DE69629360T2

DE69629360T2 - Chirurgische prothese

Info

Publication number: DE69629360T2
Application number: DE69629360T
Authority: DE
Inventors: Vettivetpillai Ketharanathan
Original assignee: Ketharanathan Vettivetpillai Hawthorn
Current assignee: Ketharanathan Vettivetpillai Hawthorn
Priority date: 1995-03-15
Filing date: 1996-03-08
Publication date: 2004-04-01
Anticipated expiration: 2016-03-09
Also published as: JP2006021060A; CN1273199C; CN1575820A; JPH11501546A; WO1996028196A1; EP0814852A1; JP3784832B2; DE69629360D1; CN1166413C; CN1178473A; BR9607200A; ES2203679T3; BR9607200B1; CA2215283A1; CA2215283C; AUPN174495A0; US6537313B2; US20010018618A1; EP0814852B1; EP0814852A4

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Chirurgie und insbesondere auf prosthetische Transplantate für vaskuläre und nicht-vaskuläre Anwendungen.
Das US-Patent 4,319,363 beschreibt eine Prosthese für die Revaskularisation, die aus einem Biomaterial hergestellt wurde, und es beschreibt ein Verfahren zur Herstellung der Prosthese, in welcher ein mit einem Netz bedeckter Siliconstab (Mandril) in ein lebendes Wirtstier eingebracht wird, vorzugsweise einem Schaf, und wobei man kollagenes Gewebe um das Mandril für etwa zwölf bis vierzehn Wochen wachsen lässt, wonach das Implantat entfernt wird und einer Gerbung mit Glutaraldehyd unterzogen wird, um eine Prosthese für die Revaskularisation zu bilden.
Die vorliegende Erfindung stützt sich auf die überraschende Entdeckung, dass bestimmte Änderungen in der Struktur, Geometrie und Menge des synthetischen Materials oder der Substanz, durch welches es gestützt wird, ein verbessertes Gewebewachstum fördern und/oder die Bildung von neuen biologischen Kompositmaterialien ("Biomaterialien") erlauben, die für beiderseits vaskuläre und nicht-vaskuläre chirurgische Anwendungen geeignet sind.
In Übereinstimmung mit dem ersten breiten Aspekt der Erfindung wird ein Biomaterial bereitgestellt, das zur Verwendung in der Chirurgie in einem humanen Patienten geeignet ist, umfassend:
eine kohärente Schicht an nicht-humanem kollagenem Gewebe, welches einer Gerbung mit Glutaraldehyd unterzogen wurde, so dass es quervernetzte Kollagenfasem umfasst, und
eine Verstärkung aus synthetischem Material, die in der kohärenten Schicht eingebettet ist, wobei das genannte synthetische Material Strukturmerkmale zur Förderung der genannten Einbettung besitzt, wobei die genannten Strukturmerkmale die Verknüpfungen eines Netzes sind, und die Dichte der genannten Merkmale in situ größer ist als 50 pro Quadratzentimeter.
Bevorzugt ist die Dichte der genannten Merkmale größer als 100 pro Quadratzentimeter.
Das synthetische Material ist ein Fasernetz. Das Fasernetz kann aus Polyesterfaden konstruiert sein. Der Polyesterfaden kann ebenfalls mit Polyurethan verstärkt sein, entweder in der Form von Strängen von Polyester, die in Polyurethan eingetaucht wurden, oder Strängen von Polyurethanen, die um die Stränge des Polyesters gewoben sind.
Das Biomaterial legt weiterhin bevorzugt in der Form eines Röhrchens vor. Alternativ liegt das Biomaterial in der Form eines Blattes vor.
Vorzugsweise ist das Biomaterial auf einer Seite glatt, um eine Anlagerung an Oberflächen im Patienten zu inhibieren, die unmittelbar an der genannten einen Stelle liegen, und rauh an der anderen Seite, um die genannte Anlagerung zu fördern.
Das Netz kann so in der kohärenten Schicht eingelagert werden, dass die Netzstruktur in einem losen, nicht-gedehnten Zustand ist.
