 12 g demineralisierte Fasern ein Volumen von 105 cm³ ein. Die Dichte betrug daher ungefähr 0,114 g Knochen/cm³. Diese Berechnungen sind Annäherungen, da es einen Bereich von Gewichten (etwa 10–20 g) und einen Bereich von Volumina von etwa 100–120 cm³ (die durch die Dimensionen der verwendeten Gussformen definiert werden können) geben kann.
BEISPIEL 2
Anhaltspunkte für Osteoinduktion durch Grafton DBM bei der operativen Wirbelsäulenversteifung bei nicht-humanen Primaten.
Während ein Implantat von autogenem Beckenkammknochen immer noch der "Goldstandard" ist, sind weiterhin viele Anstrengungen darauf gerichtet, geeeignete Knochenimplantatextender, -enhancer und -ersatzstoffe zu finden. Von mehreren Formulierungen aus demineralisierter Knochenmatrix konnte gezeigt werden, dass sie in Assays mit ektopischen Nagetierknochen in verschiedenem Grade osteoinduktiv sind, jedoch waren nur wenige bei höheren Spezies und bei Anwendungen mit hohen Anforderungen wie der posterolateralen operativen Wirbelsäulenversteifung wirksam. Bis heute wurden noch keine in einem Modell der posterolateralen operativen Wirbelsäulenversteifung bei nicht-humanen Primaten getestet, von dem bereits gezeigt wurde, dass es eine hohe Anforderung darstellt, wobei sich mit einem Implantat von autogenem Beckenkammknochen bei weniger als 40% der Tiere eine erfolgreiche Versteifung erzielen ließ.
Zweck dieses Beispiels war es, das in Beispiel 1 beschriebene Osteoimplantat auf Anhaltspunkte für eine Osteoinduktion und dessen Verwendung als Extender/Enhancer für autogene Knochenimplantate in einem nicht-humanen Primaten zu testen.
Vier Rhesusaffen mit ausgewachsenem Skelett wurden unter Vollnarkose einer lumbalen posterolateralen Gelenkversteifung auf einer Etage nach dem Muskelspaltverfahren von Wiltse unterzogen. Die Querfortsätze wurden mit einem elektrischen Bohrer entrindet. Autogenes Implantat von Beckenkammknochen wurde bilateral durch getrennte Faszieneinschnitte geerntet. Diesen vier Tieren wurde auf der einen Seite der Wirbelsäule rhesusspezifisches Osteoimplantatmaterial (in Beispiel 1 beschrieben) mit dem gewöhnlichen Autotransplantat (4 g) und auf der gegenüberliegenden Seite mit der Hälfte des gewöhnlichen Autotransplantats (2 g) eingepflanzt. In gewissen Abständen wurden Röntgenbilder aufgenommen, bis die Tiere nach 24 Wochen getötet wurden. Die Lendenwirbelsäulenknochen wurden herauspräpariert und zur Bestimmung des Fusionsstatus hinsichtlich fusioniert oder nicht fusioniert mit der Hand abgetastet und dann zum Sichtbarmachen der gebildeten Knochenmenge einem CT-Scan unterzogen. Die Röntgenbilder und CT-Scans wurden blind ausgewertet und halbquantitativ bezüglich Fläche an Fusionmasse (3 = gut, 2 = mittelmäßig, 1 = schlecht) und Verbrückungsmenge zwischen den Querfortsätzen auf jeder Seite (0 =< 25%, 1 = 25%, 2 = 50%, 3 = 75%, 4 = 100) bewertet. Die Punkte für die einzelnen Stellen in den einzelnen Tieren wurden zusammengezählt. Drei der vier Affen, die Osteoimplantat plus Autotransplantat erhalten hatten, wurden als fusioniert eingestuft. Sechs der acht Stellen in den wurden als "gut" hinsichtlich der Fläche an Fusionsmasse in den CT-(Computertomographie-) Scans bewertet. Sechs der acht Stellen wiesen eine wenigstens 50%ige Verbrückung auf. Qualität und Menge an Knochen waren in der Osteoimplantatgruppe besser und am besten mit den 4 g Autotransplantat. Wenngleich die Bewertung der Knochenbildung halbquantitativ war, stützen diese Daten angesichts des zuvor in diesem Modell nur mit Autotransplantat erhaltenen Spektrums an Fusionen die Belege für eine Osteoinduktion des Osteoimplantats in einem Modell mit hohen Anforderungen. Diese Daten stützen die Rolle dieses Osteoimplantats als osteoinduktiver Transplantatextender und Transplantatenhancer bei der posterolateralen operativen Wirbelsäulenversteifung in Rhesusaffen.
