WO1996001641A1 - Verfahren zur herstellung von implantationsmaterialien - Google Patents

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WO1996001641A1
WO1996001641A1 PCT/CH1995/000158 CH9500158W WO9601641A1 WO 1996001641 A1 WO1996001641 A1 WO 1996001641A1 CH 9500158 W CH9500158 W CH 9500158W WO 9601641 A1 WO9601641 A1 WO 9601641A1
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Werner Mueller
Thomas Thaler
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Sulzer Medizinaltechnik Ag
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Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of the independent claim for the production of implant materials with bone and / or cartilage regenerating properties.
  • Bone regressions as can occur, for example, in the area of artificial prostheses, or also healing of difficult bone damage due to an accident can be brought about or improved or accelerated according to the prior art by using the body's own material, usually in the form, at the damaged areas a mixture of ground bone material and blood.
  • the vital osteoblasts present in the implanted bone material initiate or support regeneration of bone material at the damaged site.
  • Such bone material auto transplantations are very complex, but are considered the most promising way to bring about healing even in very difficult cases.
  • the main difficulty with autotransplantation of bone material lies in the fact that the removal of the material, for example from the , 9.
  • the advantage of a method in which bone material is taken from the patient, multiplied in vitro and then implanted in the damaged area of a bone, compared to the method of direct autotransplantation, is that a significantly larger amount of vital material is available.
  • the disadvantage is that an identical, not easy operation is necessary for the removal of the material, which also has to be separated from the implantation operation by, for example, six weeks for in vitro cultivation.
  • the method according to the invention is intended to make it possible for the body's own material, which is removed from the patient in an easy-to-perform removal operation immediately preceding the implantation operation, an implantation material. rial that can be inserted in the damaged area in an implantation operation immediately following the removal operation.
  • the task relates to the technical problem of processing a suitable, body-own material between the removal operation and the implantation operation, that is to say in a period of approximately one hour, to form a suitable implant material.
  • the advantages which result from the method according to the invention and from the implantation materials produced with the method according to the invention relate to the removal operation and to the chances of recovery, that is to say to the activity of the surgeon and to the patient's condition.
  • the idea of the method according to the invention essentially consists in comminuting omentum or other adipose tissue removed from the patient into small particles, slurrying these tissue particles into a suspension, filtering the tissue particles out of the slurry, for example by filtering onto a carrier suitable for the damage to be treated apply material, whereby the suspension solution is separated.
  • the carrier can be in powder or gel form and thus the finished implant material can be pasty, so that it is suitable for implants without requiring a mechanical strength function. net, for example for the treatment of missing bone and / or cartilage as a result of regressions, tumor removal etc.
  • the carrier can also be more or less preformed and sponge-like or porous and consist, for example, of a ceramic or metallic material and depending on the material perform a mechanical strength function. It is also possible to apply the pasty material mentioned above to a carrier which takes over the mechanical function.
  • omentum or other adipose tissue is a very simple operation. In addition, such tissues can be removed in much larger quantities compared to bone material without harmful consequences for the patient. Between 50X10 3 to 200X10 3 vital cells can be isolated from one gram of adipose tissue, which is sufficient for the production of approximately one ml of paste-like implant material or for a corresponding volume of a porous shaped carrier.
  • omentum or other fatty tissue also contains cells which are capable of forming ossified tissue and / or cartilage. This arises from the occurrence of ectopic bone injuries, which can occur under certain circumstances on body parts, on which no bone marrow and no bone skin are present, which are known to contain bone tissue and cartilage-binding osteoblasts or mesenchymal cells (see further above).
  • tissue particles applied to the carrier material are exposed to a medium favoring bone or cartilage formation, they will initiate bone or cartilage formation in the same way as that by implanted, endogenous bone material with osteoblasts or osteoblasts cultivated in vitro on a carrier material or would do mesenchyma.
  • adipose tissue In addition to the cells that trigger the bone and / or cartilage tissue, adipose tissue also contains endothelial cells which, after implantation, lead to vascularization of the bone tissue that forms, as a result of which the tissue that forms is well supplied with blood and has a positive effect on the hay and mineral flush. Such cells may have to be removed for the regeneration of cartilage that is not supplied with blood.
  • non-vital bone implantation materials known per se come into question as carriers for implantation materials for bone defects, that is to say materials of biological origin (demineralized bone material, KoUagen sponge), degradable or non-degradable, synthetic polymers, mineral materials such as hydroxyapatite or hydroxyapatite ceramic or Metaüe, whereby, as already mentioned above, a part of these materials at the same time provide an environment which promotes bone formation.
  • the carrier material can additionally be provided with growth factors such as TGFß (Transforrning Growth Factor Beta) or BMP (Bone Morphogenetic Protein) to promote mineralization.
  • the carrier can be in powder form and result in a pasty implant material, or it can be preformed and implanted to perform the strength function of the damaged bone or a part thereof.
  • Metallic nets and plates for example made of titanium, are particularly suitable for such functions.
  • Carriers in the form of a sponge, in the form of fibrils, in the form of textiles (tissues, felts, etc.) or as a gel are suitable for implant materials for cartilage or bone surfaces covered with cartilage.
  • Known materials of biological origin (eg KoUagen) and degradable and non-degradable, synthetic polymers can be used as carrier materials.
  • the cells that initiate a bone flex need not be isolated from the vital tissue that is used for the production of the implant material. Other cells and non-cellular tissue parts do not interfere with the healing process. It is sufficient to comminute and suspend the tissue sufficiently fine to form tissue particles and to treat the carrier immediately therewith.
  • the tissue particles are produced by mechanical comminution of the tissue material removed and, if necessary, by a subsequent enzymatic digestion. Appropriate mechanical comminution ensures that the tissue particles formed have a narrow increase in size. As a result, the attack during enzymatic degradation becomes more regular and its product more homogeneous.
  • the by-products resulting from the enzymatic digestion also do not necessarily have to be removed from the suspension before the
  • Carrier is treated with it by feeding. If necessary, the carrier can be rinsed with a rinsing solution for cleaning after the tissue particles have been stored, it also being possible to rinse out oily fractions. If the carrier is in the form of a gel, the tissue particles are separated from the suspension and taken up into the fermenting solution by counter-filtration, or the tissue particles are added and mixed before the gel completely solidifies.
  • Tissue particles with a size that is as uniform as possible and a high content of vital cells are obtained by precisely coordinating the mechanical comminution step and the enzymatic digestion step.
  • Coüagenase has proven to be particularly suitable for digestion in in vitro experiments. Due to its specific effect, the Coüa ⁇ genase contributes to detaching individual witnesses, but also small witness associations, from the tissue without essentially damaging the vitality of the witnesses. If the collagenase had a hundred percent specificity for the coagulation of the extra-cellular matrix, it could possibly break down the tissue without damaging the cells or their surface in the least.
  • the exposure time of the enzyme must be long enough to split the tissue into sufficiently small particles, the time required for this very much depending on the size of the available particles. However, it must also not be too long in order not to unnecessarily reduce the quality of the extracted zeUen. Since for this reason there are no common optimal digestion parameters for differently sized ponds, appropriate mechanical comminution of the tissue must ensure that the tissue parts to be digested are of an optimal size for enzymatic digestion and are therefore approximately the same size as possible.
