EP1392367A2 - Herstellung und anwendung einer suspensionszusammensetzung mit einem ultraschall-kontrastmittel - Google Patents
Herstellung und anwendung einer suspensionszusammensetzung mit einem ultraschall-kontrastmittelInfo
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- EP1392367A2 EP1392367A2 EP02737975A EP02737975A EP1392367A2 EP 1392367 A2 EP1392367 A2 EP 1392367A2 EP 02737975 A EP02737975 A EP 02737975A EP 02737975 A EP02737975 A EP 02737975A EP 1392367 A2 EP1392367 A2 EP 1392367A2
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Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K49/00—Preparations for testing in vivo
- A61K49/22—Echographic preparations; Ultrasound imaging preparations ; Optoacoustic imaging preparations
- A61K49/222—Echographic preparations; Ultrasound imaging preparations ; Optoacoustic imaging preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, liposomes
- A61K49/226—Solutes, emulsions, suspensions, dispersions, semi-solid forms, e.g. hydrogels
Definitions
- the present invention relates to a composition of matter containing one or more ultrasound contrast agents, methods for producing and using the composition of matter, devices for implementing the methods and uses of ultrasound contrast agents and suspensions of biological materials, such as. B. of cell suspensions or suspensions of natural proteins.
- US Pat. No. 5,336,263 describes the treatment of gastro-oesophageal reflux with an injection of microparticles.
- US Pat. No. 5,662,609 describes a method and a device for treating local diseases in hollow organs and other tissues.
- a device which is not detailed, is defined which has an elongated tubular shaft and a distal region for insertion into the patient and a proximal region which is not inserted into the body. With the help of this device, monomers, prepolymers, polymers and a therapeutic agent are introduced into the body administered.
- 5,976,526 describe the treatment of vesico-ureteral reflux, incontinence and diseases of the digestive tract, urogenital tract and thoracic cavity with injections of bladder muscle cells and cell-polymer suspensions.
- No. 5,709,854 describes methods with which cell-polymer suspensions are applied into the body so that new tissue is formed.
- the technique of manufacturing breast tissue is known from US 5 716 404.
- Injectable hydrogel compositions which contain cells and are administered into the body are described in US Pat. No. 6,129,761.
- Ultrasound imaging techniques have been widely used in diagnostics in the past 20 years. Ultrasound contrast agents are increasingly an integral part of the diagnostic toolkit. Vessels, blood flow in vessels, but also tumors or structures that are otherwise difficult to visualize can be better visualized using ultrasound.
- the ultrasound contrast agents previously used were almost exclusively injected into the bloodstream in order to enable an improved examination of the blood flow in vessels, organs or tumors. These substances are then excreted primarily in the liver or kidneys.
- US Pat. No. 4,805,628 describes a method with which devices that can be implanted or inserted into the body can be better visualized using ultrasound. These devices contain air-filled rooms.
- a liquid containing gases and drugs is described in US 5,315,998.
- US Pat. No. 5,770,222 describes the joint application of an ultrasound contrast medium, which consists of gas-filled microspheres, and medication as a therapeutic medication delivery system with the aid of which a large number of medications are to be administered.
- US 5 849 727 and US 6 117 858 a method is shown with which biological agents are administered to specific target structures.
- the substance used contains a solution of gas-filled microbubbles, which are encapsulated by proteins, and a biological agent, which is either naproxen, piroxicam, warfarin or another defined substance.
- the gas used is a perfluorocarbon or sulfur hexafluoride.
- US Pat. No. 6,139,819 describes a method with which the internal organs of a cardiac arrhythmia patient can be examined.
- An ultrasound contrast medium is used that contains liposomes in an aqueous carrier solution that encapsulate a fluorinated gas.
- this ultrasound contrast medium contains a ligand that binds to target cells or receptors that are located in coagula.
- the fluorinated gas used is either a perfluorocarbon or sulfur hexafluoride.
- the unpublished patent application DE 100 58 370 describes the application of cells with the aid of an ultrasound probe described.
- the process of injecting cells into tissue under ultrasound control can only be perceived insufficiently, especially in small amounts, since the ultrasound contrast of the tissue and the cell suspension differ little.
- the size and especially the distribution of the cells (viruses, bacteria) in the tissue can therefore only be insufficiently tracked. This is particularly disadvantageous if the injection of cells into certain organs at a defined location is to stimulate cell growth locally or if damaged tissue of a specific location in the organ concerned is to be replaced by the injected cells.
- the object of the invention is to provide an improved composition of matter with which the application of biomaterials in tissue can be carried out with increased accuracy and improved effectiveness.
- the object of the invention is also to specify methods and devices for producing the suspension composition.
- Another object of the invention is to provide dosage forms for suspension compositions and applications of the suspension compositions, in particular in the implantation of biomaterials and the treatment of tissue.
- the basic idea of the invention is to provide a suspension composition for application in biological tissue, which contains in a suspension liquid at least one functional component in the form of at least one active ingredient, biological cells, cell components, microorganisms and / or biological or biocompatible fillers and at least one ultrasound contrast agent ,
- This combination creates a fundamentally new application of ultrasound contrast agents. So far, contrast agents have only been used to visualize an organ (e.g. blood vein, internal organ).
- the suspension composition according to the invention allows for the first time the ultrasound monitoring of the supply of initially foreign material into a body part, in particular tissue.
- a suspension composition which contains at least one biological or biocompatible filler (eg collagen) and at least one ultrasound contrast agent.
- a biological or biocompatible filler eg collagen
- at least one ultrasound contrast agent e.g. collagen
- the addition of fillers has particular advantages in medical treatments (e.g. the urethra) or cosmetic procedures (e.g. injecting skin folds).
- a suspension composition which contains at least one active ingredient and at least one ultrasound contrast agent.
- the at least one active ingredient is aimed at biologically or medically effective changes in the tissue in which the suspension composition is applied or at another location in the organism where the active ingredient is released.
- the supply of active ingredients in combination with ultrasound contrast agents has special features Advantages in terms of the targeted placement of the active ingredients in a tissue.
- the active ingredient preferably comprises a growth factor, such as. B. VEGF or EGF, which causes capillarization of biological tissue.
- a growth factor such as. B. VEGF or EGF
- the suspension composition according to the invention enables an ultrasound-targeted modification of tissue.
- the suspension composition acts like a therapeutic.
- the active ingredient can be contained, for example, in microbubbles which are contained in the suspension composition according to the invention.
- the microbubbles consist, for example, of a biocompatible material, such as, for. B. a protein, a lipid or a polymer, and can simultaneously act as an ultrasound contrast agent.
- the invention thus enables the administration of active substances enclosed in ultrasound contrast media, in particular growth factors.
- VEGF vascular endothelial growth factor
- EGF endothelial growth factor
- the vascularization effected with a suspension composition according to the invention provides particular advantages when injected into hypoxic tissue sections, e.g. B. after a heart attack, or in tissue sections into which cells have been injected for therapeutic purposes.
- a suspension composition according to the invention provides particular advantages when injected into hypoxic tissue sections, e.g. B. after a heart attack, or in tissue sections into which cells have been injected for therapeutic purposes.
- For the revival of the Vascularization is an important prerequisite for the survival of cells in the tissue in the hypoxic area.
- the capillary formation in the tissue ensures a rapid blood supply to the modified areas.
- the invention leads to an expanded use of ultrasound contrast agents in comparison to conventional intravascular application.
- the ultrasound-targeted application of suspension compositions according to the invention in the tissue enables a concentrated release of active ingredients, possibly in combination with other functional components, at the desired location in the organism.
- the injection site and the kinetics of the drug release can be precisely documented by the combination with ultrasound contrast agents.
- ultrasound contrast agents When the active ingredients are applied in microbubbles, which also serve as ultrasound contrast agents, ultrasound observation can be used to determine where an active ingredient has been released. Only the intact microbubbles, in which the active ingredient is still contained, have a contrast-enhancing effect.
- the bubbles disintegrate, the included substances are released. The ultrasound contrast in the affected tissue area is reduced. The disintegration of the bubbles can take place spontaneously or induced by ultrasound.
- the invention relates in particular to the composition, production and use of a suspension of cells, viruses and / or bacteria which contains an ultrasound contrast medium.
- This new therapeutic agent creates the prerequisites for the fact that living cells can be injected into the body in a targeted or monitored manner using injection systems. Through the simultaneous Injection of the ultrasound contrast medium and the cells, the injection can be observed and documented using ultrasound techniques. This technique enables even the smallest cell quantities to be placed precisely in a patient's body. In addition, the position of the applied depot of the cells can be checked and thus the success of the therapy can be documented and monitored.
- the ultrasound contrast medium in the suspension composition according to the invention is connected to biological cells which are provided as a functional component.
- the ultrasound contrast medium is contained in the cells, for example.
- the ultrasound contrast agents applied with the suspension are locally broken down and / or transported away.
- the ultrasound contrast medium is transported in the body in conjunction with biological cells.
- the joint administration of cells, additives and ingredients, carrier media and ultrasound contrast agents represents a significant advance in the application of cells for the treatment of a large number of diseases.
- the preparation and provision of the therapeutic dosage form according to the invention in many cases only provide the basis for the sensible use of the techniques of "tissue engineering" for diseases in hollow organs, body cavities, vessels, joints, internal organs and also in open operations.
- the invention also relates to a method for producing the suspension composition, which is distinguished in particular by the fact that the at least one functional component and the at least one ultrasound contrast agent are mixed into the body before or during the injection.
- the mixing of the at least one functional component with a contrast agent solution or suspension takes place with the provision of such concentration ratios that the suspension composition applied in the body has the correct concentration of the functional component for the intended effect and an osmolality adapted to the injection site.
- the at least one functional component is provided for mixing in dissolved or suspended form or alternatively in solvent-free or low-solvent form (e.g. as a centrifuged pellet). In the latter case, for example, a centrifuged cell pellet is added to the contrast medium solution or suspension.
- cultivation can take place in the presence of the contrast medium.
- macrophages absorb the ultrasound contrast medium during cultivation.
- the macrophages are treated with the ultrasound contrast agent Functional component transferred into the suspension composition according to the invention.
- the osmolality of the contrast medium solution or suspension for the preparation of the suspension composition according to the invention is increased.
- the mixing takes place in such a way that the osmolality of the suspension composition is preferably in the range from 340 mOsm / kg to 380 mOsm / kg, particularly preferably 350 mOsm / kg to 360 mOsm / kg.
- the mixing takes place in a sterile container and / or in a mixing and / or application device, which is set up in addition to the injection of the suspension composition into a body.
- the ultrasound contrast medium is provided, for example, dissolved or suspended in water.
- a physiological electrolyte or salt solution which contains in particular NaCl and KC1 is preferred.
- the electrolyte solution comprises, for example, 140 mM NaCL and 5 mM KC1.
- PBS phosphate buffered saline
- additives such as. B. glucose, vitamins or pH buffer.