BEISPIEL 3
Einpflanzen eines Osteoimplantats in einen humanen Patienten zur Förderung der Wirbelsäulenversteifung.
Das humanspezifische Osteoimplantat wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt. Die Dimensionen der Gussform und die Enddimensionen des Osteoimplantats wurden jedoch in Anpassung an die ungefähr für eine operative humane posterolaterale Wirbelsäulenversteifung erforderliche Größe (die dem Fachmann bekannt ist) abgeändert. Die Dimensionen der Osteoimplantatstücke waren ungefähr wie folgt: Länge 5,0 cm, Breite 2,5 cm und ungefähre Höhe 1 cm, mit den folgenden Rinnendimensionen: Länge 4 cm, Breite 1,5 cm und Tiefe ungefähr 0,7 cm. Die Rinne war speziell so ausgeformt, dass der Chirurg das Zentrum des Osteoimplantats mit Autotransplantat oder Allotransplantat oder beidem füllen konnte. Autotransplantat erhält man gewöhnlich von an der Operationsstelle vorhandenem Knochen, oder Mark, oder Beckenkamm oder einer Kombination davon. Die Flüssigkeiten dispergieren sich schnell im Osteoimplantat und hydratisieren es. Das Osteoimplantat wird entweder mit der Rinne nach unten platziert, so dass sie den entrindeten Querfortsätzen gegenüberliegt, oder die Rinne liegt von den entrindeten Querfortsätzen abgewandt, so dass durch die schwammartige Beschaffenheit des Osteoimplantats Blut absorbiert werden kann. Das Osteoimplantat behält eine dreidimensionale kohäsive Struktur, in der das Autotransplantat oder Allotransplantat oder beide an der Einpflanzungstelle verbleiben. Bei dem Eingriff folgt man dann der üblichen, dem Fachmann vertrauten Wundverschlussvorschrift.
BEISPIEL 4
Bewertung des osteoinduktiven Potentials von Beispiel 1.
Das osteoinduktive Potential von Beispiel 3 (humanspezifisches Osteoimplantat) für die posterolaterale Wirbelsäulenversteifung (posterolateral fusion, PLF) wurde unter Anwendung des Standardmodells für heterotope osteoinduktive Implantate (siehe Edwards JT, Diegmann MH, Scarborough NL, Osteoinduction of human demineralized bone: Characterization in an animal model, Clin Orthop Rel Res 357: 219228 (1998), bei der es sich um eine Modifikation von Urist MR, Bone formation by autoinduction, Science, 150: 893–899 (1965) handelt) bewertet. Die Implantate werden intramuskulär in die Hinterläufen von athymischen Ratten gelegt und nach 28 Tagen histologisch bewertet.
Tiermodell
Die Untersuchung wurde mit athymischen (nackten) Ratten durchgeführt, um das Risiko einer Spezies-Kreuzinkompatibilitätsreaktion auf Xenotransplantatgewebeimplantate zu minimieren. Die intramuskuläre Stelle in den Hinterläufen ist ideal für eine erste Bestimmung der heterotopischen Knocheninduktionseigenschaften von Implantatmaterialien, da in dieser Region kein Knochen vorhanden ist.
Legen des Implantats
Für die Studie wurde eine einzelne intramuskuläre (IM) Implantationsstelle in beiden Hinterläufen der Tiere verwendet. In die Stellen wurden randomisiert verschiedene Arten von Proben in einer solchen Weise gelegt, dass ein Tier nicht in beiden Hinterläufen die gleiche Behandlung erfuhr. Als gemeinsame positive Kontrolle für alle Tiere wurde eine einzelne 40-mg-Probe von Ratten-DBM-Pulver intramuskulär über dem linken Brustmuskel (left pectoralis, LP) an der linken Seite jeder Ratte gelegt.
Nach den operativen Eingriffen konnten die Tiere ihren normalen Aktivitäten nachgehen. Von jedem Material wurden vier Proben in die Analyse gegeben.