  • enzymatic digestion is preceded by such a gentle, mechanical comminution that tissue parts are created which are all as large as possible.
  • Comminution processes are gentle on the material (atraumatic) if the tissue is cut and not squeezed or broken. According to the invention, this is achieved by treating the tissue with a plurality of very sharp, coordinated moving blades.
  • a narrow, precisely defined increase in size of the tissue particles to be digested allows a defined and optimized exposure time of the collagenase to be determined.
  • the process according to the invention consists of the following process steps:
  • tissue particles to the carrier by feeding through the carrier (porous or powdery carrier), by feeding with the carrier (powdery carrier) by filtering and subsequent counter-filtering with a gelling liquid (gel-like carrier) or by mixing with another not completely solidified gel (gel-shaped carrier), 5th (possible) rinsing of the implant material consisting of carrier material and applied tissue particles,
  • Steps 1 and 4 are necessary, the remaining steps can be used or omitted, depending on the type of implant material to be produced.
  • the removed tissue is mechanically crushed very gently by treating it with a number of very sharp, coordinated, moving blades.
  • the goal is to obtain the highest possible percentage of vital cells with a high absolute cell yield.
  • comminution takes place in a relatively short time, for example 1-3 minutes / 100 g of tissue mass.
  • the size of the tissue that is mechanically shredded is limited by the size of the shredder to be used; typical input sizes are pieces with dimensions of 3x3x2 cm, 5x5x2 cm or, expressed in weight, pieces from 20g to about 50g. These pieces should be crushed into slices, sticks or cubes with dimensions of a few millimeters, preferably 1 to 3 mm, preferably 0.5 to 1 mm without subsequent digestion.
  • the mechanically comminuted tissue can then be digested enzymatically, for example with collagenase, in order to free the cells at least partially from the connective tissue and thereby further comminute the tissue particles.
  • the collagenic and elastic parts of the connective tissue are broken down so that the cells are released but are damaged as little as possible (minimal breakdown of components of the surface of the block).
  • the enzymatic breakdown should also take place as quickly (but gently) as possible, which is controlled via the temperature and the enzyme concentration. Moving the batch causes the phases to mix well, which further accelerates the breakdown.
  • Coagagenase can be used for the digestion, for example, a recommended concentration is approximately 400 to 20,000 mandl U / ml, typically 750-30000 U / ml, the temperature at least 37 ° C. but not above 40 ° C. preferably 37-38 ° C and the volume ratio of tissue and enzyme solution 1: 1 to 1: 2.
  • the suspension After digestion, the suspension can be separated for partial purification. This part of the process must also be able to be carried out quickly since, on the one hand, one is dealing with material whose metabolic activity at processing temperatures is relatively high, in contrast to the processing of cooled tissue materials, and on the other hand, a process which can be carried out quickly for medical reasons is sought. Purification of the suspension with the aim of the quantitative separation of the enzymes used or the separation of cells other than those desired for bone and / or cartilage formation is, as already mentioned, not necessary for most applications.
  • Partial separation of the suspension to remove too large a part or part of the fat-containing part can be advantageous. This can either be carried out using the specific weight (letting settle and separating the lighter phase) and / or the size of the aggregates (feeding). Both separation methods are briefly discussed below.
  • the sedimentation can be accelerated, for example by a suitable choice of the depth of the sedimentation vessel, by dilution of the suspension after the enzymatic digestion has ended and / or by other suitable measures.
  • suspension for digestion digestion
  • the sedimentation for these volumes takes 1-15 minutes, preferably 3-10 minutes. After this time, there is a clear boundary between the aqueous and oily phases.
  • Sedimentation and separation of the resulting layers is preferably carried out immediately after the enzymatic digestion. performed in the same vessel and at 20 - 40 ° C, preferably at 30 - 37 ° C for fatty tissue.
  • a separation of particles that are too large can be advantageous.
  • multi-stage sieves are recommended for larger quantities of material (from 50 g tissue). Up to 300g of fabric, for example 3 steps, the diameter of the sieves being 4cm - 6cm and the distance between two sieves being 2cm to 6cm.
  • a mesh size of 0.5 to 1 mm should be selected for exemplary, maximum particle dimensions from 0.5 to 1 mm 0.25 mm.
  • the sieves are preferably arranged horizontally one above the other in order to be able to carry out the feeding by means of gravity, which enables a more uniform loading of the sieve and thus in turn a more defined feeding. With such an arrangement, fewer devices are also required, which in turn also complies with the strict sterility requirements.
  • a pump transport has the main advantage that it prevents filtration gravity can be carried out, which enables air-free liquid transport in a simple manner, which is important for the subsequent treatment of the carrier material.
  • Peristaltic pumps are used as pumps, preferably those with 2-roller heads. Surprisingly, it has been shown that this results in only insignificant losses of vital cells. In contrast, the use of such pumps enables a controlled, not simply subjected to the force of gravity in a closed system, which is not only of linerical importance with regard to sterility, but also for the time-controlled implementation of the method.
  • Dissolved components of the suspension such as the CoUagenase, which are used for the enzymatic degradation
  • liquid components such as oily fat from the tissue, especially if only a separation by size has been carried out, are only later at / after the Treatment of the carrier material removed.
  • the suspension is then filtered through the powdery or porous and preformed, if necessary appropriately moistened carrier material. If it is a powdered carrier material, it can also be added to the suspension and, together with it, filtered through a suitable filter or at least partially separated from the suspension solution by being allowed to settle. In such a case, it may prove to be advantageous to also add an agent promoting the adhesion such as fibronectin to the suspension.
  • a leaching liquid for example cold, newly rinsed CoUagen solution
  • the tissue particles are thus taken up in the liquid, which is then left to stand for gelation.
  • the suspension In order to meet the high sterility requirements of the method, the suspension must be kept in a closed system that also contains the carrier during the entire process, preferably including application to the carrier material. This is made possible by, for example, hose connections between the digestive vessel and the coating module, with which the cell material is stored in the carrier material.
  • the liquid can be transported by means of gravity (different heights in the arrangement of the devices) or by means of peristaltic pumps, roller pumps or other displacement pumps, preferably those in which the suspension comes into contact only with disposable parts.
  • a Watson pump with 2 rollers with a silicone tube of approx. 8 mm diameter and without slippage was used for the liquid delivery to apply the cell material to a carrier material. It has been shown that the number of vital cells in the suspension is not significantly reduced even by pumping five times.
  • the figure shows, in a schematically simplified manner, a completely lockable device in which the entire method can be carried out in a coherent, closed vessel and hose system. It can be easily arranged on a mobile frame and is thus mobile for use, for example, in the laboratory or in the operating room.
  • the visual coherence naturally does not exclude the supply of tissue, reagents and solutions to be processed.
  • the unity should show how one can meet the very strict sterility requirements.
  • a first unit comprises the devices for mechanical comminution, a drive 1, a conveying section 3, which is directed towards a pair of knives / perforated plates 5, 7, and a digestive cell 9 with a stirrer 10 for support to disintegrate the tissue material to release the cells digestion and a first sedimentation.
  • the devices can be switched so that the shredded tissue mass immediately falls from the perforated plate 7 into the digestive vessel. After completing the digestion this can The sedimentation also takes place in order to separate the oily phase.