- the composition mentioned here has the advantage that when the suspension composition according to the invention is used, the functional component does not change as a result of osmosis and ion removal. If the functional component consists of biological cells, bacteria or viruses, for example, an osmotic shock is avoided. The functional component survives the absorption in the suspension solution and the storage before use on the tissue.
- the suspension kit according to the invention is characterized by an arrangement of one or more containers which contains or contain the suspension composition according to the invention in the mixed state or separated by components and is designed for installation in a mixing and application device.
- the suspension kit contains the components of the suspension composition in pre-set proportions.
- the suspension kit allows a simplified and error-free delivery of biomaterial suspensions into the tissues to be treated.
- the suspension kit can also comprise only a container with at least one ultrasound contrast agent in a physiological solution or suspension. This suspension kit is used in combination with low or no media functional components (e.g. pellet).
- Another object of the invention is a method for feeding the suspension composition according to the invention into the body's own tissue for therapeutic or cosmetic purposes.
- the injection is preferably carried out with a syringe needle or a catheter, the inventive one Suspension composition is passed as a liquid stream or in encapsulated form through the respective tool.
- the suspension composition is supplied using an ultrasound probe as described in the unpublished German patent application DE 100 58 370, possibly in combination with an endoscope device.
- the invention also relates to a method for modifying biological cells with an ultrasound contrast medium, in which the latter is absorbed by the cells.
- the biological cells preferably comprise cells which are active in the immune system of an organism.
- the ultrasound contrast medium is loaded by incubating the cells with the contrast medium in a medium, e.g. B. in a cultivation vessel in a nutrient solution.
- the modified cells are used as a functional component of the suspension composition described above.
- the uptake of synthetic particles in macrophages is, for example, by Dayton et al. in "Biophysical Journal", vol. 80, 2001, pages 1547-1556.
- the modification of cells according to the invention in particular enables a new method for taking ultrasound contrast agents.
- the ultrasound contrast media may be loaded with active substances.
- the loaded cells in the organism can advantageously be detected using high-resolution ultrasound methods.
- the modified cells can migrate in the body's immune system and accumulate in lymph nodes.
- Another object of the invention is a method for imaging with an ultrasound imaging device, in which at least one ultrasound image is taken on the tissue or on parts thereof after or during an injection of the suspension composition according to the invention into biological tissue.
- the method according to the invention has the advantage that the distribution of the suspension composition in the tissue, for example when a depot of the functional component is formed, can be determined. According to a preferred embodiment of the method, for example, geometric properties of the distribution and / or its temporal development are tracked.
- the images determined according to the invention serve as intermediate results, on the basis of which subsequent medical diagnosis or treatment steps can be selected or carried out.
- any ultrasound imaging device can be used, as is known per se from medical technology.
- the image is preferably taken after or during the injection of the suspension composition according to the invention into the urethra on the urethral tissue or into the heart muscle.
- Fig. 1 a schematic illustration of various components
- FIGS. 2 to 5 different embodiments of mixing and application devices for manufacturing development of suspension compositions according to the invention.
- Fig. 6 a schematic sectional view of a urethra with an inserted ultrasound head.
- suspension compositions according to the invention are produced from suspensions of at least one functional component which is formed by the biomaterial to be applied, at least one ultrasound contrast agent and, if appropriate, at least one additive and ingredient.
- at least one functional component which is formed by the biomaterial to be applied
- at least one ultrasound contrast agent and, if appropriate, at least one additive and ingredient.
- one or more of the constituents mentioned are selected from the following groups and combined in a suspension composition.
- Biological cells bacteria, viruses and / or biological or biocompatible fillers, in particular stem cells, precursor cells (e.g. myoblasts, fibroblasts, chondroblasts, neuroblasts, osteoblasts, cells of the hematopoietic system), differentiated cells (e.g. Chondrocytes, osteocytes, myocytes, fibrocytes, cells contained in blood, epithelial cells, hormone-forming cells, neurocytes, parenchyma cells from internal organs, endothelial cells, cells of the immune system) or genetically modified cells or microorganisms.
- precursor cells e.g. myoblasts, fibroblasts, chondroblasts, neuroblasts, osteoblasts, cells of the hematopoietic system
- differentiated cells e.g. Chondrocytes, osteocytes, myocytes, fibrocytes, cells contained in blood, epithelial cells, hormone-forming cells, neurocytes, parenchyma cells from
- the contrast media available per se are preferably used as ultrasound contrast media.
- these consist of suspended particles (e.g. bubbles) that are smaller than the red blood cells.
- the ultrasound scatter at the application site ie. H. z. B. in the tissue varies.
- ultrasound contrast agents were used for the injection into vessels prior to the invention and were used in particular to distinguish the vessels from the surrounding solid tissue, the invention surprisingly found that the ultrasound contrast agents also lead to an evaluable ultrasound contrast in the solid tissue.
- a distinction is made between two methods for producing contrasting microbubbles, namely the production of free or enveloped gas bubbles. Depending on the stability of coating substances, easily soluble, poorly soluble or insoluble gas bubbles are distinguished.
- ultrasound contrast media free gas bubbles, precursors of gases, gas bubbles encapsulated by organic or inorganic substances, solutions, colloidal solutions, suspensions, dispersions, ionophores, dissolved microparticles, dissolved polymer spheres, dissolved organic and / or inorganic Molecules, sugar-containing solutions, microparticles, ferro- or paramagnetic metals, micro-aggregates, porous particles of organic and / or inorganic material, lipid-containing microspheres and / or emulsions, the gas bubbles preferably being air, nitrogen, oxygen, carbon dioxide, fluorinated gas and / or a contain other biocompatible gas.
- Additives and ingredients preferably being air, nitrogen, oxygen, carbon dioxide, fluorinated gas and / or a contain other biocompatible gas.
- Salts carbohydrates, e.g. B. dextrose, lipids, proteins, lipoproteins, one or more amino acids, fatty acids, simple sugar molecules, growth factors, hormones, iron, biologically active cell mediators, blood derivatives, enzymes, vitamins, peptides, bulking agents, biocompatible polymers (such as B.
- collagen, hyaluronic acid, synthetic polymers or fibrin matrix molecules made of organic and / or inorganic material, a porous solid matrix, messenger substances, neurotransmitters and / or medications (in particular antibiotics, tuberculostats, fungicides, anti-allergics, antiviral substances, anti-coagulants, thrombolytics, drugs against protozoa, drugs against arteriosclerosis, anti-inflammatory drugs, narcotics, opiates, cardiac glycosides, vascular active substances, metabolic potentiators, substances against angiogenesis, substances for angiogenesis, chemotactic substances, nerve growth factors, sedative muscle blockers , Local anesthetics, anesthetics, radioactive substances, antique body, genetic material, RNA, DNA, antisense RNA, antisense DNA, ribozymes, antigenic nucleic acids, cytostatics, photoactive agents, photosensitizers, contrast agents for X-rays, a contrast medium for MRI studies, the immune response
- Suspension liquid synthetically produced solution (e.g. physiological saline) and / or tissue liquid made from human and / or animal material.
- suspension composition according to the invention exists in the case of improved imaging of biological tissue, in particular in the living organism.
- Further preferred applications of the suspension composition according to the invention consist in the therapy of urinary incontinence and / or faecal incontinence, vesico-ureteral reflux, gastro-oesophageal reflux of volume defects and / or wrinkles in plastic surgery (for example by subcutaneous administration of Fibroblasts or other cells), and / or of muscle diseases, diseases of the respiratory tract, urogenital system and gastrointestinal tract, diseases of the nervous system, diseases of organs, diseases of the hematopoietic system, diseases of the hormonal system (such as e.g. Diabetes mellitus), tumors, inflammation, infections, arthrosis and joint damage, diseases of the dermis, epidermis and subcutis, and / or trauma and injured organs, bones, joints, ligaments and muscles.
- urinary incontinence and / or faecal incontinence vesico-ureteral
- FIG. 1 schematically illustrates different embodiments of suspension compositions according to the invention.
- a first variant (I) the functional component and the at least one ultrasound contrast agent are contained as separate components in a suspension solution.
- This variant has the advantage that the suspension composition according to the invention can be prepared and applied particularly easily.
- modified variants (II, III) the functional component and the ultrasound contrast agent are connected to one another, the functional component being contained in the ultrasound contrast agent (II) or the ultrasound contrast agent in the functional component (III). Alternatively, an adherent combination of the two components (not shown) would also be possible.
- Variants II and III have the advantage of an extended applicability of the suspension composition. In the following, the supply of the suspension composition with a mixing and application device according to the invention is explained according to various exemplary embodiments.
- the cells, the additives and ingredients, the carrier medium and the ultrasound contrast agent used are mixed with a suspension cylinder Z in a syringe-like liquid delivery device before administration.
- the suspension cylinder Z has an interior that forms two partial volumes.
- the contrast medium KM is located in a first partial volume between the piston K and the syringe needle S, while the second partial volume, which is also referred to as volume reserve VR, is formed on the rear of the piston K.
- the suspension of the at least one functional component and optionally the additives and ingredients is sucked into the suspension cylinder by actuating the piston K using the liquid delivery device.
- the contrast medium KM and the drawn up suspension are mixed with one another.
- the suspension composition is then injected into a tissue by the movement of the piston K via the syringe needle S.
- the ultrasound contrast medium consists in this case, for. B. from stable gas bubbles, which are enclosed by a lipid-containing membrane.
- the specific design of the liquid delivery device illustrated in FIG. 2 is selected depending on the application.
- the dimension of the suspension cylinder depends in particular on the suspension quantities to be applied depending on the case.
- additional devices such as. B. endoscopy devices and / or an ultrasound probe intended.
- the syringe needle S is extended to form the injection tool in accordance with the dimensions of the implement.
- the structure of the suspension cylinder Z, the piston K and the contrast medium KM taken up in the first partial volume with an initially closed attachment for a syringe needle forms a finished kit for the production of the suspension composition.
- the following procedure is used to provide a suspension composition composed of biological cells and an ultrasound contrast medium.
- the cells are removed from an incubator.
- the cell culture medium is centrifuged off in a manner known per se.
- There is a cell pellet which is added to the suspension solution with the contrast medium.
- the pellet is introduced into the contrast medium KM, for example in an arrangement according to FIG. 2, with the piston K removed.
- the proportion of the contrast medium in the suspension composition is advantageously so low that the osmolality is hardly changed.
- the suspension solution has, for example, a composition of 140 mM NaCl, 4 M KCl and 1.5 mM CaCl 2 .
- the pH is, for example, in the range from 7 to 7.4.
- the liquid delivery device has two chambers Kai, Ka2 in the suspension cylinder Z.
- the chamber Kai is separated from the suspension cylinder Z by a container attached to the piston K, the wall of which is formed on the side facing the chamber Ka2 by a membrane M (e.g. film).