In Übereinstimmung mit einem zweiten breiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Biomaterials zur Verfügung gestellt, umfassend die Schritte:
Positionieren einer tubulären synthetischen Fasernetzstruktur über eine stützende Stange oder ein stützendes Röhrchen;
Implantieren der mit einem Netz bedeckten stützenden Stange oder des stützenden Röhrchens in den Körper eines lebenden nicht-humanen Wirtstieres an einer solchen Stelle, um das Wachstum von kollagenem Gewebe darauf zu veranlassen;
das genannte kollagene Gewebe auf dem Implantat wachsen lassen, bis dort eine kohärente Wand aus genanntem Gewebe gebildet wurde, die die Stange oder das Röhrchen umgibt und die Netzstruktur dann eingebettet hat;
Entfernen des Implantates und der genannten kohärenten Wand an kollagenem Gewebe aus dem Körper des Wirtstieres;
die genannte kohärente Wand an kollagenem Gewebe einer Gerbung mit Glutaraldehyd unterziehen, um eine Quervernetzung von Kollagenfasem darin auszulösen, so dass die Stärke der Wand verstärkt wird und dieser ebenfalls immunologische Inertheit und Sterilität verliehen wird; und
Entfernen der Stange oder des Röhrchens innerhalb der kohärenten Wand an kollagenem Gewebe zu jeglichem Zeitpunkt nach Entfernen der Stange oder des Röhrchens und der kohärenten Wand an kollagenem Gewebe aus dem Körper des Wirtstieres;
wobei die tubuläre synthetische Fasemetzstruktur lose über der stützenden Stange oder dem stützenden Röhrchen sitzt.
Optional kann das tubuläre Netz in einer longitudinalen Richtung wesentlich länger sein als die stützende Stange oder das stützende Röhrchen.
Falls erwünscht, kann das tubuläre Biomaterial, das dabei produziert wird, der Länge nach zerschnitten werden um ein Blatt zu erzeugen.
In Übereinstimmung mit einem dritten breiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Biomaterials zur Verfügung gestellt, das die Schritte umfasst:
Implantieren eines blattartigen Trägers in den Körper eines lebenden nichthumanen Wirtstieres an einer solchen Stelle, um das Wachstum an kollagenem Gewebe darauf zu veranlassen;
das genannte kollagene Gewebe auf dem Implantat wachsen lassen, bis sich dort eine kohärente Schicht an genanntem Gewebe auf beiden Seiten des blattartigen Trägers gebildet hat;
Entfernen des Implantats und der genannten kohärenten Schicht an kollagenem Gewebe aus dem Körper des Wirtstieres;
die genannte kohärente Schicht an kollagenem Gewebe einer Gerbung mit Glutaraldehyd unterziehen, um eine Quervernetzung der Kollagenfasem darin in einer Weise auszulösen, dass die Stärke der Schicht verstärkt wird und dieser ebenfalls immunologische Inertheit und Sterilität verliehen wird; und
Trennen des blattartigen Trägers von der kohärenten Schicht an kollagenem Gewebe zu jeder Zeit nach der Entfernung des Implantates aus dem Körper des Wirtstieres, um eine Tasche, einen Beutel oder einen Umschlag aus kollagenem Material zu bilden.
Bevorzugt wird ein synthetisches Material, das Strukturmerkmale zur Förderung der Einbettung des synthetischen Materials in das kollagene Gewebe besitzt, so auf dem blattartigen Träger positioniert, dass beide Seiten des blattartigen Trägers davon umgeben sind.
Vorzugsweise ist ebenfalls das synthetische Material eine Netzstruktur. Das synthetische Material kann die Merkmale besitzen, die für den ersten breiten Aspekt der vorliegenden Erfindung erforderlich sind. Die Positionierung des synthetischen Materials kann in Übereinstimmung mit dem zweiten breiten Aspekt der Erfindung geschehen.
Vorzugsweise ist für alle ersten, zweiten und dritten Aspekte der Erfindung das Wirtstier ein Schaf. Ebenfalls bevorzugt wird das Implantat neben dem kutanen Muskel der lateralen Thoraxwand des Wirtstieres durchgeführt. Weiterhin bevorzugt lässt man das Implantat für mindestens 10 Wochen im Wirtstier. Ebenfalls bevorzugt wird der Gerbungsschritt dadurch ausgeführt, dass das Implantat und die Gewebewand in ein Bad mit gepuffertem Glutaraldehyd nach der Entfernung aus dem Körper des Wirtstieres und vor der Entfernung des Trägers oder Röhrchens eingetaucht wird. Vorzugsweise wird das Biomaterial für die Verwendung unter Verwendung von Heparin rehydratisiert.
Damit die Erfindung besser verstanden wird, werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Tabellen und Figuren beschrieben, wobei:
1 zeigt ein typisches Gewebewachstum über dem implantierten Stäbchen oder dem implantierten Röhrchen über einen Zeitraum für einen Gegenstand der Erfindung.
