DE69914264T2

DE69914264T2 - Knochenregenerierungsmaterial

Info

Publication number: DE69914264T2
Application number: DE69914264T
Authority: DE
Inventors: Jin-Yong Moonjung 2-dong Lee; Hong-Yeoul Kim; Toshikazu Higashi-ku Shiba
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-07-03
Filing date: 1999-07-01
Publication date: 2004-12-09
Anticipated expiration: 2019-07-02
Also published as: KR100563476B1; DE69914264D1; EP0968729A2; EP0968729A3; US6406711B1; EP0968729B1; KR20000011318A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Knochenregenerierungsmaterial zur Förderung bzw. Beschleunigung der Bildung von neuem Knochengewebe. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Knochenregenerierungsmaterial, umfassend anorganisches Polyphosphat.
Beschreibung des Stands der Technik
Knochen ist ein spezialisiertes und verhärtetes Bindegewebe, das aus Zellen und extracellulärer Matrix besteht, und es unterscheidet sich von anderem Bindegewebe dadurch, dass die Matrix des Knochens mineralisiert ist. Das Mineral ist Calciumphosphat, welches ein kristallines Hydroxyapatit (Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂) ist. Der Knochen ist ein extrem hartes Gewebe, das in der Lage ist, Stützung und Schutz gegenüber physikalischer Belastung zu bieten. Demgemäß führt die Verminderung oder Schädigung des Knochens aufgrund von Brüchen oder pathologischen Veränderungen zu Behinderungen und dem Verlust von Zeit und Geld. Wenn Knochen aus irgendwelchen Gründen entfernt wird, muss der beschädigte Knochen so schnell wie möglich regeneriert werden. wenn eine Regenerierung des Defekts nicht stattfinden kann, muss ein Ersatz des Defekts durch künstlichen Knochen oder durch Knochen aus anderen Körperteilen durchgeführt werden.
Darüber hinaus sind bei der Behandlung von Schäden (Brüchen) des Knochens durch physikalischen Stoß oder von Schädigungen des Knochens, die chirurgische Operationen begleiten, die Einsetzung von verschiedenen Hilfsknochen einschließlich künstlicher Knochen und die Immobilisierung oder Fixierung gebrochener Knochenteile durchgeführt worden. Es dauert lange Zeit, bis die ursprüngliche Form und Funktion des Knochens wiederhergestellt sind, und die physischen und mentalen Belastungen der Patienten sind beachtlich. Außerdem ist die Gefahr, dass Patienten bakterieller Infektion ausgesetzt sind, umso größer, je länger der Heilungsprozess dauert. Es besteht ein Risiko, dass die beschädigten Teile nicht vollständig heilen. Hinsichtlich der existierenden selektiven Materialien zur Erhöhung und Regenerierung von Knochen sind verschiedene Materialien untersucht worden, die als künstliche Füllstoffe zur Knochenwiederherstellung fungieren können, wie z. B. Biokeramiken, Verbundmaterialien, Knochen-morphogenetische Materialien und natürliche und synthetische Polymere.
Im Fall der Zähne ist der Ersatz und die Wiederherstellung von gebrochenen, verlorenen und pathologisch oder physiologisch verwundeten Knochenteilen im oro-maxillofacialen Bereich ebenfalls in vielerlei Hinsicht von Bedeutung. Insbesondere ist der alveoläre Knochen, der die Zähne trägt, gegenüber bakterieller Infektion empfindlich. Sobald der alveoläre Knochen infiziert oder zerstört ist, kann dieser kaum selbst die ursprüngliche Form wiederherstellen. Allgemein ist die Implantierung zur Konstruktion eines künstlichen Zahns durch Einsetzen eines metallischen Implantatteils, in dem Titan als Grundmaterial verwendet wird, in den Kieferknochen nützlich bei Verlust eines inhärenten Zahns. Diese Implantationstechnik ist jedoch unbefriedigend zur Stützung des Teils des Körpers um das implantierte Teil und verursacht eine zu hohe Okklusionskraft auf die umgebende Knochenstruktur. Deshalb ist diese nicht immer erfolgreich durchgeführt worden.