  • the vessel can be filled with buffer at the start of sedimentation to support the separation. Furthermore, a slight movement of 0.1-1 U / sec can be generated with the same aim, for example with a magnetic stirrer.
  • the suspension formed in the first unit is conveyed by a conveying means 13 into a second unit, which consists of a feed unit 15 and a collecting vessel 17. During the conveyance into the vessel 17, a slight flow is also generated in the vessel 9.
  • the feed unit 15 here is a multi-stage filter for the extraction of particles of no particular size, which are collected as a suspension in the collecting vessel. In this form, the sedimentation tendency of the suspension is only slight and is canceled in the vessel 17 by a second magnetic stirrer 18.
  • Another conveying means 19 transfers the ready-to-use, homogeneous suspension into the third unit 25 for feeding onto the carrier material.
  • This unit consists of a container in which the, for example, powdery carrier material is introduced in such a way that the incoming suspension flows through it evenly. It may be advantageous to condition the dry carrier material with a physiological solution before filtering the suspension.
  • a powdered carrier material can also be supplied to the vessel 17 and filtered through a feed integrated in the unit 25 or can be removed directly from the vessel 17.
  • the filter 15 can also be connected without a vessel 17 between the vessel 9 and the unit 25 for treating the carrier material, in such a way that the suspension is guided by the feeder directly onto the carrier material without intermediate storage.
  • a gel-shaped carrier which is produced by fermentation of a liquid into which the tissue particles have been taken up
  • at least one feed that is sufficiently fine for the filtration of the tissue particles from the suspension desired for the implantation material is used, which Feed rate is removed from the suspension after filtration and a gelling liquid is pumped through the feed in the opposite direction.
  • the gelling solution with the tissue particles contained therein is removed from the vessel (line 20 indicated by dash-dotted lines) and guided into the vessel 25 serving as a gelling vessel in this case, where it gels, for example, with appropriate heating.
  • the overall device can be equipped for the series production of implant materials or for the ad hoc production of individual portions of such materials in the operating room.

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Abstract

Gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren werden Implantationsmaterialien mit knochen- und/oder knorpelregenerierenden Eigenschaften hergestellt, indem körpereigenes Omentum oder anderes Fettgewebe zu kleinen Gewebepartikeln zerkleinert wird, indem diese Gewebepartikel zu einer Suspension aufgeschlämmt werden und indem durch Behandlung eines Trägermaterials mit der Suspension die Gewebepartikel auf das Trägermaterial übertragen werden. Diese Behandlung besteht beispielsweise aus einer Filtrierung der Suspension durch ein pulverförmiges oder vorgeformtes, poröses Trägermaterial. Die derart hergestellten Implantationsmaterialien, bestehend aus Trägermaterial und darin eingelagerten vitalen Zellen aus dem Gewebe, sind je nach Art des Trägermaterials pastenförmig oder stellen vorgeformte, prothesenartige Implantationsmaterialien dar. Die Herstellung der Implantationsmaterialien ist in einer geschlossenen Apparatur beispielsweise während einer entsprechenden Operation durchführbar.

Description

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON IMPLANTAΗONSMATERIALIEN
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff des unabhängi¬ gen Patentanspruchs zur Herstellung von Implantationsmaterialien mit kno- chen- und/oder knorpelregenerierenden Eigenschaften.
Heilungen von Knochenrückbildungen, wie sie beispielsweise im Bereiche von künstlichen Prothesen auftreten können, oder auch Heilungen von schwierigen Knochenbeschädigungen bedingt durch Unfall können gemäss dem Stande der Technik herbeigeführt oder verbessert bzw. beschleunigt werden, indem an den beschädigten Stellen körpereigenes Material, üblicherweise in der Form eines Gemisches von gemahlenem Knochenmaterial und Blut, implantiert wird. Durch die im implantierten Knochenmaterial vorhandenen, vitalen Osteoblasten wird an der beschädigten Stelle eine Regenerierung von Kno¬ chenmaterial initiiert oder unterstützt. Derartige Knochenmaterial-Autotrans- plantationen sind zwar sehr aufwendig, aber gelten als die aussichtsreichste Weise, um auch in sehr schwierigen Fällen Heilungen herbeizuführen.
Die Schwierigkeiten der Autotransplantation von Knochenmaterial liegen vor allem darin, dass das Entnehmen des Materials, beispielsweise aus dem Bec- . 9 .
kenkamm, bereits ein relativ schwerer Eingriff ist und dass die entnehmbare Menge, insbesondere bei Kindern, sehr klein ist. Diesen Schwierigkeiten ist es zuzuschreiben, dass die Autotransplantation von Knochenmaterial als Metho¬ de mit den höchsten Heilungschancen nur in den allerschwierigsten Fällen eingesetzt wird.
Um die Schwierigkeiten der mengenmässigen Verfügbarkeit des körpereige¬ nen Knochenmaterials zu überwinden, wird deshalb vorgeschlagen, dieses dem Patienten zu entnehmen und anschliessend in vitro die darin enthaltenen Osteoblasten zu vermehren (A.I. Caplan, J. Orthop, Res. 9, 641-650, 1991). M.J. Doherty et al. (Bone and Mineral 25, Suppl. 1, Seite 9, 1994) haben an Ratten gezeigt, dass im Bereiche von Knochenbeschädigungen implantiertes, demineralisiertes Knochenmaterial, das vorgängig mit in vitro vermehrten Osteoblasten von Ratten beschichtet wurde, die Heilung einer Knochenbe¬ schädigung verbesserte, und zwar mehr als implantiertes, demineralisiertes Knochenmaterial ohne eine derartige Beschichtung, das eine Knochenregene¬ rierung zwar ebenfalls unterstützt, offenbar aber nicht initiieren kann. Der Unterschied in den Resultaten der beiden Heilungsversuche bestand darin, dass bei der Verwendung von demineralisiertem Knochenmaterial allein ein Knochenwachstum nur von den Rändern der Beschädigung, also vom leben¬ den, beschädigten Knochen ausgehend, beobachtet wurde, während es bei Verwendung von beschichtetem Knochenmaterial auf diesem direkt, also vom Zentrum der Beschädigung ausging. Auch wurden in vielen Fällen der Be- handlung nur mit demineralisiertem Knochenmaterial radio-ulnare Verwach¬ sungen beobachtet, bei den Fällen der Behandlung mit beschichtetem Mate¬ rial jedoch keine.
Ähnliche Heüungsverbesseningen erhielten Shigeyukui Wakitani et al. (The Jurnal of Bone and Joint Surgery, Vol. 76-A, No. 4, April 1994, Seiten 579 bis 592), die zur Behandlung von Defekten in den belasteten Gelenkflächen von Kniegelenken an Kaninchen mit einem Collagen-Gel behandelten, in das sie körpereigene, aus Knochenmark oder Knochenhaut gewonnene und in vitro kultivierte Zellen einbrachten. Dabei stellte sich heraus, dass das Implanta¬ tionsmaterial insbesondere die Regeneration des Gelenkknorpels, aber auch die Regeneration des darunterliegenden Knochens unterstützte und verbes¬ serte. Aus den beschriebenen Versuchen ist abzuleiten, dass aus Knochenma¬ terial stammende Zellen (Mesenchymzellen) offenbar je nach Umgebung fähig sind, Knorpel oder Knochen zu bilden.
