DE60222543T2 - Fibrin-enthaltende langgestreckte biopolymerstruktur - Google Patents

Fibrin-enthaltende langgestreckte biopolymerstruktur Download PDF

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DE60222543T2
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    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F4/00—Monocomponent artificial filaments or the like of proteins; Manufacture thereof
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    • A61L27/22—Polypeptides or derivatives thereof, e.g. degradation products
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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft Gegenstände, welche zum Steuern der Wundheilung und des Zellwachstums geeignet sind, insbesondere auf dem Gebiet der Gewebezüchtung bzw. des Tissue Engineering. Die Gegenstände werden aus einer Fibrin-enthaltenden gestreckten Struktur hergestellt.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Fibrin- und Fibrinogenmaterial sind seit langer Zeit verwendet worden, um verschiedene Produkte herzustellen. Zum Beispiel sind Fibrinschwämme aus der US 4,442,655 und der WO 99/15209 bekannt. Die Fibrinschwämme weisen eine poröse Struktur auf und weisen im Wesentlichen keine Kompressionsfestigkeit auf. Nach einer Hydratisierung weisen die Schwämme Poren mit einer Querschnittsfläche von weniger als 100 μm2 auf, d.h. eine Porosität, welche sich von der Porosität des natürlichen menschlichen Knochens unterscheidet.
  • Aus der WO 99/27167 ist ein Verfahren zum Herstellen von Fibronectin- oder Fibrinogenfasern und Gegenständen, welche diese Fasern umfassen, bekannt. Dieses Verfahren schließt eine Extrusion einer Proteinlösung durch eine Öffnung ein.
  • Aus der WO 92/13003 ist ein poröses, makroskopisch orientiertes Zelladhäsionsprotein bekannt, wie z.B. Fibronectin, Vitronectin oder von-Willebrand-Protein. Wieder wird diese Orientierung erreicht, indem das Bilden und Orientieren der Zelladhäsionsprotein-Fibrillen aus einer Lösung heraus durchgeführt wird, und das Lösungsmittel anschließend entfernt wird.
  • Die EP 0 485 210 offenbart ein Fibrin-/Collagen-Membranmaterial zur biomedizinischen Verwendung, welches in einer gestreckten Konfiguration getrocknet werden kann.
  • Die US 2,576,006 offenbart einen Faserfilm, welcher in geformte Produkte gebracht werden kann, in welchen der Film gestreckt werden kann, um sich der neuen Form anzupassen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung stellt neue Materialien zum Steuern von Wundheilungsprozessen und des Zellwachstums bereit. Diese Materialien sind insbesondere für das Gebiet des Tissue Engineering geeignet. Die erfindungsgemäßen Materialien werden aus einer Fibrin-enthaltenden langgestreckten Biopolymerstruktur hergestellt, wobei die Struktur mindestens einen gestreckten Teil in nur einer Streckrichtung aufweist. Die langgestreckte Biopolymerstruktur kann auch zusätzliche Materialien, wie Fibrinogen, Polysaccharide oder Collagen enthalten. Die aus dieser Struktur hergestellten Materialien werden als Fäden oder Röhren gebildet. Andere hohle Profile, Filme, Vliese, Schwämme und Membranen werden auch bereitgestellt, aber bilden keinen Teil der Erfindung.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 stellt eine Querschnittsansicht eines Fibrin-enthaltenden Fadens (nicht gestreckt) dar.
  • 2 stellt eine vergrößerte Ansicht der Außenwand des Fadens aus 1 dar.
  • 3 stellt eine Querschnittsansicht des Fadens aus 1 dar.
  • 4 stellt eine Querschnittsansicht des Fadens aus 1, nach Strecken in der Luft, dar.
  • 5 stellt eine vergrößerte Ansicht der äußeren Oberfläche des Fadens aus 4 dar.
  • 6 stellt eine vergrößerte Ansicht des Querschnitts dar.
  • 7 stellt eine Querschnittsansicht des Fadens aus 1, nach Strecken in einer Fixierlösung, dar.
  • 8 stellt eine vergrößerte Ansicht der äußeren Oberfläche des Fadens aus 7 dar.
  • 9 stellt eine vergrößerte Ansicht des Querschnitts des Fadens aus 7 dar.
  • 10 stellt eine perspektivische Ansicht einer Fibrin-enthaltenden Röhre (nicht gestreckt) dar.
  • 11 stellt eine Querschnittsansicht der Röhre aus 10 dar.
  • 12 stellt eine vergrößerte Ansicht der Innenwand der Röhre aus 10 dar.
  • 13 stellt eine vergrößerte Ansicht der Außenwand der Röhre aus 10 dar.
  • 14 stellt eine vergrößerte Querschnittsansicht der Röhre aus 10 am Injektionspunkt dar.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung stellt eine, wie in Anspruch 1 definierte, Fibrin-enthaltende langgestreckte Biopolymerstruktur dar, wobei die Struktur mindestens einen gestreckten Teil in nur einer Streckrichtung aufweist. Die Struktur ist für den Aufbau von Gegenständen zum Steuern der Wundheilung und des Zellwachstums geeignet, insbesondere auf dem Gebiet des Tissue Engineering. Zusätzlich zu Fibrin kann die langgestreckte Biopolymerstruktur auch ein zweites Material, wie Fibrinogen, Chondroitin-4-Sulfat, Dermatansulfat, Keratansulfat, Alginat, Laminin, Elastin, Fibronectin, Collagen, organisches Polymer, Peptid und N-enthaltende Polysaccharide, wie Hyaluronsäure, N-Acetylglucosamine, Chitine und Chitosane, insbesondere N,O-Carboxymethylchitosan, Derviate davon und Gemische davon, enthalten.
  • Der Begriff "langgestreckte Biopolymerstruktur" betrifft hier eine Struktur, die aus Fibrin mit oder ohne anderen hinzugefügten Materialien hergestellt wird.
  • Vorzugsweise ist der gestreckte Teil der Struktur porös. Vorteilhafterweise ist die langgestreckte Struktur ein gestreckter Teil eines porösen Fibrins.
  • Der gestreckte Teil weist vorzugsweise mindestens zwei Dichten auf, welche verschieden voneinander sind. Vorzugsweise beträgt die erste Dichte mindestens das 1,5-fache, vorteilhafterweise mindestens das 5-fache der zweiten Dichte. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform beträgt die erste Dichte mindestens das 2-fache der ersten Dichte.
  • Der gestreckte Teil kann zum Beispiel eine erste Oberflächendichte aufweisen, welche im Wesentlichen parallel zu der Streckrichtung in einem Oberflächenschnitt parallel zu der Streckrichtung liegt, und mit einer zweiten Oberflächendichte, welche im Wesentlichen parallel zu der Streckrichtung in einem Ober flächenschnitt senkrecht zu der Streckrichtung liegt, wobei die erste Oberflächendichte größer als die zweite Oberflächendichte ist.
  • Die langgestreckte Struktur oder der Gegenstand, welcher eine solche Struktur umfasst, weist eine Form, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Faden oder Röhre, auf. Ein anderes Hohlprofil, ein Film, ein Vlies, ein Schwamm und eine Membran werden auch bereitgestellt. Der Begriff "Hohlprofil" betrifft hier eine Form, welche einen Hohlraum aufweist, wie eine Röhre. Der Begriff schließt zum Beispiel auch rechteckig, hexagonal, pentagonal, oktagonal oder unregelmäßig geformte Formen ein, welche für Anwendungen in verschiedenen besonderen Gebieten des Körpers eines Patienten geeignet sind.
  • Die Erfindung betrifft sowohl einschichtige Produkte, als auch vielschichtige Produkte. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das vielschichtige Produkt mindestens eine Schicht auf, welche mindestens zum Teil aus einer gestreckten langgestreckten Fibrinstruktur besteht.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer langgestreckten Biopolymerstruktur mit mindestens einem gestreckten Teil in nur einer Streckrichtung. Dieses Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
    • (a) Bereitstellen einer ersten Komponente eines Fibrinogen-enthaltenden Materials,
    • (b) Bereitstellen einer zweiten Komponente einer Substanz mit einer Befähigung, Fibrinogen in Fibrin umzuwandeln,
    • (c) Bilden eines Fibrin-enthaltenden Materials durch Mischen der ersten Komponente mit der zweiten Komponente; und
    • (d) Unterziehen des Fibrin-enthaltenden Materials einem Strecken in nur einer Richtung, um die langgestreckte Biopolymerstruktur zu erhalten.
  • In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens wird ein zweites Biopolymer entweder zwischen den Schritten (a) und (b) oder zwischen den Schritten (b) und (c) hinzugefügt. Das zweite Biopolymer kann bereits gestreckt sein, wenn es hinzugefügt wird, oder es kann in einer ungestreckten Form vorliegen, wenn es hinzugefügt wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform reicht das Strecken aus, um die Länge der Struktur um mindestens 5%, vorteilhafterweise um mindestens 20%, vorzugsweise um mindestens 50%, am meisten bevorzugt um mindestens 100% langzustrecken.
  • Gemäß einem anderen erfindungsgemäßen Verfahren ist die Substanz, welche eine Befähigung aufweist, Fibrinogen in Fibrin umzuwandeln, Thrombin, vorzugsweise ein Thrombin in einer inaktiven Form. Ein solches inaktives Thrombin kann ein fotoaktivierbares Thrombin sein, welches durch eine Behandlung mit Energie, z.B. Licht, in die aktive Form gebracht wird. Ein Beispiel für ein solches Thrombin ist in der US 5,318,524 offenbart, deren Inhalt hier durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
  • Ein Verfahren, welches ein solches Thrombin in einer aktiven Form zum Bilden des Fibrins verwendet, kann die folgenden Schritte umfassen: Es wird eine wässrige Lösung bereitgestellt, welche Fibrinogen und Thrombin in einer inaktiven Form enthält. Die Menge des Wassers, welches in der Lösung anwesend ist, wird angepasst, so dass nach einer Aktivierung des inaktiven Thrombins ein polymerisiertes Gel gebildet wird, wobei das Gel einen derartigen Wassergehalt aufweist, dass im Wesentlichen keine Wasserentfernung stattfindet, wenn das Gel einer Zentrifugation mit 2500 Umdrehungen pro Minute ausgesetzt ist. Das polymerisierte Gel wird anschließend einem Streckschritt ausgesetzt, wobei das Strecken ausreicht, um die Länge des vorzugsweise geformten Produkts um mindestens 5%, vorteilhafterweise mindestens 20%, vorzugsweise mindestens 50%, am meisten bevorzugt mindestens 100% langzustrecken.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, Gegenstände bereitzustellen, z.B. Gewebe, insbesondere Maschenwaren, welche mindestens zum Teil eine langgestreckte Biopolymerstruktur mit mindestens einem gestreckten Teil in nur einer Streckrichtung umfassen oder daraus hergestellt werden. Die Formen sind ausgewählt aus einem Faden oder einer Röhre. Ein anderes Hohlprofil, ein Film, ein Vlies, ein Schwamm oder eine Membran werden auch bereitgestellt. Der gestreckte Teil weist vorzugsweise einen Durchmesser von weniger als 10 mm, weiter bevorzugt von weniger als 5 mm, vorteilhafterweise von weniger als 3 mm, am meisten bevorzugt zwischen 250 μm und 2500 μm auf.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung ist eine Fibrin-enthaltende langgestreckte Biopolymerstruktur, wobei die Struktur mindestens einen gestreckten Teil in nur einer Streckrichtung aufweist.
  • Zusätzlich zu Fibrin kann die erfindungsgemäße Struktur auch ein Material, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Fibrinogen, Chondroitin-4-Sulfat, Dermatansulfat, Keratansulfat, Alginat, Laminin, Elastin, Fibronectin, Collagen, organischem Polymer, Peptid und N-enthaltenden Polysacchariden, wie Hyaluronsäure, N-Acetylglucosaminen, Chitinen und Chitosanen, insbesondere N,O-Carboxymethylchitosan, Derivaten davon und Gemischen davon enthalten.
  • Das Fibrin und das Additivmaterial können natürlichen Ursprungs (z.B. Material aus einer tierischen oder menschlichen Quelle), ein rekombinantes Produkt, ein genetisch hergestelltes oder modifiziertes Produkt, ein synthetisch hergestelltes oder ein aus einem Gemisch dieser Quellen hergestelltes, sein. Vorzugsweise ist das Fibrin-Material menschlicher Natur, das heißt, die Fibrin-Vorläuferkomponenten Fibrinogen und Thrombin sind entweder aus menschlichem Plasma abgeleitet oder gentechnisch aus Zellen oder Tieren hergestellt, um Fibrinogen und Thrombin zu erhalten, welche entweder identisch oder ähnlich zu den jeweiligen menschlichen Proteinen sind.
  • Vorzugsweise ist der gestreckte Teil der Struktur poröse. Die erfindungsgemäße langgestreckte Struktur weist vorteilhafterweise einen porösen ge streckten Teil auf, welcher durch eine Orientierung des Biopolymers gekennzeichnet ist, wobei die Orientierung derart ist, dass mindestens zwei Dichten, welche unterschiedlich voneinander sind, vorliegen. Unterschiede in den Dichten können mit gängigen bekannten Verfahren bestimmt werden, wie z.B. Untersuchung durch Rasterelektronenmikroskopie = SEM (für engl.: Scanning Electron Microscopy). Eine erste Dichte und eine zweite Fibrin-Dichte können anschließend bestimmt werden, wobei die erste Fibrin-Dichte höher als die zweite Fibrin-Dichte ist. Vorzugsweise beträgt die erste Dichte (z.B. wie durch eine SEM-Ansicht bestimmt) mindestens das 1,5-fache der zweiten Fibrin-Dichte, vorzugsweise mindestens das 2-fache der zweiten Dichte, am meisten bevorzugt mindestens das 5-fache der zweiten Dichte. Für eine in eine Richtung gestreckte Struktur bedeutet dies, dass bei einer Oberflächen- oder Schnitt- oder Querschnittsansicht parallel zu einer Streckrichtung die Faserdichte höher ist, als die Faserdichte in einer Schnitt- oder Querschnittsansicht senkrecht zur Streckrichtung.
