DE69630879T2

DE69630879T2 - Biologisch abbaubare vorrichtung

Info

Publication number: DE69630879T2
Application number: DE69630879T
Authority: DE
Inventors: Thomas Gilchrist; Michael David HEALY
Original assignee: Giltech Ltd
Current assignee: Covidien LP
Priority date: 1995-04-01
Filing date: 1996-04-01
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2016-04-02
Also published as: DE69630879D1; EP0818973A1; AU5157596A; WO1996031160A1; JP3747064B2; PT818973E; DK0818973T3; ATE254884T1; JPH11503048A; GB9506796D0; ES2211950T3; EP0818973B1; US5972371A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine biologisch abbaubare Vorrichtung zur Unterstützung der Heilung.
Fortschritte in chirurgischen Techniken, besonders mikrochirurgischen Techniken, haben das Ausführen von Operationen zum Vereinigen oder Ausrichten von abgetrennten Nerven und Blutgefäßen ermöglicht. Um erfolgreich zu sein, sind solche Operationen jedoch immer noch auf die natürlichen Heilungs- und Regenerationsprozesse des Körpers angewiesen. Daher wird es Fälle geben, in denen sich die Teile der Nerven nicht vereinigen, oder wo der Heilungsprozess so langsam ist, dass der Effektormuskel zu der Zeit, wo die motorische Nervenverbindung wirksam wird, atrophiert ist, selbst wenn der Chirurg beim Ausrichten der Nervenenden großes Fachkönnen eingesetzt hat.
Die Heilung, zum Beispiel die Regeneration von Nerven, bleibt ein im Wesentlichen biologischer Prozess. Sogar die fortschrittlichsten mikrochirurgischen Techniken zur Instandsetzung von beschädigten Gewebeteilen optimieren lediglich die Umgebung für den natürlichen Prozess. Es wird nun angenommen, dass Mikrochirurgie die mechanischen Prozesse für die Instandsetzung des Körpers maximiert hat, aber es besteht noch immer Bedarf an einer weiteren Verbesserung des Heilungsprozesses.
Rohre sind verwendet worden, um abgetrennte Nerven instandzusetzen, sie waren aber wenig erfolgreich, da die nicht biologisch abbaubaren Rohre zurückblieben, nachdem der regenerierende Nerv aufgebaut worden war, und eine nachfolgende Maturation des Nervs behinderten.
GB-A-2,099,702 beschreibt einen strukturellen Stützteil für Skelett- und Gewebeteile, der ein biologisch abbaubares Glas beinhaltet. Es ist für den erfolgreichen Heilungsprozess jedoch essentiell, dass die richtige chemische Umgebung geschaffen wird, um die Regeneration des beschädigten Körperteils zu optimieren, während dieser Teil vor dem körpereigenen Abwehrsystem, das gegen implantierte Fremdkörper aktiviert werden kann, geschützt wird.
WO-A-88/06866 offenbart aus piezoelektrischen Membranen gebildete röhrenförmige Führungskanäle. Das piezoelektrische Material erzeugt transiente elektrische Ladungen als Reaktion auf eine mechanische Deformation, die die Heilung der Nerven stimulieren. WO-A-/06866 lehrt nicht, dass eine Injektionsöffnung, die Zugang zu dem inneren Volumen des Kanals ermöglicht, in dem darin offenbarten Produkt vorliegen kann.
In einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine biologisch abbaubare Vorrichtung von hohler Konstruktion bereit, die eine erste und zweite Öffnung aufweist, wobei jede Öffnung angepasst ist, um ein geschnittenes Ende eines Gewebeteils aufzunehmen, und ein Fixiermittel, das angepasst ist, um die geschnittenen Enden des Gewebeteils zu sichern. Die Vorrichtung beinhaltet einen freien Raum zwischen den Öffnungen, wobei der freie Raum eine Substanz enthält, um das Heilen des Gewebeteils zu erleichtern. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest teilweise aus biologisch abbaubarem Glas gebildet ist, das über einen vorbestimmten Zeitraum biologisch abgebaut wird, und dadurch, dass sie eine Injektionsöffnung beinhaltet, die Zugang zu dem inneren Volumen der Vorrichtung ermöglicht.
Die Vorrichtung ist im Allgemeinen röhrenförmig. Die Vorrichtung kann zum Beispiel ein offenes Rohr sein, wobei die zwei offenen Enden die Öffnungen bilden, um die Enden des geschnittenen Gewebeteils aufzunehmen.
Zur Vereinfachung der Herstellung kann die Vorrichtung im Wesentlichen ein offener Zylinder mit einheitlichem inneren Querschnitt sein. Alternativ kann die Vorrichtung einen Reservebehälterabschnitt einschließen, in dem sich Reserven der Substanz befinden. In dieser Ausführungsform kann die Vorrichtung röhrenförmig sein, aber einen inneren Querschnitt von variierendem Durchmesser aufweisen, zum Beispiel von vergrößertem Durchmesser im Abschnitt zwischen den Öffnungen. Um das Zusammenheilen der zwei in der Vorrichtung befestigten geschnittenen Enden zu optimieren, können die Öffnungen so angeordnet sein, dass sie sich gegenüberliegen. Unter bestimmten Umständen kann diese Anordnung jedoch nicht essentiell sein, und die Öffnungen müssen nicht ausgerichtet werden.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann aus einem biologisch abbaubaren Glas gebildet sein. Derartige Gläser sind den Fachleuten bekannt, und die Zusammensetzung des Glases kann angeglichen werden, um eine Glaszusammensetzung herzustellen, die im Lauf des erforderlichen Zeitraums, zum Beispiel 1 bis 6 Monate oder 1 bis 3 Monate, biologisch abgebaut wird. Wünschenswerterweise sind die aus dem Abbau des Glases resultierenden Produkte physiologisch kompatibel.
Zusätzlich kann die Glaszusammensetzung selbst als ein Vehikel zur Lieferung von biologisch aktiven Wirkstoffen auf kontrollierte Abgabeart über den Zeitraum, in dem die Heilung erfolgt, verwendet werden. Gläser mit kontrollierter Abgabe (CRG) sind anorganische Polymere, normalerweise auf der Basis von Natrium- und Calciumphosphaten; die durch Schmelzen der Bestandteile bei ungefähr 1000°C in eine glasige Form umgewandelt worden sind. CRGs lösen sich vollständig in Wasser auf, wobei sie keinen festen Rückstand hinterlassen.
Die Auflösungsgeschwindigkeit kann durch Angleichung der Zusammensetzung und physischen Form des CRG ausgewählt werden, und bleibt konstant, solange etwas von dem Material zurückbleibt. Das Produkt kann in vielen physischen Formen als Puder oder Körnchen, Faser oder Gewebe, Rohre oder als Gipsblöcke verschiedener Formen hergestellt werden.
Wie oben dargelegt, sind geeignete biologisch abbaubare Gläser im Fach bekannt, aber besonders sollten die in WO-A-90/08470 von Giltech Limited offenbarten Gläser erwähnt werden. Typischerweise können die Glaszusammensetzungen Folgendes beinhalten:

Na₂O 7–33 Mol-%

K₂O 0–22 Mol-%

CaO 0–21 Mol-%

MgO 0–22 Mol-%

P₂O₅ 46–49 Mol-%
Derartige Glaszusammensetzungen können Lösungsgeschwindigkeiten von 0,03 bis 3,0 mgcm^–2hr^–1 in deionisiertem Wasser bei 37°C erreichen.
Andere Elemente als Natrium und Calcium einschließlich der meisten Metalle wie deren Oxide und eine begrenzte Anzahl anorganischer Anionen können in die Zusammensetzung des Glases eingeschlossen werden. Diese Elemente, die biologisch aktiv sein können, können dann mit einer konstanten Geschwindigkeit in ein wässriges Umgebungsmilieu (zum Beispiel eine physiologische Flüssigkeit) geliefert werden, während sich das CRG auflöst. Dies hat in der Veterinärmedizin als ein Mittel zum Liefern solch verschiedener Substanzen wie Spurenelementen, Anthelmintika und Impfstoffen Anwendung gefunden. Das Einschließen einer Silberquelle (zum Beispiel Silberorthophosphat) in die Na₂O-CaO-P₂O₅-Systeme bietet die Möglichkeit, ein CRG herzustellen, das im Verlauf einer hoch definierten Zeit Silberionen sicher in biologische Systeme abgeben kann.
Im Verlauf der Entwicklungen dieser Art sind die Biokompatibilität und das Fehlen von Toxizität von auf Na₂O-(Ca,Mg)O-P₂O₅ basierendem CRG mit und ohne andere Bestandteile erforscht worden. In Anwendungen, die von der Verwendung in Vorrichtungen für Kieferorthopädie [siehe Savage, Brit. J. of Orthodontics 9: 190–193 (1982)] bis zur kontrollierten Zufuhr von Cu, Co und Zn bei Vieh [siehe Drake et al, Biochem. Soc. Trans. 13: 516–520 (1985)] reichen, wurden keine schädlichen Wirkungen beobachtet. Wenn CRG-Pellets in Ratten, Schafen und Rindern subkutan, intramuskulär und intraperitoneal implantiert wurden, war die Reaktion an der Stelle des Implantats auf ein steriles fibröses Einkapseln begrenzt, das weniger gut entwickelt war als das von den biokompatiblen chirurgischen Materialien erwartete [siehe Allen et al, Vet. Soc. Commun 2 78–75 (1978)]. Andere Anwendungen von CRG im Na₂O-CaO-P₂O₅-System haben sich als potentieller Zusatz/Ersatz von Knochentransplantaten herausgestellt. Nach der Weichgewebeimplantation bei Schafen [siehe Burnie et al, Biomaterials 2: 244–246 (1981)] wurde kein Zeichen von Zytotoxizität beobachtet. Bei weiteren Experimenten mit Knochen konnten keine schädlichen Wirkungen oder Bioinkompatibilität entdeckt werden [siehe Burnie et al, „Ceramics in Surgery" Ed Vincenzini, Elsevier Scientific, 1983, Seiten 169–176; Burnie et al, J. Bone & Joint Surgery 65B(3): 364–365 (1983); Duft et al, Strathclyde Bioengineering Seminars, Biomaterials in Artificial Organs, und Paul et al, Macmillan Press, 1984, Seiten 312–317].
Die Glaszusammensetzung kann ein oder mehrere Metallionen umfassen, die langsam aus der Zusammensetzung abgegeben werden, um die Heilung zu erleichtern. K, Mg, Zn, Al, Se, Si, Fe, Ag, Cu, Mn, Ce und/oder Au können erwähnt werden.
Insbesondere kann die Glaszusammensetzung produziert werden, um eine kaliumreiche Umgebung bereitzustellen, die bei der Unterstützung des Heilens des Gewebeteils, besonders von Nerven, nützlich sein kann.
Die Substanz, die sich in der Vorrichtung befindet, wird ausgewählt, um die Heilung des geschnittenen Gewebeteils zu erleichtern. Die Viskosität, Osmolalität und der pH-Wert der Substanz sollten daher physiologisch kompatibel mit der Art von Gewebe gewählt werden, das geheilt werden soll. Die Substanz kann wahlweise einen oder mehrere physiologisch aktive Wirkstoffe enthalten, und Wachstumsfaktoren (besonders Wachstumsfaktoren, die spezifisch für die Art des betroffenen Gewebes sind, wie etwa Nervenwachstumsfaktoren für die Regeneration von Nerven), Antikoagulantien, Wirkstoffe zur Bekämpfung von Infektionen (zum Beispiel Antibiotika, Silverionen usw.) und dergleichen können erwähnt werden. Erwähnt werden können Blutplättchenabgabe und PDGF, Nervenwachstumsfaktor, Keratinozyt-Stimulationsfaktoren, insulinähnliche Wachstumsfaktoren, Interleukine, Peptide, Enzyme und andere topische Wirkstoffe, Oxygenatoren und Reinigungsmittel für freie Radikale, Enzyme und Nährstoffe wie etwa Proteine und Vitamine. Wahlweise können die Flächen der Glasvorrichtung mit Silikon beschichtet sein, um Thrombogenese zu reduzieren.