Als Verfahren zur Lösung dieser Probleme gibt es ein Verfahren zur Beschleunigung der Regenerierung von Gewebe und Knochen. Um die Regenerierung von Knochen in einem beschädigten Knochenbereich zu beschleunigen, wurden deminerali sierte Knochen, Hydroxyapatit oder andere Implantatsubstitute verwendet. Es wurde jedoch keine befriedigende Wirkung erhalten.
Die JP-A-1993-0177947 (entsprechend Derwent Abstract Nr. 1995-109588) beschreibt ein Knochenersatzmaterial, umfassend ein geformtes Teil, gebildet aus einem Pulver aus Tricalciumalphaphosphat und Tetracalciumphosphat, gehärtet mit einer Härtungsflüssigkeit, mit einem bioabsorbierbaren polymeren Material zumindest auf der Oberfläche, wobei das Ca/P-Verhältnis 1,5 bis 2,0 beträgt. Bevorzugte Polymere umfassen natürliche Polypeptide, Polyglycoside, Polyester oder Polyphosphat. Dieses Dokument beschreibt nicht die Verwendung von linearen kondensierten Polyphosphorsäuren zur Beschleunigung bzw. Förderung der Bildung von neuem Knochengewebe.
Die EP-A-0 555 807 beschreibt die Herstellung eines Knochenersatzmaterials durch Brennen und Pulverisieren von Tierknochen zu einem Tierknochenpulver, Vermischen des Tierknochenpulvers und einer zweiwertigen Metallverbindung zu einem pulverförmigen Gemisch und Verkneten des pulverförmigen Gemisches mit einem Chitosansol. Alternativ wird ein Knochenersatz-Flächengebilde hergestellt durch Vermischen von Apatit und/oder Tierknochenpulver mit Chitosansol zu einem Gemisch, Bilden eines unbehandelten Flächengebildes aus dem Gemisch und Neutralisieren des Flächengebildes durch eine wässrige Lösung einer Verbindung. Das Knochenersatzmaterial und das Flächengebilde besitzen einen pH-Wert, der in den neutralen Bereich fällt.
Renier und Kohn (Journal of Biomedical Materials Research, Bd. 34, 95–104 (1997) beschreiben die Entwicklung und Charakterisierung eines bioabbaubaren Polyphosphat-Polymer-Matrixsystems als potentiellen Träger zur Abgabe von Wachstumsfaktoren. Dieses Dokument bezieht sich nicht auf lineare kondensierte Polyphosphorsäuren.
Die JP-A-1987-0268124 (entsprechend Derwent Abstract Nr. 1989-169304) beschreibt ein künstliches röhrenförmiges Hohlorgan, umfassend einen röhrenförmigen Grundkörper aus dichtem Material mit Gewebeaffinität, dessen äußere Oberfläche mit faserigem Collagen beschichtet ist. Dieser Körper enthält Calciumphosphatmaterial, bevorzugt Calciumphosphat, wie z. B. beta-Tricalciumphosphat und Hydroxyapatit. In einem Beispiel wurde das Collagen mit einer verdünnten Lösung von Polyphosphorsäure aufgetragen. Dieses Dokument bezieht sich nicht auf Knochenbildungsmaterialien.
Die WO 90/12605 beschreibt eine Familie von Verbundwerkstoffen, die geeignet sind zur Verwendung als Materialien zur Konstruktion implantierbarer medizinischer Vorrichtungen. In der am meisten bevorzugten Ausführungsform ist das Substratpolymer ein Orthoesterpolymer, das gebildet wird durch Umsetzung eines Ketenacetals mit einer Funktionalität von zwei oder mehr mit einem Polyol. Dieses Dokument bezieht sich nicht auf lineare kondensierte Polyphosphorsäuren und deren Verwendung als Knochenregenerierungsmaterial.