2 beschreibt vier Variationen der Struktur des Polyesternetzes, das in den Variationen II, III und IV der hier beschriebenen Erfindung verwendet wurde. Die in 2 gezeigte Variation I ist die Netzstruktur, die in US-Patent 4,319,363 verwendet wurde.
2a zeigt eine Verknüpfungskonfiguration für die Variationen I, II, III und IV.
3 ist eine Vergrößerung einer Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme (× 52) der Faserstruktur in Variation III der 2.
4 ist eine Abbildung einer mikrofotografischen Aufnahme (H & E × 40), die eine Sektion durch den Vorlauf der Variation I zeigt, wie im US-Patent 4,319,363 verwendet.
5 ist ein zu 4 (H & E × 40) ähnliches Diagramm für die Variation II der vorliegenden Erfindung.
6 ist ähnlich zu 4 für die Variation III der vorliegenden Erfindung.
7 ist ähnlich zu 4 für die Variation IV der hier beschriebenen Erfindung.
8 ist ähnlich zu 4 für die Variation V der hier beschriebenen Erfindung.
9 ist ähnlich zu 4 für die Variation VI der hier beschriebenen Erfindung.
10 ist eine Arteriendarstellung (Angiogramm) einer Prosthese der Variation III in der unteren femoropoplitealen Position des Knies im Menschen, vorbeiführend am gebogenen Knie.
11a ist eine explantierte Prosthese der Variation II nach sieben Monaten in der Aorta-Iliaca-Position in einem caninen Patienten.
11b ist die Abbildung einer mikrofotografischen Aufnahme einer Sektion durch die Prosthese von 11a, SR × 10.
12a ist eine explantierte Prosthese der Variation II ähnlich zu 11a nach vier Jahren in einem caninen Wirt.
12b ist die Abbildung einer mikrofotografischen Aufnahme einer Sektion durch die Prosthese von 12a, SR × 10.
13 ist eine Abbildung einer mikrofotografischen Aufnahme einer Sektion durch eine Prosthese der Variation III nach sechs Monaten in der Aorta-Iliaca in einem caninen Wirt, H & E × 40.
14a zeigt die kumulative Durchgängigkeit von 73 Prosthesen der Variation I in der femoropoplitealen Position.
14b zeigt die primäre und sekundäre kumulative Durchgängigkeit von 66 Prosthesen der Variation II , die mit Hilfe der gleichen chirurgischen Einheit bewertet wurden, wie in 14a gezeigt.
14c zeigt die primäre und sekundäre Durchgängigkeit in der Studie bei 79 Prosthesen der Variation III, die mit Hilfe der gleichen chirurgischen Einheit durchgeführt wurde, wie in 14a gezeigt.
15a zeigt eine Prosthese mit breitem Durchmesser, die zur Herstellung eines flachen Blatts nach Entfernung aus dem Wirtstier geeignet ist.
15b zeigt die der Länge nach aufgeschnittene Prosthese der 15a, die flach ausgelegt wurde und bereit ist zur Weiterverarbeitung.
16 zeigt verschiedene Formen der Prosthese, welche für verschiedene Anwendungen hergestellt werden können, wie beispielsweise bei Bändern.
17 zeigt eine "Blasen"-Prosthese, die zur Verkleidung eines künstlichen Herzens geeignet ist, und die in Übereinstimmung mit einem Gegenstand der Erfindung hergestellt wird.
18 zeigt einen oval geformten Flecken auf seiner rauhen Seite, welcher zur Reparatur von Körperwänden geeignet ist.
19 ist die Aufnahme eines Rasterelektronenmikroskops bei 400 facher Vergrößerung, die das Aufbrechen des Gewebes in den Variationen I und II zeigt.
Das beste Verfahren der Implementierung der Verbesserungen des Gegenstandes der vorliegenden Erfindung ist es, die Prosthese in Schafe der folgenden Charakteristika zu implantieren:

1. Hammel der ersten Kreuzung von Border Leicester, Corriedale, Merino oder Polywarth-Typus oder jegliche Kreuzungszüchtung dieser Züchtungen.
2. Alter, nicht geringer als 3 Jahre und nicht mehr als 6 Jahre.
3. Krone bis Rumpflänge nicht weniger als 1 Meter.
4. Bei Implantation Gewicht nicht weniger als 45 kg.
5. Bei Explantation ein Gewichtsgewinn von 3 bis 5 kg.

Das Biomaterial muss in einem Zeitraum zwischen 12 und 14 Wochen explantiert werden. Mit Bezug auf 1, kann beobachtet werden, dass die maximale Gewebeabdeckung in diesem Zeitraum auftritt.