  • Der gestreckte Teil kann verschiedene Formen aufweisen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Faden oder einer Röhre. Ein anderes Hohlprofil, ein Film, ein Vlies, ein Schwamm, eine Membran oder eine Kombination davon werden auch bereitgestellt. Der gestreckte Teil stellt zum Beispiel eine Schicht (einschichtiges Produkt) oder ein vielschichtiges Produkt oder einen Teil davon dar. Vorzugsweise weist der gestreckte Teil eine Form, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Faden oder einer Röhre oder einer Schicht davon auf, wobei der gestreckte Teil einen äußeren Äquivalenzdurchmesser von weniger als 10 mm, vorteilhafterweise von weniger als 5 mm, weiter vorteilhafterweise von weniger als 3 mm aufweist und vorzugsweise zwischen 150 μm und 2500 μm umfasst. Im Fall eines kreisförmigen Querschnitts ist der Äquivalenzdurchmesser dem äußeren Durchmesser des Fadens oder der Röhre gleich. Im Fall, dass der Faden, die Röhre oder das Hohlprofil einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweisen, ist der äußere Äquivalenzdurchmesser gleich (4 S/P), wobei P die Länge des äußeren Umfangs des Querschnitts senkrecht zur Längsachse des Fadens oder der Röhre darstellt, während S die Oberfläche darstellt, welche innerhalb des äußeren Umfangs definiert ist.
  • Im Fall eines Hohlprofils mit einem zentralen Kanal, welcher im Wesentlichen parallel zur Streckrichtung liegt, weist der zentrale Kanal einen Querschnitt senkrecht zur Streckrichtung auf, mit einem Äquivalenzdurchmesser von weniger als 15 mm, vorteilhafterweise von weniger als 10 mm, vorzugsweise von weniger als 5 mm, am meisten bevorzugt zwischen 150 μm und 2500 μm. Im Fall eines kreisförmigen Querschnitts des Hohlprofils oder Kanals ist der Äquivalenzdurchmesser gleich dem Durchmesser des Kanals. Für den Fall, dass der Kanal einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweist, ist der Äquivalenzdurchmesser gleich (4 S/P), wobei P die Länge des Querschnittsumfangs des Kanals darstellt (Querschnitt senkrecht zur Streckrichtung), während S die Oberfläche darstellt, welche innerhalb des Umfangs definiert ist. Das Hohlprofil oder die Röhre weist zum Beispiel eine Wanddicke zwischen 0,1 mm und 5 mm, vorteilhafterweise zwischen 0,25 mm und 2,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 und 2 mm auf.
  • In einer Ausführungsform wird der gestreckte Teil mit mindestens einem Element bereitgestellt, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus verschiedenen Formen, welche aus einem Material hergestellt werden, das kein Biopolymer enthält. Ein solches Material, das kein Biopolymer enthält, stellen zum Beispiel Fasern, wie optische Fasern, elektrisch leitfähige Fasern, usw., dar.
  • Die Struktur kann aus einem mindestens teilweise vernetzten Material hergestellt werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist der gestreckte Teil eine äußere Oberfläche auf, welche aus einem Biopolymer besteht, vorzugsweise aus Fibrin, mindestens teilweise vernetzt mit Hilfe eines Vernetzungsmittels, wie Faktor XIII, Tanninsäure, Aldehyden, vorteilhafterweise ein Formaldehyd, ein Glutaraldehyd oder ein Gemisch davon.
  • Gemäß einer anderen möglichen Ausführungsform bildet der gestreckte Teil die Beschichtung eines langgestreckten Elements, wie zum Beispiel eines Katheters.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform stellt das Biopolymer ein Fibrin oder Fibrinogen basiertes Biopolymer dar, welches möglicherweise ein oder mehrere Biopolymer/e aus mindestens einer Verbindung enthält, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Chondroitin-4-Sulfat, Dermatansulfat, Keratansulfat, Hyaluronsäure, Chitosan, Chitin, Alginat, Laminin, Elastin, Fibronectin, Collagen, organischem Polymer, Peptid, Derivaten davon und Gemischen davon.
  • Die erfindungsgemäße langgestreckte Biopolymerstruktur kann auch ein oder mehrere Additiv/e, wie eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Protein, genetischem Material, Antikoagulans, anorganischer Verbindung, Wachstumsfaktor, Zellen, entzündungshemmender Verbindung, Verbindung zur Verringerung der Transplantatabstoßung, Zellwachstums-Hemmstoff, Antibiotikum, Antiseptikum, Analgetikum, Antineoplastikum, Chemotherapeutikum, Polypeptid, Protease-Hemmstoff, Vitamin, Cytokin, Cytotoxin, Interferon, Hormon, Antikörper, antimikrobiellem Mittel, Mittel zur Erhöhung der Biokompatibilität und Gemischen davon, enthalten, oder kann damit gemischt werden (zum Beispiel nach oder während eines Rehydratisierungsschrittes).
  • Zellen, welche hinzugefügt werden können, können zum Beispiel Osteoblasten, Osteoklasten, Chondroblasten, Chondrocyten, Keratinocyten, Fibroblasten, hämatopoeitische Zellen, Stromazellen, Nervenzellen, verschiedene Gewebevorläuferzellen oder Stammzellen sein.
  • Die Biopolymerstruktur kann auch Verarbeitungshilfen enthalten, wie Verbindungen, welche den Streckvorgang unterstützen. Beispiele für Verarbeitungshilfen stellen Verbindungen dar, welche schmierende Eigenschaften aufweisen, Öle, Fettsäure, usw.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Fibrins, welches eine langgestreckte Struktur eines Biopolymers umfasst.
  • Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
    • (a) Bereitstellen einer ersten Komponente eines Fibrinogen-enthaltenden Materials,
    • (b) Bereitstellen einer zweiten Komponente einer Substanz mit einer Befähigung, Fibrinogen in Fibrin umzuwandeln,
    • (c) Bilden eines Fibrin-enthaltenden Materials durch Mischen der ersten Komponente mit der zweiten Komponente und
    • (d) Unterziehen des Fibrin-enthaltenden Materials einem Strecken in nur eine Richtung, um die langgestreckte Biopolymerstruktur zu erhalten.
  • In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens wird ein zweites Biopolymer entweder zwischen den Schritten (a) und (b) oder zwischen den Schritten (b) und (c) hinzugefügt. Das zweite Biopolymer kann bereits gestreckt vorliegen, wenn es hinzugefügt wird, oder es kann in einer ungestreckten Form vorliegen, wenn es hinzugefügt wird.
  • Das Strecken reicht vorzugsweise aus, um die Länge des Produkts um mindestens 5%, vorteilhafter um mindestens 10%, vorzugsweise um mindestens 25%, am meisten bevorzugt um mindestens 50% langzustrecken, obwohl 100% auch bevorzugt ist.
  • Vorzugsweise wird eine mechanische oder eine physikalische Behandlung durchgeführt, um ein Langstrecken des Materials zu erreichen. Beispiele für eine mechanische Behandlung schließen Kompression oder Extrusion ein, Beispiele für eine allgemeine physikalische Behandlung schließen Energiebehandlung, wie Bestrahlung mit z.B. Licht, oder Verfahren, wie Gefriertrocknen, ein.
  • Vorteilhafterweise wird das Fibrin-umfassende Produkt nach dem Strecken und/oder während des Streckens einem Trocknungsschritt ausgesetzt. Das Trocknen kann in Luft (vorzugsweise steriler Luft) oder in einer Sauerstoff-enthaltenden Atmosphäre (vorzugsweise steril) durchgeführt werden, aber wird vorzugsweise in einer inerten Atmosphäre, wie einer Stickstoffatmosphäre durchgeführt.
  • Vorteilhafterweise wird das Fibrin-umfassende Material unter Druck hergestellt, um die Bildung von Hohlraumvolumen zu begrenzen.
  • Vorteilhafterweise wird das Fibrin-umfasssende Material in einer Form oder in Düsen hergestellt, in welchen das Material danach der/den oben erwähnten mechanischen oder physikalischen Behandlung/en unterzogen wird. Zum Beispiel wird das Ausgangsmaterial, welches zur Herstellung der erfindungsgemäßen Struktur verwendet wird, mindestens teilweise in einer Form oder in Düsen, in welchen das Material danach einer geeigneten mechanischen oder physikalischen Behandlung unterzogen wird, polymerisiert und/oder vernetzt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Fibrin-umfassende Produkt, vorzugsweise komprimiert und geformt, mindestens teilweise während des Streckverfahrens getrocknet. Vorteilhafterweise wird das Trocknungsverfahren nach dem Streckvorgang abgeschlossen.
  • Nach dem Trocknungsverfahren weist die erfindungsgemäße Struktur und/oder das erfindungsgemäße Endprodukt, d.h. die langgestreckte Biopolymerstruktur, vorteilhafterweise einen niedrigen Feuchtigkeitsgehalt auf, zum Beispiel einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 7,5%, vorzugsweise von weniger als 2%, am meisten bevorzugt von weniger als 1% und spezifischer weniger als 0,5%.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird das Fibrin-umfassende Material einer Wasserentfernung unterzogen, bevor das Streckverfahren durchgeführt wird. Zum Beispiel ist die minimale Wasserentfernung derart, dass im Wesentlichen kein weiteres Wasser entfernt wird, wenn das Gerinnsel einer Zentrifugation mit 1000 Umdrehungen pro Minute ausgesetzt ist. Vorteilhafterweise ist die minimale Wasserentfernung derart, dass im Wesentlichen kein weiteres Wasser entfernt wird, wenn das Material einer Zentrifugation mit 2000 Umdrehungen pro Minute ausgesetzt ist. Vorzugsweise wird im Wesentlichen das gesamte freie Wasser aus dem Fibrin-umfassenden Material entfernt. Die Entfernung kann durch einen Erhitzungsschritt, durch einen Trocknungsschritt an der Luft durchgeführt werden, aber wird vorzugsweise durch Filtration, durch Osmose oder durch Zentrifugation durchgeführt. Ein bevorzugtes Verfahren stellt eine Zentrifugation in Verbindung mit einer Filtration dar. Zum Beispiel wird das Gerinnsel einer Zentrifugation-Filtration bei einer Geschwindigkeit von mehr als 1000 Umdrehungen pro Minute, vorteilhafterweise von mehr als 2000 Umdrehungen pro Minute, vorzugsweise von mehr als 2500 Umdrehungen pro Minute ausgesetzt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Fibrin-umfassende Produkt mindestens teilweise in einer Lösung gestreckt, welche ein Vernetzungsmittel enthält, welches eine Vernetzung des Biopolymers während des Streckens verursacht. Das Vernetzungsmittel ist zum Beispiel ein Aldehyd, wie ein Formaldehyd, ein Glutaraldehyd oder ein Gemisch davon.
  • Obwohl das Vernetzen nach dem Streckverfahren ausgeführt werden kann, ist es vorteilhaft, das Vernetzen während des Streckens auszuführen, um die Verbindungen zwischen dem/den Biopolymer/en während des Streckens zu verstärken.
  • Vorteilhafterweise wird das Fibrin-enthaltende Material in Düsen oder in eine Form gegossen und komprimiert, um ein komprimiertes Fibrin-enthaltendes Produkt mit einer Form, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Faden oder einer Röhre, zu erhalten. Andere Hohlprofil-, Film-, Vlies-, Schwamm- und Membranformen werden auch bereitgestellt.
  • Wenn Formen oder Düsen für die im Wesentlichen kontinuierliche Extrusion des Fibrin-enthaltenden Materials verwendet werden, werden die Formen oder Düsen vorteilhafterweise eine Länge aufweisen, welche eine ausreichende Polymerisation des Gerinnsels erlaubt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Form oder sind die Düsen transparent, so dass Energie, wie Licht, durchdringen kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform enthält das Fibrin-umfassende Material mindestens eine weitere polymerisierbare oder vernetzbare Verbindung, wie eine oder mehrere Verbindung/en, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Fibrinogen, Chondroitin-4-Sulfat, Dermatansulfat, Keratansulfat, Hyaluronsäure, Chitosan, Chitin, Alginat, Laminin, Elastin, Fibronectin, Collagen, organischem Polymer, Peptid, Derivaten davon und Gemischen davon.
  • Um das Fibrin- oder Fibrinogen-enthaltende Material zu bilden, wird vorteilhafterweise eine Lösung, welche Thrombin, vorteilhafterweise weniger als 1000 IU/ml Thrombin, vorzugsweise weniger als 200 IU/ml Thrombin, am meisten bevorzugt weniger als 100 IU/ml Thrombin, enthält, zusammen mit einer Fibrin-Fibrinogen-Lösung verwendet. Wenn Thrombin in einer inaktiven Form verwendet wird (d.h., Thrombin, welches zum Beispiel durch eine Bestrahlung aktiviert werden kann), kann eine größere Menge Thrombin verwendet werden, als bei dem Thrombin in der aktiven Form. Wenn aktives Thrombin verwendet wird, wird die Struktur vorteilhafterweise aus einer Fibrinogen-Lösung hergestellt, welche weniger als 50 IU/ml Thrombin, vorzugsweise weniger als 10 IU/ml Thrombin, am meisten bevorzugt weniger als 1 IU/ml Thrombin enthält.
  • Das Thrombin kann natürlichen Ursprungs, d.h. von menschlichem oder tierischem Plasma abgeleitet, rekombinantes Thrombin, ein synthetisches Peptid, ein Thrombin in inaktiver Form, welches z.B. durch Bestrahlung oder Licht (= fotoaktivierbares Thrombin) aktiviert werden kann, ein Derivat davon oder ein Gemisch davon sein.
  • Wenn Thrombin in einer inaktiven Form, wie ein fotoaktivierbares Thrombin (d.h. ein inaktives Thrombin, welches durch Licht einer spezifischen Wellenlänge aktiviert werden kann), verwendet wird, ist es möglich, das Thrombin zu aktivieren, während die Fibrinogen-Lösung einer Behandlung ausgesetzt wird, welche ein Kompaktieren der Struktur, z.B. eine Kompression über ein Zentrifugationsverfahren, bewirkt.