Richards et al. (Journal of Biomedical Materials Research, BD. 25, 1151–1167 (1991)) beschreiben die Untersuchung einer Reihe von Poly(phosphoestern) auf Bisphenol-A-Basis als abbaubare Biopolymere. Dieses Dokument bezieht sich nicht auf linear kondensierte Polyphosphorsäuren.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, zur Überwindung der mit den herkömmlichen Knochenheilungsmitteln oder Knochenersatzmaterialien verbundenen Nachteile die Verwendung eines Knochenregenerierungsmaterials bereitzustellen, das die Knochenbildung beschleunigen bzw. fördern kann und die Zeit bis zur Heilung oder Wiederherstellung verkürzen kann.
Demnach betrifft die Erfindung die Verwendung eines Knochenregenerierungsmaterials zur Beschleunigung bzw. Förderung der Bildung von neuem Knochengewebe, wobei das Knochenregenerierungsmaterial eine lineare kondensierte Polyphosphorsäure der Formel (P_nO_3n+1)H(_n+2) und/oder ein Polyphosphat enthält. Des Weiteren betrifft eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ein Knochenregenerierungsmaterial zur Förderung bzw. Beschleunigung der Regenerierung eines gebrochenen Knochens, wobei ein Polyphosphat in einem Substrat enthalten ist, das aus einem Material mit Biokompatibilität besteht.
Des Weiteren betrifft eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ein Knochenregenerierungsmaterial zur Förderung bzw. Beschleunigung der Bildung von neuem Knochengewebe, wobei eine Polyphosphorsäure in einen Füllstoff für die kosmetische Chirurgie enthalten ist.
Des weiteren betrifft eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ein Knochenregenerierungsmaterial, wobei eine Polyphosphorsäure mit einem Knochen-morphogenetischen Protein oder/und einer natürlichen Substanz, die einen Knochen-morphogenetischen Faktor enthält, vermischt ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine stereoskopische Mikrophotographie eines Lochs in einem Oberschenkelknochen nach einwöchiger Behandlung mit einem in steriles Wasser eingetauchten Collagenband.
2 zeigt eine stereoskopische Mikrophotographie eines Lochs in einem Oberschenkelknochen nach einwöchiger Be handlung mit einem in eine wässrige Polyphosphorsäurelösung eingetauchten Collagenband.
3 zeigt eine Mikrophotographie der histologischen Beobachtung des Zustands der Bildung von neuem Knochengewebe in einem Loch in einem Oberschenkelknochen nach einwöchiger Behandlung mit einem in steriles Wasser eingetauchten Collagenband.
4 ist eine Mikrophotographie der histologischen Beobachtung des Zustands der Bildung von neuem Knochengewebe in einem Loch in einem Oberschenkelknochen nach einwöchiger Behandlung mit einem in eine wässrige Polyphosphorsäurelösung eingetauchten Collagenband.
5 zeigt eine Mikrophotographie der histologischen Beobachtung des Zustands der Bildung neuen Knochens in einem Loch in einem Oberschenkelknochen nach zweiwöchiger Behandlung mit einem in steriles Wasser eingetauchten Collagenband.
6 zeigt eine Mikrophotographie der histologischen Beobachtung des Zustands der Bildung neuen Knochens in einem Loch in einem Oberschenkelknochen nach zweiwöchiger Behandlung mit einem in eine wässrige Polyphosphorsäurelösung eingetauchten Collagenband.
7 zeigt eine Mikrophotographie der histologischen Beobachtung des Zustands der Bildung neuen Knochens in einem Loch in einem Oberschenkelknochen nach zweiwöchiger Behandlung mit einem in steriles Wasser eingetauchten Knochenpulver.