Vorgehensweise
Kurz gesagt wurden Ratten mit einer Mischung von Ketamin (250 mg), Xylazin (11 mg) und physiologischer Kochsalzlösung (10 ml) betäubt. Die Dosis beträgt 3,6 ml/kg Körpergewicht, intraperitoneal verabreicht. Die operativen Eingriffe erfolgten aseptisch unter einem Abzug mit laminarem Luftstrom. An jedem oberen Hinterlauf wurde lateral ein 1-cm-Einschnitt in die Haut vorgenommen, und die Haut wurde durch stumpfes Präparieren vom Muskel getrennt. Um das Einführen der Scherenspitzen zu ermöglichen, erfolgte ein oberflächlicher Einschnitt parallel zur Muskelfaserebene. Die stumpfe Teilung des Muskels unter Bildung einer Tasche und das Einbringen des Ratten-DMB-Pulvers bzw. der abgetöteten Fasern erfolgte mit einer stumpfen Spritze. In allen Fällen wurde die Haut mit Metallklammern geschlossen.
Nach einer 28tägigen Implantationszeit wurden die Ratten mit CO₂ getötet. Die Implantatmaterialien wurden durch Tasten lokalisiert, durch stumpfes Präparieren entnommen und durch vorsichtiges Beschneiden vom umgebenden Gewebe gesäubert. Von einem hinsichtlich des Implantattyps blindem Beobachter wurde eine makroskopische Bewertung des Implantatmaterials vorgenommen. Farbe, Gefäßreichtum, Härte und Integrität wurden nach dem in Tabelle 1 umrissenen Schema bewertet; die Höchstnote für die robusteste Reaktion wäre 1, während eine Probe mit wenig oder keinem osteoinduktiven Potential mit 0 bewertet werden würde. Die Erfahrung mit diesem Modell zeigt eine hohe Korrelation zwischen den visuellen Beobachtungen und den histologischen Beobachtungen beim Abschneiden des DBM-Implantats.
Histologie
Die wiedergewonnenen Materialien wurden in neutralem gepuffertem Formalin fixiert, in einer Reihe graduierter Ethanollösungen dehydratisiert und in JB-4 (Glykolmethacrylat, Polysciences, Inc., Warrington, PA, USA) eingebettet, und es wurden Schnitte angefertigt. Es wurde mit Toluidin-Blau angefärbt, und alle Materialien wurden mit einem Lichtmikroskop bei Vergrößerungen bis zu 200 × bewertet.
Bei der Untersuchung unter dem Lichtmikroskop wurde das Ausmaß der Knochenneubildung bei den einzelnen Explantaten mit einem numerischen Score von 0, 1, 2, 3 oder 4 bewertet. Die Zuordnung der Scores erfolgte nach den in Tabelle II unten gegebenen Beschreibungen. Die histologischen Schnitte jedes Explantats wurden unabhängig von zwei hinsichtlich der Behandlungsgruppen blinden Individuen bewertet.
Nach der histologischen Analyse wurden für alle Materialtypen bzw. Probengruppen Durchschnittsscores berechnet. Nach den bisherigen Erfahrungen mit diesem Tiermodell wurde jeder Gruppe auf der Basis der durchschnittlichen histologischen Scores eine Bewertung ihres osteoinduktiven Potentials zugeordnet. Proben gruppen mit einem Score von 0 zeigen "keine osteoinduktive Reaktion"; Gruppen mit einem Score von bis zu 2 zeigen eine "leichte osteoinduktive Reaktion" und Gruppen mit einem Score von 3 oder mehr zeigen eine "robuste osteoinduktive Reaktion".
Tabelle I Richtlinien für das Scoring bei der makroskopischen Beobachtung
Tabelle II Scoring der histologischen Schnitte
Ergebnisse
sDie histologische Untersuchung zeigte Belege für eine robuste Knorpel-, Knochen- und Markbildung in den Proben. Die Scores für die einzelnen Proben wurden gemittelt, wobei der Mittelwert ± SD der osteoinduktiven Scores für 13 individuelle Proben aus Beispiel 3 3,3 ± 0,7 betrug. Historisch liefert demineralisiertes Knochenpulver einen vergleichbaren osteoinduktiven Score von 3,6 ± 0,8, während mit Guanidinhydrochlorid extrahierte Proben normalerweise keine Induktivität aufweisen. Die obigen Ergebnisse zeigen, dass das erfindungsgemäße Osteoimplantat über eine ausgezeichnete Osteoinduktivität verfügt und darüber hinaus den Vorteil hat, dass es sich dabei um eine kohäsive dreidimensionale poröse Matrix niedriger Dichte handelt.

