DE69329211T2

DE69329211T2 - Bioabsorbierbare Materialien für Wundimplantate

Info

Publication number: DE69329211T2
Application number: DE69329211T
Authority: DE
Inventors: Nicholas D. Light; Arthur L. Rosenthal; Paul W. Watt
Original assignee: Johnson and Johnson Medical Inc
Current assignee: Ethicon Inc
Priority date: 1992-03-25
Filing date: 1993-03-25
Publication date: 2001-04-05
Anticipated expiration: 2013-03-26
Also published as: DE69329211D1; EP0562862B1; ATE195413T1; CA2092344C; GB9206504D0; EP0562862A1; US5700477A; CA2092344A1; BR9301313A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf bioresorbierbare Materialien für Wundimplantate und insbesondere auf heteromorphe Schwammaterialien, die eine ausgerichtete Unterstruktur enthalten, die zur Verwendung als implantierbare Materialien bei der Wiederherstellung von Wunden geeignet sind.
Aus synthetischen und/oder natürlich vorkommenden bioresorbierbaren Materialien gebildete poröse Materialien wurden in der Vergangenheit als Wundverbände oder -implantate verwendet. Das poröse Material stellt eine Trägerstruktur und einen Rahmen für das Einwachsen von Gewebe bereit, während die Wundheilung fortschreitet. Vorzugsweise wird das poröse Material allmählich resorbiert, wenn sich das Gewebe um die Wunde herum regeneriert.
Typische bioresorbierbare Materialien zur Verwendung bei der Herstellung von porösen Wundverbänden oder -implantaten schließen synthetische bioresorbierbare Materialien wie Polymilchsäure oder Polyglykolsäure ein und auch Biopolymere wie die Strukturproteine und Polysaccharide. Die Strukturproteine schließen sowohl Kollagen, Elastin, Fibronektin, Laminin und Fibrin ein, als auch andere Proteine der menschlichen Bindegewebsmatrix. Von diesen war das am meisten untersuchte Material Kollagen.
Kollagen ist das am häufigsten vorkommende tierische Protein und das Hauptprotein von Haut- und Bindegewebe. Zwischen den verschiedenen Arten von Kollagen, die in verschiedenen Tierarten gefunden werden, und menschlichem Kollagen besteht ein hoher Grad an Homologie. Entsprechend sind tierische Kollagenarten wie Rinderkollagen zweckmäßig, da sie eine sehr niedrige Immunogenität zeigen, wenn sie in Menschen implantiert oder als oberflächliche Verbände auf menschlichen Wunden verwendet werden.
Kollagen kann in einer Vielzahl physikalischer Formen einschließlich Fasern, Flocken, Filmen oder wäßrigen Gelen hergestellt werden. Gefriertrocknen eines wäßrigen Gels oder einer wäßrigen Suspension von Kollagen kann verwendet werden, um einen porösen Kollagenschwamm herzustellen. Kollagenschwämme sind zum Beispiel in Chvapil, J. Biomed. Mater. Res. 11, 721-741 (1977) beschrieben. Die Verwendung von Kollagenschwämmen und/oder anderen gefriergetrockneten Biopolymerschwämmen als Wundverbände oder Implantatmatenalien ist zum Beispiel in US-A-4 614 794 und US-A-4 320 201 offenbart.
Polysaccharide hohen Molekulargewichtes der Bindegewebsmatrix aus Säugetieren wurde auch in verschiedenen Arten von Wundverbänden oder "synthetischen Häuten" verwendet. Yannas LV. & Burke, J. F., J. Biomed. Mater. Res. 14, 56-81 (1980) beschreiben die Verwendung solcher Polysaccharide in Wundverbänden, die durch Gefriertrocknen als Schwämme gebildet waren. Polysaccharide hohen Molekulargewichtes schließen solche Moleküle wie Chondroitinsulfat, Hyaluronsäure und Dermatansulfat ein.
US-A-4 614 794 beschreibt die Verwendung anderer natürlich vorkommender Polysaccharidmatenialien, insbesondere pflanzlichen Ursprungs, beim Verbinden von Wunden. Diese schließen zum Beispiel Alginate, Chitosan, Chitin, Guargummi und verschiedene Pflanzengummis ein.
Poröse Materialien, die mehr als eine Art bioresorbierbaren Polymers umfassen, wurden auch zur Verwendung als Wundimplantate oder Wundverbände vorgeschlagen. Zum Beispiel:
GB-A-2 215 209 (Osmed Inc.) beschreibt einen Ersatz für ein Knochen bildendes Knochentransplantat, der umfaßt: (a) eine poröse steife Struktur, die aus einem biologisch abbaubaren Polymer, wie Polymilchsäure oder Polyglycolsäure gebildet ist; (b) eine chemotaktische Substanz wie Hyaluronsäure, Fibronektin oder Kollagen, die in den Zwischenräumen der steifen Struktur verteilt ist und (c) eine biologisch aktive oder therapeutische Substanz wie ein morphogenetisches Protein für Knochen. Bei der Verwendung wird das Material in eine Knochenfehlstelle implantiert. Das Material hilft, die funktionelle Architektur und mechanische Ganzheit des Knochens wieder herzustellen, die Knochenbildung zu starten und die biologischen Vorgänge des Knochenwachstums zu erhalten, während sie gleichzeitig langsam vom Wirtsorganismus bioresorbiert wird.
JP-A-03023864 (Gunze KK) beschreibt einen verstärkten Kollagenschwamm zur Verwendung als Füllmaterial für biologisches Gewebe. Der Kollagenschwamm ist durch Zugabe von Fasern aus Poly-(L-milchsäure) verstärkt. Der erhaltene faserverstärkte Verbundschwamm ist stärker als reines Kollagen oder vernetzte Kollagenschwämme und wird in einem Wirtsorganismus langsamer bioresorbiert.
EP-A-0 274 898 beschreibt chirurgische Implantatmaterialien auf Basis offenzelliger Schwämme aus bioresorbierbaren Polyestern wie Polylactid/Polyglycolid. Eines oder mehrere bioresorbierbare verstärkende Textilelemente, d. h. parallele Fasern oder Fäden oder netzähnliche flache Strukturen sind in den offenzelligen Schwamm eingebettet, um eine mechanische Verstärkung bereitzustellen. Dieser Stand der Technik bildet den Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche 1 und 2.
DE-A-40 37 931, die nach dem Prioritätstag der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht wurde, beschreibt Wundimplantate, die eine Matrix aus bioresorbierbarem Schwamm und einem Bündel hohler bioresorbierbarer Elementarfäden umfaßt, die sich durch den Schwamm erstrecken, um Wundflüssigkeit aus der Wundhöhlung abzuleiten und um therapeutische Substanzen in die Wundhöhlung zu injizieren.
Implantate, die aus biologischen, bioresorbierbaren Bestandteilen hergestellt sind, sind üblicherweise ausgelegt, daß Zellen des Wirtes oder des Empfängers des Implantates in sie eindringen. Das zelluläre Eindringen in homogene Schwammimplantate wird jedoch nicht notwendigerweise auf die wirksamste Art und Weise erzielt. Die geschlossenen Bienenwabeneigenschaften der Schwämme stellen den Zellen, die in die Struktur eindringen, eine Reihe von "Wänden" dar, von denen jede durchbrochen werden muß, bevor der Fortschritt fortgesetzt werden kann. Das zelluläre Eindringen wird von Zellen erfordert, die die Implantatmaterialien abbauen können und von denjenigen, die Gewebe ablegen können, um das Implantat zu ersetzen und so eine Fehlstelle ausbessern, die das Implantat ausbessern soll. Das Versagen einer der Zelltypen, in die Struktur des Implantates in einer wirksamen Art und Weise einzudringen, verhindert die Vaskularisation, die neues Gewebe benötigt, um in der Lage zu sein, sein Leben zu tragen.
Weiterhin sind die porösen bioresorbierbaren Implantate, die bisher vorgeschlagen wurden, im allgemeinen isotrope Materialien. Das will sagen, daß die Struktur und Zusammensetzung der Materialien im allgemeinen in allen Richtungen einheitlich ist. Dies entspricht nicht der Wirklichkeit der Wundheilung, gemäß der die Vaskularisation und das Einwachsen von Gewebe in Wunden stark gerichtet sind. Zum Beispiel findet Einwachsen von Gewebe normalerweise von den Kanten einer Hautwunde her statt und nicht vom Wundbett. Für eine optimierte Wundheilung sollte das Implantatmaterial anisotrop sein, um ein schnelles Einwachsen von Gewebe in der bevorzugten Richtung der Wundheilung zu ermöglichen, während eine maximale strukturelle Stabilität in allen anderen Richtungen beibehalten wird.
Entsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein poröses bioresorbierbares Material bereitzustellen, daß zur Verwendung bei der Wiederherstellung von Fehlstellen der gesamten und der teilweisen Dicke der Haut und Fehlstellen oder Fehlern anderer Weichgewebe geeignet sind. Insbesondere ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein poröses Material bereitzustellen, in das Zellen des Wirtsorganismus bereitwillig eindringen, und das anisotrop ist.