  • Vorteilhafterweise wird das Fibrin-umfassende Material aus einer Fibrinogen-enthaltenden Lösung hergestellt, welche mindestens 3 mg/ml Fibrinogen, vorteilhafterweise mindestens 5 mg/ml, vorzugsweise mindestens 10 mg/ml Fibrinogen-Material, am meisten bevorzugt mindestens 20 mg/ml, zum Beispiel von 50 mg/ml bis zu 250 mg/ml oder von 50 bis zu 150 mg/ml, enthält.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird das Fibrin-umfassende Material oder die Struktur aus einer Fibrinogen-enthaltenden Lösung hergestellt, welche ein Calcium-komplexierendes (oder -chelatierendes) Mittel enthält. Die Anwesenheit einer ausreichenden Menge eines Calcium-komplexierenden Mittels zum Hemmen oder Blockieren im Wesentlichen aller Calciumstellen ermöglicht die Herstellung eines Biopolymer-enthaltenden Materials, welches mit einer niedrigen Vernetzungsrate ausgestattet ist. Vorteilhafterweise kann eine zusätzliche Vernetzung in der Anwesenheit von mindestens einem Vernetzungsmittel durchgeführt werden.
  • Das Vernetzungsmittel kann während der Kompression, zum Beispiel während seiner Zentrifugation, das Produkt durchdringen.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird das Fibrin-umfassende Material aus einer Lösung hergestellt, welche Fibrinogen mit möglicherweise vorgeformtem Fibrin enthält und einem zusätzlichen Material, ausgewählt aus Chondroitin-4-Sulfat, Dermatansulfat, Keratansulfat, Hyaluronsäure, (Polysaccharide im Allgemeinen), Chitosan, Chitin, Alginat, Laminin, Elastin, Fibronectin, Collagen, organischem Polymer, Peptid, Derivaten davon und Gemischen davon, mit mindestens einem Additiv, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Protein, genetischem Material, Antikoagulans, anorganischer Verbindung, Wachstumsfaktor, Zellen, entzündungshemmender Verbindung, Verbindung zur Verringerung der Transplantatabstoßung, Zellwachstums-Hemmstoff, Antibiotikum, Antiseptikum, Analge tikum, Antineoplastikum, Chemotherapeutikum, Polypeptid, Protease-Hemmstoff, Vitamin, Cytokin, Cytotoxin, Interferon, Hormon, Antikörper, antimikrobiellem Mittel, Mittel zur Erhöhung der Biokompatibilität und Gemischen davon.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird mindestens ein Additiv nach dem Herstellen der Fibrin-enthaltenden Lösung, bevor eine Behandlung, wie z.B. eine Kompression des Biopolymer-umfassenden Materials durchgeführt wird, zu diesem Produkt hinzugefügt.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird das gestreckte Produkt einem Lyophilisationsschritt ausgesetzt, um einen trockenen oder im Wesentlichen trockenen porösen Träger herzustellen.
  • Gemäß einem anderen erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Thrombin in inaktiver Form (wie ein fotoaktivierbares Thrombin) verwendet. In diesem Verfahren wird eine wässrige Lösung bereitgestellt, welche Fibrinogen-enthaltendes Material und Thrombin in einer inaktiven Form enthält. Die Menge von in der Lösung vorliegendem Wasser wird angepasst, so dass nach einer Aktivierung des inaktiven Thrombins ein polymerisiertes Gel gebildet wird, wobei das Gel einen derartigen Wassergehalt aufweist, dass im Wesentlichen keine Wasserentfernung stattfindet, wenn das Gel einer Zentrifugation von 1000 Umdrehungen pro Minute (vorteilhafterweise 2000 Umdrehungen pro Minute, vorzugsweise mehr als 2500 Umdrehungen pro Minute) ausgesetzt ist. Das polymerisierte Gel wird anschließend einer Streckung ausgesetzt, wobei die Streckung ausreicht, um die Länge des geformten Produkts um mindestens 5%, vorteilhafterweise um mindestens 20%, vorzugsweise um mindestens 50%, am meisten bevorzugt um mindestens 100% langzustrecken.
  • Vorteilhafterweise wird die wässrige Lösung während des Polymerisationsschrittes einer Kompression ausgesetzt. Eine solche Kompression ist vorteilhaft, um die Bildung von Hohlräumen im polymerisierten Produkt zu verhindern.
  • Das aktivierbare Thrombin und das Fibrinogen werden zum Beispiel zuerst in einer trockenen Form gemischt. Anschließend wird Wasser zu dem trockenen Gemisch der Teilchen aus aktivierbarem Thrombin und Fibrinogen hinzugefügt. Das so gebildete Gemisch kann anschließend gegossen oder extrudiert werden. Wenn eine Extrusion durch Düsen durchgeführt wird, wird das aktivierbare Thrombin vorteilhafterweise aktiviert, wenn das Gemisch die Düsen passiert oder kurz bevor das Gemisch die Düsen passiert. Die Menge des hinzugefügten oder verwendeten Wassers wird vorteilhafterweise so angepasst, dass nach der Polymerisation kein Wasser entfernt werden kann, wenn das polymerisierte Material mit einer Geschwindigkeit von 1000 Umdrehungen pro Minute, vorzugsweise von mehr als 2000 Umdrehungen pro Minute, am meisten bevorzugt von mehr als 2500 Umdrehungen pro Minute zentrifugiert wird.
  • Additive können zu der wässrigen Lösung, welche das aktivierbare Thrombin und das Fibrinogen-Material enthält, hinzugefügt werden. Die Additive werden zum Beispiel in einer trockenen Form mit dem trockenen aktivierbaren Thrombin und/oder dem trockenen Fibrinogen-Material gemischt oder können zum Wasser hinzugefügt werden, bevor das Wasser zu dem Thrombin und/oder dem Fibrinogen und/oder dem Gemisch Thrombin/Fibrinogen hinzugefügt wird.
  • Die wässrige Lösung, welche Thrombin und Fibrinogen enthält, kann bis zu 1000 IU/ml aktivierbares Thrombin enthalten.
  • Mögliche Additive für die Lösung sind zum Beispiel weiter polymerisierbare oder vernetzbare Verbindungen, wie eine oder mehrere Verbindung/en, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Fibrin, Fibrinogen, Chondroitin-4-Sulfat, Dermatansulfat, Keratansulfat, Hyaluronsäure, Chitosan, Chitin, Alginat, Laminin, Elastin, Fibronectin, Collagen, Polysacchariden, organischen Polymeren, Peptiden, Derivaten davon und Gemischen davon.
  • Additive, welche vor und/oder nach der Polymerisation und/oder nach einem Streckschritt hinzugefügt werden können, sind zum Beispiel: ein Antikörper, ein antimikrobielles Mittel, ein Mittel zur Erhöhung der Biokompatibilität der Struktur, Proteine, Antikoagulantien, entzündungshemmende Verbindungen, Verbindungen zur Verringerung der Transplantatabstoßung, lebende Zellen, Zellwachstums-Hemmstoffe, Endothelzellen stimulierende Mittel, Antibiotika, Antiseptika, Analgetika, Antineoplastika, Chemotherapeutika, Polypeptide, Protease-Hemmer, Vitamine, Cytokin, Cytotoxine, Mineralien, Proteine, Interferone, Hormone, Polysaccharide, genetische Materialien, Proteine, welche das Wachstum und/oder das Anheften von Endothelzellen an dem vernetzten Fibrin unterstützen oder stimulieren, Wachstumsfaktoren, Zellwachstumsfaktoren, Wachstumsfaktoren zur Heparinbindung, Tanninsäure, Nervenwachstumsfaktor, neurotropher Faktor (NTF), Neurothrophin 3 (NT3), vom Gehirn abgeleiteter NTF (BDNTF, für engl.: brain derived NTF), ciliärer NTF (CNTF), Substanzen gegen Cholesterin, Schmerzmittel, Collagen, Osteoblasten, Chondroblasten, Chondrocyten, Osteoklasten, hämatopoeitische Zellen, Stromazellen, Knochenvorläuferzellen, Arzneimittel, Antikoagulantien, Poly-DL-Lactat, Alginat, rekombinantes Material, Triglyceride, Fettsäuren, C12-C24-Fettsäuren, Substanzen gegen Cholesterin, Schmerzmittel, Collagen, Arzneimittel, aktivierbarer (vorzugsweise Licht aktivierbarer) Faktor VII, aktivierbarer (vorzugsweise Licht aktivierbarer) Faktor IX, aktivierbarer (vorzugsweise Licht aktivierbarer) Faktor X, aktivierbarer (vorzugsweise Licht aktivierbarer) Faktor XI, aktivierbares Plasmin, fotoaktivierbares t-PA, fotoaktivierbare Urokinase und Gemische davon.
  • Nach dem Polymerisationsschritt, zum Beispiel nach der Passage der Fibrinogen-Thrombin-Lösung durch die Extrusionsdüsen, wird das geformte Produkt vorteilhafterweise getrocknet und/oder einem Lyophilisationsschritt ausgesetzt.
  • Die Fibrinogen-enthaltende Lösung weist zum Beispiel einen Fibrinogen-Gehalt von mindestens 5 mg/ml, vorteilhafterweise von mindestens 10 mg/ml, vorzugsweise mindestens 20 mg/ml, am meisten bevorzugt mindestens 50 mg/ml Fibrinogen-Material (zum Beispiel von 50 bis zu 250 mg/ml Fibrinogen-Material) auf.
  • Gemäß einem anderen Verfahren werden Teilchen aus aktivierbarem Thrombin und Teilchen aus Fibrinogen-Material trocken zusammengemischt und verdichtet bzw. kompaktiert. Danach wird Wasser zu dem kompaktierten, trockenen Gemisch hinzugefügt. Anschließend werden die nassen kompaktierten Teilchen einer Behandlung zum Aktivieren des aktivierbaren Thrombins ausgesetzt, um die Polymerisation auszulösen. Möglicherweise trockene oder im Wesentlichen trockene Teilchen, welche Fibrinogen-Material und Thrombin enthalten, werden zuerst hergestellt, anschließend werden die Teilchen kompaktiert (zum Beispiel in einer Form oder in Düsen). Die kompaktierten Teilchen werden anschließend durchnässt. Danach werden die nassen kompaktierten Teilchen einer Behandlung zum Aktivieren des Thrombins ausgesetzt, so dass die Polymerisation des Fibrinogen-Materials ausgelöst werden kann.
  • Wenn fotoaktivierbares Thrombin verwendet wird, kann die Polymerisation durch die Intensität des Lichts, welches auf das Thrombin angewandt wird, gesteuert werden, wobei das Licht eine spezifische Wellenlänge aufweist oder einen spezifischen Bereich von Wellenlängen aufweist. Die Polymerisation wird auch von der Polymerisationszeit und der Temperatur der Polymerisation abhängen. Durch Steuern der Lichtintensität oder Energie der verwendeten Lichtquelle ist es möglich, die Polymerisation des Fibrinogens und/oder die Vernetzung zu steuern. Durch Steuern der Lichtintensität ist es dann möglich, die Dicke und/oder die Porosität der Schicht zu steuern.
  • Mehrschichtiges Material kann durch Verwendung dieser Technik hergestellt werden. Zum Beispiel ein dreischichtiges Material mit äußeren Schichten, die durch eine enge Porengröße gekennzeichnet sind und eine Zwischenschicht, die durch eine offene Struktur gekennzeichnet ist. Es kann daher ein vielschichtiges Produkt zum Verhindern einer Adhäsion oder zum Unterstützen einer Wundheilung hergestellt werden.
  • Aufgrund der Möglichkeit, die Fläche oder Zone zu definieren, wo eine Polymerisation durch Bestrahlen des fotoaktivierbaren Thrombins initiiert werden soll (um das Thrombin der beleuchteten Fläche oder Zone zu aktivieren), ist es möglich, Fibrin-Elemente oder -Stücke unter Verwendung eines dreidimensionalen Druckverfahrens, zum Beispiel durch Verwenden einer MIT-Alpha-Maschine, herzustellen. Dreidimensionales Drucken erfolgt durch Aufbauen von Teilen in Schichten. Wenn es auf die Thrombin-Fibrinogen-Teilchen angewendet wird, wird eine dünne Schicht der Teilchen auf der Oberfläche eines Pulverbettes verteilt. Die Schicht wird befeuchtet, und mit Hilfe eines Computers wird eine Fläche der Schicht an der Stelle beleuchtet, wo ein Teil aufgebaut werden soll. An der beleuchteten Fläche wird Fibrinogen-Material polymerisiert, vorteilhafterweise mit einer mindestens teilweisen Vernetzung. Danach wird eine weitere Schicht des Thrombin-Fibrinogen-Materials auf der vorigen Schicht verteilt, und nach einem Befeuchten wird die Schicht an der Stelle beleuchtet, wo Fibrinogen-Material polymerisiert werden soll. Möglicherweise ist es möglich, anstelle von trockenen Pulvern eine Lösung aus inaktiviertem Thrombin (aktivierbar) und Fibrinogen-Material zu verwenden.
  • Um eine mögliche unerwünschte Polymerisation zu vermeiden, werden die übereinander gelagerten Schichten bei niedrigen Temperaturen gehalten, zum Beispiel bei einer Temperatur, bei welcher im Wesentlichen keine Polymerisation möglich ist. Daher wird die Lichtstrahlung einer Fläche oder Zone einer Schicht ausreichen, um das Thrombin der Fläche oder Zone zu aktivieren, aber auch, um die Temperatur der Fläche oder Zone zu erhöhen, um die Polymerisation zu ermöglichen. Möglicherweise werden zwei oder mehr als zwei verschiedene Strahlungen verwendet, eine erste, um das Thrombin zu aktivieren, eine andere, um die Temperatur zu erhöhen. Durch Steuern der auf die Schicht oder auf Teile der Schicht angewendete Intensität oder Energie des Lichtes, ist es möglich, die Struktur und/oder die Porosität der Schicht zu steuern. Das so hergestellte Produkt umfasst daher eine Reihe von übereinander gelagerten Fibrin-enthaltenden Schichten, wobei jede Schicht eine Struktur und Porosität aufweist, welche in der Schicht variieren kann, und welche gleich oder verschieden zu der Struktur und Porosität von einer oder mehreren der benachbarten Fibrin-enthaltenden Schichten sein kann.