In den oben genannten Bedingungen stellen Schafe sterile, selbstregulierende Kulturbedingungen bereit, die für die verlässliche und reproduzierbare Produktion des Biomaterials geeignet sind.
Die in 2 gezeigte Variation I ist das Polyesternetz des Standes der Technik des US-Patents 4,319,363.
Die unterschiedlichen Netze der Variationen I, II, III und IV wurden auf einer Raschel Warp-Strickmaschine mit einem 2-Nadelbett und einer Struktur aus 4 Schienen gestrickt. Die gestrickte Schlingenstruktur wurde für jede Variation benannt, wie in 2a gezeigt. Der Faden umfasste in jedem Fall Bündel von ungefähr 50 Polyestersträngen, wobei jeder Strang aus zwei 44 Decitex-Filamenten zusammengesetzt war. Die erhaltene Garndichte betrug 0,6 bis 0,8 Gramm pro Meter.
In den Variationen V und VI (nicht gezeigt) wurde in V gewobenes Polyesternetz in Polyurethan getaucht und in VI wurden Polyurethanstränge um die Polyesterstränge gewoben. Das Netzgewebe der Variation III wird in 3 gezeigt.
Modifikationen in der Mandril-Netzanordnung beeinflussen den möglichen Gewebeeinbau und die Form. Beispielsweise waren in US 4,319,363 der Mandril-Durchmesser und der tubuläre Netzdurchmesser identisch und das Polyesternetz wurde über den Mandril gedehnt. Bei der Darstellung des zweiten Aspekts der Erfindung wurde in Variation III ein tubuläres Netz mit einem Durchmesser von 8 mm auf einem Mandril mit 6 mm Durchmesser verwendet. Ein tubuläres Netz mit 106 cm in der Länge wurde auf einem Mandril mit 75 cm in der Länge verwendet. Dies resultierte in einer dickeren und gleichmäßigeren Bedeckung an Gewebe über die Fließoberfläche, ohne exponierte Netzbündel, die möglicherweise weniger optimale Ergebnisse in der Variation I verursachen.
In den 4, 5, 6, 7, 8 und 9 zeigt die Abbildung von mikrofotografischen Aufnahmen der histologischen Sektionen von den Netzvariationen I, II, III, IV, V und VI die Änderungen in der Gewebekonfiguration und die Dicke, welche mit den Netz- und Netz/Mandril-Modifikationen auftritt. Die Gewebeabdeckung auf der Fließoberfläche, die das Netz bedeckt, stieg mit jeder Variation an und die kollagene Schicht wurde immer kompakter.
Die Variation I im Stand der Technik, die in 4 gezeigt wird, zeigt, dass die Polyesternetzstränge in Bündeln (M) vorliegen, die eine empfindliche Membran aus kollagenem Gewebe (C) stützt. Dort gibt es eine sanfte Verkleidung der Fließ-Oberfläche (FS) mit einer dünnen Bedeckung aus Gewebe über den Netzbündeln.
Im Gegensatz dazu zeigt die Sektion durch den in 5 gezeigten Vorfluss der Variation II Polyestemetzbündel (M), die näher zueinander stehen, was an der gesteigerten Dichte der Verknüpfungen und dem kompakteren Gewebe aus Kollagen (C) liegt. Dort gibt es eine sanfte Auskleidung der Fließ-Oberfläche (FS) und die Gewebeabdeckung über den Netzbündeln bleibt dünn, wie in Variation I.
In Variation III, die in 6 gezeigt wird, sind die Polyestemetzbündel (M) innerhalb des sehr kompakten kollagenen Gewebes (C), vollständig eingebaut. Die Netzbündel sind erneut etwas näher zueinander und die Fließ-Oberfläche (FS) bleibt glatt. Die Gewebebedeckung über der Fließ-Oberfläche ist dick. Dies liegt an der Lockerheit der Befestigung des Netzes über dem Mandril, was es möglich macht, dass mehr Gewebe in dem Raum zwischen Netz und Mandril einwandert, im Vergleich zur gestreckten Netzkonfiguration von Variation I.
Die Sektion durch die Vor-Fließvariation IV, wie sie in 7 gezeigt wird, demonstriert dass die Polyester- und Polyurethannetzbündel (M) gut in das dichte kollagene Gewebe (C) eingebaut werden. Die Netzbündel sind sehr dicht beieinander angeordnet.
Die Stärke, die durch die Dicke der Gewebebedeckung und die nahe zueinander angebrachten Netzbündel vermittelt wird, deutet an, dass eine nicht-vaskuläre Anwendung für diese Variation geeignet wäre.