Die vorliegende Erfindung stellt einen bioresorbierbaren heteromorphen Schwamm bereit, der eine Matrixstruktur des Schwammes umfaßt und wenigstens eine darin eingebettete ausgerichtete Unterstruktur, wobei die Matrix und die Unterstruktur aus bioresorbierbaren Materialien gebildet sind und dadurch charakterisiert, daß die Unterstruktur Filme oder geflockte oder gebrochene Filme umfaßt, die hinreichend ausgerichtet sind, um für das anisotropische zelluläre Einwachsen in den Schwamm zu sorgen.
Die vorliegenden Erfindung stellt auch einen bioresorbierbaren heteromorphen Schwamm bereit, der eine Matrixstruktur des Schwammes aufweist, und wenigstens eine darin eingebettete ausgerichtete Unterstruktur, wobei die Matrix und die Unterstruktur aus bioresorbierbaren Materialien gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterstruktur lineare Kanäle für das anisotropische zelluläre Einwachsen in den Schwamm definiert und vorausgesetzt, daß die Unterstruktur keine hohlen Elementarfäden für das Durchtreten von Flüssigkeiten durch den Schwamm umfaßt. Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Herstellen solcher Schwämme bereit, wie in Anspruch 7 definiert.
Der Ausdruck "heteromorph" bedeutet, daß die Schwämme gemäß der vorliegenden Erfindung wegen des Vorliegens der Unterstruktur in der Schwammatrix strukturell inhomogen sind. Die Schwämme gemäß der vorliegenden Erfindung können auch chemisch inhomogen sein, wenn ihre Unterstruktur eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung von der Schwammatrix aufweist.
Die Unterstruktur in dem heteromorphen Schwamm gemäß der vorliegenden Erfindung ist ausgerichtet. Dies bedeutet, daß die Unterstruktur anisotrop ist und dadurch bevorzugte Richtungen für das zelluläre Einwachsen in den Schwamm definiert.
Der Schwamm ist dahingehend bioresorbierbar, daß er zum vollständigen Abbau und Resorption innerhalb des Körpers eines Patienten in der Lage ist. Der heteromorophe Schwamm wird vorzugsweise als Wundimplantat verwendet, zum Beispiel bei Hautverletzungen in teilweiser oder vollständiger Dicke oder bei Gewebemangel, wo Weichgewebe ersetzt werden müssen.
Vorzugsweise sind sowohl die Matrix als auch die Unterstruktur aus biologisch abbaubaren Biopolymermaterialien gebildet.
Die Matrix ist vorzugsweise ausreichend stark und nachgiebig um dem Zusammenfallen zu widerstehen und kann geschnitten und/oder geformt werden, um an eine Wundform angepaßt zu werden, so daß sie ein Wundbett schützt und/oder ausfüllt. Sie kann zum Beispiel geschnitten werden, um die ganze Tiefe einer Wunde oder einen Bereich mit einem Mangel an Gewebe auszufüllen.
Ein heteromorpher Schwamm, der auf Form geschnitten ist, kann dann in ein gereinigtes Wundbett gelegt werden. Eine Wunde, die darin einen heteromorphen Schwamm implantiert hat, kann dann mit einem geeigneten Verband verbunden werden und die Heilung kann stattfinden gelassen werden. Nachwachsen neuen Gewebes in den heteromorphen Schwamm verstärkt die Wundheilung.
Der heteromorphe Schwamm kann es Wundflüssigkeit, Sauerstoff und anderen Gasen erlauben, durch den Schwamm hindurchzutreten und kann auf eine solche Weise durch Wirtsgewebe ersetzt werden, daß die Heilung gefördert wird und kosmetischer Schaden minimiert wird.
Vorzugsweise umfaßt die Schwammatrix eines oder mehrere Proteine oder eines oder mehrere Polysaccharide oder eine Mischung eines oder mehrerer Proteine mit einem oder mehreren Polysacchariden. In besonders bevorzugten Ausführungsformen besteht die Schwammatrix im wesentlichen aus Kollagen. Das Kollagen kann durch Ernten als faserige Masse bereitgestellt werden, die zum großen Teil Kollagentypen I und III enthält, aus solchen tierischen Quellen wie Haut, Sehne, Bindegewebe zwischen Organen und Knochen und aus solchen Arten wie Rindern, Schafen, Schweinen, Hühnern, Truthähnen, Känguruh, Rotwild und anderen Säugetieren.