8 zeigt eine Mikrophotographie der histologischen Beobachtung des Zustands der Bildung neuen Knochens in einem Loch in einem Oberschenkelknochen nach zweiwöchiger Behandlung mit einem in eine wässrige Polyphosphorsäurelösung eingetauchten Knochenpulver.
Genaue Beschreibung der Erfindung
Die erfindungsgemäß verwendete Polyphosphorsäure ist eine lineare kondensierte Polyphosphorsäure, die erhalten wird durch Dehydrokondensation einer Orthophosphorsäure der Formel (P_nO_3n+1)H(_n+2) und mit einer Strukur, wobei zwei oder mehr PO₄-Tetraeder linear über ein gemeinsames Sauerstoffatom gebunden sind. Ein Polyphosphat ist eine Verbindung mit einer Molekularstruktur, wobei Wasserstoff einer Hydroxylgruppe der Polyphosphorsäure durch ein Metall ersetzt ist. Beispiele für das Metall umfassen Natrium und Kalium. n ist eine ganze Zahl von mindestens 2 und liegt bevorzugt zwischen 5 und 5000 und mehr bevorzugt zwischen 15 und 2000. Beispiele für die Substanz, die aus dem Material mit Biokompatibilität besteht, umfassen synthetische Polymere mit Biokompatibilität und Flächengebilde, Filme, Fasern und poröse Materialien aus einem natürlichen Material. Die Polyphosphorsäure wird verwendet, indem sie mit diesen Materialien vermischt wird, indem sie auf die Oberfläche des Substrats aufgetragen wird oder indem Fasern oder ein poröses Material darein eingetaucht werden. Beispiele für das synthetische Polymer umfassen nichtbioabsorbierbare Polymere, wie z. B. Polypropylen, Polyethylen, Polyvinylchlorid, Polyester, Polycarbonat, Cellulose, Polyamid, Polyfluoroethylen und Polyurethan; und bioabsorbierbare Polymere, wie z. B. Polyglykolsäure, Polylactid, Collagen, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Polyaminosäuren, Polycaprolacton, Polydioxan und Copolymere aus Vinylacetat und einer ungesättigten Carbonsäure. In dem Knochenregenerierungsmaterial ist die Polyphosphorsäure in dem Material mit Biokompatibilität enthalten. Die Menge der in dem Material mit Biokompatibilität enthaltenen Polyphosphorsäure beträgt zwischen 0,001 und 20 Gew.%, bevorzugt zwischen 0,005 und 10 Gew.-%, mehr bevorzugt zwischen 1 und 5 Gew.-%. Wenn die Menge der Polyphosphorsäure 20 Gew.-% übersteigt, neigen die Zellen dazu, der Nekrose zu unterliegen. wenn diese weniger als 0,001 Gew.% beträgt, wird die Wirkung des Knochenregenerierungsmaterials vermindert. Des Weiteren ist der Füllstoff für die kosmetische bzw. plastische Chirurgie eine künstliche Knochenkomponente, die als Knochenfüllstoff im Bereich der kosmetischen Chirurgie verwendet wird. Beispiele für den Füllstoff umfassen Hydroxyapatit, sekundäres Calciumphosphat, tertiäres Calciumphosphat und quaternäres Calciumphosphat. Beispiele für das Knochen-morphogenetische Protein umfassen Knochen-morphogenetische Proteine, wie z. B. BMP-1, BMP-2 und BMP-3, transformierende Wachstumsfaktoren, wie z. B. TGF-b, Osteopontin und Osteocalcin. Beispiele für natürliche Substanzen, die einen Knochen-morphogenetischen Faktor enthalten, umfassen zerkleinerte Tierknochen, mineralfreie Knochensubstrate und dergleichen. Die einen Knochen-morphogenetischen Faktor enthaltende natürliche Substanz wird mit einer Polyphosphorsäure in Kombination mit dem Knochen-morphogenetischen Protein vermischt und das Gemisch kann lokal als Implantat oder Vorrichtung angewendet werden. In diesem Fall wird das anzuwendende Produkt in einer physiologisch annehmbaren viskosen Form, die frei von pyrogenen Substanzen und geeignet zur Einführung in eine Knochenfraktur ist, eingeschlossen oder injiziert. Folglich wird am Ort der Knochenfraktur eine harte oder weiche Knochenstruktur gebildet, wodurch eine Matrix bereitgestellt wird, die in einem optimalen Zustand in den Körper reabsorbiert werden kann.