Mit Bezug auf 8, in der Variation V gezeigt wird, werden die Polyestemetzbündel in Polyester (M) getaucht und werden nahe zueinander angeordnet und in das kollagene Gewebe (C) eingebaut.
Mit Bezug auf 9, wobei Variation VI gezeigt wird, resultieren die Polyurethanstränge, die um das Polyesternetz (M) gewunden sind in Bündel, die in das dichte kollagene Gewebe (C) gut eingebaut sind. Die physiochemischen Eigenschaften, die mit Variation I erhalten wurden, wurden in den Variationen II und III mit einigen bemerkenswerten Unterschieden erhalten, die in Tabelle I unten aufgelistet sind.
TABELLE 1 In vitro-Studien, die die verbesserten Eigenschaften von Variation III aufzeigen.
Die Hämokompatibilität, wie durch die Plättchenverbrauchsstudie unter Verwendung eines geschlossenen Schleifensystems bestimmt, wurde in Variation III verstärkt. Je niedriger der Wert desto eher hämokompatibel die Oberfläche. Der Instron-Test setzt das Material Dehnungskräften aus. Variation III besitzt größere Stränge, was in einigen nicht-vaskulären Anwendungen erwünscht ist. Variation III demonstriert gesteigerte Iongitudinale Dehnung oder Elastizität (Extension) und größere Resistenz gegen Verknotung, wie sie in einer vaskulären Prosthese benötigt wird, da dies die bessere Platzierung um das Kniegelenk herum oder in anderen Gebieten erlaubt, wo Kurven erwünscht sind, wie in dem humanen Angiogramm in 10 demonstriert.
Tierstudien, die mit den Variationen I, II und III in der Aorta-Iliaca-Position in Hunden durchgeführt wurden, um die Durchgängigkeit und Langzeitleistungen zu bestimmen, ergaben exzellente Ergebnisse (Tabelle 2 unten).
TABELLE 2 In vivo-Studien, die die Variationen I, II und III in der Aorta-Iliaca-Position in dem caninen Modell miteinander vergleichen.
Variation III zeigt eine dickere Gewebebedeckung auf der Fließ-Oberfläche und über die Netzbündel, im Vergleich zu Variation II wie die 11a und 11b, 12a und 12b und 13 zeigen, was eine verbesserte Fließ-Oberfläche andeutet und eine Reduzierung des Risikos eines prosthetischen Fehlers.
Variation I, II und III wurden in humanen klinischen Studien für periphere Revaskularisation in einem chirurgischen Zentrum bewertet und die Ergebnisse sind in den 14a, 14b und 14c gezeigt. Die in vier Jahren erhaltenen Ergebnisse sind in Variation III überragend mit weniger Einschlüssen, die im frühen Zeitraum auftreten, und was eine demonstrierbare Steigerung der Leistung als eine direkte Konsequenz der enthaltenen Modifikation dokumentiert.
Mit Bezug auf 11 wird eine explantierte Prosthese der Variation II nach sieben Monaten in der Aorta-Iliaca-Position im caninen Modell gezeigt. Bei der Anastomose (A) trat eine Blutfärbung auf, was an der dünnen Gewebebedeckung über dem Netz auf der Fließ-Oberfläche (FS) liegt. Die Prosthese war beim Explanieren patent. Ebenfalls mit Bezug auf 11b ist die Fließ-Oberfläche (FS) glatt und thrombusfrei, obwohl die Gewebebedeckung über dem Netz (M) dünn ist.
Die 12a und 12b zeigen, dass die gleichen Merkmale im caninen Modell für die Variation II bei sieben Monaten und bei vier Jahren vorhanden sind.
Eine Prosthese der Variation III im caninen Modell wird nach sechs Monaten in der Aorta-Iliaca-Position in 13 gezeigt. Die Fließ-Oberfläche (FS) ist thrombusfrei und die Gewebeabdeckung über dem Netz (M) ist dick, was dem Auftreten einer Blutfärbung (blood staining) vorbeugt.
Die Variation I, II und III wurden in humanen klinischen Studien zur peripheren Revaskularisation in einem chirurgischen Zentrum bewertet und die Ergebnisse sind in den 14a, 14b und 14c gezeigt. Die Durchgängigkeit bei 48 Monaten für Variation I beträgt 32%. Eine große Anzahl an Fehlern trat in der ersten und zweiten Periode von sechs Monaten auf, was eine weniger optimale Fließ-Oberfläche zur Prosthese andeutet.
14b für die Prosthese der Variation II zeigt eine kleine Änderung von Variation I in der primären Durchgängigkeit bei der Zeitperiode von sechs und 48 Monaten, obwohl die sekundäre Durchgängigkeit bei der Periode von sechs Monaten befriedigend ist.