  • Gemäß einem anderen möglichen Verfahren wird eine Lösung aus Fibrinogen und inaktivem Thrombin hergestellt. Das Thrombin wird mit einem Hilfsmittel in der Lösung aktiviert, welches eine lokale Aktivierung des Thrombins ermöglicht, um lokale Fibrin-Bindungen zu bilden. Die Aktivierung (Energie, Dichte der Aktivierung, usw.) kann gesteuert werden, um die Struktur oder Porosität des lokalen polymerisierten Fibrin-Elements zu steuern. Durch eine aufeinanderfolgende lokale Aktivierung ist es möglich, aufeinanderfolgende Fibrin-Elemente zu bilden. Wenn die aufeinanderfolgende lokale Aktivierung derart ausgeführt wird, dass zwei Aktivierungen, vorzugsweise aufeinanderfolgende Aktivierungen, benachbart liegen, können die Fibrin-Elemente miteinander verbunden werden, um das Produkt zu bilden. Die verschiedenen Elemente, welche das Produkt bilden, können dieselbe oder eine unterschiedliche Struktur und/oder Porosität und/oder Dicke aufweisen.
  • Vorteilhafterweise ist das Thrombin ein Thrombin, welches durch Licht aktiviert werden kann. In diesem Fall wird die Fibrinogen-inaktive Thrombin-Lösung in eine Kammer oder einen Bereich gebracht, in welcher/em die Lösung vor unerwünschtem Licht geschützt ist. Durch Verwenden einer Lichtquelle, zum Beispiel einer fokussierten Lichtquelle oder eines Lasers, welche/r Licht emittiert, welches die nötige Eigenschaft zum Aktivieren des Thrombins aufweist (zum Beispiel mit einer spezifischen Wellenlänge oder mit einer Wellenlänge innerhalb eines spezifischen Bereichs und/oder mit einer spezifischen Energiedichte und/oder einer spezifischen Bandbreite), kann die Polymerisation des Fibrinogens in der Lösung Fläche nach Fläche initiiert werden, vorzugsweise Schicht nach Schicht. Abhängig von der Energie des Lichtmessers wird die Schicht daher eine definierte Dicke und Porosität aufweisen.
  • Auf diese Weise kann vielschichtiges Material erhalten werden, wobei die Schicht eine unterschiedliche Struktur (offen/geschlossen) und/oder eine un terschiedliche Porosität und/oder unterschiedliche Eigenschaften und/oder eine unterschiedliche Porengröße oder Dichte aufweist.
  • Gemäß einer möglichen Ausführungsform wird die Fibrinogen-inaktives Thrombin-Lösung in Bezug auf eine Lichtquelle oder ein Hilfsmittel zum Aktivieren des Thrombins bewegt oder verschoben. In dieser Ausführungsform kann die Struktur des Fibrins durch Steuern der Eigenschaft der Quelle (Energie, Wellenlänge, Dichte, usw.) und/oder durch Steuern der Bewegung der Lösung (zum Beispiel des Flusses) in Bezug auf die Quelle modifiziert werden.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform ist das Thrombin ein inaktiviertes Thrombin, welches mindestens zwei Lichter verschiedener Wellenlängen benötigt, um aktiviert zu werden. Zum Beispiel benötigt die Aktivierung des Thrombins ein erstes Licht mit einer ersten Wellenlänge oder einem Bereich an Wellenlängen und ein zweites Licht mit einer zweiten Wellenlänge oder einem Bereich an Wellenlängen. Mit einem solchen Thrombin kann die Aktivierung in einer Lösung einfach lokal durchgeführt werden, nämlich an der Schnittfläche des ersten Lichts mit dem zweiten Licht. Wenn Laser verwendet werden, kann die Polymerisation im Wesentlichen Punkt für Punkt in der Lösung durchgeführt werden.
  • Die Erfindung betrifft auch Gegenstände oder Gewebe, insbesondere Maschenware, welche langgestreckte Strukturen mit einem gestreckten Teil, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem gestreckten Faden oder einer Röhre umfassen, wobei der gestreckte Teil einen Durchmesser von weniger als 10 mm, vorteilhafterweise von weniger als 5 mm, weiter bevorzugt weniger als 3 mm und vorzugsweise zwischen 250 μm und 2500 μm aufweist, und/oder mindestens teilweise aus gestreckten/m Elementen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus den vorher aufgeführten Formen, hergestellt ist. Der Gegenstand oder das Gewebe kann möglicherweise aus nicht gestreckten Elementen hergestellt werden und nachfolgend gestreckt werden.
  • Die Gegenstände oder Gewebe werden vorteilhafterweise mit mindestens einem Additiv, wie bereits vorher erwähnt, bereitgestellt.
  • Vorteilhafterweise werden die Fibrin-umfassenden Elemente nach der Herstellung der Gegenstände oder Gewebe vernetzt. Dies ist vorteilhaft zum Erzeugen von Verbindungen zwischen benachbarten Elementen, zum Beispiel an deren Kreuzungspunkten.
  • Wir stellen auch einen Fibrin-enthaltenden Film, ein Vlies, einen Schwamm oder eine Membran bereit, welche mindestens mit einem gestreckten Teil in nur einer Richtung ausgestattet sind.
  • Der Film, das Vlies, der Schwamm oder die Membran kann zum Beispiel um eine Achse senkrecht zu einer Streckrichtung gewickelt sein. Möglicherweise kann das Material einem Vernetzungsschritt nach seinem Strecken und/oder während seines Streckens (vorzugsweise während seines Streckens) ausgesetzt werden.
  • Die erfindungsgemäßen Gegenstände oder Gewebe und/oder der erfindungsgemäße Faden oder die Röhre oder ein anderes Hohlprofil, ein Film, ein Vlies, ein Schwamm oder eine Membran, welche hier bereitgestellt werden, können mit einer anderen Biopolymerform, z.B. einem Schwamm, mit einem oder mehreren Additiven, zum Beispiel in Form einer Paste, usw. oder mit einem unterschiedlichen Biomaterial irgendeiner Form verbunden werden.
  • Der erfindungsgemäße gestreckte Teil, die erfindungsgemäßen Gegenstände oder Gewebe und die verschiedenen erfindungsgemäßen Formen können verwendet werden, um Zellträger, z.B. für einen Bioreaktor, für Hilfsmittel in der Wundheilung, für "künstliche" Haut, für künstliche Gefäße oder irgendeinen anderen Gewebetyp, herzustellen.
  • Vorzugsweise werden die mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Struktur mindestens teilweise nach einer Rehydratisierung beibehalten.
  • Vorteilhafterweise weist die Struktur nach einem weiteren Vernetzen mit einem Vernetzungsmittel Fibrin- oder Fibrinogen-Bindungen auf, so dass nach einer Hydratisierung das Verhältnis Volumen der hydrierten Struktur/Volumen der trockenen Struktur zwischen 0,5 und 1,5, vorteilhafterweise zwischen 0,7 und 1,2, vorzugsweise zwischen 0,9 und 1,1, am meisten bevorzugt ungefähr 1, beträgt.
  • Vorzugsweise wird das atomare Verhältnis Ca/P der Struktur eingestellt. Zum Beispiel liegt das atomare Verhältnis zwischen 0,5 und 5, vorzugsweise weniger als 2, am meisten bevorzugt zwischen 1,67 und 1,95. Das Einstellen des Verhältnisses kann durch Hinzufügen zu dem Biopolymer (möglicherweise nach oder während des Streckens und/oder vor dem Strecken) oder zu der Lösung, welche zum Bilden des Biopolymers verwendet wird, durchgeführt werden.
  • Die erfindungsgemäße Struktur, die erfindungsgemäßen Gegenstände oder Gewebe, sowie alle erfindungsgemäßen Materialien verschiedener Formen können durch eine Behandlung mit einem Sterilisationsmittel, mit Gammastrahlung, mit Röntgenstrahlen, mit Ethylenoxid, Hitze, usw. sterilisiert werden. Die Behandlung ist vorzugsweise eine Behandlung, welche das Biopolymer nicht denaturiert oder mindestens das Fibrin in der langgestreckten Biopolymerstruktur nicht denaturiert. Wenn mit Gammastrahlung sterilisiert wird, wird die Sterilisation vorteilhafterweise bei einer Temperatur unter 0°C, zum Beispiel bei einer Temperatur unter –25°C durchgeführt.
  • Obwohl der Sterilisationsschritt vorzugsweise nach dem Streckschritt durchgeführt wird, kann das Fibrin-umfassende, vorzugsweise bereits geformte Produkt vor der mechanischen oder physikalischen Behandlung, z.B. dem Kompressionsschritt und/oder nach dieser Behandlung, aber vor dem Streckschritt, sterilisiert werden.
  • In einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die Komponenten zum Herstellen des erfindungsgemäßen Materials virensicher, im Wesentlichen frei von Verunreinigungen und auch gemäß den Verfahren des Standes der Technik auf dem Gebiet der vorliegenden Erfindung gescreent. Insbesondere wenn die Komponenten natürlichen Ursprungs sind, wie z.B. aus Blut oder Plasma, wird mindestens ein Verfahren zur Virusdeaktivierung oder -verminderung durchgeführt, entweder vor der Herstellung des geeigneten Produkts oder danach.
  • Die erfindungsgemäße Struktur, die erfindungsgemäßen Gegenstände und verschiedenen Produkte sind vorteilhafterweise pyrogenfrei.
  • Die erfindungsgemäße Struktur kann mit mindestens einem Bindemittel, zum Beispiel in Form einer Schicht, auf mindestens einem Teil ihrer Oberfläche bereitgestellt werden.
  • Die erfindungsgemäße Struktur, der erfindungsgemäße Gegenstand oder das Gewebe, sowie das erfindungsgemäße Material aller verschiedenen Formen kann mindestens ein, wie vorher erwähntes Additiv umfassen oder mit diesem verbunden sein.
  • Das erfindungsgemäße Material kann aus einem Fibrinogen-enthaltenden Material hergestellt werden, welches weiterhin Knochenteilchen oder Knochenchips enthält. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform Knochenchips, wie Knochenchips oder -teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße (Gewichtsdurchschnitt) niedriger als 2 mm, zum Beispiel von 100 μm bis 1 mm, vorteilhafterweise von ungefähr 250 μm bis 750 μm, vorzugsweise ungefähr 500 μm.
  • Die erfindungsgemäße Struktur kann auch mit Knochenchips beschichtet werden, zum Beispiel mit Hilfe von Klebstoff oder Zement. Der verwendete Klebstoff oder Zement kann irgendein geeigneter und kompatibler Klebstoff oder Zement sein, wobei der Klebstoff oder Zement möglicherweise (ein) Additiv/e, aktives Mittel, usw. enthält.
  • Noch ein weiteres erfindungsgemäßes Produkt besteht aus einem laminierten Produkt, welches mindestens eine Schicht umfasst, welche die erfindungsgemäße Struktur aufweist, insbesondere mindestens eine Schicht, welche aus einem erfindungsgemäßen Gegenstand (Gewebe) und/oder mindestens einer der erfindungsgemäßen Formen hergestellt ist. Zum Beispiel umfasst das Produkt mehrere Schichten mit einer erfindungsgemäßen Struktur oder einer Schicht mit der erfindungsgemäßen Struktur, welche eine Zwischenschicht bildet, die sich zwischen zwei Schichten erstreckt. Das laminierte Produkt kann möglicherweise kompaktiert werden.
  • Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist eine vielschichtige Struktur, wobei die vielschichtige Struktur mindestens eine erfindungsgemäße Struktur umfasst. Die erfindungsgemäße vielschichtigte Struktur kann zum Beispiel eine erste Schicht umfassen, welche eine erfindungsgemäße Struktur aufweist und eine zweite Schicht, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einer erfindungsgemäßen Struktur, welche sich von der ersten Schicht unterscheidet, einer Hautschicht, einer porösen Schicht, einer Schwammschicht, wobei die zweite Schicht vorzugsweise auch eine Fibrin- oder Fibrinogen-Schicht ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform, in welcher ein Calciumhemm- oder -blockierungsmittel während der Bildung des Fibrin-enthaltenden Materials anwesend ist, ist das Calciumhemm- oder -blockierungsmittel ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Citratsalzen, Phosphatsalzen, Oxalatsalzen und Gemischen davon. Andere mögliche Mittel stellen Verbindungen dar, welche Calciumstellen des Fibrinogens blockieren, wie Natriumpolyphosphat, Zeolith, Phosphat, Kaliumcitrat, Salz der Phosphonsäure, Amin, Glykol, Diethylenglykol, Triethanolamin, Ammonium, Betain, Glycerophosphat, Aluminiumsilikat (Zeolith P), Hexametaphosphat, Polyacrylat, oligomere Phosphate, Polyethylenglykol, Tanninsäure, Verapamilsalz, Piperidindion-Derivate, Guanidin-Derivate, Amlodipinbenzolsulfonat, 3-Methylflavon-8-carbonsäureester, Verbindungen mit antagonistischen Eigenschaften gegenüber Calciumionen, Lidoflazin, usw., Antikoagulantien, wie Dextran, 2,6-Dimethyl-4-(2-nitrophenyl)-1,4-dihydropyridin-3,5-dimethyldicarboxylat (Nifedipin), Heparin, ((Diphenylacetyl-4,5-oxazolyl-2)immino)-2,2'-diethanol, Trombarin, Bisobrin, Morphin, Amphetamin, Antibiotika mit antikoagulierenden Eigenschaften, Natriumsalz der 4-Amino-2-hydroxybenzoesäure, Natriumcitrat und Gemische davon.
  • Vorzugsweise ist das Calciumblockierungsmittel auch ein Antikoagulans, wie Dextran, 2,6-Dimethyl-4-(2-nitrophenyl)-1,4-dihydropyridin-3,5-dimethyldicarboxylat (Nifedipin), Heparin, ((Diphenylacetyl-4,5-oxazolyl-2)imino)-2,2'-diethanol, Trombarin, Bisobrin, Morphin, Amphetamin, Antibiotika mit antikoagulierenden Eigenschaften, Natriumsalz der 4-Amino-2-hydroxybenzoesäure, Natriumcitrat und Gemische davon.
  • Das teilweise oder vollständige Gerinnen des Fibrinogen-enthaltenden Materials (Polymerisation mit einer teilweisen oder im Wesentlichen vollständigen Vernetzung) wird vorteilhafterweise bei einem pH-Wert zwischen 6 und 10 durchgeführt, weiter bevorzugt zwischen 7 und 8, am meisten spezifisch bei ungefähr 7,5. Um einen im Wesentlichen konstanten pH-Wert während der Vernetzung sicherzustellen, kann/können ein oder mehrere Puffer verwendet werden. Vorzugsweise, wenn nur eine teilweise Vernetzung in dem Material geplant ist, weist der verwendete Puffer vorzugsweise eine Calcium-hemmende Wirkung auf.