Claims

Osteoimplantat, enthaltend eine geformte, kohärente dreidimensionale poröse Matrix aus länglichen demineralisierten Knochenpartikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix eine Schüttdichte von weniger als 0,3 g/cm³ hat.
Osteoimplantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix ein oder mehrere biokompatible Komponenten enthält.
Osteoimplantat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die biokompatiblen Komponenten ausgewählt sind aus der aus biokompatiblen Bindemitteln, Füllstoffen, Fasern, Weichmachern, biostatischen/bioziden Mitteln, Tensiden und biologisch aktiven Substanzen bestehenden Gruppe.
Osteoimplantat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die länglichen Knochenpartikel wenigstens 50 Gew.-Prozent der Matrix ausmachen.
Osteoimplantat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die länglichen Knochenpartikel wenigstens 60 Gew.-Prozent der Matrix ausmachen.
Osteoimplantat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die länglichen Knochenpartikel wenigstens 90 Gew.-Prozent der Matrix ausmachen.
Osteoimplantat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix weiterhin Knochenpartikel enthält, die Dimensionen aufweisen, die nicht länglich sind.
Osteoimplantat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix weiterhin nicht-demineralisierte Knochenpartikel enthält.
Osteoimplantat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die länglichen demineralisierten Knochenpartikel aus der aus vollständig, teilweise und oberflächlich demineralisierten Knochenpartikeln und Kombinationen davon bestehenden Gruppe ausgewählt sind.
Osteoimplantat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die länglichen demineralisierten Knochenpartikel ein Verhältnis von medianer Länge zu medianer Dicke von wenigstens 5:1 bis zu 500:1 aufweisen.
Osteoimplantat nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix weniger als 5 Gew.-Prozent Wasser enthält und flexibel ist.
Osteoimplantat nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix weniger als 5 Gew.-Prozent Wasser enthält und eine im Assay mit athymischen Ratten gemessene Osteoinduktivität von wenigstens 2 aufweist.
Osteoimplantat nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die länglichen demineralisierten Knochenpartikel quervernetzt sind.
Osteoimplantat nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schüttdichte des Osteoimplantats im Bereich von 0,01 bis 0,3 g/cm³ liegt.
Osteoimplantat nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schüttdichte des Osteoimplantats im Bereich von 0,05 bis 0,2 g/cm³ liegt.
Osteoimplantat nach einem der Ansprüche 1 bis 15 in Form eines Blatts, einer Platte, einer Scheibe, eines Kegels, einer Nadel, einer Schraube, eines Röhrchens, eines Zahns, einer Zahnwurzel, eines Knochens oder Knochenteils, eines Keils oder eines Teils eines Keils, eines Zylinders und eines mit einem Gewinde versehenen Zylinders.
Osteoimplantat nach einem der Ansprüche 1 bis 16, enthaltend wenigstens einen Hohlraum oder eine Vertiefung.