Das erfindungsgemäß verwendete Knochenregenerierungsmaterial wird verwendet als ein osterogenes Präparat, enthaltend die Polyphosphorsäure, in präventiven Anwendungen, wie z. B. zur Verbesserung der Reduktion von okklusiven Frakturen und komplizierten Frakturen und zur Fixierung von künstlichen Gelenken. Des Weiteren induziert das osterogene Präparat die Knochenneubildung und es wird zur Wie derherstellung des kongenital oder traumatisch defektiven Teils oder des durch Tumoreintritt defektiven Teils und zur Behandlung in der kosmetischen bzw. plastischen Chirurgie, der Behandlung periodontaler Erkrankungen oder anderer dentaler Wiederherstellungsprozesse verwendet. Hinsichtlich des erfindungsgemäß verwendeten Knochenregenerierungsmaterials wird das die Polyphosphorsäure enthaltende Material verwendet, indem es auf die Oberfläche des Substrats aufgetragen wird, das aus dem Material mit Biokompatibilität besteht, wie z. B. ein Flächengebilde, einem Film, Fasern oder porösem Material.
Das erfindungsgemäße Knochenregenerierungsmaterial kann die Knochenneubildung fördern bzw. beschleunigen und die Zeit, die bis zur Heilung oder Wiederherstellung bei der Behandlung von Knochenfrakturen aufgrund von physikalischem Stoß oder von Knochenschädigungen, die chirurgische Operationen begleiten, verstreicht, verkürzen.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele näher erläutert.
Beispiel 1
Ein weißes Kaninchen (aus Neuseeland, Körpergewicht 3 kg) erhielt eine Narkotikuminjektion und sein Oberschenkelknochen wurde freigelegt. Im Hals des Oberschenkelknochens und in der Nähe des Gelenkkegels, ein Ende des Oberschenkelknochens, wurden zwei Löcher unter Verwendung eines sterilisierten Bohrers (3 mm Durchmesser) gebildet, bis die Spitze des Bohrers das weiche Gewebe des Oberschenkelknochens erreichte. Ein Collagenband (CollaTape, geliefert von Calcitec) mit einer Größe von 1 cm × 1 cm wurde in 30 ml einer wässrigen 2%igen Lösung von Natriumpolyphosphat (mittlere Kettenlänge 75) eingetaucht und steril getrock net. Dieses Collagenband wurde in das in dem Oberschenkelknochen des rechten Beins des weißen Kaninchens gebildete Loch eingebettet. Des Weiteren wurde ein in steriles Wasser eingetauchtes Collagenband zur Kontrolle in das in den Oberschenkelknochen des linken Beins des weißen Kaninchens gebildete Koch eingebettet. In diesem Zustand wurden die aufgeschnittenen Bereiche vernäht und die Bedingungen der Bildung von neuem Knochen in den Löchern des Oberschenkelknochens wurden nach 1 und 2 Wochen beobachtet. Die zur Beobachtung entnommenen Oberschenkelknochen wurden mit 10%igem Formalin immobilisiert.