  • Möglicherweise wird die teilweise oder vollständige Polymerisation, vorteilhafterweise mit mindestens einem teilweise vernetzten Material, bei einem pH-Wert niedriger als 6 ausgeführt, aber vorzugsweise bei einem pH-Wert, welcher ausreicht, um die Denaturierung des Fibrin- oder Fibrinogen-enthaltenden Materials zu vermeiden. Zum Beispiel wird die Polymerisation mindestens teilweise bei einem pH-Wert von 4–6, vorzugsweise von 5–5,5, durchgeführt. In diesem Fall stellt das Calciumhemm- oder -blockierungsmittel eine Säure dar, vorteilhafterweise eine organische Säure, zum Beispiel eine organische Säure mit 1–24 Kohlenstoffatomen, am meisten spezifisch Zitronensäure, Essigsäure, Ameisensäure, Tanninsäure, usw., wobei Zitronensäure bevorzugt ist.
  • Gemäß einer möglichen Ausführungsform wird die Polymerisation oder Gerinnung in einem ersten Schritt bei einem ersten pH-Wert, der niedriger als 6–6,5 ist, durchgeführt und in einem zweiten Schritt bei einem zweiten pH-Wert, der höher als der erste pH-Wert ist. Zum Beispiel wird die Polymerisation in dem zweiten Schritt bei einem pH-Wert zwischen 6 und 10 durchgeführt, vorteilhafterweise zwischen 6,5 und 8, vorzugsweise bei einem pH-Wert zwischen 7 und 7,5, am meisten spezifisch bei einem pH-Wert von 7,1–7,4.
  • Die Polymerisation, vorteilhafterweise mit einer teilweisen Vernetzung, oder die Gerinnung wird zum Beispiel bei einer Temperatur von ungefähr 0°C bis 60°C durchgeführt, vorteilhafterweise bei einer Temperatur von 5°C bis 50°C, vorzugsweise bei einer Temperatur von 20°C bis 40°C, am meisten bevorzugt bei einer Temperatur von ungefähr 37°C. Die Polymerisation oder Gerinnung kann möglicherweise bei verschiedenen Temperaturen durchgeführt werden. Zum Beispiel wird die Polymerisation in einem ersten Schritt bei einer ersten Temperatur durchgeführt, während in einem zweiten Schritt die Polymerisation bei einer Temperatur durchgeführt wird, die höher als die erste Temperatur ist. Zum Beispiel beträgt in dem ersten Schritt die Temperatur des Reaktionsmediums weniger als 30°C, vorzugsweise weniger als 25°C, zum Beispiel zwischen 15 und 25°C, während die Temperatur des Reaktionsmediums in dem zweiten Schritt mehr als 30°C, zum Beispiel zwischen 35 und 50°C, am meisten bevorzugt 37°C oder ungefähr 37°C beträgt. Möglicherweise wird die Temperatur des Reaktionsmediums während der Reaktion angehoben, zum Beispiel gemäß einem im Wesentlichen kontinuierlichen Verlauf. Zum Beispiel beginnt die Reaktion bei einer Temperatur von weniger als 20°C oder gleich 20°C und wird stufenweise bei einer Temperatur von höher als 20°C durchgeführt, zum Beispiel bei einer Endtemperatur von ungefähr 37°C.
  • Das Fibrin-umfassende Material weist, vorteilhafterweise vor seiner Behandlung, wie z.B. Kompression und/oder Streckung, eine Osmolarität von größer als 50 mosm auf, am meisten spezifisch größer als 100 mosm, vorzugsweise grö ßer als 200 mosm, am meisten bevorzugt größer als 250 mosm, zum Beispiel zwischen 250 und 400 mosm. Das Fibrin-enthaltende Gerinnsel weist vor seiner Kompression oder Streckung vorteilhafterweise eine optische Dichte von weniger als 1 Absorptionseinheit Full Scale (= AUFS, für engl.: Absorbance Unit Full Scale), vorteilhafterweise weniger als 0,5 AUFS auf.
  • Die Osmolarität wurde unter Verwendung des Gerätes FISKE 2400 OSMOMETER (Fiske Associates) gemäß dem folgenden Verfahren gemessen: Eine Probe wird mehrere Grad unter den Gefrierpunkt tiefgekühlt. Die freigesetzte Fusionshitze lässt die Probentemperatur ein temporäres "flüssig-fest"-Gleichgewicht erreichen. Das Gleichgewicht ist per Definition der Gefrierpunkt der Lösung, welcher vom Salzgehalt abhängig ist, wobei der Salzgehalt durch Osmolaritätsmessungen bestimmt wird. Die Osmolarität ist gleich den Osmol-Werten der gelösten Substanz pro kg des reinen Lösungsmittels. Die optische Dichte wurde bei einer Wellenlänge von 800 nm (Absorbance Unit Full Scale) gemessen.
  • Wenn zur Herstellung des Biopolymer-umfassenden Materials ein Calcium-komplexierendes Mittel verwendet wird, wird die Polymerisation, vorteilhafterweise mit mindestens einer teilweisen Vernetzung, in Anwesenheit einer Menge eines Calcium-komplexierenden oder -blockierenden Mittels, vorteilhafterweise einem Antikoagulans, durchgeführt, welche ausreicht, um eine Gerinnungszeit von mehr als 30 Sekunden, vorteilhafterweise von mehr als 60 Sekunden, am meisten bevorzugt von mehr als 200 Sekunden zu erreichen, wobei die Gerinnungszeit in dem Gerät "BFT II" von DADE BEHRING (Deutschland) bei 37°C gemessen wird. Dieses Gerät arbeitet gemäß dem optomechanischen Messprinzip (Messung einer Trübung). Ein Lichtstrahl leuchtet durch eine Plastikküvette, welche 0,5 ml der zu analysierenden Lösung enthält, auf einen Fotodetektor. Die Änderung der Intensität des transmittierten Lichts wird in ein elektrisches Signal umgewandelt. Ein Rührstab wird in die Küvette oder das Gefäß gebracht, um die Homogenität der Lösung in der Küvette oder dem Gefäß sicherzustellen.
  • Die Menge des Calcium-komplexierenden oder -blockierenden Mittels kann vom Fachmann durch aufeinanderfolgende Tests zum Hinzufügen verschiedener Mengen des Calcium-komplexierenden oder -blockierenden Mittels bestimmt werden.
  • Wenn die erfindungsgemäße Struktur nach ihrer Streckung, welche möglicherweise von einem Trocknungsschritt gefolgt wird, lyophilisiert wird, wird der Lyophilisationsschritt vorteilhafterweise bei einer Temperatur von weniger als 40°C und bei einem Druck von weniger als 0,4 105 Pa durchgeführt. Für die Lyophilisation kann es günstig sein, etwas spezifische/s Additiv/e, wie Glycerin, Fettsäure, usw. hinzuzufügen. Das/Die Additiv/e wird/werden vorzugsweise hinzugefügt, wenn das Fibrin-umfassende Material hergestellt wird.
  • Die Lyophilisation wird vorteilhafterweise bei verschiedenen Temperaturen unter –10°C durchgeführt. Zum Beispiel wird die Lyophilisation erst bei einer Temperatur unter –40°C und anschließend bei einer Temperatur zwischen –40°C und –10°C durchgeführt. Gemäß einer möglichen Ausführungsform wird die Lyophilisation bei einer Temperatur durchgeführt, welche sich im Wesentlichen kontinuierlich von einer Temperatur unter –40°C bis zu einer Temperatur zwischen –40°C und –10°C unterscheidet. Zum Beispiel wird die Lyophilisation in mehreren Schritten durchgeführt, wie Erniedrigen der Temperatur auf ungefähr –58°C und Beibehalten der Temperatur während eines Zeitraumes (zum Beispiel von 1 bis 30 Stunden, vorteilhafterweise von 1 bis 15 Stunden), während ein Vakuum erzeugt wird, anschließend Anheben der Temperatur von –58°C auf –20°C oder –30°C, während das Vakuum beibehalten wird, anschließend durch Beibehalten der Temperatur von –20°C oder –30°C, während das Vakuum beibehalten wird (zum Beispiel von 5 bis 100 Stunden), anschließend Anheben der Temperatur auf mehr als 20°C, während das Vakuum beibehalten wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Fibrin-enthaltende Gerinnsel aus einem Material mit einem niedrigen Albumingehalt hergestellt, zum Beispiel enthält die Biopolymerlösung weniger als 5 Gew.-% Albumin bezüglich dem Gewicht des Fibrin-Fibrinogen-Materials.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Fibrin-umfassende Material mit einer teilweisen Vernetzung polymerisiert werden. Eine teilweise Vernetzung bedeutet zum Beispiel eine Vernetzung von weniger als 50 Gew.-% des Fibrin-umfassenden Materials, vorteilhafterweise von 0,5 bis 40%. In einer bevorzugten Ausführungsform steht der oben erwähnte Grad der Vernetzung in Beziehung zum Fibringehalt des Materials.
  • Wenn Fibrin- oder Fibrinogen-Material verwendet wird, kann die Tatsache, dass das Fibrin- oder Fibrinogen-Material mit einer teilweisen Vernetzung mit dem Faktor XIII polymerisiert wird, durch eine SDS-Polyacrylamid Gelelektrophorese durch die Abwesenheit der γ-Bande, welche in dem Fibrin-Fibrinogen-Ausgangsmaterial nachweisbar ist, und durch die Intensität der γ-γ-Bande des Materials nach der Polymerisation beobachtet werden. Die Elektrophorese des reduzierten Proteins unter Verwendung von 4–15% Gradienten-Polyacrylamidgelen zeigte, dass bei Fibrin mit vollständiger Vernetzung keine restlichen monomeren γ-Ketten verbleiben, und das vernetzte Fibrin zeigte charakteristische, gleich deutliche β- und γγ-Polymerketten (im Wesentlichen bleibt keine α-Kette übrig).
  • Die Intensität der γ-γ-Bande ist mit der Vernetzungsgeschwindigkeit korreliert. Das bedeutet, dass die Vernetzungsgeschwindigkeit des Fibrins oder Fibrinogens niedrig ist, wenn die Intensität der γ-γ-Bande gering ist. Um die Vernetzungsgeschwindigkeit in dem erfindungsgemäßen Verfahren zu bestimmen, wurden Lösungen mit unterschiedlichem Fibrinogen-Gehalt vernetzt, in Abwesenheit eines Calcium-hemmenden Mittels, und die Intensität der γ-γ-Bande der vernetzten Fibrinogen-Lösungen wird durch eine SDS-Analyse bestimmt, um eine Referenz zu erhalten. Die Intensität der γ-γ-Bande des Fibrinogens, welches in Anwesenheit des Calcium-komplexierenden Mittels polymerisiert wurde, wird anschließend mit der Referenz verglichen, um die Menge des vernetzten Fibrinogens zu bestim men, und damit die % des vernetzten Fibrinogens und die % des polymerisierten (nicht vernetzten) Fibrinogens. Für die Menge des vernetzten Fibrinogens in der erfindungsgemäßen Struktur wird angenommen, dass sie die Menge des Fibrinogens darstellt, welches in der Abwesenheit eines Calcium-blockierenden Mittels (in einer Referenzlösung) vernetzt wurde, welche im Wesentlichen dieselbe Intensität für die γ-γ-Bande aufweist.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Fibrin-umfassende Röhre, einen Faden oder einen Gegenstand irgendeiner anderen Form, welcher nicht gestreckt wurde, aber welcher zum Strecken geeignet ist. Die Form, wie z.B. eine Röhre, ein Faden oder ein Gegenstand, wird durch Komprimieren einer Lösung, welche Fibrinogen-Material und Thrombin umfasst, hergestellt, vorzugsweise in einer Form, welche zusätzlich mit einem zentralen Dorn ausgestattet ist. Vorzugsweise wird die Lösung, welche Fibrinogen-Material und Thrombin umfasst, in der Form komprimiert, während die Polymerisation durchgeführt wird.
  • Gemäß einem besonderen Verfahren wird ein fotoaktivierbares Thrombin verwendet, um sicherzustellen, dass die Polymerisation und das Vernetzen im Wesentlichen nur in der Form stattfinden, um das geformte Produkt zu erhalten.
  • Gemäß einer ersten Ausführungsform werden Teilchen, welche aktivierbares Thrombin und Fibrinogen-Material enthalten, oder wird ein Gemisch aus Teilchen, welches entsprechend aktivierbares Thrombin und Fibrinogen-Material enthält oder ein Gemisch davon, in eine Form gegeben (vorzugsweise nach einem homogenen Mischen der Teilchen). Die in die Form gebrachten Teilchen werden durchnässt oder befeuchtet, und das Thrombin wird zum Auslösen der Polymerisation aktiviert. Möglicherweise werden die Teilchen befeuchtet oder benässt, bevor sie in die Form gegossen oder gebracht werden. Nach dem Polymerisieren und vorzugsweise der Entfernung des nicht polymerisierten Fibrinogens, kann das geformte Produkt gestreckt werden.
  • Gemäß einer zweiten Ausführungsform werden Schichten von Teilchen, welche aktivierbares Thrombin und Fibrinogen-Material enthalten oder wird ein Gemisch aus Teilchen, welches entsprechend aktivierbares Thrombin und Fibrinogen-Material enthält oder ein Gemisch davon, in einer Form übereinander gelagert (vorzugsweise nach einem homogenen Mischen der Teilchen). Nach jedem Aufbringen einer Schicht wird die Schicht befeuchtet oder durchnässt, und das Thrombin wird an der Stelle aktiviert, wo eine Fibrin-Struktur benötigt wird. Um den Durchnässungsschritt zu vermeiden, wird möglicherweise eine Suspension der Teilchen oder eine Paste der Teilchen verwendet, anstelle eines Gemisches aus trockenen Teilchen. Nach der Polymerisation aller übereinander gelagerten Schichten, wird das polymerisierte Produkt entfernt und gewaschen, um das nicht polymerisierte Fibrinogen und inaktive Thrombin zu entfernen. Das polymerisierte Produkt wird anschließend möglicherweise gestreckt.
  • Wenn in der letzteren Ausführungsform trockene oder im Wesentlichen trockene Teilchen verwendet werden, ist es auch möglich, den Durchnässungsschritt so zu steuern, dass im Wesentlichen nur die Fläche oder Zone befeuchtet oder durchnässt wird, wo das Fibrin benötigt wird.