Der Vorteil einer Methode, in der dem Patienten Knochenmaterial entnom¬ men wird, dieses in vitro vermehrt und dann an der beschädigten Stelle eines Knochens implantiert wird, besteht, gegenüber der Methode der direkten Autotransplantation, darin, dass für die Implantation eine bedeutend grössere Menge von vitalem Material zur Verfügung steht. Der Nachteil besteht darin, dass für die Entnahme des Materials eine gleiche, nicht leichte Operation not¬ wendig ist, die zudem noch zeitlich um beispielsweise sechs Wochen für die in vitro Kultivierung von der Implantations-Operation getrennt werden muss.
Es ist nun die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Implantationsmaterials mit knochen- und/oder knorpelregenerierenden Eigen¬ schaften aufzuzeigen, mit welchem Verfahren die oben genannten Nachteile der bekannten Methoden, insbesondere die Schwere der Entnahme-Opera¬ tion, die niedrige, verfügbare Menge des vitalen Materials oder die zeitliche Trennung von Entnahme-Operation und Implantations-Operation umgangen werden können. Dies heisst mit anderen Worten, mit dem erfindungsgemässen Verfahren soll es möglich werden, körpereigenes Material, das in einer ein- fach durchführbaren, der Implantations-Operation unmittelbar vorangehenden Entnahme-Operation dem Patienten entnommen wird, ein Implantationsmate- rial herzustellen, das in einer unmittelbar auf die Entnahme-Operation folgen¬ den Implantations-Operation an der beschädigten Stelle eingebracht werden kann. Dabei sollen bei Verwendung eines nach dem erfϊndungsgemässen Ver¬ fahren hergestellten Implantationsmaterials die Heilungschancen signifikant besser sein als bei Implantationen von rein künstlichen (nicht vitalen) Mate¬ rialien.
Die gestellte Aufgabe bezieht sich auf das technische Problem, ein geeignetes, körpereigenes Material zwischen der Entnahme-Operation und der Implanta¬ tions-Operation, also in einem Zeitraum von etwa einer Stunde, zu einem geeigneten Implantationsmaterial aufzuarbeiten. Die Vorteile, die sich aus dem erfindungsgemässen Verfahren und aus den mit dem erflndungsgemässen Verfahren hergestellten Implantationsmaterialien erwachsen, beziehen sich auf die Entnahme-Operation und auf die Heilungschancen, also auf die Tätig¬ keit des Chirurgen und auf die Befindlichkeit des Patienten.
Die gestellte, technische Aufgabe wird gelöst durch die Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen definiert ist.
Die Idee des erfϊndungsgemässen Verfahrens besteht im wesentlichen darin, dem Patienten entnommenes Omentum oder anderes Fettgewebe zu kleinen Partikeln zu zerkleinern, diese Gewebepartikel zu einer Suspension aufzu- schlämmen, die Gewebepartikel aus der Aufschlämmung beispielsweise durch Filtrierung auf ein für die zu behandelnde Beschädigung geeignetes Träger¬ material aufzubringen, wobei die Suspensionslösung abgetrennt wird. Der Träger kann je nach Implantations-Anwendung pulver- oder gelförmig und damit das fertige Implantationsmaterial pastenförmig sein, sodass es sich für Implantate ohne - nforderungen einer mechanischen Festigkeitsfunktion eig- net, also beispielsweise zur Behandlung von fehlendem Knochen- und/oder Knorpel infolge von Rückbildungen, Tumorentferaungen etc. Der Träger kann aber auch mehr oder weniger vorgeformt und schwammartig oder porös sein und beispielsweise aus einem keramischen oder metallischen Material beste¬ hen und je nach Material eine mechanische Festigkeitsfunktion übernehmen. Es kann auch das oben erwähnte, pastenförmige Material auf einen, die me¬ chanische Funktion übernehmenden Träger aufgetragen werden.
Die Entnahme von Omentum oder anderem Fettgewebe ist eine sehr einfache Operation. Zudem können derartige Gewebe ohne schädliche Folgen für den Patienten in, verglichen mit Knochenmaterial, sehr viel grösseren Quantitäten entnommen werden. Aus einem Gramm Fettgewebe können zwischen 50X103 bis 200X103 vitale Zellen isoliert werden, was für die Herstellung von ca. ei- nem ml pastenförmigen Implantationsmaterials oder für ein entsprechendes Volumen eines porösen geformten Trägers genügt.
Omentum oder anderes Fettgewebe enthält neben anderen Zellen und nicht- zellulären Gewebeanteüen auch ZeUen, die zur Bildung von verknöchertem Gewebe und/oder von Knorpel befähigt sind. Dies geht aus dem Vorkommen ektopischer Knochenbüdungen hervor, die unter bestimmten Umständen an Körpersteüen auftreten können, an denen kein Knochenmark und keine Kno¬ chenhaut anwesend sind, die bekanntermassen Knochengewebe- und Knorpel- büdende Osteoblasten bzw. Mesenchymzeüen (siehe weiter oben) enthalten. Wenn also die auf dem Trägermaterial aufgebrachten Gewebepartikel einem eine Knochen- oder Knorpelbildung favorisierenden Müieu ausgesetzt werden, werden sie eine Knochen- oder Knorpelbildung initiieren in derselben Art, wie dies durch implantiertes, körpereigenes Knochenmaterial mit Osteobla- sten oder auf einem Trägermaterial in vitro kultivierte Osteoblasten oder Mesenchymzeüen tun würden. Vielfach wird die Umgebung der zu behandelnden Steüe bereits genügen, um ein entsprechendes Milieu herzusteUen. Weitere Mittel zur Hersteüung eines Knochenbüdung favorisierenden Milieus, wie beispielsweise Knochenmatrix, Hydroxylapatit, Hydroxylapatitkeramik etc. sind an sich bekannt und müssen an dieser Steüe nicht näher beschrieben werden.
Zusätzlich zu den die Knochen- und/oder Knorpelbüdung auslösenden Zellen enthält Fettgewebe auch Endothelzellen, die nach der Implantation zu einer Vaskularisierung des sich bildenden Knochengewebes führen, wodurch das sich bildende Gewebe gut durchblutet und die Heüung und Mineraüsierung positiv beeinflusst wird. Für die Regenetration von Knorpel, der nicht durch¬ blutet ist, sind derartige Zellen unter Umständen zu entfernen.