- a perforation or puncture device P runs in the piston K, which is let into the piston K in a liquid-tight manner and can be actuated from the outside to pierce the membrane M.
- the syringe needle S can optionally also be fixedly attached to the kit according to the invention.
- the chamber Ka2 with the suspension of the at least one functional component is contained in the prepared kit or that the suspension is drawn up by the syringe needle S immediately before use.
- the functional component and the contrast medium are initially still separated by the membrane M. As a result, it does not come immediately after recording z.
- B. of suspended cells in the liquid delivery device for mixing the contrast agent and the cell suspension A particular advantage of this design is that the cell suspension and the ultrasound contrast medium can be transported without the two components mixing. Mixing takes place immediately before application. The mixing of ultrasound contrast medium and cells takes place, for. B. by piercing the membrane with the perforation device P.
- the perforation device P can deviate from the illustration in Figure 3 on other parts of the liquid delivery device, for. B. be provided on the side of the chamber Ka2.
- the suspended cells, the additives and ingredients, the suspension or carrier medium and the ultrasound contrast medium used are mixed together in a syringe only immediately before administration.
- the ultrasound contrast medium K used consists, for. B. from gaklaktose-picric acid particles and is in its own second container.
- a syringe with the cells, the additives and ingredients and the carrier medium and the vessel with the ultrasound contrast medium are connected and mixed gently.
- the resulting mixture is then drawn up in the syringe, which now contains small gas bubbles, and attached to the injection needle.
- the suspended cells, the additives and ingredients, the carrier medium and the suspended ultrasound contrast medium are located in two separate suspension cylinders ZI, Z2 of a liquid delivery device.
- the suspension cylinders ZI, Z2, like syringe cylinders known per se, are each constructed with a piston Kl, K2.
- the pistons K1, K2 are connected by a coupling part KT and can at the same time be moved in the direction of the arrow, so that the ultrasound contrast medium from the suspension cylinder ZI and the cells from the suspension cylinder Z2 mix in the T-shaped connecting part and at the same time as an assembly according to the invention emerge from the common syringe needle.
- the liquid delivery device according to FIG. 4 is prepared by using the suspension cylinders ZI, Z2 provided as a kit. Alternatively, it is also possible to equip the T-shaped connecting part T with a valve arrangement and to feed the suspension cylinders ZI, Z2 separately via the syringe needle S.
- the suspended cells, the additives and ingredients, the carrier medium and the ultrasound contrast medium used are located in separate suspension cylinders ZI, Z2.
- the pistons K1, K2 of the suspension cylinders ZI, Z2 can be actuated separately with separate control devices SV1, SV2.
- the entire arrangement is used in an electrically operated application device AG.
- the individual components of the suspension composition according to the invention are only mixed during the injection and injected into the body. The mixing ratio of the individual components is either pre-programmed or can be selected before the injection.
- the application device contains a handle and one or more control units that move the pistons.
- a medical working device which can be used with particular advantage for the injection of the suspension composition according to the invention is described in the unpublished patent application PCT / EP 01/13535, the disclosure content of which is included in the present patent application in particular with regard to the structure of the working device.
- the aforementioned implement which is set up for injection and ultrasound measurement, is initially in the part of the body to be treated (e.g. hollow organ, tissue).
- the tissue to be treated is visually observed with an endoscope device.
- An injection tool e.g. syringe, hollow needle, catheter
- the suspension composition is then applied via the tool into the tissue area of interest.
- the progress of the application is monitored by image recordings with an ultrasound probe.
- FIG. 6 The implementation of the image recording method according to the invention when the suspension composition is injected into the human urethra is illustrated schematically in FIG. 6.
- An ultrasound head UK is arranged in the urethra, which is essentially built up in layers from the mucosa mu, the submucosa smu and sphincter muscle SM.
- Myoblasts are injected into the muscle ring SM with the suspension according to the invention.
- the ultrasound head is part of an ultrasound imaging device with which the distribution of the suspension in the muscle ring is recorded.
- the myoblast supply improves the contractility of the urethra.
- contractility measurements can be carried out directly with the implement, in particular with the ultrasound probe. For this purpose, the distance D between the ultrasound head UK and the sphincter muscle SM is measured. Depending on the distance values that can be achieved, it is determined whether sufficient myoblasts have been delivered or whether another injection is required.
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Abstract
Es wird eine Suspensionszusammensetzung beschrieben, die mindestens eine in biologischem Gewebe wirksame Funktionskomponente enthält und eine Darreichungsform zur Applikation in das Gewebe bildet, wobei die Funktionskomponente in einer Suspensionsflüssigkeit suspendiert oder gelöst ist, wobei die Funktionskomponente mindestens einen Wirkstoff, biologische Zellen, Bakterien, Viren und/oder biologische oder biokompatible Füllstoffe umfasst, und in der Suspensionsflüssigkeit ein Ultraschall-Kontrastmittel enthalten ist. Des Weiteren werden Anwendungen der Suspensionszusammensetzung, insbesondere bei Injektion in biologisches Gewebe beschrieben.
Description
Herstellung und Anwendung einer Suspensionszusammensetzung mit einem Ultraschall-Kontrastmittel
Die vorliegende Erfindung betrifft eine StoffZusammensetzung, die ein oder mehrere Ultraschall-Kontrastmittel enthält, Verfahren zur Herstellung und zur Anwendung der StoffZusammensetzung, Vorrichtungen zur Umsetzung der Verfahren und Verwendungen von Ultraschall-Kontrastmitteln und von Suspensionen biologischer Materialien, wie z. B. von Zellsuspensionen oder Suspensionen von natürlichen Proteinen.
Aus der Literatur sind seit Jahrzehnten eine Vielzahl von Verfahren zur Zellkultur-Technik bekannt, die die Züchtung von bestimmten Zellen oder die Besiedelung von Polymeren mit Zellen betreffen, die zur späteren Applikation in den Organismus vorgesehen sind. Es werden Zellkultur-Techniken, Applikationsformen von Zellen und Medikamenten, deren Anwendung zur Therapie von Krankheiten und Techniken der Kultivierung und des therapeutischen Einsetzens von differenzierten Zellen beschrieben (siehe z. B. US 4 645 669). Aus US 4 673 566 und US 4 689 293 ist die Umkapselung von lebendem Gewebe und Zellen mit einer biokompatiblen Membran vor der Verabreichung bekannt .
In US 5 336 263 wird die Behandlung von gastro-ösophagealem Reflux mit einer Injektion von Mikropartikeln beschrieben. In US 5 662 609 werden eine Methode und eine Vorrichtung zur Be¬ handlung von lokalen Krankheiten in Hohlorganen und anderen Geweben beschrieben. Dabei wird ein nicht näher ausgeführtes Gerät definiert, das einen elongierten tubulären Schaft und eine distale Region zur Einführung in den Patienten und eine proximale Region, die nicht in den Körper eingeführt wird, aufweist. Mit Hilfe dieses Gerätes werden Momomere, Praepoly- mere, Polymere und ein therapeutisches Agens in den Körper
verabreicht. In US 5 667 778 und US 5 976 526 wird die Behandlung von vesico-ureteralem Reflux, Inkontinenz sowie Erkrankungen des Verdauungstraktes, des Urogenitaltraktes und des Thoraxraumes mit Injektionen von Blasenmuskel-Zellen und Zell- Polymer-Suspensionen beschrieben. In US 5 709 854 werden Methoden dargestellt, mit denen Zell-Polymer-Suspensionen in den Körper appliziert werden, so dass neues Gewebe geformt wird. Die Technik der Herstellung von Brust-Gewebe ist aus US 5 716 404 bekannt. Injizierbare Hydrogel-Kompositionen, die Zellen enthalten und in den Körper appliziert werden, werden in US 6 129 761 beschrieben.
In den letzten 20 Jahren haben bildgebende Ultraschalltechniken in der Diagnostik breite Anwendung gefunden. Dabei stellen Ultraschall-Kontrastmittel zunehmend einen integrativen Bestandteil des diagnostischen Instrumentariums dar. Damit können Gefäße, die Durchblutung in Gefäßen, aber auch Tumoren oder ansonsten nur sehr schwer darstellbare Strukturen im Ultraschall besser dargestellt werden. Die bisher verwendeten Ultraschall-Kontrastmittel wurden fast ausschließlich in die Blutbahn injiziert, um eine verbesserte Untersuchung der Durchblutung in Gefäßen, Organen oder Tumoren zu ermöglichen. Diese Substanzen werden dann vor allem in der Leber oder den Nieren ausgeschieden.
Aus wissenschaftlichen Publikationen und der Patentliteratur ist eine große Anzahl von unterschiedlichen Substanzen (Ultraschall-Kontrastmitteln) bekannt, die Ultraschallkontrast- verstärkend wirken. Bereits in den 70-er und Anfang der 80-er Jahre wurden Methoden patentiert, mit denen Ultraschall- Kontrast verstärkt werden konnte (siehe z. B. US 3 640 271) . In weiterer Folge wurden zahlreiche unterschiedliche Ultraschall-Kontrastmittel, Herstellungsmethoden und sonographische
Methoden zur Erzielung eines besseren Ultraschall-Kontrasts und einer besseren Bildqualität entwickelt (US 4 466 442,
US 4 657 756, US 5 141 738, US 5 147 631, US 5 333 613,
US 5 352 435, US 5 501 863, US 5 540 909, US 5 558 854,
US 5 614 169, US 5 679 459, US 5 707 607, US 5 711 933,
US 5 720 938, US 6 001 335, US 6 068 600, US 6 132 699,
US 6 146 657, US 6 165 442, US 6 183 725, US 6 193 952).
Es ist weiterhin bekannt, therapeutische und diagnostische Geräte und Medikamente oder andere Wirkstoffe gemeinsam mit Ultraschall-Kontrastmitteln in den menschlichen Körper zu appli- zieren. In US 4 805 628 wird eine Methode beschrieben, mit der in den Körper implantierbare oder einsetzbare Geräte im Ultraschall besser dargestellt werden können. Dabei enthalten diese Geräte luftgefüllte Räume.
Eine Flüssigkeit, die Gase und Medikamente enthält, wird in US 5 315 998 beschrieben. In US 5 770 222 wird die gemeinsame Applikation von einem Ultraschall-Kontrastmittel, das aus Gasgefüllten Mikrosphären besteht, und Medikamenten als therapeutisches Medikamenten-Darreichungssystem beschrieben, mit dessen Hilfe eine Vielzahl von Medikamenten verabreicht werden sollen. In US 5 849 727 und US 6 117 858 wird eine Methode dargestellt, mit der biologische Agenzien an spezifische Zielstrukturen verabreicht werden. Dabei enthält diese verwendete Substanz eine Lösung von Gas-gefüllten Mikrobläschen, die von Proteinen umkapselt sind, und ein biologisches Agens, das entweder Naproxen, Piroxicam, Warfarin oder eine andere definierte Substanz ist. Das verwendete Gas ist ein Perfluorocarbon oder Schwefel-Hexafluorid.