  • Gemäß noch einem weiteren möglichen Verfahren, welches aktivierbares Thrombin verwendet, wird ein Fibrin-umfassendes Material, z.B. ein Gerinnsel, hergestellt und komprimiert. Anschließend wird/werden möglicherweise während des Kompressionsschritts, (ein) spezifische/r aktivierende/r (zum Beispiel Licht) Strahl/en auf eine spezifische Fläche oder Zone des komprimierten Materials gerichtet, um die Polymerisation des Fibrinogens an spezifischen Flächen oder Zonen des Materials auszulösen. Nach der Polymerisation und der möglichen Entfernung des nicht polymerisierten Fibrinogen-Materials, kann das Fibrin-umfassende Produkt anschließend gestreckt werden.
  • Gemäß einem Detail des Verfahrens, umfasst das Verfahren weiterhin einen Trocknungsschritt.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines geformten Gegenstands, welcher mindestens teilweise aus Fibrin-Material hergestellt ist, in welchem eine wässrige Lösung, welche Fibrinogen-Material und Thrombin in einer inaktiven Form enthält, bereitgestellt wird, wobei die Menge von in der Lösung vorliegendem Wasser vorteilhafterweise derart ist, dass nach Aktivierung des Thrombins und Polymerisation des Fibrin-enthaltenden Materials zu einem Gel im Wesentlichen kein Wasser entfernt werden kann, wenn das Gel einer Zentrifugation mit 1000 Umdrehungen pro Minute (vorteilhafterweise 2000 Umdrehungen pro Minute, vorzugsweise mehr als 2500 Umdrehungen pro Minute) ausgesetzt ist, und in welchem das in der Lösung vorliegende Thrombin mindestens teilweise aktiviert wird. Das in der Lösung vorliegende Thrombin wird vorteilhafterweise mindestens teilweise aktiviert, wenn die Lösung z.B. einer Kompression, vorteilhafterweise in einer Form oder in Düsen, ausgesetzt wird.
  • Der Fibrin-umfassende, geformte Gegenstand kann danach einem Streck- und/oder Trocknungsverfahren ausgesetzt werden, wobei das Strecken vorzugsweise während eines Trocknungsschrittes durchgeführt wird. Der geformte Fibrin-Gegenstand kann auch zuerst mindestens teilweise getrocknet und anschließend gestreckt werden.
  • Die Fibrinogen-Thrombin-Lösung kann durch Mischen von Wasser mit Teilchen hergestellt werden, welche ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus einem Gemisch aus Fibrinogen-enthaltenden Teilchen und inaktives Thrombin-enthaltenden Teilchen, Teilchen, welche Fibrinogen-Material und inaktives Thrombin enthalten und Gemischen davon.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen eines geformten Gegenstandes, welcher mindestens teilweise aus Fibrin hergestellt wird oder mindestens teilweise ein erfindungsgemäßes Fibrin umfasst. Der Gegenstand kann aus einem Gemisch von Teilchen hergestellt werden, welches mindestens Teilchen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Gemisch aus Fibrinogen-enthaltenden Teilchen und inaktives Thrombin-enthaltenden Teilchen, Teilchen, welche Fibrinogen-Material und inaktives Thrombin enthalten, und Gemischen davon, enthält. Das Gemisch kann komprimiert oder kompaktiert werden, vorteilhafterweise in einer Form oder in Düsen, in welchen die komprimierten oder kompaktierten Teilchen durchnässt oder befeuchtet werden, und in welchen das Thrombin mindestens teilweise aktiviert wird. Der Fibrin-umfassende, geformte Gegenstand kann danach einem Strecken und/oder Trocknen unterzogen werden, wobei das Strecken vorzugsweise während eines Trocknungsschrittes durchgeführt wird. Der Fibrin-umfassende, geformte Gegenstand kann auch zuerst mindestens teilweise getrocknet und anschließend gestreckt werden.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform kann der Gegenstand aus Teilchen hergestellt werden, wobei die durchnässten oder befeuchteten Teilchen in eine Form gegossen oder durch Düsen extrudiert werden, in welchen das Thrombin mindestens in einem Teil der gegossenen oder extrudierten Teilchen, mindestens teilweise aktiviert wird. Der geformte Fibrin-Gegenstand kann danach einem Strecken und/oder einem Trocknen ausgesetzt werden, wobei das Strecken während eines Trocknungsschrittes durchgeführt werden kann. Möglicherweise wird der geformte Fibrin-Gegenstand zuerst mindestens teilweise getrocknet und anschließend gestreckt. Vorteilhafterweise wird das Gemisch der Teilchen mindestens teilweise in der Form oder den Düsen komprimiert oder kompaktiert, und dort wird das Thrombin mindestens teilweise in dem komprimierten und kompaktierten Gemisch aktiviert.
  • Das Verfahren kann die Bildung einer Vielzahl von Schichten einschließen.
  • Ein anderes erfindungsgemäßes Verfahren ist ein Verfahren zur Herstellung eines geformten Gegenstands, welcher mindestens teilweise aus Fibrin hergestellt wird, in welchem eine Fibrinogen-inaktives Thrombin-Lösung oder ein Gel oder ein durchnässter Kuchen hergestellt wird, und in welchem das Thrombin der Lösung oder des Gels lokal aktiviert wird, um Fibrin-Bindungen an der Stelle zu bilden, wo das Thrombin aktiviert wird. Möglicherweise nach einem Wasch schritt kann der geformte Fibrin-Gegenstand danach einem Strecken und/oder Trocknen unterzogen werden, wobei das Strecken möglicherweise während eines Trocknungsschrittes durchgeführt wird. Möglicherweise wird der geformte Fibrin-Gegenstand zuerst mindestens teilweise getrocknet und anschließend gestreckt.
  • Die komprimierte Röhre oder der Faden oder der Gegenstand wird vorteilhafterweise mindestens teilweise in einer Lösung vernetzt, welche ein Vernetzungsmittel enthält, wobei der Vernetzungsschritt vor dem Trocknungsschritt durchgeführt wird. Die Röhre oder der Faden oder der Gegenstand wird zum Beispiel aus Fibrin und aus einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Fibrinogen, Chondroitin-4-Sulfat, Dermatansulfat, Keratansulfat, Hyaluronsäure, Chitosan, Chitin, Alginat, Laminin, Elastin, Fibronectin, Collagen, organischem Polymer, Peptid, Derivaten davon und Gemischen davon, hergestellt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Röhre oder der Faden oder der Gegenstand aus einer Fibrinogen- oder Fibrin-Lösung hergestellt, welche vorteilhafterweise weniger als 10 IU/ml Thrombin, vorteilhafterweise weniger als 5 IU/ml Thrombin, vorzugsweise weniger als 2 IU/ml Thrombin, am meisten bevorzugt weniger als 1 IU/ml enthält.
  • Gemäß einer möglichen Ausführungsform wird die Röhre oder der Faden oder der Gegenstand aus einer Fibrin-Lösung hergestellt, welche mindestens 3 mg/ml, vorteilhafterweise mindestens 5 mg/ml, vorzugsweise mindestens 10 mg/ml Fibrinogen-Material enthält. Die Fibrin- oder Fibrinogen-Lösung enthält vorteilhafterweise ein Calcium-hemmendes Mittel, vorzugsweise in einer Konzentration, welche ausreicht, um eine Gerinnungszeit von mehr als 30 Sekunden, zum Beispiel von mehr als 60 Sekunden, am meisten bevorzugt von mehr als 120 Sekunden, zu erreichen.
  • Gemäß einer möglichen Ausführungsform wird die Röhre oder der Faden oder der Gegenstand aus einer Fibrin- oder Fibrinogen-Lösung hergestellt, welche mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Fibrin, Fibrinogen-Material, Chondroitin-4-Sulfat, Dermatansulfat, Keratansulfat, Hyaluronsäure, Chitosan, Chitin, Alginat, Laminin, Elastin, Fibronectin, Collagen und Gemischen davon und mindestens einem Additiv, enthält.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Röhre oder der Faden oder der Gegenstand aus einer Fibrinogen- oder Fibrin-Lösung hergestellt, welche fotoaktivierbares Thrombin enthält, wobei das Thrombin am meisten bevorzugt aktiviert wird, wenn die Fibrin-Fibrinogen-Lösung sich in der Form befindet. Die Röhre oder der Faden oder der Gegenstand, welche durch dieses Verfahren hergestellt werden, können danach beschichtet werden und/oder einem Strecken ausgesetzt werden.
  • BESCHREIBUNG DER BEISPIELE
  • Beispiel 1
  • Zu einer wässrigen Lösung, welche 100 mg Fibrinogen/ml enthielt und einen pH-Wert von 7,1, einen Albumingehalt von weniger als 5 Gew.-% des Gewichts des Fibrinogens, einen Faktor XIII-Gehalt von ungefähr 0,1 IU pro mg Fibrinogen aufwies, wurde 1 ml einer Phosphatpufferlösung (PBS) pro ml der wässrigen Fibrinogen-enthaltenden Lösung hinzugefügt (Zusammensetzung der PBS-Pufferlösung: NaCl 8 g/l, KCl 200 mg/l, Na2HPO4 1,15 g/l, KH2PO4 200 mg/l). Der pH-Wert der so hergestellten, gepufferten Fibrinogen-enthaltenden Lösung betrug 7,2, während der Fibrinogen-Gehalt 50 mg/ml betrug. Eine Lösung, welche 1 IU Thrombin pro ml enthielt (die Thrombin-Lösung wurde aus Thrombin-Pulver und PBS hergestellt) wurde zu der Pufferlösung in einem Verhältnis von 1 ml Thrombin-Lösung pro ml Fibrinogen-Lösung hinzugefügt. Wenn diese Menge PBS verwendet wurde, betrug die Gerinnungszeit des Reaktionsgemisches 430 Sekunden bei 37°C, wobei die Gerinnungszeit unter Verwendung des Gerätes "Dade Behring BFT II" ® (Version 1.2 – Erscheinungsdatum der technischen Anleitung Oktober 1999) von Dade Behring, Deutschland, gemessen wurde. In dem Gerät wurde ein Plastikröhrchen, welches 0,5 ml der Lösung enthielt, in das Gerät gebracht, um eine Bewegung (mit Hilfe eines Rührstabs) und eine im Wesentlichen konstante Temperatur der zu testenden Probe sicherzustellen. Das Gerät ermöglicht aufgrund des Rührstabs den Nachweis irgendwelcher kleiner Wirbel oder Gerinnsel, welche in der Probe anwesend sind.
  • Die Lösung, welche Fibrinogen-Material und Thrombin enthielt, wies eine Osmolarität von ungefähr 450 mosm auf, wobei die Osmolarität unter Verwendung des Geräts FISKE 2400 OSMOMETER (Fiske Associates) gemäß dem folgenden Verfahren gemessen wurde:
  • Eine Probe wird mehrere Grad unter den Gefrierpunkt tiefgekühlt. Die freigesetzte Fusionshitze lässt die Probentemperatur ein temporäres "flüssig-fest"-Gleichgewicht erreichen. Das Gleichgewicht ist per Definition der Gefrierpunkt der Lösung. Dieser ist abhängig vom Salzgehalt, wobei der Salzgehalt durch Osmolaritätsmessungen bestimmt wird. Die Osmolarität ist gleich den Osmol-Werten der gelösten Substanz pro kg des reinen Lösungsmittels.
  • Die Polymerisation und teilweise Vernetzung des so gebildeten Fibrins wurden in einer Röhre durchgeführt, welche einen inneren Durchmesser von ungefähr 2 mm aufwies, um eine Röhre zu erhalten, welche ein Hydrogel enthielt, wobei das Hydrogel eine optische Dichte (gemessen bei einer Wellenlänge von 800 nm) von 0,255 AUFS (für engl.: Absorbance Unit Full Scale) aufwies.
  • Die Hydrogel-enthaltende Röhre wurde mit einem Druck von 2 kg/m2 komprimiert.
  • Während der Kompression wird Wasser aus dem Hydrogel ausgestoßen und ein Fibrin-enthaltender Faden wird gebildet.
  • Danach wird der geformte Faden aus der Röhre entfernt und in der Luft bis zu einem Durchmesser von 200 μm gestreckt.
  • Da der PBS-Puffer Phosphat enthält, war die Struktur mit P angereichert. Das Gewichtsverhältnis P/Fibrinogen-Material der Struktur beträgt ungefähr 0,3%.
  • Die Struktur wurde unter aseptischen Bedingungen mit sterilem und pyrogenfreiem Wasser gewaschen, und kann möglicherweise weiterhin mit dafür bekannten Verfahren sterilisiert werden, zum Beispiel durch γ-Bestrahlung (35 KGray).
  • 1 stellt eine Querschnittsansicht (SEM, Rasterelektronenmikroskop) des aus der Röhre entfernten Fibrin-enthaltenden Fadens vor seinem Strecken dar. Der Faden weist einen Durchmesser von ungefähr 2 mm auf.
  • 2 stellt eine vergrößerte Ansicht (SEM, Rasterelektronenmikroskop) der Außenwand des Fadens aus 1 dar, während 3 eine Querschnittsansicht (SEM, Rasterelektronenmikroskop) des Fadens aus 1 darstellt. Aus den 2 und 3 wird ersichtlich, dass die Fibrin-Dichte in der Außenwand größer ist als in dem Querschnitt, und dass die Porengröße in dem Querschnitt größer ist als in der Außenwand.
  • Nach Strecken des Fadens in der Luft (Streckrichtung: Längsachse des Fadens) wurde der Durchmesser des Fadens auf ungefähr 200 μm reduziert (4). 5 stellt eine vergrößerte Ansicht (SEM, Rasterelektronenmikroskopie) der äußeren Oberfläche des gestreckten Fadens aus 4 dar, während 6 eine vergrößerte Ansicht (SEM, Rasterelektronenmikroskopie) des Querschnitts des gestreckten Fadens darstellt. Das Fibrin-Material wurde in Bezug auf die Streckrichtung (Längsachse des Fadens) ausgerichtet, wodurch im Wesentlichen kein Fibrin in der Querschnittsansicht gesehen werden konnte, während das meiste Fibrin auf der Außenwand sichtbar war. Nach dem Strecken wurde die Porengröße des Fadens auf weniger als 0,1 μm in der Querschnittsansicht reduziert.