Die Schwammatrix und Unterstrukturen innerhalb der Matrix können alle Kollagenarten enthalten, Tenascin, Laminin, Chondroitinsulphat, Hyaluronsäure, Dermatansulfat, Heparinsulfat, Heparin, Elastin, Fibrin, Fibronektin, Vitronektin, Dextran oder oxidierte regenerierte Zellulose.
Die Unterstrukturen sind nicht zufällig abgelagerte, ausgerichtete Unterstrukturen. Sie können aus Material gebildet sein, das das gleiche Material wie das der Matrix ist, oder können aus einem anderen Material gebildet sein. Die Unterstruktur kann Filme, geflockte oder auf andere Weise gebrochene Filme, Fasern, Faserbündel oder Mischungen dieser sein. Die Unterstrukturen können Materialien umfassen, die den Gewebemangel ersetzen oder die wirksame Agenzien enthalten, die die Wundheilung kontrollieren, verstärken oder motivieren können.
Die ausgerichteten Unterstrukturen innerhalb der Matrix stellen den Zellen Wege oder Pfade zum Nachfolgen bereit, was ihnen das Eindringen in den Körper der Matrix des heteromorphen Schwammes ermöglicht. Gemäß verschiedenen Gesichtspunkten der Erfindung sind Unterstrukturen gestreckt oder flach und planar, wie Filme oder Filmflocken, Fasern oder Faserbündel. Der Schwammbestandteil der Matrix hat so seine homogene Struktur ausreichend durch die Unterstrukturen unterbrochen, um die zelluläre Bewegung zu erleichtern. So können Endothelzellen und Fibroplasten relativ schnell in der Matrixstruktur wandern und den Vorgang des Abbaus und Erneuerung in einem frühen Stadium nach der Implantation beginnen.
Vorzugsweise sind wenigstens 75% der Unterstruktur innerhalb 30 Grad einer Hauptrichtung der Ausrichtung der Unterstruktur ausgerichtet. Zum Beispiel sind vorzugsweise wenigstens 75% der Fasern innerhalb 30 Grad der Hauptrichtung der Ausrichtung der Fasern ausgerichtet, wo die Unterstruktur Fasern oder Faserbündel umfaßt. Wo die Unterstruktur Flocken oder Filme oder andere im wesentlichen planare Bruchstücke umfaßt, ist eine Coplanarität der planaren Bruchstücke nicht erforderlich, vorausgesetzt, daß die Bruchstücke der Unterstruktur hinreichend ausgerichtet sind, um für das anisotropische zelluläre Einwachsen in den heteromorphen Schwamm zu sorgen. Zum Beispiel könnten die planaren Bruchstücke wie die Zell wände einer Bienenwabe organisiert sein und eindimensionale Kanäle für das zelluläre Einwachsen definieren. In einem solchen Fall kreuzen sich wenigstens 75% der planaren Bruchstücke in einem Winkel von 30 Grad oder weniger mit einer Achse, die parallel zu den Kanälen verläuft. In einer alternativen Anordnung sind die planaren Bruchstücke der Unterstruktur in einem im wesentlichen coplanaren Stapel angeordnet, so daß der heteromorphe Schwamm eine laminierte Struktur aufweist. Diese Anordnung stellt zweidimensionale Ebenen für das zelluläre Einwachsen bereit. Vorzugsweise sind wenigstens 75% der planaren Bruchstücke so ausgerichtet, daß ihre Normalen in einem Winkel von 30 Grad oder weniger zur mittleren senkrechten Richtung geneigt sind.
Bevorzugter sind wenigstens 75% der Unterstruktur innerhalb 20 Grad der Hauptrichtung der Ausrichtung der Unterstruktur ausgerichtet.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann der heteromorphe Schwamm weiterhin Materialien einschließen, die beim Unterstützen des Heilungsvorgangs wirksam sind. Wirksame Moleküle können einschließen: antimikrobielle Stoffe zur Infektionskontrolle; Zytokine und Wachstumsfaktoren zum Verstärken der Heilung; Antikörper gegen bestimmte Wundbestandteile wie TGFß, um eine Kontraktur zu verhindern; Kollagen; Peptide, um als chemotaktische Agenzien zu wirken, angiogene Faktoren, Hormone und Enzyme; oder Schmerzmittel.
Der heteromorphe Schwamm kann durch Herstellen einer heterogenen Vormischung gebildet werden, die das Material der Unterstruktur in einem Gel, einer Paste, Aufschlämmung oder Emulsion des Matrixmaterials suspendiert umfaßt, das dann gefriergetrocknet wird.