Die 1 und 2 zeigen die Zustände der Löcher nach 1 Woche, die längs aufgeschnitten und mit einem Stereomikroskop beobachtet wurden. 1 zeigt den mit dem in steriles Wasser eingetauchten Collagenband behandelten Bereich. 2 zeigt den mit dem in die wässrige Polyphosphorsäure eingetauchten Collagenband behandelten Bereich. Bei dem in 1 gezeigten, in steriles Wasser eingetauchten Collagenband wird überhaupt keine Bildung von neuem Knochen beobachtet. Demgegenüber wird bei dem in 2 gezeigten in die wässrige Polyphosphorsäurelösung eingetauchten Collagenband festgestellt, dass um die untere Kante des Lochs beträchtliche Menge neuen Knochens gebildet wurden und dieses in das weiche Gewebe ausgedehnt war.
Ein Teil der Gewebeprobe in jedem Loch des Oberschenkelknochens wurde entnommen um den Zustand der Bildung neuen Knochens in dem Loch des Oberschenkelknochens nach 1 und 2 Wochen unter Verwendung der oben genannten, in steriles Wasser und die wässrige Polyphosphorsäurelösung eingetauchten Collagenbänder histologisch zu beobachten. Diese Gewebeprobe wurde 2 Monate mit 10%iger EDTA behandelt um eine Decalcifizierung durchzuführen. Die decalcifizierte Probe wurde mit Ethanol bei verschiedenen Konzentrationen und schließlich mit Xylol entwässert und in Paraffin ge packt. Die so gepackte Probe wurde zu einer Dicke von 5 mm geschnitten, mit Azan eingefärbt und unter einem Mikroskop beobachtet. Hinsichtlich des Gewebezustands nach 1 Woche ist die mit dem in steriles Wasser eingetauchten Collagenband behandelte Probe in 3 gezeigt und die mit dem in die wässrige Polyphosphorsäure eingetauchten Collagenband behandelte Probe ist in 4 gezeigt.
Wie aus 3 ersichtlich ist, wurde das Collagenband (C) bei der mit dem in steriles Wasser eingetauchten Collagenband behandelten Probe mit faserigem Gewebe (F) bedeckt und der aus dem Endosteum des kompakten Knochens (B) stammende trabekuläre Knochen (TB) näherte sich dem faserigen Gewebe. Demgegenüber wurde bei der mit dem in die wässrige Polyphosphorsäure eingetauchten Collagenband behandelten Probe, wie in 4 gezeigt, der Hauptteil des Collagenbands absorbiert und durch das faserige Gewebe (F) ersetzt. Des Weiteren konnte an sechs Stellen des faserigen Gewebes bereits eine Masse (*) von unentwickeltem faserigem trabekulärem Knochen identifiziert werden, die nicht von dem kompakten Knochen (B) stammt, sondern von neuem faserigem Gewebe in dem Loch.
Bezüglich des Zustands nach 2 Wochen ist die mit dem in steriles Wasser eingetauchten Collagenband behandelte Probe in 5 gezeigt und die mit dem in die wässrige Polyphosphorsäurelösung eingetauchten Collagenband behandelte Probe ist in 6 gezeigt. Bei der in 5 gezeigten, mit dem in steriles Wasser eingetauchten Collagenband behandelten Probe wurden beide Enden des Knochens durch den trabekulären Knochen (TB) verbunden, das Collagenband (C) wurde jedoch nicht vollständig absorbiert und der von dem Endosteum stammende trabekuläre Knochen (TB) umgab das Collagenband (C) um einen Callus zu bilden. Demgegenüber wurde das Collagenband bei der mit dem in die wässrige Polyphosphorsäurelösung eingetauchten Collagenband behandelten Probe wie in 6 gezeigt fast voll ständig absorbiert und konnte nicht beobachtet werden. Des Weiteren waren die trabekulären Knochen, primären Knochen, die neu gebildet wurden, miteinander verbunden und durch das Collagenband ersetzt. Die von dem neuen faserigen Gewebe stammenden und mit dem Collagenband ersetzen trabekulären Knochen (*) wurden durch den von dem Endosteum stammenden trabekulären Knochen verbunden und die Callusse wurden mit den zwei trabekulären Knochen der verschiedenen Ursprünge gebildet. Diese stellen die Löcher in der Weise wieder her, dass beide Enden des Knochens damit verbunden waren.