  • Ein Teil des Fadens aus 1 wurde in einer Fixierlösung (Glutaraldehyd: 2 Gew.-%) gestreckt. Nach dem Strecken wies der Faden einen Durchmesser von ungefähr 400 μm auf. 7 stellt eine Querschnittsansicht des Fadens nach dem Strecken in der Fixierlösung dar. 8 stellt eine vergrößerte Ansicht der äußeren Oberfläche des Fadens dar, während 9 eine vergrößerte Ansicht des Querschnitts des Fadens aus 7 darstellt. Diese Figuren zeigen, dass die Fasern parallel zur Streckrichtung (Längsachse des Fadens) ausgerichtet sind, und dass das Hohlraumvolumen zwischen den Fasern weniger als 0,2 μm beträgt.
  • Es wurde beobachtet, dass der getrocknete, gestreckte, Fibrin-enthaltende Faden seine mechanischen Eigenschaften nach einer Hydratisierung wiedererlangte.
  • Beispiel 2
  • Beispiel 1 wird wiederholt, außer dass die Fibrinogen-Thrombin-Lösung in eine Form mit einer zylindrischen Kammer (mit einem Durchmesser von ungefähr 4 mm) injiziert wurde, welche mit einem zentralen Dorn (mit einem Durchmesser von ungefähr 2 mm) ausgestattet war. Die Lösung wurde in der Form polymerisiert. Nach der Polymerisation wurde der Dorn, welcher mit einer Schicht aus polymerisiertem Fibrin ausgestattet war, aus der Form entfernt und einer Kompression (Druck: 2 kg/cm2) ausgesetzt. Die Kompression wurde durchgeführt, indem der mit der Schicht ausgestattete Dorn in eine Druckkammer gebracht wurde. Während des Kompressionsschrittes wurde etwas Wasser aus der Schicht ausgestoßen.
  • 10 stellt eine perspektivische Ansicht der Röhre dar, während 11 eine Querschnittsansicht der Röhre darstellt. Der Durchmesser der Röhre betrug ungefähr 2 mm, während die Wanddicke ungefähr 100 μm betrug.
  • 12 zeigt die Fibrin-Struktur entlang der Innenseite der Röhre, während 13 die Fibrin-Struktur entlang der Außenseite der Röhre zeigt. 14 stellt eine Querschnittsansicht der Röhre am Injektionspunkt der Fibrinogen-Thrombin-Lösung dar. Die Figur zeigt die Flusslinien des Fibrin-Materials in der Form.
  • Danach wurde die Fibrin-Röhre einer Streckung ausgesetzt.
  • Nach der Streckung wies die Röhre einen inneren Durchmesser von ungefähr 1 mm und eine Wanddicke von ungefähr 50 μm auf.
  • Beispiele 3 bis 14
  • Beispiel 1 wurde wiederholt, außer dass die Fibrinogen-enthaltende Lösung mit einer Lösung gemischt wurde, welche ein anderes Biomaterial oder andere Biomaterialien enthielt. Die Biomateriallösung wurde zu der Fibrinogen-Lösung hinzugefügt, bevor die Thrombin-Lösung hinzugefügt wurde. Die Biomateriallösung, welche zu der Fibrinogen-Lösung hinzugefügt werden sollte, wies einen Biomaterialgehalt von 25 mg/ml auf und wurde zu der Fibrinogen-Lösung (welche 25 mg Fibrin/ml enthielt) in einem Verhältnis von 1:1 (1 ml Biomateriallösung wurde pro 1 ml Fibrinogen-Lösung hinzugefügt) hinzugefügt.
  • Die folgende Tabelle gibt das hinzugefügte Biomaterial an.
    Beispiel hinzugefügtes Biomaterial
    3 Chondroitin-4-Sulfat
    4 Dermatansulfat
    5 Keratansulfat
    6 Hyaluronsaure
    7 Chitosan
    8 Alginat
    9 Laminin
    10 Fibronectin
    11 Elastin
    12 Collagen
    13 Collagen 50% + Fibronectin 50%
    14 Fibronectin 50% + Alginat 50%
  • Beispiele 15 bis 25
  • Beispiel 1 wurde wiederholt, außer dass die Additive zu der Lösung vor ihrer Polymerisation hinzugefügt wurden. Die Additive wurden zu der Lösung aus Fibrinogen vor ihrem Mischen mit der Thrombin-Lösung hinzugefügt.
  • Die folgende Tabelle gibt die Additive und die Menge der hinzugefügten Additive (mg/ml der Fibrinogen-Lösung) an.
    Beispiel Additiv Menge der Lösung mg/ml
    15 Knochenwachstumsfaktor BMP (für engl.: bone growth factor) 1
    16 Osteoblast 1
    17 Indomethacin (entzündungshemmend) 3
    18 Paracetamol (Schmerzmittel) 3
    19 Glycerin 5
    20 ein Frazzled-Polypeptid (Verbindung zur Verhinderung einer Transplantatabstoßung)
    21 Calciumglycerophosphat 2
    22 Morphin 1
    23 Sulfamid 2
    24 Natriumpolyethylen 3
    25 Zocor® 2
  • Beispiel 26
  • Beispiel 1 wurde wiederholt, außer dass das Strecken des Fibrin-enthaltenden Fadens in einem Wasserbad, welches Glutaraldehyd (Konzentration: 2 Gew.-%) enthielt, durchgeführt wurde.
  • Beispiel 27
  • Beispiel 2 wurde wiederholt, außer dass das Strecken des Fibrin-enthaltenden Fadens in einem Wasserbad, welches Glutaraldehyd (Konzentration: 2 Gew.-%) enthielt, durchgeführt wurde.
  • Beispiel 28
  • Beispiel 1 wurde wiederholt, außer dass die Lösung auf einer Trägerplatte polymerisiert wurde, um eine Fibrin-enthaltende Schicht mit einer Dicke von ungefähr 2 mm herzustellen.
  • Die Schicht wurde in einer Stickstoffatmosphäre in eine Richtung gestreckt (Richtung parallel zur Ebene, welche durch die Schicht definiert wurde), um die Dicke des Films auf 250 μm zu reduzieren.
  • Beispiel 29
  • Beispiel 28 wurde wiederholt, außer dass die Schicht in einer ersten Richtung bis zu einer Verringerung der Dicke auf 1 mm gestreckt wurde, und anschließend in einer zweiten Richtung, senkrecht zur ersten Richtung, wobei die erste und die zweite Richtung parallel zur Ebene liegen, welche durch die Schicht definiert ist. Nach dem zweiten Strecken wies der Film eine Dicke von ungefähr 500 μm auf. Der mit diesem Verfahren hergestellte Film stellt keine Ausführungsform der Erfindung dar.
  • Beispiel 30
  • Beispiel 28 wurde wiederholt, außer dass die Schicht lokal ausgedehnt wurde, wodurch der Film mit mehreren gestreckten Abschnitten, welche voneinander entfernt waren, ausgestattet wurde. Die gestreckten Abschnitte wiesen eine Dicke von ungefähr 1 mm auf.
  • Beispiele 31 bis 33
  • Die Beispiele 28 bis 30 wurden wiederholt, außer dass das Strecken in einem Bad, welches Glutaraldehyd enthielt (Konzentration: 2 Gew.-%), durchgeführt wurde, und dass der gestreckte Film in einer Stickstoffatmosphäre getrocknet wurde.
  • Beispiel 34
  • Ein polymerisierter Faden (nicht gestreckt) wurde wie in Beispiel 1 hergestellt. Der Faden wurde anschließend als der zentrale Dorn einer Form wie in Beispiel 2 verwendet.
  • Ein Collagen-Lösung (wie in der US 4,963,146 zum Beispiel in Spalte 12 offenbart) wurde anschließend in die Form injiziert.
  • Nach der Polymerisation wurde der zweischichtige Faden mit einem äußeren Durchmesser von 3 mm gestreckt, um den Durchmesser des Fadens auf ungefähr 500 μm zu reduzieren.
  • Beispiele 35 und 36
  • Der gestreckte Faden aus Beispiel 1, die gestreckte Röhre aus Beispiel 2 und der gestreckte Film aus Beispiel 28 wurden mit einer Collagen-Schicht mit einer Dicke von ungefähr 250 μm beschichtet.
  • Beispiel 37
  • Die Fäden aus Beispiel 1 wurden nach dem Trocknen zum Stricken eines Gewebes verwendet.
  • Das Gewebe wurde anschließend in ein Glutaraldehyd-Bad (2 Gew.-%) getaucht, um die Fäden an ihren Kreuzungspunketn miteinander zu vernetzen.
  • Das Gewebe wurde anschließend gewaschen, getrocknet und durch γ-Bestrahlung bei niedriger Temperatur (–25°C) sterilisiert.
  • Das sterile und pyrogenfreie Gewebe kann als ein Träger für Proteine verwendet werden, um eine Substanz aus dem Blut eines menschlichen Patienten zu entfernen. Das Koppeln des/der Proteins/e auf den Träger kann gemäß dem in der US 5,817,528 offenbarten Verfahren durchgeführt werden, dessen Inhalt durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
  • Das an die Struktur gekoppelte Protein ist zum Beispiel das Protein A.
  • Andere Proteine, welche an die Struktur gekoppelt werden könnten, sind: Streptococcus Protein G, Anti-Mensch Immunglobulin-Antikörper, Anti-LDL-Antikörper, usw.
  • Die mit dem/den Protein/en ausgestattete Struktur kann in einer Säule verwendet werden, um Immunglobulin G oder M oder A oder E, LDL oder Lipoprotein A zu entfernen.
  • Beispiel 38
  • Der gestreckte Faden aus Beispiel 1 wurde nach dem Trocknen und der Sterilisation mit einem Arzneimittel oder einem aktiven Mittel gefüllt.
  • Für das Füllen wurde die Struktur in eine Lösung getaucht, welche das Arzneimittel oder das aktive Mittel in einer gelösten Form enthielt. Danach wird das Lösungsmittel zum Beispiel durch Lyophilisation entfernt. Das bevorzugte Lösungsmittel ist Wasser oder ein wässriges Medium (ein wässriges Medium, welches ein Polyethylenglykol enthält, zum Beispiel ein PEG mit einem niedrigen Molekulargewicht, PEG 400, PEG 600, usw.).
  • Beispiele für mögliche aktive Mittel oder Arzneimittel sind: Antikörper, ein antimikrobielles Mittel, ein Mittel zur Erhöhung der Biokompatibilität der Struktur, Proteine, Antikoagulantien, entzündungshemmende Verbindungen, Verbindungen zur Verringerung der Transplantatabstoßung, lebende Zellen, Zellwachstums-Hemmstoffe, Endothelzellen stimulierende Mittel, Antibiotika, Antiseptika, Analgetika, Antineoplastika, Polypeptide, Protease-Hemmer, Vitamine, Cytokin, Cytotoxine, Mineralien, Proteine, Interferone, Hormone, Polysaccharide, genetische Materialien, Proteine, welche das Wachstum und/oder das Anheften von Endothelzellen an dem vernetzten Fibrin unterstützen oder stimulieren, Wachstumsfaktoren, Zellwachstumsfaktoren, Wachstumsfaktoren zur Heparinbindung, Tanninsäure, Nervenwachstumsfaktor, neurotropher Faktor (NTF), Neurothrophin 3 (NT3), vom Gehirn abgeleiteter NTF (BDNTF), ciliärer NTF (CNTF), Substanzen gegen Cholesterin, Schmerzmittel, Collagen, Osteoblasten, Chondroblasten, Chondrozyten, Osteoklasten, hämatopoeitische Zellen, Stromazellen, Knochenvorläuferzellen, Arzneimittel, Antikoagulantien, Poly-DL-Lactat, Alginat, rekombinantes Material, Triglyceride, Fettsäuren, C12-C24-Fettsäuren, Substanzen gegen Cholesterin, Schmerzmittel, usw. und Gemische davon.
  • Die gefüllten Fäden (welche als Arzneimittelabgabesystem wirken) können möglicherweise danach in Granula geschnitten werden.
  • Beispiel 39
  • Beispiel 1 wurde für die Herstellung eines Hydrogels wiederholt. In Beispiel 39 wurde jedoch die Hälfte des in Beispiel 1 verwendeten Volumens des PBS durch eine PAS (= Blutplättchen Additivlösung, engl.: Platelet Additive Solution)-Pufferlösung ersetzt.
  • Aufgrund der Verwendung eines Gemisches aus PAS- und PBS-Puffern, war das Volumen der porösen Schicht 2 nach seiner Hydratisierung im Wesentlichen gleich zu dem Volumen der Schicht vor seiner Hydratisierung.
  • Beispiele 40 bis 43
  • Beispiel 1 wurde wiederholt, außer dass die Kompression gesteuert wurde, um das aus dem Hydrogel entfernte Wasservolumen zu kontrollieren.
  • Das in den Beispielen 40, 41, 42 und 43 gebildete Hydrogel wies einen Wasserverlust von jeweils 5 Volumen-%, 10 Volumen-%, 15 Volumen-% und 20 Volumen-% auf. Ein Wasserverlust von 5 Volumen-% bedeutet, dass ein Wasservolumen, welches 5% des Volumens des anfänglichen Hydrogels (vor der Streckung) entspricht, den Filter passierte und daher aus dem Hydrogel entfernt wurde.
  • Beispiel 44
  • Beispiel 1 wurde wiederholt, außer dass Zitronensäure zu der Lösung hinzugefügt wurde, welche das Fibrin-Fibrinogen-Thrombin enthielt, so dass die Polymerisation bei einem pH-Wert von 4,5 durchgeführt wird.
  • Nach der Polymerisation und dem Strecken wurde der Faden gewaschen, um die überschüssige Zitronensäure zu entfernen.
  • Beispiele 45 bis 48
  • Beispiel 1 wurde wiederholt, außer dass die Konzentrationen des Fibrinogen-Materials und des Thrombins in der Lösung Fibrinogen-Thrombin variierten.
  • Die folgende Tabelle gibt die Konzentration des Fibrinogens und Thrombins nach dem Mischen der Fibrinogen-Lösung mit der Thrombin-Lösung an.
    Beispiel Fibrinogen (mg/ml) Thrombin IU/ml
    45 50 1
    46 100 1
    47 200 1
    48 100 2
  • Beispiel 49
  • Beispiel 1 wurde wiederholt, außer dass nach dem Kompressionsschritt der geformte Faden durch eine Gammabestrahlung bei einer Temperatur von –25°C sterilisiert wurde. Danach wurde der sterilisierte, geformte Faden in der Luft bis zu einem Durchmesser von 200 μm gestreckt.