Aus US 6 123 923 ist bekannt, mit Hilfe des Ultraschalls eine photoaktive Substanz, ein Gas, eine Vorläufersubstanz eines
Gases und ein stabilisierendes Material zu verabreichen. In US 6 139 819 wird eine Methode beschrieben, mit der innere Organe eines Herzarrythmien-Patienten untersucht werden können. Dabei wird ein Ultraschall-Kontrastmittel verwendet, das in einer wässrigen Trägerlösung Liposomen enthält, die ein fluoriertes Gas umkapseln. Gleichzeitig enthält dieses Ultraschall-Kontrastmittel einen Liganden, der an Zielzellen oder Rezeptoren, die sich in Koageln befinden, bindet. Das verwendete fluoriertes Gas ist dabei entweder ein Perfluorocarbon oder Schwefel-Hexafluorid.
Es ist hervorzuheben, dass alle herkömmlichen Techniken zur Anwendung von Ultraschall-Kontrastmitteln auf die genannten Darreichungsformen beschränkt waren.
Es ist bekannt, für kosmetische oder medizinische Zwecke in den menschlichen Körper z. B. Zellen oder Füllstoffe einzubringen. Die präzise Applikation von Zellen-, Viren- oder Füllstoff-Suspensionen an eine bestimmte Lokalisation in einem Organ ist bisher völlig unzureichend gelöst. Die Applikationen erfolgt häufig unter endoskopischer Kontrolle (z. B. bei Applikation in Hohlorgane) , mit Hilfe einer einfachen Spritze bei Applikationen durch die Haut oder im Rahmen von offenen Operationen. Dabei kann die Verteilung der Suspension im Gewebe nicht beobachtet bzw. dokumentiert werden. Gemäß dem Stand der Technik werden die Zellen häufig gemeinsam mit Biomaterialien (z. B. Kollagenen) oder auch mit biokompatiblen Materialien verabreicht. Die Unzulänglichkeiten bei der präzisen Applikation treffen auch auf diese Darreichungsfomen der Zeil-, Viren- oder Füllstoff-Suspensionen zu.
In der unveröffentlichten Patentanmeldung DE 100 58 370 wird die Applikation von Zellen mit Hilfe einer Ultraschallsonde
beschrieben. Der Injektionsvorgang von Zellen in Gewebe unter Ultraschall-Kontrolle kann jedoch, insbesondere bei kleinen Mengen, nur unzureichend wahrgenommen werden, da sich der Ultraschallkontrast des Gewebes und der Zellsuspension wenig unterscheiden. Die Größe und besonders die Verteilung der Zellen (Viren, Bakterien) im Gewebe können deshalb nur ungenügend verfolgt werden. Dies ist insbesondere von Nachteil, wenn durch die Injektion von Zellen in bestimmte Organe an einem definierten Ort das Zellwachstum lokal angeregt werden soll bzw. geschädigtes Gewebe einer bestimmten Lokalisation im betreffenden Organ durch die injizierte Zellen ersetzt werden soll .
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Stoffzusammensetzung bereitzustellen, mit der die Applikation von Biomaterialien in Gewebe mit erhöhter Genauigkeit und verbesserter Wirksamkeit durchgeführt werden kann. Die Aufgabe der Erfindung ist es auch, Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung der Suspensionszusammensetzung anzugeben. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, Darreichungsformen für Suspensionszusammensetzungen und Anwendungen der Suspensionszusammensetzungen, insbesondere bei der Implantation von Biomaterialien und der Behandlung von Gewebe, anzugeben. Schließlich ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Bildaufnahme an biologischem Gewebe bereitzustellen.
Diese Aufgaben werden durch eine Suspensionszusammensetzung, Verfahren und Vorrichtungen mit den Merkmalen gemäß den Patentansprüchen 1, 22, 27, 29, 34, 36 oder 40 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Grundidee der Erfindung ist es, eine Suspensionszusammensetzung zur Applikation in biologischem Gewebe bereitzustellen, die in einer Suspensionsflüssigkeit mindestens eine Funktionskomponente in Form von mindestens einem Wirkstoff, biologischen Zellen, Zellbestandteilen, Mikroorganismen und/oder biologischen oder biokompatiblen Füllstoffen und mindestens ein Ultraschall-Kontrastmittel enthält. Durch diese Kombination wird eine grundsätzlich neue Anwendung von Ultraschall- Kontrastmitteln geschaffen. Bisher wurden Kontrastmittel lediglich zur Sichtbarmachung eines Organs (z. B. Blutader, inneres Organ) verwendet. Dazu im Gegensatz erlaubt die erfindungsgemäße Suspensionszusammensetzung erstmalig die Ultraschallüberwachung der Zuführung von zunächst körperfremdem Material in ein Körperteil, insbesondere Gewebe.
Gemäß einer vorteilhaften Anwendung der Erfindung wird eine Suspensionszusammensetzung bereitgestellt, die mindestens einen biologischen oder biokompatiblen Füllstoff (z. B. Kollage- ne) und mindestens ein Ultraschall-Kontrastmittel enthält. Die Zufuhr von Füllstoffen besitzt besondere Vorteile bei medizinischen Behandlungen (z. B. der Harnröhre) oder kosmetischen Verfahren (z. B. Unterspritzen von Hautfalten).
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Anwendung der Erfindung wird eine Suspensionszusammensetzung bereitgestellt, die mindestens einen Wirkstoff und mindestens ein Ultraschall- Kontrastmittel enthält. Der mindestens eine Wirkstoff ist auf biologisch oder medizinisch wirksame Veränderungen im Gewebe, in dem die Suspensionszusammensetzung appliziert wird, oder an einem anderen Ort im Organismus gerichtet, an dem eine Freisetzung des Wirkstoffs erfolgt. Die Zufuhr von Wirkstoffen in Kombination mit Ultraschall-Konstrastmitteln besitzt besondere
Vorteile in Bezug auf die gezielte Plazierung der Wirkstoffe in einem Gewebe.
Der Wirkstoff umfasst vorzugsweise einen Wachstumfaktor, wie z. B. VEGF oder EGF, der eine Kapillarisierung biologischen Gewebes bewirkt. Die erfindungsgemäße Suspensionszusammensetzung ermöglicht erstmalig eine ultraschallgezielte Modifizierung von Gewebe. Die Suspensionszusammensetzung wirkt wie ein Therapeutikum.
Je nach Anwendung kann der Wirkstoff bspw. in Mikrobläschen enthalten sein, die in der erfindungsgemäßen Suspensionszusammensetzung enthalten sind. Die Mikrobläschen bestehen bspw. aus einem biokompatiblen Material, wie z. B. einem Protein, einem Lipid oder einem Polymer, und können simultan als Ultraschall-Kontrastmittel wirken. Die Erfindung ermöglicht somit die Verabreichung von in Ultraschall-Kontrastmitteln eingeschlossenen Wirkstoffen, insbesondere Wachstumsfaktoren. Beispielsweise durch die VEGF (vascular endothelial growth fac- tor) oder EGF (endothelial growth factor) wird eine rasche Vaskularisierung von Gewebeabschnitten induziert, in die die erfindungsgemäße Suspensionszusammensetzung injiziert worden ist. Diese Vaskularisierung war mit herkömmlichen Techniken, bei denen intravasal, insbesondere intravenös, Kontrastmittel verabreicht wurden, nicht ultraschallgezielt möglich, da dabei die Wirkstoffe über das jeweilige Gefäßsystem verteilt wurden und nicht am Injektionsort verblieben.
Die mit einer erfindungsgemäßen Suspensionszusammensetzung bewirkte Vaskularisierung liefert besondere Vorteile bei der Injektion in hypoxische Gewebeabschnitte, z. B. nach einem Herzinfarkt, oder in Gewebeabschnitte, in die für therapeutische Zwecke Zellen injiziert wurden. Für die Wiederbelebung des
Gewebes oder für das Überleben von Zellen im Gewebe im hypoxi- schen Areal ist die Vaskularisierung eine wichtige Voraussetzung. Durch die Kapillarbildung im Gewebe wird eine schnelle Blutversorgung der modifizierten Areale sichergestellt.
Die Erfindung führt zu einer erweiterten Anwendung von Ultraschall-Kontrastmitteln im Vergleich zur herkömmlichen intrava- salen Applikation. Die ultraschallgezielte Applikation von erfindungsgemäßen Suspensionszusammensetzungen im Gewebe ermöglicht eine konzentrierte Freisetzung von Wirkstoffen, ggf. in Kombination mit anderen Funktionskomponenten, am gewünschten Ort im Organismus. Im Vergleich zu bisher bekannten Applikationen von biologisch aktiven Substanzen und Pharmaka in Liposo- men können durch die Kombination mit Ultraschall- Kontrastmitteln der Injektionsort und die Kinetik der Wirkstofffreisetzung genau dokumentiert werden. Bei Applikation der Wirkstoffe in Mikrobläschen, die gleichzeitig als Ultraschall-Kontrastmittel dienen, kann durch die Ultraschallbeobachtung festgestellt werden, wo eine Wirkstofffreisetzung erfolgt ist. Nur die intakten Mikrobläschen, in denen der Wirkstoff noch enthalten ist, wirken kontrastverstärkend. Bei Zerfall der Bläschen werden die inkludierten Substanzen freigesetzt. Der Ultraschallkontrast im betroffenen Gewebeareal vermindert sich. Der Zerfall der Bläschen kann spontan oder ult- raschall-induziert erfolgen.
Die Erfindung betrifft insbesondere die Zusammensetzung, Herstellung und Verwendung einer Suspension von Zellen, Viren und/oder Bakterien, die ein Ultraschall-Kontrastmittel enthält. Durch dieses neue Therapeutikum werden die Voraussetzungen dafür geschaffen, dass lebende Zellen Ultraschall-gezielt oder -überwacht mit Injektionssystemen in den Körper verabreicht werden können. Durch die gleichzeitig erfolgende
Injektion des Ultraschall-Kontrastmittels und der Zellen kann die Injektion mit Ultraschall-Techniken beobachtet und dokumentiert werden. Diese Technik ermöglicht, selbst kleinste Zellmengen punktgenau im Körper eines Patienten zu platzieren. Darüber hinaus kann die Lage des applizierten Depots der Zellen kontrolliert und somit der Therapieerfolg dokumentiert und kontrolliert werden. Mit dieser neuen Applikationstechnik können Zellen, die sich in einer Suspension befinden, die ein oder mehrere Ultraschall-Kontrastmittel enthält sowie zusätzlich Biomaterialien (z. B. extrazelluläre Matrix) und/oder biokompatible Materialien enthalten kann, gemeinsam mit Ultraschall-Kontrastmitteln in einem minimal invasiven Eingriff (ohne große offene Operation und Freilegung der Zielorgane) in die Zielorgane exakt verabreicht werden. Die Einsatzmöglichkeiten des sog. „tissue engineering" werden somit entscheidend erweitert.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Anwendung der Erfindung ist das Ultraschall-Kontrastmittel in der erfindungsgemäßen Suspensionszusammensetzung mit biologischen Zellen verbunden, die als Funktionskomponente vorgesehen sind. Das Ultraschall- Kontrastmittel ist bspw. in den Zellen enthalten. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ergibt sich wiederum der besondere Vorteil einer ultraschall-gezielten Beobachtung des Injektionsergebnisses .