Beispiel 2
Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurden in dem Oberschenkel eines weißen Kaninchens Löcher gebildet. 10 mg von demineralisiertem menschlichem Knochenstaub (Teilchendurchmesser von 250 bis 300 mm) wurden in 30 ml einer 2%igen wässrigen Lösung von Natriumpolyphosphat (mittlere Kettenlänge 75) eingetaucht und steril getrocknet. Dieser Knochenstaub wurde in das in dem Oberschenkelknochen des rechten Beins des weißen Kaninchens gebildete Loch gepackt. Des weiteren wurde zur Kontrolle ein in steriles Wasser eingetauchtes Knochenpulver in das in dem Oberschenkelknochen des linken Beins des weißen Kaninchens gebildete Loch gepackt. In diesem Zustand wurden die aufgeschnittenen Bereiche vernäht und der Zustand der Bildung von neuem Knochen in den Löchern des Oberschenkelknochens wurde nach 2 Wochen auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 histologisch beobachtet. 7 zeigt das elekronenmikroskopische Ergebnis der mit dem in steriles Wasser eingetauchten Knochenstaub behandelten Probe. Das Loch war hauptsächlich mit dem Knochenstaub (DB) und dem faserigen Gewebe (F) gefüllt und der neue trabekuläre Knochen wurde nur in dünner Schicht beobachtet. 8 zeigt das elektronenmikroskopische Ergebnis der mit dem in die wässrige Polyphosphorsäure eingetauchten Knochenstaub behandelten Probe. Das Loch war mit dem neuen trabekulären Knochen (*) und dem Knochenstaub (DB) gefüllt.
Beispiel 3
In dem Oberschenkelknochen eines weißen Kaninchens wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 Löcher gebildet. Ein Collagenband wurde in 30 ml einer 2%igen wässrigen Lösung von Natriumpolyphosphat (Polyphosphatglas, geliefert von Sigma) mit verschiedenen Kettenlängen eingetaucht und steril getrocknet. Das Collagenband wurde in das in dem Oberschenkelknochen des rechten Beins des weißen Kaninchens gebildete Loch eingebettet. Des Weiteren wurde ein in steriles Wasser eingetauchtes Collagenband zur Kontrolle in das in dem Oberschenkelknochen des linken Beins des weißen Kaninchens gebildete Loch eingebettet. In diesem Zustand wurden die aufgeschnittenen Bereiche vernäht und der Zustand der Bildung von neuem Knochen in den Löchern des Oberschenkelknochens wurde nach 2 Wochen histologisch beobachtet. Die Kettenlängen des verwendeten Natriumpolyphosphats waren, bezogen auf die Phosphorsäuregruppe, (1) eine mittlere Kettenlänge von 15 (Na₁₇P₁₅O₄₆), (2) eine mittlere Kettenlänge von 25 (Na₂₇P₂₅O₇₆), (3) eine mittlere Kettenlänge von 35 (Na₃₇P₃₅O₁₀₆) und (4) eine mittlere Kettenlänge von 65 (Na₆₇P₆₅O₁₉₆).
Bei den Versuchen unter Verwendung aller Polyphosphorsäuren wurde die Bildung von neuem Knochen beschleunigt, ohne durch die Kettenlänge der Polyphosphorsäure beeinflusst zu werden.
Beispiel 4
Um einen direkten Einfluss von Polyphosphat auf osteogene Zellen, die an der Knochenbildung beteiligt sind, zu beobachten, wurde die Zellaktivität von osteogenen MC3T3-E1-Zellen, die von der Schädeldecke einer Maus stammen, mit einem MTT (3-[5,6-Dimethylthyazol-2-yl]-2,5-diphenyltetrazoiumbromid)-Assay in Gegenwart von Polyphosphat mit einer Kettenlänge von 75 bei verschiedenen Konzentrationen bestimmt.