Als Träger für Implantationsmaterialien für Knochendefekte kommen die meisten an sich bekannten, nicht vitalen Knochen-Implantationsmateriaüen in Frage, also Materialien biologischen Ursprungs (demineralisiertes Knochen- material, KoUagenschwamm), abbaubare oder nicht abbaubare, synthetische Polymere, mineralische Materialien wie Hydroxylapatit oder Hydroxylapatitke¬ ramik oder Metaüe, wobei, wie bereits weiter oben erwähnt, ein Teü dieser Materiaüen gleichzeitig für ein Knochenbildung förderndes Milieu sorgen. Das Trägermaterial kann zusätzüch zur Begünstigung der Mineralisierung mit Wachstomsfaktoren, wie beispielsweise TGFß (Transforrning Growth Factor Beta) oder BMP (Bone Morphogenetic Protein), versehen sein. Wie bereits erwähnt, kann der Träger pulverförmig sein und ein pastenförmiges Implanta¬ tionsmaterial ergeben oder er kann vorgeformt sein und implantiert die Fe¬ stigkeitsfunktion des beschädigten Knochens oder einen Teü davon überneh- men. Für derartige Funktionen kommen vor aüem metaüische Netze und Platten in Frage, beispielsweise aus Titan. Für Implantationsmaterialien für Knorpel oder mit Knorpel bedeckte Kno¬ chenoberflächen eignen sich Träger in Form eines Schwammes, in Form von Fibrülen, in Form von Textüien (Gewebe, Filze etc.) oder als Gel. Als Träger- materialien sind bekannte Materiaüen biologischen Ursprungs (z.B. KoUagen) und abbaubare und nicht abbaubare, synthetische Polymere anwendbar.
Die Detaüausgestaltung des erfϊndungsgemässen Verfahrens lehnt sich an die Ausgestaltung des Verfahrens zu Hersteüung von Endoprothesen an, das in der Europäischen Patentanmeldung Nr. 93810297.7 (Veröffentüchungsnummer Nr. 0570331 AI) derselben Anmelderin beschrieben ist. Sie basiert im wesent- üchen auf den folgenden Erkenntnissen:
- Die eine Knochenbüdung initiierenden Zellen brauchen aus dem vitalen Gewebe, das für die Hersteüung des Implantationsmaterials verwendet wird, nicht isoüert zu werden. Andere Zellen und nichtzeüuläre Gewe¬ beanteile stören den Heilungsprozess nicht. Es genügt, das Gewebe genü¬ gend fein zu Gewebepartikeln zu zerkleinern und zu suspendieren und den Träger sofort damit zu behandeln.
Die Gewebepartikel werden durch mechanische Zerkleinerung des ent¬ nommenen Gewebematerials und, wenn notwendig, durch eine folgende enzymatische Verdauung hergesteüt. Durch eine entsprechende mechani- sehe Zerkleinerung wird sichergesteüt, dass die entstehenden Gewebe¬ partikel eine enge Grössenverteüung haben. Dadurch wird der Angriff beim enzymatischen Abbau regelmässiger und deren Produkt homogener.
Bei Verwendung von Geweben mit einem sehr hohen Fettgehalt, der zu Fettembolien führen könnte, ist es vorteilhaft, einen Grossteü des Fett- anteiles durch Absetzenlassen und Trennen der Phasen aus der Suspen¬ sion abzutrennen.
Auch die aus der enzymatischen Verdauung entstehenden Nebenprodukte müssen nicht zwingend aus der Suspension entfernt werden, bevor der
Träger durch Fütration damit behandelt wird. Der Träger kann, wenn notwendig, nach der Einlagerung der Gewebepartikel, zur Reinigung mit einer Spüllösung gespült werden, wobei auch öüg-fettige Anteile ausge¬ spült werden können. Ist der Träger gelförmig, werden die Gewebeparti- kel von der Suspension getrennt und durch Gegenfütration mit der geüe- renden Lösung in diese aufgenommen oder die Gewebepartikel werden vor dem voüständigen Erstarren des Gels zugegeben und vermischt.
Gewebepartikel mit einer mögüchst uniformen Grosse und einem hohen Ge¬ halt an vitalen ZeUen werden erhalten dadurch, dass der Verfahrensschritt der mechanischen Zerkleinerung und der Verfahrensschritt der enzymatischen Verdauung genau aufeinander abgestimmt werden.
Für den Aufschluss hat sich von vielen bekannten Enzymen, bspw. Pancreatin, Dispase, Trypsin und andere mehr, bei in-vitro- Versuchen Coüagenase als besonders geeignet erwiesen. Durch ihre spezifische Wirkung trägt die Coüa¬ genase dazu bei, aus dem Gewebe einzelne ZeUen, aber auch kleine Zeüver- bände herauszulösen, ohne die ZeUen im wesentUchen in ihrer VitaUtät zu schädigen. Hätte die Collagenase eine hundertprozentige Spezifizität für das Coüagen der extrazeUulären Matrix, könnte sie den Aufschluss des Gewebes eventuell bewirken, ohne die ZeUen, respektive deren Oberfläche im gering¬ sten zu schädigen. Dies ist insofern ein Idealbild, als sich gezeigt hat, dass ZeUen, die über längere Zeit (z.B. zwei Stunden) der Einwirkung von proteo- lytischen Enzymen, bspw. Trypsin, ausgesetzt werden, Schädigungen an ihren Oberflächen-Rezeptoren aufweisen, und dass sie auch ihre Vitaütät ganz verüeren können. Derartige Wirkungen sind bei geeigneten CoUagenasepräpa- raten viel schwächer oder gar nicht nachweisbar.
Das heisst mit anderen Worten, die Einwirkungszeit des Enzyms muss aus¬ reichend lang sein, um das Gewebe in genügend kleine Partikel aufzuspalten, wobei die dafür notwendige Zeit sehr von der Grosse der zur Verfügung stehenden Teüchen abhängig ist. Sie darf aber auch nicht zu lange sein, um die Vitaütät der herausgelösten ZeUen nicht unnötig zu reduzieren. Da aus diesem Grunde für verschieden grosse Teüchen keine gemeinsamen optimalen Verdauungsparameter bestehen, muss durch eine entsprechende mechanische Zerkleinerung des Gewebes dafür gesorgt werden, dass die zu verdauenden Gewebeteile eine für die enzymatische Verdauung optimale Grosse haben und daher möglichst aUe auch etwa gleich gross sind.
Erfϊndungsgemäss geht der enzymatischen Verdauung eine derartige zeilscho¬ nende, mechanische Zerkleinerung voraus, dass dadurch Gewebeteile ent- stehen, die mögüchst alle gleich gross sind. Zerkleinerungsverfahren sind zeüschonend (atraumatisch), wenn das Gewebe geschnitten und nicht ge¬ quetscht oder zerschlagen wird. Dies wird erfindungsgemäss eneicht durch die Behandlung des Gewebes mit einer Mehrzahl von sehr scharfen, koordiniert bewegten Klingen.
Eine enge, genau definierte Grössenverteüung der zu verdauenden Gewebe¬ teilchen erlaubt es, eine definierte und optimierte Einwirkungszeit der Colla¬ genase zu bestimmen. Das erfindungsgemässe Verfahren besteht aus den folgenden Verfahrens¬ schritten:
1. Hersteüung einer Suspension von Gewebepartikeln aus körpereigenem Omentum oder anderem Fettgewebe,
2. (allfäUige) Abtrennung von zu grossen Gewebeteüchen und/oder eines Grossteils der Fettanteüe,
3. (allfäUige) Zwischenlagerung der Suspension,
4. Aufbringen der Gewebepartikel auf den Träger durch Fütrieren durch den Träger (poröser oder pulverförmiger Träger), durch Fütrieren mit dem Träger (pulverförmiger Träger) durch Abfiltrieren und nachfolgen¬ des Gegenfiltrieren mit einer gelierenden Flüssigkeit (gelförmiger Träger) oder durch Vermischen mit einem noch nicht voüständig erstarrten Gel (gelförmiger Träger), 5. (allfäUige) Spülung des Implantationsmaterials bestehend aus Trägerma¬ terial und aufgetragenen Gewebepartikeln,
6. (aüfälüge) Behandlung des Implantationsmaterials zur Erhaltung der für die aufgetragenen, vitalen ZeUen notwendigen Feuchtigkeit,
7. (allfäUige) Zwischenlagerung des hergesteüten Implantationsmaterials.