Die primäre und sekundäre Durchgängigkeit der in 14c gezeigten Prosthese der Variation III deutet an, dass die Verbesserungen in der Technologie für Variation III zu deutlich verbesserten klinischen Leistungen geführt haben.
Die bei vier Jahren erhaltenen Ergebnisse sind in Variation III mit weniger Okklusionen, die in dem frühen Zeitraum auftreten, überragend, was eine anschauliche Steigerung in der Leistung als eine direkte Konsequenz der in Variation III enthaltenen Modifikationen dokumentiert. Die Verbesserungen in der Variation II sind weniger dramatisch.
Das Biomaterial in Blattform wird in den 15a und 15b gezeigt, wobei eine Prosthese der Variation III mit einem großen Durchmesser hergestellt wurde. Das flache Material wurde durch Schneiden der tubulären Prosthese ihrer Länge nach hergestellt. Solch eine Prosthese kann alternativ in Übereinstimmung mit dem dritten Aspekt der Erfindung durch Implantieren eines blattartigen Trägers in das Wirtstier und Bedeckung des Blatts auf beiden Seiten durch das synthetische Material hergestellt werden, entweder in Netzform oder alternativ in einer gestrichenen partikulären Form.
Solche Prosthesen, die aus flachen Blättern durch jedes der Verfahren hergestellt wurden, wären in nicht-vaskulären Anwendungen, wie beispielsweise dem Ligament-Austausch nützlich, wobei die Stärke eine kritische Überlegung darstellt. Variationen in Form und Konfiguration sind in 16 gezeigt. Flache, rektangulare oder oval geformte Silicone, Nylon, Acryl, Polyethylen, Teflon oder Polyurethanträger in Blattform in Isolation oder in Kombination, bedeckt mit einem synthetischen Netz, resultieren in einer Blase, Beutel oder Tasche, die für viele Anwendungen geeignet sind (17, 18). Die wichtigste von ihnen wäre eine Anwendung als Auskleidung für künstliche Herzkammern. Einzigartige Merkmale einer internalen, glatten und hämokompatiblen Oberfläche, die in 17 gezeigt wird, und eine extemale nicht-glatte Oberfläche, die in 18 gezeigt wird, macht diesen Aspekt der Erfindung extrem nützlich in Anwendungen, bei denen die Anhaftung an externe Oberflächen und die Nicht-Anhaftung an die internale Oberfläche erfordert wird, wie beispielsweise bei der Reparatur eines Bruchs (18).
Die erhaltene gesteigerte Gewebebedeckung, hat einige Nachteile, denen man in der ursprünglichen Version begegnete, in weitere wünschenswerte Merkmale verändert.
Im US-Patent 4,319,363 wird die Prosthese in 90%-igem absolutem Alkohol aufbewahrt. Dies verursacht eine Dehydrierung der Gewebekomponente und ertordert eine Rehydratisierung vor der chirurgischen Implantation. Zusätzlich geschieht zusammen mit der Dehydratisierung in der ursprünglichen Version aufgrund der dünnen Gewebebedeckung ein "Aufbrechen", oftmals beim Hervorragen des Polyesters durch das Gewebe, das die Fließ-Oberfläche bedeckt, und was in einer geringen Leistung resultiert (19). Die vorliegende Version mit gesteigerter Gewebebedeckung zeigt kein Polyester an der Fließ-Oberfläche.
Weiterhin wird während der Rehydratisierung in der vorliegenden Erfindung anstelle von physiologischer Salzlösung bevorzugt Heparin verwendet, das bioaktiv im Kollagen/Glutaraldehyd-Komplex der Prosthese verbleibt und die Leistung steigert. Die Tabellen 3 und 4 unten zeigen die Ergebnisse der Aufnahmestudien von Heparin. Es wurde die Heparinaufnahme und Zurückhaltung direkt und nach der anschließenden initialen Behandlung mit Protaminsulfat untersucht. Die Zurückhaltung von Heparin wurde nach 120 Stunden (5 Tagen) untersucht. Die Heparinaufnahme und Zurückhaltung waren mit PrSO₄ behandelten Transplantaten herausragend, jedoch verursachte dies eine Steifheit, was weniger zufriedenstellend war. Das direkte Verfahren, welches aus einer teilweisen Dehydratisierung bestand, resultierte in einer zufriedenstellenden Prosthese. Die Variation III, welche getestet wurde, und wie beansprucht, kann Heparin in effektiven Mengen zurückhalten, was in einer kontrollierten Weise das Potential einer Übermittlung von Wirkstoffen eröffnet. TABELLE 3
TABELLE 4
Die Aldehyd- und Aminogruppen im Kollagen/Glutaraldehyd-Komplex können nicht nur Heparin sondern andere pharmakologische Agenzien wie Antibiotika zurückhalten, z. B. Tetracyclin. Die gesteigerte Gewebebedeckung kombiniert mit der Dehydratisierung durch Alkohol ermöglicht es, dass die Prosthese mit Feuchtigkeit anstatt mit Flüssigkeit für die endgültige Verwendung gepackt ist.