Zunächst wurden osteogene EI-Zellen in einem α-minimalen essentiellen Medium (α-MEM; Gibco, USA), supplementiert mit 10%igem fötalem Rinderserum (FBS), bei 37°C mit 5% CO₂ gezüchtet. Die gezüchteten Zellen wurden auf die Vertiefungen einer Platte mit 24 Vertiefungen verteilt, wobei die Anzahl der Zellen auf 5 × 10⁴ Zellen pro ml eingestellt wurde, und in demselben Medium 1 Tag bebrütet. Die Zellen wurden des weiteren über Nacht in dem Medium ohne FBS bebrütet, wobei diese die Go-Stufe durchliefen. Nach Entfernen des Kulturmediums wurden die Zellen mit zunehmenden Konzentrationen (Endkonzentration 0,001 bis 0,01%) von Polyphosphat in insgesamt 1 ml α-MEM 24 Stunden bebrütet. Zur Kontrolle wurden statt Polyphosphat 10 μl destilliertes Wasser oder α-MEM mit 10% FBS zu der Kultur gegeben. Nach Verwerfen der überstehenden Kulturlösung wurden 450 μl α-MEM ohne FBS und 50 μl MTT (50 mg/ml; Acros Organics, Belgien) mit den Zellen 4 Stunden bei 37°C mit 5% CO₂ bebrütet. Die überstehende Lösung wurde entfernt und die Zellen wurden anschließend mit 500 μl Isopropanol, enthaltend 0,04 N HCl, behandelt. Das resultierende Gemisch wurde gesammelt und dessen MTT-Aktivität kolorimetrisch bei 570 nm im Vergleich zu 630 nm als Bezugspunkt bestimmt.
Die MTT-Aktivität der osteogenen MC3T3-EI-Zellen in der Go-Stufe wurde in Gegenwart von Polyphosphat bei einer Konzentration von 0,001 bis 0,0025% um etwa 27% erhöht. Sie betrug 30% der erhöhten Aktivität von FBS, das eine Vielzahl von Wachstumsfaktoren enthält. Mit zunehmender Konzentration des Polyphosphats verringerte sich die Aktivität allmählich auf das Kontrollniveau (Tabelle 1).
Tabelle 1. MTT-Aktivität von osteogenen MC3T3-EI-Zellen in Gegenwart von Polyphosphat mit einer Kettenlänge von 75

Claims

Verwendung einer linearen kondensierten Polyphosphorsäure der Formel (P_nO_3n+1)H_(n+2), worin n eine ganze Zahl von zwei oder mehr ist, oder/und eines Metallsalzes davon als aktiver Bestandteil zur Herstellung eines Knochenregenerationsmaterials zur Förderung der Bildung von neuem Knochengewebe.
Verwendung nach Anspruch 1, wobei die Polyphosphorsäure oder/und das Polyphosphat in einem Substrat enthalten ist, das aus einem Material mit Biokompatibilität besteht.
Verwendung nach Anspruch 2, wobei die Polyphosphorsäure oder/und das Polyphosphat in einer Menge von 0,001 bis 20 Gewichtsprozent in dem Material mit Biokompatibilität enthalten ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei das Substrat, das aus dem Material mit Biokompatibilität besteht, zu einem Flächengebilde geformt ist.
Verwendung nach Anspruch 1, wobei die Polyphosphorsäure oder/und das Polyphosphat in einem Füllstoff für die kosmetische Chirurgie enthalten ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Polyphosphorsäure oder/und das Polyphosphat mit einem knochenmorphogenetischen Protein vermischt ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Polyphosphorsäure oder/und das Polyphosphat mit einer natürlichen Substanz vermischt ist, die einen knochenmorphogenetischen Faktor enthält.