Verfahren zur Herstellung eines Osteoimplantats, bei dem man: a) längliche demineralisierte Knochenpartikel bereitstellt; b) die länglichen demineralisierten Knochenpartikel mit einem wasserhaltigen Netzmittel mischt und so eine flüssige Zusammensetzung bereitstellt, die 5 bis 40 Vol.-Prozent gequollene hydratisierte längliche demineralisierte Knochenpartikel bereitstellt; c) die flüssige Zusammensetzung in eine Form gibt; und d) die flüssige Zusammensetzung so lange im wesentlichen drucklos auf eine Temperatur über 35°C erhitzt, bis das im Netzmittel vorhandene Wasser entfernt ist, wodurch ein Osteoimplantat bereitgestellt wird, das eine geformte, kohärente dreidimensionale poröse Matrix aus länglichen demineralisierten Knochenpartikeln enthält, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Matrix eine Schüttdichte von weniger als 0,3 g/cm³ hat.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem man in die flüssige Zusammensetzung weiterhin eine oder mehrere biologisch kompatible Komponenten einarbeitet.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die biokompatiblen Komponenten ausgewählt sind aus der aus biokompatiblen Bindemitteln, Füllstoffen, Fasern, Weichmachern, biostatischen/bioziden Mitteln, Tensiden und biologisch aktiven Substanzen bestehenden Gruppe
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die länglichen demineralisierten Knochenpartikel wenigstens 50 Gew.-Prozent der Matrix ausmachen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die länglichen demineralisierten Knochenpartikel wenigstens 60 Gew.-Prozent der Matrix ausmachen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die länglichen demineralisierten Knochenpartikel wenigstens 90 Gew.-Prozent der Matrix ausmachen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die biologisch kompatiblen Komponenten weiterhin Knochenpartikel enthalten, die Dimensionen aufweisen, die nicht länglich sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die biologisch kompatiblen Komponenten weiterhin nichtdemineralisierte Knochenpartikel enthalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die länglichen demineralisierten Knochenpartikel aus der aus vollständig, teilweise und oberflächlich demineralisierten Knochenpartikeln und Kombinationen davon bestehenden Gruppe ausgewählt sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die länglichen demineralisierten Knochenpartikel ein Verhältnis von medianer Länge zu medianer Dicke von wenigstens 5:1 bis zu 500:1 aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzmittel Wasser in Kombination mit einer oder mehreren Komponenten ausgewählt aus der aus organischen erotischen Lösungsmitteln, physiologischer Kochsalzlösung, konzentrierten Kochsalzlösungen, Zuckerlösungen, ionischen Lösungen, flüssigen Polyhydroxyverbindungen und Polyoxyalkylenverbindungen bestehenden Gruppe enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzmittel Wasser und Polyhydroxyverbindung enthält.
Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Polyhydroxyverbindung um Glycerin handelt.
Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis von Glycerin zu Wasser im Bereich von 40:60 bis 5:95 liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Osteoimplantat nach dem Erhitzen in Schritt d einem weiteren Behandlungsschritt unterzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Behandlungschritt aus der aus Lyophilisieren, Quervernetzen, Remineralisieren, Sterilisieren, maschineller Bearbeitung, Laserätzen, Schweißen, dem Zusammenbau von Teilen, Schneiden, Mahlen und reaktivem Ätzen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem weiteren Behandlungsschritt um Lyophilisieren handelt.
Osteoimplantat nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens einen Hohlraum bzw, eine Vertiefung enthält.
Osteoimplantat nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum bzw. die Vertiefung ein fließfähiges osteogenes Material enthält.
Osteoimplantat nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass das fließfähige Material aus der aus autologen Knochentransplantaten, Knochenmarkaspirat, demineralisierter Knochenmatrix und morphogenem Knochenprotein bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Verwendung eines Osteoimplantats nach einem der Ansprüche 1 bis 37 zur Herstellung eines Osteoimplantats, enthaltend eine geformte, kohärente dreidimensionale poröse Matrix aus länglichen demineralisierten Knochenpartikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix eine Schüttdichte von weniger als 0,3 g/cm³ hat.
Verwendung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass der reparierte Knochen aus der aus Siebbeinknochen, Stirnbeinknochen, Nasenknochen, Hinterhauptbein, Scheitelbein, Schläfenbein, Unterkieferknochen, Oberkieferknochen, Jochbein, Halswirbelknochen, Brustwirbelknochen, Lendenwirbelknochen, Kreuzbein, Rippenknochen, Brustbein, Schlüsselbein, Schulterblatt, Oberarmknochen, Speiche, Elle, Handwurzelknochen, Mittelhandknochen, Finger- und Zehenknochen, Darmbein, Sitzbein, Schambein, Oberschenkelknochen, Schienbein, Wadenbein, Kniescheibe, Fersenbein, Fußwurzelknochen und Mittelfußknochen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Verwendung eines Osteoimplantats nach einem der Ansprüche 1 bis 37 zum Einbringen des Osteoimplantats zwischen benachbarten Wirbeln der Wirbelsäule.
Verwendung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass das Osteoimplantat wenigstens einen Hohlraum oder eine Vertiefung enthält, der/die wenigstens eine das Knochenwachstum induzierende Substanz enthält.