Im Verlauf der Jahre sind starke Anzeichen aus in vitro Experimenten hervorgegangen, die nahe legen, dass die Gruppe von Substanzen, die als „Nervenwachstumsfaktoren" oder „Nervenzellenrettungsfaktoren" bekannt sind, den Regenerationsprozess verstärken können, der stattfindet, nachdem ein Nerv verletzt und instandgesetzt ist. Es gibt nun viele solche Substanzen, die auf Evaluierung warten. Von manchen wird erwartet, dass sie vorzugsweise auf entweder motorische oder sensorische Nerven wirken, und das Potential für deren Verwendung beim chemischen Manipulieren und Verbessern der Ergebnisse von chirurgischer Instandsetzung der Nerven ist enorm. Trotz der mindestens 20 Jahre der Studie im Labor wurde beim Verfahren der Lieferung an diese Stelle der Verletzung nur ein geringer oder kein Erfolg erzielt, und auch weil die Tests, die verwendet werden, um die Instandsetzung von Nerven zu quantifizieren, nicht ausreichend sensibel sind, um die kleinen (aber nützlichsten) Vorteile, die Wachstumsfaktoren bringen können, zu erkennen. Damit eine Substanz die maximale Wirkung hat, muss sie in einer angemessenen und eingehaltenen Konzentration und zu der Zeit, wo ihre Wirkung auf die wachsenden Nervenaxone am effektivsten ist, an die Stelle der Regeneration geliefert werden. Um dies zu erreichen, muss die Lieferung an die Stelle der Verletzung über den Zeitraum des Wachsens konstant sein, und Diffusion weg von dieser Stelle muss für die lokale Konzentration unzureichend sein, damit sie unter effektive Werte fällt. Lundborg [siehe G. Lundborg, Nerve Injury and Repair, 1988, Edinburgh Churchill-Livingston] hat dies in geringem Ausmaß erreicht, indem er die Stelle in Wachstumsfaktoren enthaltende Siliziumrohre gehüllt hat. Es gibt im Laufe der Zeit jedoch immer noch eine unangemessene Konzentration, und das bleibende Rohr behindert den wachsendem Nerv in seiner Reifungsphase. Das Endergebnis ist eher schlechter als besser, und kein an Menschen arbeitender Chirurg würde eine zweite Operation in Erwägung ziehen, um ein Siliziumrohr zu entfernen.
Die biologisch abbaubare Vorrichtung der vorliegenden Erfindung bietet zwei Einrichtungen, die auf diese Fragen eingehen. Als erstes kann die Vorrichtung so gefertigt sein, dass sie sich über eine Zeitspanne auflöst, die den Zeitraum des Längenwachstums umfasst, wenn Wachstumsfaktoren an eine isolierte Umgebung geliefert werden könnten, aber Auflösung vor der nicht vom Wachstumsfaktor abhängigen Phase der Reife (Wachstum im Durchmesser) auftreten würde. Zweitens könnten Wachstumsfaktoren durch ein Seitenloch mittels einer osmotischen Pumpe in die Vorrichtung geliefert werden. Wenn das Auslass-Silizium-Gummi-Rohr in die Vorrichtung geklebt ist, wird ein wasserdichtes System herbeigeführt. Unter Verwendung von eigenen osmotischen Pumpen können Wachstumsfaktoren in angemessener konstanter Konzentration vier Wochen nach der Instandsetzung geliefert werden. Dies bezieht die Zeit für die von Wachstumsfaktoren abhängige Regeneration mit ein. Am Ende dieser Zeit wird die Vorrichtung biologisch abgebaut, und die Pumpe und deren Verrohrung kann von ihrer abgelegenen subkutanen Stelle unter lokaler Anästhesie in einer sehr kleinen und einfachen Operation entfernt werden. Der Nerv wird somit unbehindert zurückgelassen, um zu reifen.
Die Substanz kann jedes beliebige Mittel sein, um die Heilung zu erleichtern, einschließlich zellulärer Matrizen, die die Regeneration von z. B. Nerv oder Muskel fördern und mechanisch führen, und/oder humeraler Substanzen wie etwa chemischer Wachstumsfaktoren. Durch das Erhöhen der Konzentration der bereitgestellten Substanz an der Stelle der Verletzung und Regeneration kann die letztere verstärkt und deren Spezifität verbessert werden.
Der Fixierer kann jedes beliebige Mittel sein, um das geschnittene Ende des Gewebeteils in einer Öffnung der Vorrichtung zu befestigen. Wünschenswerterweise versiegelt der Fixierer im Wesentlichen das Ende des Gewebeteils in die Öffnung. Nähte, Klammern und andere mechanische Mittel können erwähnt werden, aber der Fixierer sollte wünschenswerterweise biologisch abbaubar sein. Physiologisch kompatible „Kleber" können daher bevorzugt werden. Ein besonderes Beispiel ist ein auf Fibrin basierender Gewebekleber.