Dabei sind die Schritte 1 und 4 notwendig, die übrigen Schritte können zur Anwendung kommen oder weggelassen werden, je nach Art des herzustellen¬ den Implantationsmaterials.
Das entnommene Gewebe wird, um die Traumatisierung der ZeUen so gering wie möglich zu halten, sehr schonend mechanisch zerkleinert, indem es mit einer Mehrzahl sehr scharfer, koordiniert bewegter Klingen behandelt wird. Das Ziel ist, einen möglichst hohen Prozentsatz vitaler ZeUen bei gleichzeitig hoher absoluter Zellausbeute zu erhalten. Trotz diesen Anforderungen soll die Zerkleinerung in relativ kurzer Zeit erfolgen, bspw. 1-3 Minuten/ 100 g Gewebemasse.
Die Grosse der Gewebeteüe, die mechanisch zerkleinert werden, ist durch die Dimension des zu verwendenden Zerkleinerungs-Gerätes begrenzt; typische Eingangsgrössen sind Stücke mit Abmessungen von 3x3x2 cm, 5x5x2 cm oder, in Gewicht ausgedrückt, Stücke von 20g bis etwa 50g. Diese Stücke soüen zu Scheiben, Stäbchen oder Würfeln mit Dimensionen von wenigen Milimetern, vorzugsweise 1 bis 3mm, ohne folgende Verdauung vorzugsweise 0,5 bis 1mm zerkleinert werden.
Anschliessend kann das mechanisch zerkleinerte Gewebe enzymatisch aufge- schlössen werden, bspw. mit Collagenase, um die ZeUen wenigstens teüweise aus dem Bindegewebe zu befreien und dadurch die Gewebepartikel weiter zu zerkleinern. Dabei werden die kollagenen und elastischen Anteüe des Bin¬ degewebes abgebaut, so dass die ZeUen freigesetzt, aber mögüchst wenig geschädigt werden (minimaler Abbau von Bestandteilen der Zeüoberfläche). Auch der enzymatische Abbau soll möglichst rasch (aber schonend) erfolgen, was über die Temperatur und die Enzymkonzentration gesteuert wird. Ein Bewegen des Ansatzes bewirkt eine gute Durchmischung der Phasen, was den Abbau zusätzüch beschleunigt.
Verschiedene solche Vorgehen zur Bearbeitung von lebenden ZeUen sind be¬ kannt und können entsprechend angewendet werden. Überraschenderweise hat es sich gezeigt, dass das Rühren mit einem Magnetrührer effizienter ist als ein Schütteln des ganzen Reaktionsgefässes. Als Magnetrührstäbe eignen sich Körper ohne scharfe Kanten, vorzugsweise abgerundete Stäbchen, da mit solchen ein Aufwickeln des Gewebes verhindert wird. Der Rührer ist frei- schwebend oder hat nur rninimalen Bodenkontakt, womit auch ein Zermahlen des suspendierten Zellmaterials verhindert wird.
Für den Aufschluss kann bspw. Coüagenase verwendet werden, eine empfoh¬ lene Konzentration ist ca. 400 bis 20O00 Mandl-U/ml, typischerweise 750-3O00 U/ml, die Temperatur mindestens 37°C aber nicht über 40°C, vor¬ zugsweise 37-38°C und das Volumenverhältnis von Gewebe und Enzymlösung 1:1 bis 1:2.
Nach dem Aufschluss kann die Suspension für eine partielle Reinigung aufge¬ trennt werden. Auch dieser Teü des Prozesses muss schneü durchführbar sein, da man es einerseits mit Material zu tun hat, dessen Stoffwechselaktivität bei den Verarbeitungstemperaturen relativ hoch ist, im Gegensatz zur Verarbei¬ tung von gekühlten Gewebemateriaüen, und andererseits ein rasch durchführ¬ bares Verfahren aus medizinischen Gründen angestrebt wird. Eine Reinigung der Suspension mit dem Ziele der mögüchst quantitativen Abtrennung der verwendeten Enzyme oder der Abtrennung von anderen als den für die Kno- chen- und/oder Knorpelbildung erwünschten Zellen ist, wie bereits erwähnt, für die meisten Anwendungen nicht notwendig.
Eine teüweise Trennung der Suspension zur Entfernung von zu grossen Parti- kein oder eines Teües der fetthaltigen Anteüe kann von Vorteü sein. Diese kann entweder unter Ausnutzung des spezifischen Gewichtes (Absetztenlassen und Abtrennen der leichteren Phase) und/oder der Grosse der Aggregate (Fütration) durchgeführt werden. Beide Trennmethoden werden nachfolgend kurz besprochen. Zuerst die Trennung nach spezifischem Gewicht (Absetzenlassen und Tren¬ nen der Schichten): Bei Fettgeweben flottieren die Teüchen der Suspension, die einen genügend grossen Fettanteü haben, relativ rasch nach oben. Ent¬ gegen der henschenden Meinung ist eine forcierte Sedimentation durch Zen- trifugieren nicht nötig, sondern reicht eine Sedimentation im Gravitationsfeld. Das bringt den Vorteü, dass die Sedimentation in einem geschlossenen und ruhenden System durchgeführt werden kann.
Man kann die Sedimentation beschleunigen, bspw. durch die geeignete Wahl der Tiefe des Sedimentationsgefässes, durch Verdünnung der Suspension nach dem Abschluss des enzymatischen Aufschlusses und/oder durch andere geeig¬ nete Massnahmen. Beispiel: die zu sedimentierende Suspension wird mit Pufferlösung auf das 1,5 bis lOfache, vorzugsweise auf das 1,5- bis 2-fache des Volumens verdünnt, bspw. 300 g Gewebe + 300 ml Enzymlösung = Suspen¬ sion für die Verdauung (Aufschluss), welche für die Sedimentation auf 1000 ml aufgefüllt wird (was einer l,67fachen Verdünnung entspricht). In einem zylindrischen Gefäss von 15 cm Höhe und 10 cm Durchmesser dauert die Sedimentation für diese Volumina 1 - 15 Minuten, vorzugsweise 3 - 10 Minu- ten. Nach dieser Zeit zeigt sich eine deutliche Grenze zwischen wässriger und öliger Phase. Man kann die Sedimentation durch sehr langsames Rühren mit einem Magnetrührer noch unterstützen, da dadurch im Sediment eingeschlos¬ sene, leichtere Bestandteüe befreit werden und da, vor aüem bei dichten Suspensionen (CoUagenase : Gewebe = 1:1), die Trennung der Gewebeparti- kel nach ihrem spezifischen Gewicht durch die zusätzüche, schwache Bewe¬ gung gefördert wird.