Vorteilhafterweise hat sich gezeigt, dass die mit der Suspension applizierten Ultraschall-Kontrastmittel lokal im Körper abgebaut und/oder abtransportiert werden. Beispielsweise wird das Ultraschall-Kontrastmittel im Verbund mit biologischen Zellen im Organismus transportiert.
Die gemeinsame Verabreichung von Zellen, Zusatz- und Inhaltstoffen, Trägermedien und Ultraschall-Kontrastmitteln stellt einen deutlichen Fortschritt in der Applikation von Zellen zur Behandlung einer Vielzahl von Erkrankungen dar. Darüber hinaus liefert die Herstellung und Bereitstellung der erfindungsgemäßen therapeutischen Darreichungsform in vielen Fällen erst die Grundlage für den sinnvollen Einsatz der Techniken des „tissue engineering" bei Erkrankungen in Hohlorganen, Körperhöhlen, Gefäßen, Gelenken, inneren Organen und auch bei offenen Operationen.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung der Suspensionszusammensetzung, das sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass die mindestens eine Funktionskomponente und das mindestens eine Ultraschall-Kontrastmittel vor oder während der Injektion in den Körper vermischt werden. Erfindungsgemäß erfolgt das Vermischen der mindestens einen Funktionskomponente mit einer Kontrastmittellösung oder -Suspension unter Bereitstellung derartiger Konzentrationsverhältnisse, dass die in den Körper applizierte Suspensionszusammensetzung die für die jeweils beabsichtigte Wirkung richtige Konzentration der Funktionskomponente und eine an den Injektionsort an- gepasste Osmolalität besitzt. Die mindestens eine Funktionskomponente wird zum Vermischen in gelöster oder suspendierter Form oder alternativ in lösungsmittelfreier oder -armer Form (z. B. als abzentrifugiertes Pellet) bereitgestellt. Im letzteren Fall wird beispielsweise ein zentrifugiertes Zellpellet in die Kontrastmittelösung oder -Suspension gegeben. Zur Beladung von biologischen Zellen mit dem Ultraschall- Kontrastmittel kann eine Kultivierung in Anwesenheit des Kontrastmittels erfolgen. Beispielsweise nehmen Makrophagen das Ultraschall-Kontrastmittel bei der Kultivierung auf. Die Makrophagen werden mit dem Ultraschall-Kontrastmittel als
Funktionskomponente in die erfindungsgemäße Suspensionszusammensetzung überführt.
Im Unterschied zu herkömmlichen Kontrastmitteln, die in hyper- osmolaren Lösungen z. B. in die Blutbahn verabreicht werden, ist die Osmolalität der Kontrastmittellösung oder -Suspension zur Herstellung der erfindungsgemäßen Suspensionszusammensetzung erhöht eingestellt. Die Vermischung erfolgt derart, dass die Osmolalität der Suspensionszusammensetzung vorzugsweise im Bereich von 340 mOsm/kg bis 380 mOsm/kg, besonders bevorzugt 350 mOsm/kg bis 360 mOsm/kg, liegt. Das Vermischen erfolgt in einem sterilen Behältnis und/oder in einer Misch- und/oder Applikationseinrichtung, die zusätzlich zur Injektion von der Suspensionszusammensetzung in einen Körper eingerichtet ist.
Die Einstellung einer erhöhten Osmolalität besitzt den besonderen Vorteil, dass die Funktionskomponente (insbesondere Zellen) in einem einzelnen Schritt in die Suspensionslösung gegeben werden kann, ohne beschädigt zu werden.
Das Ultraschall-Kontrastmittel wird beispielsweise in Wasser gelöst oder suspendiert bereitgestellt. Bevorzugt ist jedoch eine Bereitstellung in einer physiologischen Elektrolyt- oder Salzlösung, die insbesondere NaCl und KC1 enthält. Die Elekt- rolytlösung umfasst beispielsweise 140 mM NaCL und 5 mM KC1. Es kann alternativ eine Phosphat-gepufferte Salzlösung (PBS) vorgesehen sein. Besonders bevorzugt ist die Verwendung einer Salzlösung, die mindestens Natrium- und Kaliumionen, vorzugsweise jedoch Natrium-, Kalium-, Kalzium- und Magnesiumionen enthält. In der Salzlösung können auch Zusatzstoffe, wie z. B. Glukose, Vitamine oder pH-Puffer enthalten sein.
Die hier genannte Zusammensetzung besitzt den Vorteil, dass beim Ansatz der erfindungsgemäßen Suspensionszusammensetzung die Funktionskomponente keine Veränderung durch Osmose und Ionenentzug erfährt. Besteht die Funktionskomponente beispielsweise aus biologischen Zellen, Bakterien oder Viren, wird ein osmotischer Schock vermieden. Die Funktionskomponente überlebt die Aufnahme in die Suspensionslösung und die Aufbewahrung vor der Anwendung am Gewebe .
Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Suspensionskits (oder: Applikationskit, Suspensionssatz, Suspensionspaket oder Suspensionsbehälter- Bausatz) . Das erfindungsgemäße Suspensionskit zeichnet sich durch eine Anordnung von einem oder mehreren Behältern aus, der oder die die erfindungsgemäße Suspensionszusammensetzung im gemischten oder nach Komponenten getrennten Zustand enthält bzw. enthalten und zum Einbau in eine Misch- und Applikationseinrichtung eingerichtet ist. Im Suspensionskit sind die Bestandteile der Suspensionszusammensetzung in voreingestellten Verhältnissen enthalten. Das Suspensionskit erlaubt eine vereinfachte und fehlerfreie Zuführung von Biomaterialsuspensionen in die zu behandelnden Gewebe. Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann das Suspensionskit auch lediglich einen Behälter mit mindestens einem Ultraschall-Kontrastmittel in einer physiologischen Lösung oder Suspension umfassen. Dieser Suspensionskit dient der Kombination mit medienarmen oder -freien Funktionskomponenten (z. B. Pellet).
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Zuführung der erfindungsgemäßen Suspensionszusammensetzung in körpereigenes Gewebe zu therapeutischen oder kosmetischen Zwecken. Die Injektion erfolgt vorzugsweise mit einer Spritzennadel oder einem Katheter, wobei die erfindungsgemäße
Suspensionszusammensetzung als Flüssigkeitsstrom oder in ver- kapselter Form durch das jeweilige Werkzeug geleitet wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Zuführung der Suspensionszusammensetzung unter Verwendung einer Ultraschallsonde, wie sie in der unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 100 58 370 beschrieben ist, ggf. in Kombination mit einer Endoskopeinrichtung.
Ein Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Modifizierung biologischer Zellen mit einem Ultraschall- Kontrastmittel, bei dem dieses von den Zellen aufgenommen wird. Die biologischen Zellen umfassen vorzugsweise Zellen, die im Immunsystem eines Organismus wirksam sind. Die Beladung mit dem Ultraschall-Kontrastmittel erfolgt durch Inkubation der Zellen mit dem Kontrastmittel in einem Medium, z. B. in einem Kultivierungsgefäß in einer Nährstofflösung. Die modifizierten Zellen werden als Funktionskomponente der oben beschriebenen Suspensionszusammensetzung verwendet. Die Aufnahme von synthetischen Partikeln in Makrophagen wird bspw. von Day- ton et al. in „Biophysical Journal", Bd. 80, 2001, Seite 1547- 1556, beschrieben.
Durch die erfindungsgemäße Modifizierung von Zellen wird insbesondere ein neues Verfahren zur Aufnahme von Ultraschall- Kontrastmitteln ermöglicht. Die Ultraschall-Kontrastmittel sind ggf. mit Wirkstoffen beladen. Vorteilhafterweise können die beladenen Zellen im Organismus mit hochauflösenden Ultraschallverfahren detektiert werden. Beispielsweise können die modifizierten Zellen im Immunsystem des Organismus wandern und in Lymphknoten akkumuliert werden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Bildaufnahme mit einer Ultraschall-Bildgebungseinrichtung, bei dem nach oder während einer Injektion der erfindungsgemäßen Suspensionszusammensetzung in biologisches Gewebe mindestens eine Ultraschall-Bildaufnahme am Gewebe oder an Teilen von diesem erfolgt. Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt den Vorteil, dass die Verteilung der Suspensionszusammensetzung im Gewebe, bspw. bei Bildung eines Depots der Funktionskomponente, ermittelt werden kann. Gemäß einer bevorzugten Gestaltung des Verfahrens werden bspw. geometrische Eigenschaften der Verteilung und/oder deren zeitliche Entwicklung verfolgt. Die erfindungsgemäß ermittelten Bilder dienen als Zwischenergebnisse, auf deren Grundlage nachfolgende medizinische Diagnoseoder Behandlungsschritte ausgewählt oder durchgeführt werden können.
Bei einem erfindungsgemäßen Bildaufnahmeverfahren kann jede Ultraschall-Bildgebungseinrichtung verwendet werden, wie sie an sich aus der Medizintechnik bekannt ist. Die Bildaufnahme erfolgt vorzugsweise nach oder während der Injektion der erfindungsgemäßen Suspensionszusammensetzung in die Harnröhre am Harnröhrengewebe oder in den Herzmuskel.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:
Fig. 1: eine schematische Illustration verschiedener
Ausführungsformen erfindungsgemäßer Suspensionszusammensetzungen,
Fign. 2 bis 5: verschiedene Ausführungsformen von Misch- und Applikationseinrichtungen zur Herstel—
lung erfindungsgemäßer Suspensionszusammensetzungen, und
Fig. 6: eine schematische Schnittansicht einer Harnröhre mit einem eingeführten Ultraschallkopf.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezug auf die Anwendung bei der Behandlung von Harninkontinenz beschrieben. Die Umsetzung der Erfindung ist jedoch nicht auf das erläuterte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern auch bei anderen Anwendungen von applizierten Biomaterialien möglich. Allgemein sind erfindungsgemäße Suspensionszusammensetzungen aus Suspensionen von mindestens einer Funktionskomponente, die durch das zu applizierende Biomaterial gebildet wird, mindestens einem Ultraschall-Kontrastmittel und ggf. mindestens einem Zusatz- und Inhaltsstoff hergestellt. Anwendungsabhängig werden eine oder mehrere der genannten Bestandteile aus den folgenden Gruppen ausgewählt und in einer Suspensionszusammensetzung kombiniert.