Die Ausrichtung der Unterstruktur kann auf verschiedene Arten erzielt werden. Zum Beispiel können die Elemente der Unterstruktur, wie Filme, Fasern und dergleichen auf geordnete Art und Weise in einem Bad des Matrixgels, der -paste oder -aufschlämmung auf geordnete Weise abgelegt werden. Auf eine andere Weise kann die Unterstruktur eine geordnete Struktur wie eine Bienenwabe des Unterstrukturmaterials sein, die dann mit dem Matrixgel, der -paste oder -aufschlämmung geflutet wird. Auch kann ein spontanes Ordnen der Unterstruktur stattfinden. Zum Beispiel wird spontanes Ordnen der Flocken im gefriergetrockneten Produkt beobachtet, wenn Flocken des Unterstrukturmaterials in eine Aufschlämmung wie oben eingerührt werden und die Mischung vor dem Gefriertrocknen stehengelassen wird. Spontanes Ordnen von Flocken und Fasern tritt auch auf, wenn Pasten oder Gele, die diese Unterstrukturen enthalten, extrudiert werden.
In einem bevorzugten Verfahren wird fibröses Kollagen, zum Entfernen des Hauptteiles nicht kollagenöser Bestandteile, wie in US-A-4 614 794 oder US-A-4 320 201 beschrieben, vorgewaschen, in sauberem, entionisiertem, pyrogenfreien Wasser suspendiert und zu einer feinen fibrösen Suspension durch Hindurchtreten durch ein Homogenisiersystem suspendiert. Geeignete Homogenisiersysteme sind in US-A-4 320 201 beschrieben.
Die Homogenisierung kann fortgesetztwerden, bis ein erwünschter Grad der Faserteilung erzielt ist. Dies führt zu einer bevorzugten Fasergröße zwischen 0,01 und 10 mm.
Vorzugsweise wird das homogenisierte Kollagen angesäuert, um sein Quellen zu einer Vormischung oder einem Gel hervorzurufen, das zum Gefriertrocknen geeignet ist. Der Ansäuerungsschritt kann eine organische Säure wie Ameisen-, Essig-, Propion-, Milch-, Malonsäure oder verdünnte anorganische Säuren, wie Salzsäure, mit einem Feststoffgehalt zwischen 0,01 % und 30% auf einen End-pH zwischen 2 und 6 verwenden. Eine bevorzugte Ausführungsform führt zu einem pH zwischen 3,0 und 4,5.
Die Zugabe von Unterbestandteilen zu der Matrix, die das Nachwachsen von Geweben verstärkt, erzeugt vorzugsweise eine Endkonzentration zwischen 0,01% und 50% des Trockengewichtes des Materials. Die zweiten Bestandteile können gemischt werden, um sie durch das Volumen der Vormischung hindurch fein zu verteilen. Mischen umfaßt üblicherweise Rühren und kann weiterhin die Zugabe von Vernetzungsmitteln beinhalten, um die Matrix zu stabilisieren.
Ein Weichmacher wie Glycerin oder Sorbitol kann auf eine Endkonzentration zwischen 0,1% und 5% auf Basis des Trockengewichtes Kollagen zugegeben werden und mit der Vormischung gemischt werden. In diesem Stadium kann auch Öl mit angemessener Homogenisierung zugegeben werden. Die erhaltene Matrix kann eine Aufschlämmung, ein Gel, eine Paste, Emulsion oder Suspension umfassen, die dann schnell mit einem vorgebildeten, hergestellten festen Material der Unterstruktur gemischt werden kann, um die erwünschte heterogene Mischung zu bilden. Diese wird dann vorzugsweise vollständig entgast, in Tabletts gegossen und gefriergetrocknet.
Der heteromorphe Schwamm kann auf seine erwünschte Endstärke gefriergetrocknet werden, oder als Block getrocknet und vor dem Verpacken und Sterilisieren auf Größe und Form zugeschnitten werden. Wenn ein Film hergestellt wird, kann dieser auf Trägerrohren aufgerollt werden oder in Längen vorgeschnitten und flach gelagert werden. Filme können auch durch Gießen einer Aufschlämmung von Kollagen auf flache Tabletts und Trocknen in einen Warmluftstrom zwischen 20ºC und 80ºC hergestellt werden.
Arzneimittel oder wirksame Agenzien, die zum Einbau in die heteromorphen Schwämme benötigt werden, können der Schwammischung zugegeben werden, oder zu den zweiten Bestandteilen, die Unterstrukturen des Schwammes werden, bevor diese der Vormischung zum Gefriertrocken zugegeben werden.
Die Erfindung wird nun weiter mit Bezug auf die folgenden Beispiele beschrieben.

Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel)

Ein isomorpher Kollagenschwamm aus einem Bestandteil wird wie folgt hergestellt.
Eine essigsaure Suspension von Kollagen wird im wesentlichen wie oben und in US-A-4 614 794 beschrieben hergestellt. Die Suspension wird auf 0,45% Feststoffe eingestellt, entgast und zu einer Tiefe von 3 mm in Tabletts gegossen. Die Mischung wird schnell gefroren und gefriergetrocknet. Das erhaltene Material ist ein isomorpher, im wesentlichen homogener Kollagenschwamm.

Beispiel2

Ein heteromorpher Schwamm aus zwei Bestandteilen, der ausgerichtete Filmblättchen enthält, wird wie folgt hergestellt:
Zunächst wird ein Gel oder eine Aufschlämmung aus fibrösem Kollagen wie oben beschrieben hergestellt. Glycerin wird als Weichmacher auf ein Endgewicht von 0,5% zugegeben und das Gel wird dann durch einen geeigneten Flachbett-Schlitzextruder auf ein sich bewegendes Band aus geeignetem Material extrudiert, um einen feinen, unzerbrochenen Film auf dem Fließband zu bilden. Das sich bewegende Fließband tritt durch einen Trockenschrank mit einer eingestellten Temperatur von 55ºC. Der trockene Film wird durch Aufrollen auf Trägerrohre gelagert oder als vorgeschnittene Längen flach in Kästen gelagert.
In einer Abweichung werden die Filme durch Gießen der Aufschlämmung von Kollagen auf flache Tabletts und Trocknen im Warmluftstrom hergestellt.
Das heteromorphe Schwammsystem aus zwei Bestandteilen wird durch Herstellen vorgegossener und getrockneter Filme mit Schwammvormischung wie folgt hergestellt. Eine Schicht aus Kollagenschwammgel oder -aufschlämmung wird auf eine Dicke von 1 mm gegossen und schockgefroren. Dann wird Kollagenfilm auf die gefrorene Aufschlämmung gelegt und eine zweite Schicht Kollagenaufschlämmung auf eine erforderliche Dicke gegossen. Dieser Verbund wird dann schockgefroren. Kollagenaufschlämmung und Filmschichten können mit diesem Verfahren auf jede erwünschte Dicke aufgebaut werden. Es ist auch möglich, jedoch weniger bequem, Kollagenfilm auf ungefrorene Kollagenaufschlämmung zu schichten, gefolgt von einer zweiten Schicht ungefrorener Kollagenaufschlämmung.
In einer Abweichung wird oxidierte regenerierte Zellulose im Handel in Form von SurgicelTM-Gewebe erhalten und mit Hyaluronsäure (1% Lösung in Wasser) vorbeschichtet und in Warmluft rückgetrocknet. Dieses Material wird als das oberste Blättchen in einer Verbundstruktur mit Schwammfilm verwendet, hergestellt, wie oben beschrieben. Ein Vorteil dieses Materials wurde darin gefunden, daß es an die Stelle im Wundbett genäht werden kann, wobei SurgicelTM die Festigkeit bereitstellt, um die Nähe zu halten.
Der Grad der Ausrichtung der Unterstruktur wird durch abtastende Elektronenmikroskopie (SEM) bei 100 · Vergrößerung des Schwammaterials bestimmt, das im rechten Winkel zur Ebene der Ausrichtung der Unterstruktur geschnitten ist. Die Filme der Unterstruktur werden als hoch ausgerichtet gefunden, mit einer Standardabweichung von der Ebene der Ausrichtung (10 Wertepunkte) von nur 2 Grad.