Sedimentation und Trennung der dadurch entstandenen Schichten wird vor- zugsweise unmittelbar anschliessend an die enzymatische Verdauung, Vorzugs- weise im gleichen Gefäss und bei 20 - 40 °C, für Fettgewebe vorzugsweise bei 30 - 37 °C durchgeführt.
Eine Abtrennung von zu grossen Partikeln kann vorteilhaft sein. Um die Zel¬ lausbeute zu verbessern und um Verstopfungen zu verhindern, sind bei grösse- ren Materialmengen (ab 50g Gewebe) mehrstufige Siebe empfehlenswert. Bis zu 300g Gewebe bspw. 3 Stufen, wobei der Durchmesser der Siebe 4cm - 6cm und der Abstand zwischen zwei Sieben 2cm bis 6cm beträgt. Für das letzte Sieb ist für beispielhafte, maximale Partikelabmessungen von 0,5 bis 1 mm 0,25mm eine Maschenweite von 0,5 bis 1 mm zu wählen. Damit wird vermie¬ den, dass die ganze Masse der zurückbleibenden Fraktion eine einzige Sieb¬ schicht mehr und mehr belädt, wodurch sich ein zunehmender Strömungs¬ widerstand büdet, und aber vor aüem auch der Siebeffekt drastisch verändert wird, so dass mit zunehmender Beladung die Grosse der passierenden Teü¬ chen abnimmt, wodurch erhebliche Verluste an Zeümaterial auftreten. Bei mehrstufigen Sieben wird dagegen die Gesamtmenge der Anzahl und der Maschenweite der eingesetzten Siebe entsprechend verteilt und der Strö¬ mungswiderstand und der Siebeffekt viel weniger beeinflusst.
Die Siebe werden vorzugsweise horizontal übereinander angeordnet, um die Fütration mittels Schwerkraft durchführen zu können, was eine gleichmässige- re Siebbeladung und damit wiederum eine definiertere Fütration ermögücht. Femer werden bei einer solchen Anordnung weniger Geräte benötigt, was auch den strikten Anforderungen an die Sterüität wiederum entgegenkommt.
Es sind aber auch Fütrationen mittels Pumpentransport mögüch, bei welchen im wesentlichen die gleichen Kriterien beachtet werden müssen. Ein Pumpen¬ transport hat aber vor allem den Vorteil, dass damit eine Filtration entgegen der Schwerkraft durchgeführt werden kann, die einen luftblasenfeien Flüssig¬ keitstransport auf einfache Weise ermöglicht, was für die nachfolgende Be¬ handlung des Trägermaterials wichtig ist.
Als Pumpen werden Schlauchquetschpumpen eingesetzt, vorzugsweise solche mit 2-Rollen-Köpfen. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass damit nur unerhebliche Verluste an vitalen Zellen entstehen. Dagegen ermöglicht die Anwendung solcher Pumpen auf einfache Weise einen kontrolüerten, nicht einfach der Schwerkraft unterworfenen Prozess in einem geschlossenen Sy¬ stem, was nicht nur l inisch bedeutsam ist bezügüch der Sterüität, sondern auch für die zeitüch kontroüierte Durchführung des Verfahrens.
Gelöste Komponenten der Suspension, wie die CoUagenase, die für den enzy¬ matischen Abbau verwendet werden, und flüssige Komponenten, wie öüges Fett aus dem Gewebe, vor allem, falls nur eine Trennung nach der Grosse durchgeführt wurde, werden erst später bei/nach der Behandlung des Träger¬ materials entfernt.
Anschüessend wird die Suspension durch das pulverföπnige oder poröse und vorgeformte, wenn notwendig entsprechend angefeuchtete Trägermaterial filtriert. Handelt es sich um ein pulverförmiges Trägermaterial kann dieses auch in die Suspension gegeben und zusammen mit diesem durch ein geeigne¬ tes Filter filtriert oder durch Absetzenlassen mindestens teüweise von der Suspensionslösung getrennt werden. Es mag sich als vorteilhaft erweisen, in einem solchen Falle der Suspension auch ein Zeüadhäsion förderndes Mittel wie beispielsweise Fibronectin zuzugeben. Im Faüe eines gelförmigen Trägers wird die Suspension durch ein entspre¬ chend feines Füter filtriert und dadurch die Gewebepartikel von der Suspen¬ sionslösung getrennt. Unmittelbar danach wird in Gegenrichtung eine geÜe- rende Flüssigkeit (beispielsweise kalte, neutraüsierte CoUagen-Lösung) durch den Füter gepresst und damit die Gewebepartikel in der Flüssigkeit aufge¬ nommen, die nachher für die Gelierung stehen gelassen wird.
Um den hohen Anforderungen an die Sterilität des Verfahrens zu genügen, muss die Suspension während des ganzen Prozesses, vorzugsweise einschliesslich der Auftragung auf das Trägermaterial in einem geschlossenen System gehalten werden, das auch den Träger enthält. Das wird ermöglicht durch bspw. Schlauchverbindungen zwischen dem Verdauungsgefäss und dem Beschichtungsmodul, mit welchem das Einlagern des Zellmaterials im Träger- material durchgeführt wird. Der Flüssigkeitstransport kann mittels Schwerkraft erfolgen (verschiedene Höhen bei der Anordnung der Geräte) oder mittels Schlauchquetschpumpen, Rollerpumpen oder andere Verdrängungspumpen, vorzugsweise solchen, bei denen die Suspension nur mit Einwegteüen in Kon¬ takt kommt. Im folgenden Beispiel wurde für die Flüssigkeitsförderung zum Auftragen des Zellmaterials auf ein Trägeπnaterial eine Watson-Pumpe mit 2 Rollen mit einem Silikonschlauch von ca. 8mm Durchmesser und ohne Schlupf verwendet. Dabei hat sich gezeigt, dass die Anzahl vitaler ZeUen in der Suspension auch durch fünfmaüges Pumpen nicht signifikant verringert wird.
Damit die Zeüvitaütät des hergesteüten Implantationsmaterials bis zur An¬ wendung erhalten bleibt, können diese als letzter Schritt des Verfahrens bis zum Wundverschluss noch speziell geschützt werden. Die vitalen ZeUen wer- den dadurch vor aüem vor dem Eintrocknen geschützt. Anschüessend wird nun unter Zuhilfenahme der Figur ein skizzenhaftes Bei¬ spiel einer geschlossenen Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäs- sen Verfahrens diskutiert. Bei den einzelnen Gerätekomponenten handelt es sich teüweise um solche, die auf dem Markt erhältlich sind. Die Zusammen- Schaltung dieser Geräte entsprechend dem hier beschriebenen neuen, kom¬ primierten und überraschenderweise biologisch sehr wirksamen Verfahren entspricht hingegen dem erfindungsgemässen Verfahrensablauf und steüt somit eine Einrichtung zur Hersteüung von Implantationsmateriaüen gemäss Patentanspruch dar. Die Einrichtung kann derart gestaltet sein, dass sie auch in einem Operationssaal verwendet werden kann und die Hersteüung von erfindungsgemässem Implantationsmaterial vor Ort ermögücht.