Die Vorrichtung selbst kann Mittel beinhalten, um das Ende eines Gewebeteils in einer Öffnung der Vorrichtung zu befestigen. Der innere Durchmesser der Vorrichtung kann zum Beispiel in der Nähe der Öffnung abnehmen. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung interne Widerhaken, die den Gewebeteil greifen, nachdem er eingeführt ist. Wünschenswerterweise wird jedoch ein physiologisch akzeptabler „Kleber" verwendet, um die Öffnung nach dem Einführen des Gewebeteils zu versiegeln. Der Kleber kann daher verwendet werden, um die beschädigten Enden des Gewebeteils vor den Abwehrmechanismen des Körpers zu schützen.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist besonders nützlich zum Verstärken der Heilung von abgetrennten Nerven einschließlich einzelner Nervenfasern sowie Nervenbündel. Die Vorrichtung kann auch bei der Unterstützung der Heilung von Gewebeteilen wie etwa Sehnen, Blutgefäßen (besonders kapillaren Blutgefäßen), Muskelfasern und Kanälen von Nutzen sein.
Die Enden des Gewebeteils können durch jedes geeignete Mittel in die Öffnung der Vorrichtung eingeführt werden. Die Öffnung kann zum Beispiel groß genug sein, um das Ende des Gewebeteils einfach zu platzieren; wobei das Ende dann durch jedes beliebige geeignete Mittel befestigt werden kann, vorzugsweise durch einen physiologisch akzeptablen Kleber. Unter gewissen Umständen kann es jedoch wünschenswert sein, dass die Öffnung einen ähnlichen Innendurchmesser wie den Außendurchmesser des Gewebeteils besitzt. Unter diesem Umstand wird eine durch die Vorrichtung gewundene Naht durch das Ende des Gewebeteils gezogen, welches dann wie erforderlich durch die Öffnung gezogen werden kann.
In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung einen halbporösen oder porösen Bereich auf, der sich vorzugsweise zwischen den Öffnungen befindet. Vor der Implantation wird die Vorrichtung physiologisch nützlichen Wirkstoffen ausgesetzt, die in den porösen oder halbporösen Bereich der Vorrichtung zur Abgabe nach der Implantation aufgenommen werden können. Die Wirkstoffe können das Heilen des Gewebeteils erleichtern. Folglich könnte die gleiche Vorrichtung verwendet werden, um die Heilung für verschiedene Arten von Gewebeteilen zu erleichtern, sie wird aber für jede spezifisch angepasst, abhängig von den physiologisch nützlichen Wirkstoffen, die in den porösen oder halbporösen Bereich aufgenommen werden. Nach der Implantation kann/können der/die physiologisch nützliche(n) Wirkstoffe) angrenzend an das Implantat injiziert werden und durch den porösen Bereich und auf das Gewebeteil in Instandsetzung gelangen.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Vorrichtung eine offene Stelle umfassen, um das Einfügen einer Substanz in die Vorrichtung vor der Implantation und/oder nach der Implantation zu ermöglichen. Die offene Stelle kann wahlweise ebenfalls als Ausgang für die Naht verwendet werden, die das Ende des Gewebeteils durch die Öffnung zieht. In einer besonderen Ausführungsform kann die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung nach der Implantation mit der Substanz aufgefüllt werden. Folglich könnte die Vorrichtung zum Beispiel mit einem Reservebehälter außerhalb des Patienten und/oder einer zeitgesteuerten Pumpe verbunden werden, um die Substanz in der Vorrichtung automatisch aufzufüllen.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann in einem Verfahren verwendet werden, um die Heilung eines geschnittenen Gewebeteils zu erleichtern, wobei das Verfahren das Einführen von jedem Ende des Gewebeteils in eine separate Öffnung dafür in der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung und das Befestigen der Enden des Gewebeteils in den Öffnungen durch einen Fixierer beinhaltet.
Die Technik des Einführens der Enden des Gewebeteils, zum Beispiel Nervenenden, in ein Rohr und das Befestigen von diesen mit auf Fibrin basierendem Gewebekleber ist sehr einfach. Diese Technik verzichtet auf die Notwendigkeit eines Operationsmikroskops, teurer mikrochirurgischer Nähte und Instrumente und die Notwendigkeit eines ausgebildeten Mikrochirurgen. Sie kann daher beträchtliche Folgen für die gegenwärtige chirurgische Praxis aufweisen und könnte des Weiteren die Instandsetzung von Nerven auf unterentwickelte Länder erstrecken, in denen Verletzungen der Nerven derzeit nicht behandelbar werden können.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um die Wirkungen verschiedener Faktoren auf die Heilung des Gewebes zu untersuchen. Die Vorrichtung kann zum Beispiel als ein Modellsystem betrachtet werden, in dem Wachstumsfaktoren getestet werden können, um herauszufinden, ob und in welchem Ausmaß solche Faktoren beim Unterstützen und Lenken des natürlichen Prozesses der Regeneration hilfreich sein können.