Biologisch wirksame Funktionskomponente:
Biologische Zellen, Bakterien, Viren und/oder biologische oder biokompatible Füllstoffe, insbesondere Stamm-Zellen, Vorläufer-Zellen (z. B. Myoblasten, Fibroblasten, Chondroblasten, Neuroblasten, Osteoblasten, Zellen des blutbildenden Systems) , differenzierte Zellen (z. B. Chondrozyten, Osteozyten, Myozy- ten, Fibrozyten, in Blut enthaltene Zellen, Epithelzellen, hormonbildende Zellen, Neurozyten, Parenchym-Zellen aus inneren Organen, Endothel-Zellen, Zellen des Immunsystems) oder genetisch veränderte Zellen oder Mikroorganismen.
Ultraschall-Kontrastmittel :
Als Ultraschall-Kontrastmittel werden vorzugsweise die an sich verfügbaren Kontrastmittel verwendet. In der Regel bestehen diese aus suspendierten Partikeln (z. B. Bläschen), die kleiner als die roten Blutzellen sind. Durch die Partikel wird die Ultraschallstreuung am Applikationsort, d. h. z. B. im Gewebe, variiert. Obwohl Ultraschall-Kontrastmittel vor der Erfindung zur Injektion in Gefäße verwendet wurden und insbesondere dazu dienten, die Gefäße vom umgebenden festen Gewebe zu unterscheiden, hat sich mit der Erfindung überraschenderweise herausgestellt, dass die Ultraschall-Kontrastmittel auch im festen Gewebe zu einem auswertbaren Ultraschallkontrast führen. Generell werden zwei Verfahren zur Herstellung kontrastgebender Mikrobläschen unterschieden, nämlich die Erzeugung freier oder umhüllter Gasbläschen. Je nach der Stabilität von Umhüllungssubstanzen werden leicht lösliche, schwer lösliche oder unlösliche Gasbläschen unterschieden.
Als Ultraschall-Kontrastmittel werden insbesondere verwendet: freie Gasbläschen, Vorläufersubstanzen von Gasen, von organischen oder anorganischen Substanzen umkapselte Gasbläschen, Lösungen, kolloidale Lösungen, Suspensionen, Dispersionen, Io- nophoren, gelöste Mikropartikeln, gelöste Polymer-Sphären, gelöste organischen und/oder anorganische Molekülen, zuckerhaltige Lösungen, Mikropartikel, ferro- oder paramagnetische Metallen, Mikroaggregaten, poröse Partikel von organischen und/oder anorganischem Material, lipidhaltigen Mikrosphären und/oder Emulsionen, wobei die Gasbläschen vorzugsweise Luft, Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid, fluoriertes Gas und/oder ein anderes biokompatibles Gas enthalten.
Zusatz- und Inhaltsstoffe:
Salze, Kohlenhydrate, z. B. Dextrose, Lipide, Eiweiße, Li- poproteine, eine oder mehrere Aminosäuren, Fettsäuren, einfache Zuckermoleküle, Wachstumsfaktoren, Hormone, Eisen, biologisch aktive Zeil-Mediatoren, Blutderivate, Enzyme, Vitamine, Peptide, Bulking Agents, biokompatible Polymere (wie z. B. Kollagen, Hyaluronsäure, synthetische Polymere oder Fibrin) , Matrixmoleküle aus organischem und/oder anorganischem Material, eine poröse solide Matrix, Botenstoffe, Neuro-Transmitter und/oder Medikamente (insbesondere Antibiotika, Tuberkulosta- tika, Fungizide, Anti-Allergika, antivirale Substanzen, Anti- Koagulantien, Thrombolytika, Medikamente gegen Protozoen, Medikamente gegen Arteriosklerose, Antirheumatika, Narkotika, Opiate, Herzglykoside, gefäßaktive Substanzen, metabolische Potentiatoren, Substanzen gegen Angiogenese, Substanzen für Angiogenese, chemotaktische Substanzen, Nerven- Wachstumsfaktoren, neuromuskuläre Blocker, Sedativa, Lokalan- ästhetika, Anästhetika, radioaktive Substanzen, Antikörper, genetisches Material, RNA, DNA, antisense-RNA, antisense-DNA, Ribozyme, antigene Nukleinsäuren, Zytostatika, photoaktive Substanzen, Photosensitizer, Kontrastmittel für Röntgenstrahlung, Kontrastmittel für MRI-Untersuchungen, die Immunantwort stimulierende und/oder immunsuppressive Substanzen) .
Suspensionsflüssigkeit : synthetisch hergestellte Lösung (z. B. physiologische Salzlösung) und/oder Gewebeflüssigkeit aus menschlichem und/oder tierischem Material.
Bevorzugte Anwendungen der erfindungsgemäßen Suspensionszusammensetzung bestehen bei einer verbesserten Bildaufnahme an biologischem Gewebe, insbesondere im lebenden Organismus.
Weitere bevorzugte Anwendungen der erfindungsgemäßen Suspensionszusammensetzung bestehen in der Therapie der Harninkontinenz und/oder Stuhlinkontinenz, des vesico-ureteralem Reflu- xes, des gastro-ösophagealen Refluxes von Volumendefekten und/oder von Falten in der plastischen Chirurgie (z. B. durch subkutane Verabreichung von Fibroblasten oder anderen Zellen) , und/oder von Muskelerkrankungen, Erkrankungen der Atemwege, des Urogenital-Systems und des Magen-Darm-Traktes, Erkrankungen des Nervensystems, Erkrankungen von Organen, Erkrankungen des blutbildenden Systems, Erkrankungen des Hormonsystems (wie z. B. Diabetes mellitus) , Tumoren, Entzündungen, Infektionen, Arthrosen und Gelenksschäden, von Erkrankungen der Dermis, Epidermis und Subcutis, und/oder von Traumata und verletzten Organen, Knochen, Gelenken, Bändern und Muskeln.
In Fig. 1 sind schematisch verschiedene Ausführungsformen erfindungsgemäßer Suspensionszusammensetzungen illustriert. Gemäß einer ersten Variante (I) sind die Funktionskomponente und das mindestens eine Ultraschallkontrastmittel als separate Bestandteile in einer Suspensionslösung enthalten. Diese Variante hat den Vorteil, dass die erfindungsgemäße Suspensionszusammensetzung besonders einfach angesetzt und appliziert werden kann. Gemäß abgewandelten Varianten (II, III) sind die Funktionskomponente und das Ultraschallkontrastmittel miteinander verbunden, wobei die Funktionskomponente im Ultraschall- Kontrastmittel (II) oder das Ultraschallkontrastmittel in der Funktionskomponente (III) enthalten ist. Alternativ wäre auch eine adhärente Zusammenfügung beider Komponenten (nicht dargestellt) möglich. Die Varianten II und III besitzen den Vorteil einer erweiterten Anwendbarkeit der Suspensionszusammensetzung.
Im Folgenden wird die Zuführung der Suspensionszusammensetzung mit einer erfindungsgemäßen Misch- und Applikationseinrichtung gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele erläutert.
Mit der Misch- und Applikationseinrichtung gemäß Figur 2 werden die Zellen, die Zusatz- und Inhaltsstoffe, das Trägermedium und das verwendete Ultraschall-Kontrastmittel vor der Verabreichung in einer spritzenartigen Flüssigkeitsfördervorrichtung mit einem Suspensionszylinder Z vermischt. Der Suspensionszylinder Z besitzt einen Innenraum, der zwei Teilvolumen bildet. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich das Kontrastmittel KM in einem ersten Teilvolumen zwischen dem Kolben K und der Spritzennadel S, während auf der Rückseite des Kolbens K das zweite Teilvolumen gebildet ist, das auch als Volumenreserve VR bezeichnet wird. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Suspensionszusammensetzung wird mit der Flüssigkeitsfördervorrichtung die Suspension der mindestens einen Funktionskomponente und ggf. der Zusatz- und Inhaltsstoffe unter Betätigung des Kolbens K in den Suspensionszylinder gesogen. Beim Aufziehen der Suspension werden das Kontrastmittel KM und die aufgezogene Suspension miteinander vermischt. Anschließend wird die Suspensionszusammensetzung durch die Bewegung des Kolbens K über die Spritzennadel S in ein Gewebe injiziert. Das Ultraschall-Kontrastmittel besteht in diesem Fall z. B. aus stabilen Gasbläschen, die von einer lipidhaltigen Membran umschlossen sind.
Die konkrete Gestaltung der in Figur 2 illustrierten Flüssigkeitsfördervorrichtung wird anwendungsabhängig gewählt. Die Dimension des Suspensionszylinders ist insbesondere von den fallabhängig zu applizierenden Suspensionsmengen abhängig. Des Weiteren ist ggf. eine Anpassung an Zusatzgeräte, wie z. B. Endoskopievorrichtungen und/oder eine Ultraschallsonde
vorgesehen. Bei Verwendung beispielsweise in Kombination mit dem medizinischen Arbeitsgerät gemäß der unveröffentlichten Patentanmeldung PCT/EP 01/13535 wird die Spritzennadel S zur Bildung des Injektionswerkzeuges entsprechend den Maßen des Arbeitsgerätes verlängert.
Gemäß einer bevorzugten Gestaltung bildet der Aufbau aus dem Suspensionszylinder Z, dem Kolben K und dem in das erste Teilvolumen aufgenommenen Kontrastmittel KM mit einem zunächst verschlossenen Ansatz für eine Spritzennadel ein fertiges Kit zur Herstellung der Suspensionszusammensetzung.
Zur Bereitstellung einer Suspensionszusammensetzung aus biologischen Zellen und einem Ultraschall-Kontrastmittel wird beispielsweise wie folgt vorgegangen. Die Zellen werden aus einem Inkubator entnommen. Das Zellkulturmedium wird in an sich bekannter Weise abzentrifugiert . Es liegt ein Zeil-Pellet vor, das der Suspensionslösung mit dem Kontrastmittel zugesetzt wird. Abweichend von der oben illustrierten Vorgehensweise wird das Pellet beispielsweise bei einer Anordnung gemäß Fig. 2 bei abgenommenem Kolben K in das Kontrastmittel KM eingeführt. Vorteilhafterweise ist der Anteil des Kontrastmittels in der Suspensionszusammensetzung so gering, dass die Osmolalität kaum geändert wird. Die Suspensionslösung besitzt beispielsweise eine Zusammensetzung aus 140 mM NaCl, 4 M KCl und 1.5 mM CaCl2. Der pH-Wert liegt beispielsweise im Bereich von 7 bis 7.4.
Das zur Applikation vorbereitete Volumen wird anwendungsabhängig gewählt und liegt beispielsweise im Bereich von 10 μl bis 2 ml.