Die Figur zeigt in schematisch vereinfachter Weise eine vollständig ab- schliessbare Einrichtung, in welcher das ganze Verfahren in einem zusammen¬ hängenden geschlossenen Gefäss- und Schlauchsystem durchgeführt werden kann. Sie lässt sich leicht an einem fahrbaren Gestell anordnen und ist auf diese Weise mobil für den Einsatz beispielsweise im Labor oder im Opera¬ tionssaal. Die bildliche Geschlossenheit schliesst natürüch die Zuführungen von zu verarbeitendem Gewebe, Reagentien und Lösungen nicht aus. Doch soll durch die Geschlossenheit gezeigt werden, wie man den sehr strengen Sterilitätsanforderungen gerecht werden kann.
Eine erste Einheit umfasst die Geräte für die mechanische Zerkleinerung, einen Antrieb 1, eine Förderstrecke 3, die auf ein Messer /Lochplattenpaar 5,7 gerichtet ist, und für den Aufschluss des Gewebematerials zur Freisetzung der Zellen eine Verdauungszelle 9 mit einem Rührer 10 zur Unterstützung des Aufschlusses und einer ersten Sedimentation. Die Geräte können so geschal- tet sein, dass die zerkleinerte Gewebemasse von der Lochplatte 7 gleich in das Verdauungsgefäss fällt. Nach Abschluss der Verdauung kann in diesem Gefäss auch die Sedimentation stattfinden, um die öügfettige Phase abzutren¬ nen. Dazu kann zu Beginn der Sedimentation das Gefäss mit Puffer weiter aufgefüllt werden, um die Trennung zu unterstützen. Femer kann mit demsel¬ ben Ziel, beispielsweise mit einem Magnetrührer, eine leichte Bewegung von 0,1-1 U/sec erzeugt werden. Die in der ersten Einheit entstandene Suspension wird durch ein Fördermittel 13 in eine zweite Einheit überführt, die aus ei¬ nem Füterteü 15 und einem Auffanggefäss 17 besteht. Während der Förde¬ rung in das Gefäss 17 wird im Gefäss 9 ebenfalls eine leichte Strömung er¬ zeugt. Der Füterteü 15 ist hier ein Mehrstufenfilter zur Gewinnung von Parti- kein bestimmter Grosse, welche als Suspension im Auffanggefäss gesammelt werden. In dieser Form ist die Sedimentationsneigung der Suspension nur noch gering und wird im Gefäss 17 durch einen zweiten Magnetrührer 18 aufgehoben. Ein weiteres Fördermittel 19 überführt die nun fertig einsetzbare, homogene Suspension in die dritte Einheit 25 zur Fütrierung auf das Träger- material. Diese Einheit besteht aus einem Behälter, in dem das beispielsweise pulverförmige Trägermaterial derart eingebracht ist, dass es von der eintreten¬ den Suspension gleichmässig durchflössen wird. Es mag vorteilhaft sein, vor der Filtrierung der Suspension das trockene Trägermaterial mit physiologi¬ scher Lösung zu konditionieren.
Ein pulverförmiges Trägermaterial kann auch dem Gefäss 17 zugeführt wer¬ den und durch ein in der Einheit 25 integriertes Füter filtriert werden oder direkt aus dem Gefäss 17 entnommen werden.
Der Filter 15 kann auch ohne Gefäss 17 zwischen Gefäss 9 und Einheit 25 zur Behandlung des Trägermaterials geschaltet sein, derart, dass die Suspension vom Füter ohne Zwischenlagerung direkt auf das Trägeπnaterial geführt wird. Im Falle eines gelförmigen Trägers, der durch Geüerung einer Flüssigkeit, in die die Gewebepartikel aufgenommen wurden, hergestellt wird, wird im Ge¬ fäss 17 mindestens ein für die Filtration der für das Implantantionsmaterial gewünschten Gewebepartükel aus der Suspension genügend feines Füter ein- gesetzt, das Fütrat der Suspension nach der Filtrierung entnommen und eine gelierende Flüssigkeit in Gegenrichtung durch das Füter gepumpt. Über dem Füter wird die gelierende Lösung mit den darin aufgenommenen Gewebe¬ partikel aus dem Gefäss entnommen (strichpunktiert angedeutete Leitung 20) und in das in diesem FaUe als Geliergefäss dienende Gefäss 25 geführt, wo es beispielsweise unter entsprechender Erwärmung geliert.
Je nach Grosse und Aufwand der Gesamt-Einrichtung kann sie für die serien¬ weise Herstellung von Implantationsmaterialien oder für die ad hoc Herstel- lung von einzelnen Portionen derartiger Materialien im Operationssaal ausge¬ rüstet sein.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
Verfahren zur Hersteüung von Implantationsmateriaüen mit knochen- und/oder knorpelregenerierenden Eigenschaften durch Aufbringen von vitalen Zellen oder ZeUverbänden aus körpereigenem Gewebe auf ein Trägermaterial, dadurch gekennzeichnet, dass als körpereigenes Gewebe Omentum oder anderes Fettgewebe verwendet wird, dass zur wenigstens teüweisen Befreiung von ZeUen und Zellverbänden aus dem Gewebe dieses zu Gewebepartikeln zerkleinert wird, dass aus den Gewebeparti¬ keln eine Suspension hergestellt wird und dass ein Trägermaterial mit der Suspension behandelt wird.
2. Verfahren nach Anspmch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerma¬ terial pulverförmig, schwammförmig, textilartig oder vorgeformt und po¬ rös ist und dass die Behandlung des Trägermaterials aus einer Filtration der Suspension durch das Trägermaterial besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerma¬ terial pulverförmig ist und dass die Behandlung des pulverförmigen Trä- germaterials aus einer Zugabe des Trägermaterials zur Suspension und nachträgüchem Absetzenlassen oder Fütrieren besteht.
4. Verfahren nach Anspmch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Suspen- sion ein die Zelladhäsion förderndes Mittel beigegeben wird oder dass ein derartiges Mittel auf dem zu behandelnden Trägermaterial vorhanden ist.
5. Verfahren nach Anspmch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerma¬ terial gelförmig ist und dass die Behandlung des Trägermaterials aus einem Abfiltrieren der Gewebepartikel aus der Suspension und einem Aufnehmen der Gewebepartikel in einer gelierenden Flüssigkeit besteht.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewebepartikel durch mechanische Zerkleinerung des Gewebes hergesteüt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension durch mechanische Zerkleinerung des Gewebes zu Gewebestückchen und anschliessende enzymatische Verdauung der Ge¬ webestückchen zu Partikeln der gewünschten Partikelgrösse hergestellt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Zerkleinerung durch eine Mehrzahl korreliert be- wegter, scharfer Klingen realisiert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Behandlung des Trägermaterials durch Filtration zu grosse Partikel aus der Suspension abgetrennt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Behandlung des Trägermaterials durch Absetzenlassen und Abtrennen der leichteren Schicht Fettbestandteüe aus der Suspension abgetrennt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Trägeπnaterial und' durch die Behandlung mit der Suspension darauf aufgebrachte Gewebepartikel mit einer Spüllösung behandelt werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägermaterial ein Material biologischen Ursprungs, ein metalli¬ sches Material, ein mineraüsches Material oder ein abbaubares oder nicht abbaubares, künstüches Polymer oder Textil verwendet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial zur Begünstigung der Mineralisierung mit Wachs- tumsfaktoren versehen ist.
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