  • Beispiel 50
  • Beispiel 1 wurde wiederholt, außer dass ein fotoaktivierbares Thrombin (Cryolife) verwendet wurde.
  • Das Fibrinogen-fotoaktivierbares Thrombin wurde in der zylindrischen Form, deren Wand transparent war, komprimiert. Das Mischen und die Kompression wurden in einem dunklen Raum oder durch ein Licht absorbierendes Gerät durchgeführt. Wenn es komprimiert war, wurde das Thrombin durch Licht aktiviert.
  • Die komprimierte Röhre wurde danach aus der Form entfernt und einem Strecken unterzogen, um einen Faden mit einem Durchmesser von 200 μm zu bilden.
  • Beispiel 51
  • Trockene Teilchen des Fibrinogen-Materials und fotoaktivierbares Thrombin wurden miteinander gemischt. Die gemischten Teilchen wiesen ein Verhältnis Fibrinogen/fotoaktivierbares Thrombin von ungefähr 100 mg/20 IU auf.
  • Das Gemisch wurde mit Wasser gemischt, wobei dessen Menge derart war, dass nach Aktivieren des Thrombins und Polymerisation (mit Vernetzung) des Fibrinogen-Materials das Fibrin-Produkt im Wesentlichen keine Wasserentfernung aufwies, wenn es einer Zentrifugation mit 2000 Umdrehungen pro Minute ausgesetzt war.
  • Das wässrige Gemisch wurde in eine Form gegossen und komprimiert. Während des Kompressionsschrittes wurde das Thrombin aktiviert.
  • Das geformte Produkt wurde anschließend einem Strecken ausgesetzt.
  • Beispiel 52
  • Trockene Teilchen des Fibrinogen-Material und fotoaktivierbares Thrombin wurden miteinander gemischt. Die gemischten Teilchen wiesen ein Verhältnis Fibrinogen/fotoaktivierbares Thrombin von ungefähr 100 mg/20 IU auf.
  • Das Gemisch der Teilchen wurde in eine Form gegossen. Danach wurden die in der Form vorliegenden Teilchen mit einer Menge Wasser durchnässt, so dass nach Aktivieren des Thrombins und Polymerisation (mit Vernetzung) des Fibrinogen-Materials das Fibrin-Produkt im Wesentlichen keine Wasserentfernung aufwies, wenn es einer Zentrifugation mit 2000 Umdrehungen pro Minute ausgesetzt war.
  • Das durchnässte Gemisch wurde komprimiert. Während des Kompressionsschrittes wurde das Thrombin aktiviert.
  • Das geformte Produkt wurde anschließend einem Strecken ausgesetzt und anschließend einem Trocknen.
  • Beispiel 53
  • Trockene Teilchen des Fibrinogen-Materials und fotoaktivierbares Thrombin wurden miteinander gemischt. Die gemischten Teilchen wiesen ein Verhältnis Fibrinogen/fotoaktivierbares Thrombin von ungefähr 100 mg/20 IU auf.
  • Eine Schicht der Teilchen wurde auf eine Trägeroberfläche gebracht. Die Schicht wird durchnässt, und die Schicht wird einer lokalen Aktivierung des Thrombins an der Stelle ausgesetzt, an der das Fibrin-Produkt geformt werden soll.
  • Danach wird eine neue Schicht der Teilchen auf die vorhergehende Schicht gebracht, welche eine Trägeroberfläche bildet. Die neue Schicht wird anschließend durchnässt und einer lokalen Aktivierung des Thrombins ausgesetzt, wo das Fibrin-Produkt geformt werden soll.
  • Das Verfahren wird anschließend Schicht für Schicht fortgesetzt.
  • Das geformte Produkt wurde anschließend einem Waschen ausgesetzt, anschließend einem Strecken und abschließend einem Trocknen.
  • Beispiel 54
  • Trockene Teilchen des Fibrinogen-Materials und fotoaktivierbares Thrombin wurden miteinander gemischt. Die gemischten Teilchen wiesen ein Verhältnis Fibrinogen/fotoaktivierbares Thrombin von ungefähr 100 mg/20 IU auf.
  • Das Gemisch der Teilchen wurde in eine Form gegossen und komprimiert. Danach wurden die in der Form vorliegenden Teilchen mit einer Menge Wasser durchnässt, so dass nach Aktivieren des Thrombins und Polymerisation (mit Vernetzung) des Fibrinogen-Materials das Fibrin-Produkt im Wesentlichen keine Wasserentfernung aufwies, wenn es einer Zentrifugation mit 2000 Umdrehungen pro Minute ausgesetzt war.
  • Das Thrombin wurde anschließend zum Auslösen der Polymerisation aktiviert.
  • Das geformte Produkt wurde anschließend einem Strecken ausgesetzt und anschließend einem Trocknen.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere in den Beispielen, in welchen ein Kompressionsschritt auf die Fibrinogen-Thrombin-Lösung oder auf das Fibrin-Gerinnsel ausgeübt wird, kann die Kompression durch Stellen der Lösung oder des Gerinnsels in ein Vakuum durchgeführt werden. Dies ist vorteilhaft, um die Bildung von Hohlräumen oder von großen Hohlräumen zu verhindern. Vorzugsweise wird das Vakuum während der Polymerisation, am meisten bevorzugt vor und während der Polymerisation ausgeübt.

Claims (34)

  1. Langgestreckte Biopolymerstruktur, enthaltend Fibrin mit mindestens einem gestreckten Teil in nur eine Streckrichtung, wobei die langgestreckte Struktur die Form eines Fadens oder einer Röhre aufweist.
  2. Struktur nach Anspruch 1, in welcher die Struktur weiter ein Material, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Fibrinogen, Chondroitin-4-Sulfat, Dermatansulfat, Keratansulfat, Hyaluronsäure, Chitosan, Chitin, Alginat, Laminin, Elastin, Fibronectin, Collagen, organischem Polymer, Peptid, Derivaten davon und Gemischen davon, enthält.
  3. Struktur nach Anspruch 1, in welcher der gestreckte Teil der Struktur porös ist.
  4. Struktur nach Anspruch 1, in welcher das Material des gestreckten Teils der Struktur mindestens zwei Dichten aufweist, welche unterschiedlich voneinander sind.
  5. Struktur nach Anspruch 4, in welcher die erste Dichte mindestens das 1,5-fache der zweiten Dichte beträgt.
  6. Struktur nach Anspruch 4, in welcher die erste Dichte mindestens das 5-fache der zweiten Dichte beträgt.
  7. Struktur nach Anspruch 1, in welcher der gestreckte Teil einen äußeren Durchmesser von weniger als 10 mm aufweist.
  8. Struktur nach Anspruch 1, in welcher der gestreckte Teil eine Form einer Röhre mit einem zu der Streckrichtung im wesentlichen parallelen zentralen Kanal aufweist, wobei der zentrale Kanal einen zu der Streckrichtung senkrechten Querschnitt mit einem Durchmesser von weniger als 15 mm aufweist.
  9. Struktur nach Anspruch 8, in welcher die Röhre eine Wanddicke zwischen 0,1 mm und 5 mm aufweist.
  10. Struktur nach Anspruch 1, in welcher der Anteil an Fibrin im resultierenden Produkt mehr als 50% der Komponenten des Ausgangsmaterials beträgt.
  11. Struktur nach Anspruch 1, in welcher die langgestreckte Struktur mindestens teilweise quervernetztes Fibrin enthält.
  12. Verfahren zur Herstellung einer langgestreckten Biopolymerstruktur nach Anspruch 1, umfassend die Schritte: des Bereitstellens einer ersten Komponente eines Fibrinogen-enthaltenden Materials, des Bereitstellens einer zweiten Komponente einer Substanz mit einer Befähigung, Fibrinogen in Fibrin umzuwandeln, gegebenenfalls des Bereitstellens einer Struktur eines Biopolymers mit einem gestreckten Teil in nur einer Streckrichtung in der ersten oder zweiten Komponente, und des Bildens eines Fibrin-enthaltenden Materials durch Mischen der ersten Komponente mit der zweiten Komponente unter Bildung einer langgestreckten, Fibrin-enthaltenden Biopolymerstruktur, welche mindestens einen in nur einer Streckrichtung gestreckten Teil aufweist.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Biopolymer aus Fibrin, Fibrinogen, Chondroitin-4-Sulfat, Dermatansulfat, Keratansulfat, Hyaluronsäure, Chitosan, Chitin, Alginat, Laminin, Elastin, Fibronectin, Collagen, organischem Polymer, Peptid, Derivaten davon und Gemischen davon, ausgewählt ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Strecken ausreicht, um die Länge des Fibrin-umfassenden Materials um mindestens 5% langzustrecken.
  15. Verfahren nach Anspruch 12, welches weiter einen Trocknungsschritt umfasst.
  16. Verfahren nach Anspruch 12, wobei mindestens ein Teil des Fibrin-umfassenden Materials durch mechanische oder physikalische Behandlung gestreckt wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das mechanische Behandeln eines einer Kompression oder einer Extrusion ist und das physikalische Behandeln eines einer Energiebehandlung oder Gefriertrocknen ist.
  18. Verfahren nach Anspruch 12, in welchem das Fibrin-umfassende Material in einer Form oder in Düsen hergestellt wird, wobei das Material danach durch eine mechanische oder physikalische Behandlung in der Form oder den Düsen gestreckt wird.
  19. Verfahren nach Anspruch 12, in welchem das Fibrin-umfassende Material mindestens teilweise in einer ein Vernetzungsmittel enthaltenden Lösung gestreckt wird.
  20. Verfahren nach Anspruch 12, in welchem das Fibrin-umfassende Material mechanisch oder physikalisch in Düsen oder in einer Form behandelt wird, sodass ein Gegenstand mit einer Form eines Fadens oder einer Röhre erhalten wird.
  21. Verfahren nach Anspruch 12, in welchem das Fibrin-umfassende Material freies Wasser enthält, und in welchem mindestens ein Teil des freien Wassers entfernt wird, bevor die mechanische oder physikalische Behandlung durchgeführt wird.
  22. Verfahren nach Anspruch 12, in welchem das Fibrinogen-enthaltende Material mindestens eine zusätzliche Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Fibrin, Chondroitin-4-Sulfat, Dermatansulfat, Keratansulfat, Hyaluronsäure, Chitosan, Chitin, Alginat, Laminin, Elastin, Fibronectin, Collagen, organisches Polymer, Peptid, Derivaten davon und Gemischen davon, enthält.
  23. Verfahren nach Anspruch 12, in welchem das Fibrin-enthaltende Material aus einem Fibrinogen-enthaltenden Material als der ersten Komponente und einer Lösung, enthaltend weniger als 10 IU/ml Thrombin, als der zweiten Komponente hergestellt wird.
  24. Verfahren nach Anspruch 12, in welchem das Fibrin-enthaltende Material aus Fibrinogen-enthaltendem Material als der ersten Komponente und einer Lösung, enthaltend weniger als 1 IU/ml Thrombin, als der zweiten Komponente hergestellt wird.
  25. Verfahren nach Anspruch 12, in welchem das Fibrin-enthaltende Material aus einer Lösung mit einem Fibrinogen-Gehalt von mindestens 3 mg/ml hergestellt wird.
  26. Verfahren nach Anspruch 12, in welchem das Fibrin-enthaltende Material aus einer Fibrinogen-enthaltenden Lösung hergestellt wird, welche ein Calcium-komplexierendes Mittel enthält.
  27. Verfahren nach Anspruch 12, in welchem das Material, aus welchem die Struktur hergestellt wird, weiter mindestens ein Additiv, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Protein, genetischem Material, Antikoagulans, anorganischer Verbindung, Wachstumsfaktor, Zellen, entzündungshemmender Verbindung, Verbindung zur Verringerung der Transplantatabstossung, Zellwachstums-Hemmstoff, Antibiotikum, Antiseptikum, Analgetikum, Antineoplastikum, Chemotherapeutikum, Polypeptid, Protease-Hemmstoff, Vitamin, Cytokin, Cytotoxin, Interferon, Hormon, Antikörper, antimikrobiellem Mittel, Mittel zur Erhöhung der Biokompatibilität, Derivaten davon und Gemischen davon, ent hält.
  28. Verfahren nach Anspruch 12, in welchem das Fibrin-enthaltende Material einer Lyophilisation unterzogen wird, vorzugsweise nach dem Strecken.
  29. Gegenstand, enthaltend eine langgestreckte Biopolymerstruktur nach Anspruch 1.
  30. Faden oder Röhre, erhältlich durch ein Verfahren nach Anspruch 12.
  31. Faden oder Röhre nach Anspruch 30, welche(r) um eine zu einer Streckrichtung senkrechte Achse gewickelt ist.
  32. Verfahren zur Herstellung eines geformten Gegenstands, umfassend eine langgestreckte Biopolymerstruktur nach Anspruch 12, unter Verwendung einer wässrigen Fibrinogen-enthaltenden Lösung als die erste Komponente und Thrombin in einer inaktiven Form als die zweite Komponente, wobei die Menge von in der Lösung vorliegendem Wasser derart ist, dass nach Aktivierung des Thrombins und Polymerisation des Fibrinogen-enthaltenden Materials zu einem Gel kein Wasser entfernt werden kann, wenn das Gel einer Zentrifugation mit 1000 Umdrehungen pro Minute ausgesetzt ist.
  33. Verfahren nach Anspruch 32, in welchem das in der Lösung vorliegende Thrombin mindestens teilweise aktiviert wird, wenn die Lösung einer mechanischen oder physikalischen Behandlung, vorzugsweise in einer Form oder in Düsen, ausgesetzt wird.
  34. Verfahren zur Herstellung eines Formgegenstands, umfassend eine langgestreckte Biopolymerstruktur nach Anspruch 12, wobei das Verfahren weiter das Mischen von Substanzen, welche Teilchen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Fibrinogen, inaktivem Thrombin, Derivaten davon und Gemischen davon, enthalten, das Unterziehen des Gemisches einer mechanischen oder physikalischen Behandlung, vorteilhafterweise in einer Form oder in Düsen, das Benetzen der Teilchen, das Aktivieren des Thrombins und das Erhalten des Formgegenstands umfasst.
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