Beispiel 3

Ein heteromorpher Schwamm aus zwei Bestandteilen, der ausgerichtete geflockte Filmbruchstücke enthält, wird wie folgt hergestellt. Flocken des Filmes, der in Beispiel 2 beschrieben ist, werden durch Homogenisieren trockenen Kollagenfilms in einem Waring-Mischer dreimal, jedesmal 30 Sekunden bei hoher Geschwindigkeit, hergestellt. Größere Filmflocken werden durch Homogenisieren für kürzere Zeitdauern hergestellt. Die Flocken des Filmes werden dann schnell in dem Kollagenschwammgel (oder - aufschlämmung), in Beispiel 1 beschrieben, dispergiert und die Mischung wird in Tabletts gegossen und gefriergetrocknet.
Der Grad der Ausrichtung der Unterstruktur-Flocken wird durch SEM bestimmt, wie oben beschrieben. Die Flocken zeigen grob eine coplanare Ausrichtung mit einer Standardabweichung (auf Grundlage von Messungen an 10 Flocken) von 12 Grad. Die Ausrichtung der Flocken scheint spontan in der Vorläuferaufschlämmung stattgefunden zu haben.

Beispiel 4

Ein heteromorpher Schwamm aus zwei Bestandteilen, der eine Unterstruktur aus ausgerichteten Fasern enthält, wird wie folgt hergestellt.
Lange Fasern in Form von Kollagen-Nahtmaterial (0,5 mm x 5 cm) oder oxidierte regenerierte Zellulosefäden werden der Länge nach eine Kollagenaufschlämmung eingeführt (wie in Beispiel 1 hergestellt), die in einer gläsernen Pasteurpipette enthalten ist. Die Pipette wird auf -30º gekühlt, um ihren Inhalt zu frieren und das Glas wird dann durch Brechen entfernt. Der gefrorene Zylinder der Aufschlämmung, der die Faserunterstruktur enthält, wird dann gefriergetrocknet.

Beispiel 5

Ein heteromorpher Schwamm aus drei Bestandteilen wird wie folgt hergestellt. Filmflocken und Fasern aus Kollagen werden zusammen in ein Kollagenschwammgel oder eine -aufschlämmung eingebracht und heteromorphe Schwämme werden, wie in Beispielen 3 und 4 beschrieben, hergestellt.