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann auch in vitro verwendet werden, um das Wachstum eines Gewebeteils zu fördern; der regenerierte Gewebeteil kann nachfolgend zur Transplantation verwendet werden, zum Beispiel, um einen beschädigten Gewebeteil zu ersetzen.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann in einem Verfahren zur Behandlung eines menschlichen Körpers oder eines nicht menschlichen Tierkörpers mit einem geschnittenen Gewebeteil verwendet werden, wobei das Verfahren das Einführen der geschnittenen Enden des Gewebeteils in die separaten Öffnungen der Vorrichtung gemäß der Erfindung beinhaltet. Die Vorrichtung kann wahlweise in Verbindung mit einem externen Reservebehälter der Substanz und/oder mit einer zeitgesteuerten Pumpe verwendet werden, um die Substanz an die Vorrichtung zu liefern.
1 stellt ein biologisch abbaubares Glasrohr dar, das zur Instandsetzung von Nerven geeignet ist.
2 stellt das biologisch abbaubare Glasrohr aus 1 dar, an dem eine Verrohrung aus Gummi angebracht ist.
1 zeigt ein biologisch abbaubares Glasrohr 1, das zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung, besonders zur Instandsetzung von Nerven, geeignet ist. Das Rohr 1 besteht aus einem hohlen, im Wesentlichen zylindrischen Glaskörper, der Öffnungen 2, 3 an dessen Enden aufweist. Zwei diametral gegenüberliegende Nahtlöcher 4, 4' befinden sich im Rohr 1, nahe der Öffnung 2. Zwei ähnliche diametral gegenüberliegende Nahtlöcher 5, 5' befinden sich ebenfalls im Rohr 1, nahe der Öffnung 3.
Ungefähr auf halbem Weg entlang der Länge des Rohrs 1 befindet sich eine Injektionsöffnung 6, die Zugang zu dem inneren Volumen des Rohrs 1 ermöglicht, sogar wenn sich das Rohr 1 innerhalb eines Patienten befindet.
2 stellt ein Rohr 1 dar, das dem in 1 gezeigten ähnlich ist, und eine flexible Verrohrung 7 (zum Beispiel Sliliziumverrohrung) aufweist, die durch die Injektionsöffnung 6 in das innere Volumen des Rohrs 1 geleitet wird. Die Verrohrung 7 kann mit einer Pumpe oder einem Reservebehälter (nicht gezeigt) verbunden sein, die/der eine Substanz oder einen aktiven Wirkstoff enthält, der die Heilung des entsprechenden Körperteils fördern kann. Sobald ausreichendes Heilen stattgefunden hat, kann die Verrohrung 7 einfach entfernt werden, ohne das Rohr 1 zu beeinträchtigen.
Bei Verwendung wird eines der Enden des beschädigten Körperteils in die Öffnung 2 des Rohrs 1 eingeführt, wahlweise nach dem Zurechtschneiden des Endes des Körperteils. Eine Naht wird dann durch ein erstes Nahtloch 4 durch das Ende des durch Öffnung 2 eingeführten Körperteils und durch das Nahtloch 4' hinausgeführt. Die Enden der Naht werden dann sicher festgemacht. Wahlweise kann dann ein Gewebekleber verwendet werden, um den Körperteil in die Öffnung 2 des Rohrs 1 zu versiegeln.
Der oben beschriebene Prozess wird dann mit dem anderen Ende des beschädigten Körperteils, der Öffnung 3 und den Nahtlöchern 5, 5' des Rohrs 1 wiederholt.
Die Verrohrung 7 kann wahlweise durch die Injektionsöffnung 6 in das innere Volumen des Rohrs 1 geführt werden, und eine angemessene Substanz kann in den freien Raum innerhalb des Rohrs 1 eingegeben werden, um eine für das Heilen des Körperteils geeignete Umgebung bereitzustellen. Die zwei Enden des Körperteils werden allmählich den Innenraum des Rohrs 1 entlang herunterwachsen, und sich beim Aufeinandertreffen ineinander verstricken. Alternativ kann die Substanz mit jedem geeigneten Mittel (z. B. Spritze) einfach in das freie Volumen innerhalb des Rohrs 1 injiziert werden.
Für sehr kleine Körperteile (z. B. den Nervus ischiadicus von Ratten, den Peronäus communis von Kaninchen oder Körperteile ähnlicher Größe von anderen Tieren) kann die Länge des Glasrohrs 20–26 mm (z. B. 22 mm) mit einem Außendurchmesser von 4–5 mm betragen. Das Rohr selbst kann eine Stärke von 1–2 mm (z. B. 1,2 mm) aufweisen, und die Nahtlöcher und Injektionsöffnungen können jeweils typischerweise einen Durchmesser von 0,5–1 mm (z. B. 0,7 mm) aufweisen.
Für etwas größere Körperteile wird ein größer dimensioniertes Rohr benötigt, und die oben erwähnten Dimensionen können wie erforderlich angepasst werden. Bei Schafen zum Beispiel kann eine Rohrlänge von 30 mm mit einem äußeren Durchmesser von 8–9 mm und einem inneren Durchmesser von 7 mm und mit einem Nahtloch und einem Öffnungsdurchmesser von 1,2–1,3 mm ausreichend sein.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden, nicht einschränkenden Beispiele weiter beschrieben.
Beispiel 1
Alle Vorgänge wurden an Ratten und unter sterilen Bedingungen durchgeführt.