Die Gerbungsprozedur der vorliegenden Erfindung ist identisch mit der, die im US-Patent 4,319,363 beschrieben ist.
Wie für einen Fachmann offensichtlich können in der vorliegenden Erfindung Variationen in der Art des Designs des Biomaterials durchgeführt werden, das ähnlich zu dem ist, das im US-Patent 4,319,363 beschrieben wurde. Diese und andere Veränderungen können durchgeführt werden, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, deren Natur aus der vorangegangenen Beschreibung, den Figuren und Tabellen und den Ansprüchen ermittelt werden soll.

Claims

Biomaterial, das zur Verwendung in der Chirurgie in einem humanen Patienten geeignet ist, umfassend: eine kohärente Schicht an nicht-humanem kollagenen Gewebe, welches einer Gerbung mit Glutaraldehyd unterzogen wurde, so dass es quervernetzte Kollagenfasern umfasst, und eine Verstärkung aus synthetischem Material, die in der kohärenten Schicht eingebettet ist, wobei das genannte synthetische Material Strukturmerkmale zur Verbesserung der genannten Einbettung besitzt, wobei die genannten Strukturmerkmale die Verknüpfungen eines Netzes sind, und die Dichte der genannten Merkmale in situ größer ist als 50 pro Quadratzentimeter.
Ein Biomaterial wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei die Dichte der genannten Merkmale größer ist als 100 pro Quadratzentimeter.
Ein Biomaterial wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei das Netz so in der kohärenten Schicht eingebettet ist, dass die Netzstruktur in einem losen, nicht gedehnten Zustand ist.
Ein Biomaterial wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei das Fasernetz aus Polyesterfaden konstruiert ist.
Ein Biomaterial wie in Anspruch 4 beansprucht, wobei der Polyesterfaden mit Polyurethan verstärkt ist.
Ein Biomaterial wie in Anspruch 5 beansprucht, wobei das Polyurethan in Form von Strängen des Polyesters vorliegt, die in Polyuretan eingetaucht wurden.
Ein Biomaterial wie in Anspruch 5 beansprucht, wobei das Polyurethan in der Form von Strängen von Polyurethan vorliegt, die um die Stränge des Polyesters gewoben sind.
Ein Biomaterial wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7 beansprucht, wobei das Biomaterial in der Form eines Röhrchens geformt ist.
Ein Biomaterial wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7 beansprucht, wobei das Biomaterial in der Form eines Blattes vorliegt.
Ein Biomaterial wie in irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, wobei das Biomaterial auf einer Seite glatt ist, um eine Anlagerung an Oberflächen im Patienten zu inhibieren, die unmittelbar an der genannten einen Seite liegen, und rauh an der anderen Seite, um genannte Anlagerung zu fördern.
Verfahren zur Herstellung eines Biomaterials, umfassend die Schritte: Positionieren einer turbulären synthetischen Fasernetzstruktur über eine stützende Stange oder ein stützendes Röhrchen; Implantieren der mit einem Netz bedeckten stützenden Stange oder des stützenden Röhrchens in den Körper eines lebenden, nicht humanen Wirtstieres an einer solchen Stelle, um das Wachstum von kollagenem Gewebe darauf zu veranlassen; das genannte kollagene Gewebe auf dem Implantat wachsen lassen, bis dort eine kohärente Wand aus genanntem Gewebe gebildet wurde, die die Stange oder das Röhrchen umgibt und die Netzstruktur darin eingebettet hat; Entfernen des Implantates und der genannten kohärenten Wand an kollagenem Gewebe aus dem Körper des Wirtstieres; die genannte Wand an kollagenem Gewebe einer Gerbung mit Glutaraldehyd unterziehen, um eine Quervernetzung von Kollagenfasern darin auszulösen, so dass die Stärke der Wand verstärkt wird und dieser ebenfalls immunologische Inertheit und Sterilität verliehen wird; und Entfernen der Stange oder des Röhrchens aus der kohärenten Wand aus kollagenem Gewebe zu jeglichem Zeitpunkt nach Entfernen der Stange oder des Röhrchens und der kohärenten Wand an kollagenem Gewebe aus dem Körper des Wirtstieres; wobei die tubuläre synthetische Fasernetzstruktur lose über der stützenden Stange oder dem stützenden Röhrchen sitzt.