Beispiel 6

Zelluläres Eindringen in einen ausgerichteten heteromorphen Schwamm wird wie folgt untersucht.
Ein heteromorpher Schwamm, der eine ausgerichtete Unterstruktur aus Kollagenfilm enthält, wird wie in Beispiel 2 hergestellt. Scheiben von 3 mm Dicke und 1 cm Durchmesser dieses Schwammes werden subkutan über 1,5 cm Schnitte durch den paniculus carnosus männlicher Sprague Dawley Ratten (200-250 g) implantiert und die Schnitte durch Nähen geschlossen. Die Ratten werden nach 3, 7 und 14 Tagen geopfert und das Implantat und das umgebende Gewebe zur histologischen Untersuchung entfernt. Die Untersuchung zeigt, daß inflamatorische Zellen (polymorphonucleare Zellen und Makrophagen) und nachfolgend Fibroblasten die Schwammatrix des Implantates durch gerichtete Einwanderung entlang der Richtung der Blättchen der Unterstruktur infiltriert haben.

Claims

1. Bioresorbierbarer heteromorpher Schwamm, der eine Matrixstruktur des Schwammes und wenigstens eine darin eingebettete ausgerichtete Unterstruktur umfaßt, wobei die Matrix und die Unterstruktur aus bioresorbierbaren Materialien gebildet sind, und dadurch gekennzeichnet, daß die Unterstruktur Filme oder geflockte oder gebrochene Filme umfaßt, die ausreichend ausgerichtet sind, um für das anisotrope zelluläre Einwachsen in den Schwamm zu sorgen.

2. Bioresorbierbarer heteromorpher Schwamm, der eine Matrixstruktur des Schwammes und wenigstens eine darin eingebettete ausgerichtete Unterstruktur umfaßt, wobei die Matrix und die Unterstruktur aus bioresorbierbaren Materialien gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterstruktur lineare Kanäle für das anisotrope zelluläre Einwachsen in den Schwamm definiert und vorausgesetzt, daß die Unterstruktur keine hohlen Elementarfäden für das Hindurchtreten von Flüssigkeiten durch den Schwamm umfaßt.

3. Bioresorbierbarer heteromorpher Schwamm nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die bioresorbierbaren Materialien die gleichen oder verschieden sind und makromolekulare Biopolymere umfassen, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus allen Collagentypen, Elastin, Fibronectin, Laminin, Tenascin, Hyaluronsäure, Chrondroitinsulfat, Dermatansulfat, Fibrin, Dextran, Heparinsulfat, Vitronectin, oxidierter regenerierter Zellulose und Mischungen daraus besteht.

4. Bioresorbierbarer heteromorpher Schwamm nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem wenigstens 75% der Unterstruktur innerhalb 30º einer mittleren Richtung der Ausrichtung der Unterstruktur ausgerichtet ist.

5. Bioresorbierbarer heteromorpher Schwamm nach Anspruch 4, bei dem wenigstens 75% der Unterstruktur innerhalb von 20º einer mittleren Richtung der Ausrichtung der Unterstruktur ausgerichtet ist.

6. Bioresorbierbarer heteromorpher Schwamm nach einem der vorangehenden Ansprüche, der weiterhin wenigstens ein Material umfaßt, das zur Unterstützung der Wundheilung wirksam ist.

7. Verfahren zum Herstellen eines bioresorbierbaren heteromorphen Schwammes nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend eine Matrixstruktur des Schwammes und wenigstens eine ausgerichtete Unterstruktur, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt von:

Bereitstellen eines Geles, einer Paste, Aufschlämmung oder Emulsion eines ersten bioresorbierbaren Materiales und eines Lösungsmittels;

Bereitstellen einer ausgerichteten festen Unterstruktur eines zweiten bioresorbierbaren Materiales, in das Gel, die Paste, Aufschlämmung oder Emulsion eingetaucht, bei dem die Unterstruktur hinreichend ausgerichtet ist, um Gänge oder Pfade für das anisotrope zelluläre Einwachsen in den Schwamm bereitzustellen; und

Gefriertrocknen des Geles, der Paste, Aufschlämmung oder Emulsion, um den bioresorbierbaren heteromorphen Schwamm herzustellen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Schritt des Bereitstellens einer ausgerichteten festen Unterstruktur das Extrudieren des Geles, der Paste, Aufschlämmung oder Emulsion umfaßt, die in sich das zweite bioresorbierbare Material eingetaucht hat, um das zweite bioresorbierbare Material in die Unterstruktur auszurichten.