1. Der Bizeps femoris wurde zurückgezogen. Es wurde darauf achtgegeben, die mediale femorale Kranzarterie, die diese Muskeln versorgt, nicht einzubeziehen.
2. Der Nervus ischiadicus wurde ungefähr 2 cm von der Incisura ischiadica abgeschnitten. (In der Mitte entlang dem Nerv).
3. Ein biologisch abbaubares Glasrohr (wie in 1 dargestellt) wurde zugeschnitten, was es 2 mm des Nervs ermöglichte, sich in die Mitte des Rohrs zu erstrecken.

Das Glas des Rohrs war wie folgt zusammengesetzt:

Mol-%

Na₂O 32,0

CaO 21,0

P₂O₅ 47,0
Das ausgehärtete Glas hatte in entionisiertem Wasser bei 37°C eine Lösungsgeschwindigkeit von 0,4 mgcm^–2hr^–1. Das Rohr hatte eine physiologische Lebenserwartung von ungefähr 40–50 Tagen.

4. Das Rohr wurde entweder durch Vernähen, Klammern oder Kleben befestigt.
5. Das Tier wurde für über 60 Tage gehalten, bevor es unter Anästhesie elektrophysiologischen Studien und mikroskopischer Analyse unterzogen wurde.
6. Eine EMG wurde aufgenommen, um die Leitgeschwindigkeit zu messen. Der Nervus ischiadicus wurde wie in Schritt 1 aufgedeckt und 2 cm über dem Transplantat und 2 cm darunter herausseziert. Ein EMG wurde dann an jedem Punktaufgenommen, um die Geschwindigkeit der Leitung zu bestimmen:

Der Extensor digitorum longus wurde für die EMG ausgewählt, da die Nervenversorgung durch den Peronäus communis erfolgt, welcher dem Nervus ischiadicus peronäus communis direkt untergeordnet ist.
Ergebnisse
Beispiel 2
Eine weitere Studie wurde durchgeführt, um Folgendes festzulegen:

a) dass ein biologisch abbaubares Glasrohr (BGT) mit der wirksamen Instandsetzung von Nerven kompatibel war; und
b) dass das BGT auf den regenerierenden Nerv oder das umgebende Gewebe nicht toxisch reagiert, und dass das BGT keine fibrotische Gewebereaktion oder Immunreaktion provozierte, die die Regeneration der Nerven wahrscheinlich nachteilig beeinflusste.

Die Experimente wurden bei Ratten durchgeführt. Der Nervus ischiadicus wurde geteilt, und ein BGT (wie in Beispiel 1 verwendet) wurde darüber platziert. Mit dem zu einer Seite gedrückten BGT wurden die Nervenstümpfe durch eine epineuriale Naht instandgesetzt. Das BGT wurde dann an der Stelle der Instandsetzung platziert und mit epineurialen Nähten und Fibrin-Kleber vor Ort fixiert. Eine elektrophysiologische und morphometrische Bewertung wurde nach 100 Tagen durchgeführt. Es wurde herausgefunden, dass eine normale Regeneration von Nerven stattgefunden hatte, und dass sich das BGT vollständig aufgelöst hatte. Es gab keine Anzeichen einer nachteiligen Reaktion.
Beispiel 3
Dieses Experiment wurde an großen weißen Neuseeland-Kaninchen durchgeführt. Bei jedem Kaninchen wurde der Peronäus communis geteilt und in der oberen Oberschenkelregion instandgesetzt. Der Nervus tibialis wurde intakt gelassen. BGTs waren alle wie in Beispiel 1 beschrieben und betrugen alle 1,5 cm in der Länge. Alle Verfahren der Instandsetzung, die durch die Inhalte des Rohrs repräsentiert wurden, sind akzeptable klinische Techniken für die Instandsetzung von Nerven, mit der Ausnahme der Lücke, die eine Kontrolle war und von der nicht erwartet wurde, dass sie mit der Wiederherstellung der Funktion der Nerven kompatibel war.

1) BGT + 1 cm Lücke im Nerv (Kontrolle)
2) BGT + 1 cm Gefrier-Auftau-Muskel-Autotransplantat (FTMG)
3) BGT + 1 cm Nerven-Autotransplantat
4) BGT + Nerv und FTMG-Kurzlängen in Reihe zur Länge von 1 cm
5) FTMG ohne Rohr (Kontrolle).