Ein Verfahren wie in Anspruch 11 beansprucht, wobei das tubuläre Netz in einer longitudinalen Richtung länger ist als die stützende Stange oder das stützende Röhrchen.
Verfahren zur Herstellung eines Biomaterials, umfassend die Schritte: Implantieren eines blattartigen Trägers in den Körper eines lebenden, nichthumanen Wirtstieres an einer solchen Stelle, um das Wachstum an kollagenem Gewebe darauf zu veranlassen; das genannte kollagene Gewebe auf dem Implantat wachsen lassen, bis sich dort eine kohärente Schicht an genanntem Gewebe auf beiden Seiten des blattartigen Trägers gebildet hat; Entfernen des Implantats und der genannten kohärenten Schicht an kollagenem Gewebe aus dem Körper des Wirtstieres; die genannte kohärente Schicht an kollagenem Gewebe einer Gerbung mit Glutaraldehyd unterziehen, um eine Quervernetzung der Kollagenfasem darin in einer Weise auszulösen, dass die Stärke der Schicht verstärkt wird und dieser ebenfalls immunologische Inertheit und Sterilität verliehen wird; und Trennen des blattartigen Trägers von der kohärenten Schicht an kollagenem Gewebe zu jeder Zeit nach der Entfernung des Implantats aus dem Körper des Wirtstieres, um eine Tasche, einen Beutel oder einen Umschlag aus kollagenem Material zu bilden.
Ein Verfahren wie in Anspruch 13 beansprucht, wobei ein synthetisches Material, das Strukturmerkmale zur Förderung der Einbettung des synthetischen Materials in die kollagene Schicht besitzt, so auf dem blattartigen Träger positioniert wird, dass beide Seiten des blattartigen Trägers davon umgeben sind.
Ein Verfahren wie in Anspruch 14 beansprucht, wobei die Merkmale zur Förderung der Einbettung die Verknüpfungen eines Netzes sind und die durchschnittliche Dichte der genannten Merkmale in situ größer ist als 50 pro Quadratzentimeter.
Ein Verfahren wie in Anspruch 15 beansprucht, wobei die Dichte der genannten Merkmale größer ist als 100 pro Quadratzentimenter.
Ein Verfahren wie in irgendeinem der Ansprüche 14–16 beansprucht, wobei das synthetische Material ein Fasernetz ist und die Merkmale zur Förderung der genannten Einbettung die Verknüpfungen des Netzes sind.
Ein Verfahren wie in Anspruch 17 beansprucht, wobei das Netz so in die kohärente Schicht eingebettet ist, dass die Netzstruktur in einem losen, nicht gedehnten Zustand ist.
Ein Verfahren wie in Anspruch 17 beansprucht, wobei das Fasernetz aus Polyesterfaden konstruiert ist.
Ein Verfahren wie in irgendeinem der Ansprüche 14–19 beansprucht, wobei das Biomaterial auf einer Seite glatt ist, um eine Anlagerung an Oberflächen im Patienten zu inhibieren, die unmittelbar an der genannten einen Seite liegen, und auf der anderen Seite rauh ist , um die genannte Anlagerung zu fördern.
Ein Verfahren wie in irgendeinem der Ansprüche 11–20 beansprucht, wobei das Implantieren neben dem hautartigen Muskel der lateralen Thoraxwand des Wirtstieres durchgeführt wird.
Ein Verfahren wie in irgendeinem der Ansprüche 11–20 beansprucht, wobei das Wirtstier ein Schaf ist.
Ein Verfahren wie in irgendeinem der Ansprüche 11–20 beansprucht, wobei das Implantat für mindestens 10 Wochen im Wirtstier belassen wurde.
Ein Verfahren wie in irgendeinem der Ansprüche 11–20 beansprucht, wobei der Gerbungsschritt durch das Eintauchen des Implantates und der Wand des Gewebes nach Entfernung aus dem Körper des Wirtstieres und vor Entfernung des Trägers oder des Röhrchens in ein Bad mit gepufferten Glutaraldehyd durchgeführt wird.
Ein Verfahren wie in irgendeinem der Ansprüche 11–20 beansprucht, wobei das Biomaterial zur Verwendung mit Hilfe von Heparin rehydratisiert wird.