Gemäß einem weiteren, in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Flüssigkeitsfördervorrichtung zwei Kammern Kai, Ka2 im Suspensionszylinder Z auf. Die Kammer Kai ist gegenüber dem Suspensionszylinder Z durch ein am Kolben K befestigtes Behältnis getrennt, dessen Wand an der zur Kammer Ka2 weisenden Seite durch eine Membran M (z. B. Folie) gebildet wird. Im Kolben K verläuft eine Perforations- oder Punktionsvorrichtung P, die flüssigkeitsdicht in den Kolben K eingelassen und von außen zum Durchstoßen der Membran M betätigbar ist. Die Flüssigkeitsfördervorrichtung mit dem Suspensionszylinder Z, dem Kolben K und der eingesetzten Kammer Kai bildet wiederum ein fertiges Kit zur Herstellung der erfindungsgemäßen Suspensionszusammensetzung. Die Spritzennadel S kann ggf. auch an dem erfindungsgemäßen Kit fest angebracht sein. Anwendungsabhängig ist es möglich, dass die Kammer Ka2 mit der Suspension der mindestens einen Funktionskomponente im vorbereiteten Kit enthalten ist oder die Suspension unmittelbar vor Anwendung durch die Spritzennadel S aufgezogen wird. Die Funktionskomponente und das Kontrastmittel sind zunächst noch durch die Membran M getrennt. Dadurch kommt es nicht sofort nach der Aufnahme z. B. von suspendierten Zellen in die Flüssigkeitsfördervorrichtung zum Vermischen des Kontrastmittels und der Zellsuspension. Ein besonderer Vorteil dieser Ausführung besteht darin, dass die Zellsuspension und das Ultraschall-Kontrastmittel transportiert werden können, ohne das sich beide Komponenten vermischen. Die Vermischung erfolgt unmittelbar vor der Applikation. Die Durchmischung von Ultraschall-Kontrastmittel und Zellen erfolgt z. B. durch Durchstoßen der Membran mit der Perforationsvorrichtung P.
Die Perforationsvorrichtung P kann abweichend von der Darstellung in Figur 3 an anderen Teilen der Flüssigkeitsfördervorrichtung, z. B. auf der Seite der Kammer Ka2 vorgesehen sein.
Gemäß einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel werden die suspendierten Zellen, die Zusatz- und Inhaltsstoffe, das Suspensions- oder Trägermedium und das verwendete Ultraschall-Kontrastmittel erst unmittelbar vor der Verabreichung in einer Spritze zusammengemischt. Das verwendete Ultraschall-Kontrastmittel K besteht z. B. aus Gaklaktose- Pikrinsäure-Partikeln und befindet sich in einem eigenen zweiten Behälter. Unmittelbar vor der Injektion werden eine Spritze mit den Zellen, den Zusatz- und Inhaltsstoffen und dem Trägermedium und das Gefäß mit dem Ultraschall-Kontrastmittel verbunden und vorsichtig durchmischt. Das resultierende Gemisch wird dann in der Spritze, die nunmehr kleine Gasbläschen enthält, aufgezogen und an die Injektionsnadel aufgesetzt.
Gemäß dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel befinden sich die suspendierten Zellen, die Zusatz- und Inhaltsstoffe, das Trägermedium und das suspendierte Ultraschall- Kontrastmittel in zwei getrennten Suspensionszylindern ZI, Z2 einer Flüssigkeitsfördervorrichtung. Die Suspensionszylinder ZI, Z2 sind wie an sich bekannte Spritzenzylinder jeweils mit einem Kolben Kl, K2 aufgebaut. Die Kolben Kl, K2 sind durch ein Kopplungsteil KT verbunden und können gleichzeitig in Pfeilrichtung bewegt werden, so dass sich das Ultraschall- Kontrastmittel aus dem Suspensionszylinder ZI und die Zellen aus dem Suspensionszylinder Z2 im T-förmigen Verbindungsteil vermischen und gleichzeitig als erfindungsgemäße Zusammenset- zug aus der gemeinsamen Spritzennadel austreten. Durch die Auswahl der jeweiligen Spritzenvolumina können verschiedene Mischungsverhältnisse der einzelnen Komponenten vorgegeben werden.
Die Flüssigkeitsfördervorrichtung gemäß Figur 4 wird durch Einsatz der als Kit bereitgestellten Suspensionszylinder ZI, Z2 vorbereitet. Alternativ ist es auch möglich, das T-förmige Verbindungsteil T mit einer Ventilanordnung auszustatten und die Suspensionszylinder ZI, Z2 getrennt über die Spritzennadel S zu beschicken.
Gemäß dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel befinden sich die suspendierten Zellen, die Zusatz- und Inhaltsstoffe, das Trägermedium und das verwendete Ultraschall- Kontrastmittel in getrennten Suspensionszylindern ZI, Z2. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß Figur 4 sind die Kolben Kl, K2 der Suspensionszylinder ZI, Z2 mit getrennten Steuervorrichtungen SV1, SV2 separat betätigbar. Die gesamte Anordnung in ein elektrisch betriebenes Applikationsgerät AG eingesetzt. Die einzelnen Komponenten der erfindungsgemäßen Suspensionszusammensetzung werden erst während der Injektion vermischt und in den Körper injiziert. Das Mischungsverhältnis der einzelnen Komponenten ist dabei entweder vorprogrammiert oder kann vor der Injektion ausgewählt werden. Das Applikationsgerät enthält einen Griff und eine oder mehrere Steuereinheiten, die die Kolben bewegen.
Ein medizinisches Arbeitsgerät, das mit besonderem Vorteil zur Injektion der erfindungsgemäßen Suspensionszusammensetzung verwendet werden kann, ist in der unveröffentlichten Patentanmeldung PCT/EP 01/13535 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insbesondere in Bezug auf den Aufbau des Arbeitsgerätes in die vorliegende Patentanmeldung einbezogen wird.
Zur erfindungsgemäßen Bildaufnahme wird zum Beispiel das genannte Arbeitsgerät, das zur Injektion und Ultraschallmessung eingerichtet ist, zunächst im zu behandelnden Körperteil
(z. B. Hohlorgan, Gewebe) in Position gebracht. Mit einer En- doskopeinrichtung wird das zu behandelnde Gewebe visuell beobachtet. Mit einer Steuervorrichtung oder unter Ultraschallkontrolle wird ein Injektionswerkzeug (z. B. Spritze, Hohlnadel, Katheter) positioniert. Anschließend erfolgt die Applikation der Suspensionszusammensetzung über das Werkzeug in den interessierenden Gewebebereich. Während und/oder nach der Injektion wird der Fortschritt der Applikation durch Bildaufnahmen mit einer Ultraschallsonde überwacht.
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Bildaufnahmeverfahrens bei Injektion der Suspensionszusammensetzung in die menschliche Harnröhre ist schematisch in Fig. 6 illustriert. Ein Ultraschallkopf UK ist in der Harnröhre angeordnet, die im wesentlichen schichtförmig aus der Mukosa Mu, der Submukosa Smu und Sphinktermuskel SM aufgebaut ist. In den Muskelring SM werden mit der erfindungsgemäßen Suspension Myoblasten eingespritzt. Der Ultraschallkopf ist Teil einer Ultraschall- Bildgebungseinrichtung, mit der die Verteilung der Suspension im Muskelring erfasst wird. Durch die Myoblastenzufuhr wird die Kontraktilität der Harnröhre verbessert. Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, mit dem Arbeitsgerät, insbesondere mit der Ultraschallsonde, unmittelbar Kontraktilitätsmessungen durchzuführen. Hierzu wird der Abstand D zwischen dem Ultraschallkopf UK und dem Sphinktermuskel SM gemessen. Je nach den erreichbaren Abstandswerten wird erfasst, ob ausreichend Myoblasten zugeführt wurden oder eine weitere Injektion erfolgen muss .
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
Claims
1. Suspensionszusammensetzung, die mindestens eine in biologischem Gewebe wirksame Funktionskomponente enthält und eine Darreichungsform zur Applikation in das Gewebe bildet, wobei die Funktionskomponente in einer Suspensionsflüssigkeit suspendiert oder gelöst ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionskomponente mindestens einen Wirkstoff, biologische Zellen, Bakterien, Viren und/oder biologische oder biokompatible Füllstoffe umfasst, und in der Suspensionsflussigkeit ein Ultraschall-Kontrastmittel enthalten ist.
2. Suspensionszusammensetzung gemäß Anspruch 1, bei der die biologischen Zellen biologisch aktive, lebende und/oder tote Zellen umfassen.
3. Suspensionszusammensetzung gemäß Anspruch 2, bei der die lebenden Zellen Stamm-Zellen, Vorläufer-Zellen (z. B. My- oblasten, Fibroblasten, Chondroblasten, Neuroblasten, Osteo- blasten, Zellen des blutbildenden Systems), differenzierte Zellen (z. B. Chondrozyten, Osteozyten, Myozyten, Fibrozyten, in Blut enthaltenen Zellen, Epithelzellen, hormonbildende Zellen, Neurozyten, Parenchym-Zellen aus inneren Organen, Endo- thel-Zellen, Zellen des Immunsystems) , Makrophagen oder genetisch veränderte Zellen oder Mikroorganismen umfassen.
4. Suspensionszusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Suspensionsflüssigkeit synthetisch oder aus menschlichem oder tierischem Material, insbesondere durch eine physiologische Elektrolytlösung, gebildet ist.
5. Suspensionszusammensetzung gemäß Anspruch 4, bei der die Suspensionsflüssigkeit eine physiologische Salzlösung umfasst, die mindestens ein Salz eines Elements der ersten Hauptgruppe und mindestens ein Salz eines Elements der zweiten Hauptgruppe enthält.
6. Suspensionszusammensetzung gemäß Anspruch 5, bei der die Suspensionsflüssigkeit Natrium-, Kalium-, Kalzium- und Magnesiumionen enthält.
7. Suspensionszusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine Osmolalität im Bereich von 340 mOsm/kg bis 380 mOsm/kg besitzt.
8. Suspensionszusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Suspensionsflüssigkeit zusätzlich durch Zusatz- und Inhaltsstoffe modifiziert ist.
9. Suspensionszusammensetzung gemäß Anspruch 8, bei der der Wirkstoff oder die Zusatz- und Inhaltsstoffe Salze, Kohlenhydrate, Lipide, Eiweiße, Lipoproteine, Aminosäuren, Fettsäuren, einfache Zuckermoleküle, Wachstumsfaktoren, Hormone, biologisch aktive Zeil-Mediatoren, Blutderivate, Enzyme, Vitamine, Peptide, Bulking Agents, biokompatible Polymere (wie z. B. Kollagen, Hyaluronsäure, synthetische Polymere oder Fibrin) , Matrixmoleküle aus organischem und/oder anorganischem Material, eine poröse solide Matrix, Botenstoffe, Neuro-Transmitter und/oder Medikamente (insbesondere Antibiotika, Tuberkulosta- tika, Fungizide, Anti-Allergika, antivirale Substanzen, Anti- Koagulantien, Thrombolytika, Medikamente gegen Protozoen, Medikamente gegen Arteriosklerose, Antirheumatika, Narkotika, Opiate, Herzglykoside, gefäßaktive Substanzen, metabolische Potentiatoren, Substanzen gegen Angiogenese, Substanzen für Angiogenese, chemotaktische Substanzen, Nerven- Wachstumsfaktoren, neuromuskuläre Blocker, Sedativa, Lokalan- ästhetika, Anästhetika, radioaktive Substanzen, Antikörper, genetisches Material, RNA, DNA, antisense-RNA, antisense-DNA, Ribozyme, antigene Nukleinsäuren, Zytostatika, photoaktive Substanzen, Photosensitizer, Kontrastmittel für Röntgenstrahlung, Kontrastmittel für MRI-Untersuchungen, die Immunantwort stimulierende und/oder immunsuppressive Substanzen) umfassen.
10. Suspensionszusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Wirkstoff einen Wachstumsfaktor umfasst, der eine Kapillarisierung biologischen Gewebes bewirkt.
11. Suspensionszusammensetzung gemäß Anspruch 10, bei der der Wachstumsfaktor VEGF oder EGF umfasst.
12. Suspensionszusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Funktionskomponente in Mikrobläschen enthalten ist, die in der Suspensionsflüssigkeit suspendiert sind.
13. Suspensionszusammensetzung gemäß Anspruch 12, bei der die Mikrobläschen aus einem bei Ultraschallbestrahlung zerstörbaren Material bestehen.
14. Suspensionszusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Funktionskomponente und das Ultraschall-Kontrastmittel einen Verbund bilden.
15. Suspensionszusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Ultraschall-Kontrastmittel durch freie Gasbläschen, Vorläufersubstanzen von Gasen, von organischen oder anorganischen Substanzen umkapselten Gasbläschen, Lösungen, kolloidalen Lösungen, Suspensionen, Dispersionen, Io- nophoren, gelösten Mikropartikeln, gelösten Polymer-Sphären, gelösten organischen und/oder anorganischen Molekülen, zuckerhaltigen Lösungen, Mikropartikeln, ferro- oder paramagnetischen Metallen, Mikroaggregaten, porösen Partikeln von organischen und/oder anorganischem Material, lipidhaltigen Mikro- sphären und/oder Emulsionen gebildet wird, die Ultraschallwellen reflektieren, verstärken oder absorbieren.
16. Suspensionszusammensetzung gemäß Anspruch 15, bei der die Gasbläschen des Ultraschall-Kontrastmittels Luft, Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxyd, fluoriertes Gas, ein anderes biokompatibles Gas und/oder den mindestens einen Wirkstoff enthalten.
17. Suspensionszusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Ultraschall-Kontrastmittel in den biologischen Zellen enthalten ist, die als Funktionskomponente in der Suspensionsflüssigkeit suspendiert sind.
18. Suspensionszusammensetzung gemäß Anspruch 17, bei der die biologischen Zellen Makrophagen umfassen.
19. Suspensionszusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Ultraschall-Kontrastmittel weniger als die Hälfte des Volumenanteils der Suspensionsflüssigkeit mit der Funktionskomponente einnimmt.
20. Suspensionszusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Funktionskomponente eine Substanz umfaßt, die zur Therapie
- der Harninkontinenz und/oder Stuhlinkontinenz, - des vesico-ureteralen Refluxes, des gastro-ösophagealen Refluxes von Volumendefekten und/oder von Falten in der plastischen Chirurgie (z .B. durch subkutane Verabreichung von Fibroblasten oder anderen Zellen) , und/oder
- von Muskelerkrankungen, Erkrankungen der Atemwege, des Uro- genital-Systems und des Magen-Darm-Traktes, Erkrankungen des Nervensystems, Erkrankungen von Organen, Erkrankungen des blutbildenden Systems, Erkrankungen des Hormonsystems (wie z. B. Diabetes mellitus) , Tumoren, Entzündungen, Infektionen, Arthrosen und Gelenksschäden, von Erkrankungen der Dermis, Epidermis und Subcutis, und/oder
- von Traumata und verletzten Organen, Knochen, Gelenken, Bändern und Muskeln, geeignet ist.
21. Suspensionszusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die in einer biokompatiblen und/oder resorbierbaren Kapsel enthalten ist.
22. Verfahren zur Herstellung einer Suspensionszusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem alle Komponenten entweder vor der Verabreichung der zu applizieren- den Funktionskomponente vermischt werden oder bei der einzelne oder alle Komponenten erst unmittelbar vor oder während der Injektion in den Körper vermischt werden.
23. Verfahren gemäß Anspruch 22, bei dem ein vorbestimmtes Volumen einer Suspension der mindestens einen Funktionskomponente und ein vorbestimmtes Volumen des Ultraschall- Kontrast-mittels vermischt und in einen sterilen Behälter eingebracht werden.
24. Verfahren gemäß Anspruch 22 oder 23, bei dem die Vermischung mit einer Misch- und Applikationseinrichtung mit mindestens einem Suspensionszylinder erfolgt, wobei das Ultraschall-Kontrastmittel in einem ersten Teilvolumen des mindestens einen Suspensionszylinders enthalten ist und der Suspensionszylinder als Volumenreserve ein zweites Teilvolumen enthält, in dem die Suspension mit der Funktionskomponente aufgenommen wird.
25. Verfahren gemäß Anspruch 24, bei dem eine Misch- und Applikationseinrichtung mit mehreren Suspensionszylindern verwendet wird, die jeweils ein Teilvolumen bilden und entsprechend eine Suspension des Ultraschall-Kontrastmittels und die Suspension der Funktionskomponente enthalten, wobei die Suspensionszylinder zum Vermischen gleichzeitig in eine Spritzennadel, einen Katheter oder ein Druckluftsystem entleert werden.
26. Verfahren gemäß Anspruch 25, bei dem das Verhältnis der Leerungsgeschwindigkeiten der Ξuspensionszylinder fest voreingestellt ist und/oder mit einer Steuereinrichtung der Misch- und Applikationseinrichtung gesteuert wird.
27. Verfahren zur Herstellung einer Suspensionszusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 21 mit Hilfe einer spritzenförmigen Misch- und Applikationseinrichtung, die aus einer spritzenartigen Volumenfördervorrichtung besteht, die eine Volumenreserve aufweist, so dass nach Aufziehen einer Suspension der Funktionskomponente noch ein Volumenanteil des Ultraschall-Kontrastmittels aufgezogen werden kann oder nach Aufziehen des Ultraschall-Kontrastmittels ein Volumenanteil der Suspension der Funktionskomponente aufgezogen werden kann, so dass nach der Durchmischung der Komponenten die fertige Suspension gegeben ist.
28. Verfahren gemäß Anspruch 27, bei der die einzelnen Komponenten in einem, zwei oder mehreren parallel oder seriell angeordneten Ξpritzensystemen enthalten sind, die bei der Applikation gleichzeitig die enthaltenen Komponenten mit einer Spritzennadel, einem Katheter, einem Druckluft-System oder einer Operationsvorrichtung in den Körper applizieren, wobei das Verhältnis der zu applizierenden Komponenten vor der Applikation entweder fix vorgegeben ist oder mit Hilfe einer Steuervorrichtung des Injektionssystems ausgewählt wird.
29. Verfahren zur Injektion einer Suspensionszusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21 in biologisches Gewebe, wobei die Suspensionszusammensetzung ultraschallüberwacht mit einer Injektionsnadel, einem Katheter oder mittels Druckluft- Beschleunigung durch eine Düse in extravasales Gewebe außerhalb des Gefäßsystems eines Organismus appliziert wird.
30. Verfahren gemäß Anspruch 29, bei dem die Suspensionszusammensetzung in Gewebe von Wänden von Hohlorganen, wie z. B. in Magen-Darm-Trakt, Urogenital-Trakt, Nase und Nasennebenhöhlen, Atemwege, Gelenken, Körperhöhlen, wie z. B. Bauchraum, Brustraum, Schädelhöhle, Beckenraum, Organen, wie z. B. das Gehirn, das Pankreas oder die Leber, einem Punktionskanal, Gefäßen, Muskelgewebe, Bindegewebe, Knochen, Knorpel oder unter die Haut oder intraoperativ in ein Operationsgebiet appliziert wird.
31. Verfahren gemäß Anspruch 29 oder 30, bei dem die Suspensionszusammensetzung in eine biokompatible und/oder resorbierbare Kapsel eingepackt ist und mit einer entsprechenden Injektionsnadel oder einem Katheter appliziert wird.
32. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 29 bis 31, bei dem am Ort der Applikation der Suspensionszusammensetzung eine Vaskularisierung des Gewebes induziert wird.
33. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 29 bis 32, bei dem die Suspensionszusammensetzung Wirkstoffe enthält, die in Mikrobläschen angeordnet sind, und bei dem die Wirkstoffe im Gewebe ultraschallinduziert freigesetzt werden.
34. Applikationskit mit einem oder mehreren Suspensionszylindern, die eine Suspensionszusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21 oder getrennt deren Bestandteile enthalten.
35. Applikationskit gemäß Anspruch 34, bei dem der mindestens eine Suspensionszylinder mit einem Kolben und einem Ansatz für eine Spritzennadel oder ein Katheter ausgestattet ist.
36. Verfahren zur Modifizierung biologischer Zellen, bei denen von den biologischen Zellen ein Ultraschall-Kontrastmittel aufgenommen wird.
37. Verfahren gemäß Anspruch 36, bei dem die Aufnahme des Ultraschall-Kontrastmittels durch Inkubation der Zellen und Zugabe des Ultraschall-Kontrastmittels erfolgt.
38. Verfahren gemäß Anspruch 36 oder 37, bei dem die biologischen Zellen Makrophagen umfassen.
39. Verwendung einer physiologischen Salzlösung, die Ionen von Elementen der ersten und zweiten Hauptgruppe enthält und eine Osmolalität im Bereich von 340 mOsm/kg bis 380 mOsm/kg besitzt, zur Herstellung einer Suspensionszusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21.
40. Verfahren zur Bildaufnahme mit einer Ultraschall- Bildgebungseinrichtung, mit den Schritten:
- Injektion einer Suspensionszusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21 in biologisches Gewebe, und
- Bildaufnahme des Gewebes oder von Teilen des Gewebes mit der Ultraschall-Bildgebungseinrichtung.
41. Verfahren gemäß Anspruch 40, bei dem geometrische Eigenschaften der Verteilung der Suspensionszusammensetzung im Gewebe ermittelt werden.
42. Verfahren gemäß Anspruch 40 oder 41, bei dem nach der Injektion wiederholt Bildaufnahmen am Gewebe erfolgen und die zeitliche Entwicklung der Verteilung der Suspensionszusammensetzung im Gewebe erfasst wird.
43. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 40 bis 42, bei dem die Injektion und Bildaufnahme am Gewebe der Harnröhre oder des Herzmuskels erfolgen.
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