In jeder Gruppe gab es 5 Kaninchen.
Jedes Tier wurde 6 Monate nach der Instandsetzung der Nerven überprüft.
Unter Anästhesie wurde die Stelle der Instandsetzung wieder aufgedeckt und der Nerv wurde einer Anzahl von elektrophysiologischen Tests unterzogen. Manche dieser Tests sind als ein Mittel zur Bewertung der Wiederherstellung nach der Instandsetzung von Nerven bekannt. Andere sind neue Tests, die gegenwärtig in einem Versuch evaluiert werden, Tests zu finden, die die kleinen aber erkennen, die erwartet werden können, wenn Nervenwachstumsfaktoren verwendet werden. In allen Fällen wurde das entgegengesetzte Glied als eine Kontrolle verwendet.
Nach der elektrophysiologischen Bewertung wurden die Segmente der instandgesetzten und kontrollierten Nerven exzidiert und für die mikroskopische Untersuchung behandelt. Computergesteuerte morphometrische Bewertung wurde verwendet, um Anzeichen der Regeneration von Nerven wie etwa Axon- und Faserdurchmesser und Leistungsfaktor zu messen.
In Gruppe 1 oben war es überraschend herauszufinden, dass Regeneration stattgefunden hatte, wenn auch in einem begrenzten Ausmaß. Es scheint wahrscheinlich, dass das Isolieren des regenerierenden Nervs innerhalb des Rohrs dessen Chancen, die Lücke zu überqueren, verbessert haben könnte. Dieses Ergebnis spricht für die Tatsache, dass das Rohr die Regeneration des Nervs nicht behindert.
In den Gruppen 2, 3 und 4 zeigten alle Anzeichen der Wiederherstellung Vergleichbarkeit mit den besten, durch konventionelle Mittel enthaltenen Ergebnissen auf. Dies bedeutet, dass das BGT-System als ein Stützmittel für die direkte Instandsetzung oder die Instandsetzung unter Verwendung von kurzen neuralen und FTMG-Transplantaten so gut wie alles andere, das gegenwärtig erhältlich ist, funktioniert.
Gruppe 2 demonstrierte die besten Ergebnisse, wobei alle Gruppen 1, 2 und 3 eine erfolgreiche Regeneration des peripheren Nervs lieferten. Es gab Anzeichen von Neuromen in keiner der Gruppen, und das BGT war nach dem 6 monatigen Testzeitraum vollständig aufgelöst.

Claims

Eine biologisch abbaubare Vorrichtung (1) von hohler Konstruktion, die eine erste und zweite Öffnung (2, 3) aufweist, wobei jede Öffnung angepasst ist, um ein geschnittenes Ende eines Gewebeteils aufzunehmen, wobei die Vorrichtung (1) ein Fixiermittel, das angepasst ist, um die geschnittenen Enden des Gewebeteils zu befestigen, und einen freien Raum zwischen den Öffnungen (2, 3) aufweist, wobei der freie Raum eine Substanz enthält, um das Heilen des Gewebeteils zu erleichtern, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zumindest teilweise aus biologisch abbaubarem Glas gebildet ist, das über einen vorgewählten Zeitraum biologisch abgebaut wird, und wobei die Vorrichtung (1) eine Injektionsöffnung (6) beinhaltet, die Zugang zu dem inneren Volumen der Vorrichtung (1) ermöglicht.
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, die ein offenes Rohr ist, wobei die zwei Enden des Rohrs die Öffnungen zum Aufnehmen der Enden des geschnittenen Gewebeteils bilden.
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, die einen Reservebehälterabschnitt zum Halten von Reserven der Substanz aufweist.
Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Glas ein Glas mit kontrollierter Abgabe ist.
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 4, wobei das Glas Silberionen in einer kontrollierten Abgabeart abgibt.
Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Substanz aus Wachstumsfaktoren, Antikoagulantien, Wirkstoffen zur Bekämpfung von Infektionen, Blutplättchenabgabeprodukt, Interleukinen, Peptiden, Enzymen, Nährstoffen und Mischungen davon ausgewählt ist.
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 6, wobei die Substanz einen Nervenwachstumsfaktor umfasst.
Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Fixiermittel angepasst ist, um im Wesentlichen das geschnittene Ende des Gewebeteils mit einer Öffnung (2, 3) der Vorrichtung (1) zu versiegeln.
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 8, wobei das Fixiermittel ein auf Fibrin basierender Gewebekleber ist.
Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, die innere Widerhaken aufweist, um den eingeführten Gewebeteil zu greifen.
Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, die einen halbporösen oder porösen Bereich aufweist, der sich zwischen den Öffnungen (2, 3) befindet.
Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 in Kombination mit einem äußeren Reservebehälter der Substanz und/oder einer zeitgesteuerten Pumpe, um die Substanz an die Vorrichtung zu liefern.