PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69621612T2 02.01.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 0819007
Titel GEWEBETRANSPLANTAT AUS DER SUBMUCOSA DER HARNBLASE
Anmelder Purdue Research Foundation, West Lafayette, Ind., US
Erfinder BADYLAK, F., Stephen, West Lafayette, US;
VOYTIK-HARBIN, Sherry L., Zionsville, US;
BRIGHTMAN, Andrew O., West Lafayette, US;
WANINGER, Matt, Frankfort, US
Vertreter Patentanwälte Lippert, Stachow, Schmidt & Partner, 51427 Bergisch Gladbach
DE-Aktenzeichen 69621612
Vertragsstaaten BE, DE, DK, ES, FR, GB, IE, IT, NL, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 22.02.1996
EP-Aktenzeichen 969070846
WO-Anmeldetag 22.02.1996
PCT-Aktenzeichen PCT/US96/02360
WO-Veröffentlichungsnummer 0009631225
WO-Veröffentlichungsdatum 10.10.1996
EP-Offenlegungsdatum 21.01.1998
EP date of grant 05.06.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.01.2003
IPC-Hauptklasse A61K 35/22
IPC-Nebenklasse A61L 27/00   

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf nicht-immunogene Gewebetransplantatzusammensetzungen enthaltend Submukosa der Harnblase und die Verwendung derselben zur Förderung von endogenem Gewebewachstum.

Hintergrund und Zusammenfassung der Erfindung

Es ist bekannt, dass Zusammensetzungen enthaltend die Tunica submucosa des Darms von warmblütigen Wirbeltieren vorteilhaft als Gewebetransplantatmaterialien verwendet werden können. Siehe US-Patent Nrn. 4,902,508 und 5,281,422. Die in diesen Patenten beschriebenen Gewebetransplantatzusammensetzungen sind durch ausgezeichnete mechanische Eigenschaften charakterisiert, einschließlich hoher Weitbarkeit, einem hohen Aufplatzdruckpunkt und einem wirksamen Porositätsindex, welche derartigen Zusammensetzungen ermöglicht, nützlich für Gefäßtransplantat- und Bindegewebstransplantatkonstrukte verwendet zu werden. Wenn sie in derartigen Anwendungen verwendet werden, treten die Transplantatkonstrukte nicht nur auf, um als eine Matrix für das Wiederwachsen der durch die Transplantatkonstrukte ersetzten Gewebe zu dienen, sondern auch, um ein derartiges Wiederwachstum von endogenem Gewebe zu fördern oder zu induzieren. Gemeinsame Ereignisse zu diesem Remodellierungsprozess schließen ein: eine weit verbreitete und sehr schnelle Gefäßneubildung, Vermehrung von mesenchymalen Wucherungszellen, Biodegradation/Resorption von implantiertem submukosalem Darmgewebematerial und Abwesenheit einer Immunabstoßung.

Es ist ebenfalls bekannt, dass intestinale Submukosa durch Zerkleinern und/oder Verdauung in Gegenwart von Proteasen ohne Verlust von dessen offensichtlichen biotropischen Eigenschaften zur Verwendung in weniger invasiven Verfahren der Verabreichung (beispielsweise durch Injektion oder topische Anwendung) zu Wirtsgeweben bei Bedarf der Wiederherstellung fluidisiert werden kann. Siehe US-Patent Nr. 5,275,826.

Es wurden große zusätzliche Forschungsanstrengungen gemacht, die darauf ausgerichtet waren, andere natürliche und synthetische Materialien zu finden, die die erforderlichen Eigenschaften zur Verwendung als Gewebetransplantate aufweisen. Erstaunlicherweise wurde es gefunden, dass die Submukosa der Harnblase (UBS), die durch Delamination des Blasengewebes von warmblütigen Wirbeltieren hergestellt wurde, mechanische und biotrope Eigenschaften aufweist, die ähnlich zu denen sind, welche für submukosales Darmgewebe berichtet wurden. Es kann in den meisten, wenn nicht in allen, der zuvor für intestinale Submukosa berichteten Anwendungsfällen gegenüber sumukosalem Darmgewebe ausgetauscht werden.

Die Gewebetransplantatzusammensetzung der vorliegenden Erfindung weist aus dem Harnblasengewebe von warmblütigen Wirbeltieren erhaltene Submukosa der Harnblase auf. Die Wandung der Harnblase ist aus den folgenden Schichten zusammengesetzt: Die Tunica mucosa (einschließlich einer Übergangsepithelschicht und der Tunica proproia), einer submukosalen Schicht, bis zu drei Muskelschichten und der Adventitia (eine schlaffe Bindegewebsschicht) - aufgelistet bezüglich des Dickenquerschnittes von der luminalen zu der abluminalen Seite. Submukosa der Harnblase zur Verwendung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist von den abluminalen Muskelschichten und wenigstens dem luminalen Bereich der Tunica mucosa des Harnblasengewebes abgeschält. Die vorliegende Transplantatzusammensetzung kann in ein Wirtswirbeltier implantiert oder injeziert werden, um die Wiederherstellung oder Ersetzung von beschädigten oder schadhaften Geweben zu induzieren.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die Gewebetransplantatzusammensetzung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung weist Submukosa der Harnblase von warmblütigen Wirbeltieren auf, die von benachbarten Gewebeschichten der Blase delaminiert ist. Die vorliegende Gewebetransplantatzusammensetzung weist daher die von den abluminalen Muskelzellenschichten und wenigstens dem luminalen Bereich der mukosalen Schicht eines Segmentes der Harnblase eines warmblütigen Wirbeltieres delaminierte Submukosa der Blase auf. Typischerweise stellt die weiter unten beschriebene Delaminierungstechnik eine Gewebezusammensetzung bereit, die im Wesentlichen aus der Submukosa der Harnblase besteht. Auf diese Zusammensetzung wird hier in generischer Weise als Submukosa der Harnblase (UBS) Bezug genommen.

UBS-Transplantatmaterial wird typischerweise aus Blasengewebe hergestellt, welches von Tieren für die Fleischproduktion einschließlich beispielsweise Schweinen, Rindern und Schafen oder anderen warmblütigen Wirbeltieren geerntet wurde. Es besteht daher eine preisgünstige kommerzielle Quelle für Harnblasengewebe zur Verwendung bei der Herstellung von Gewebezusammensetzungen in Übereinstimmung mit dieser Erfindung.

Die Präparation von UBS aus einem Segment der Harnblase ist ähnlich zu dem Verfahren der Präparation von intestinaler Submukosa, wie sie in dem US-Patent Nr. 4,902,508 detailliert beschrieben ist.

Ein Segment von Harnblasengewebe wird zunächst einer Abrasion unter Verwendung einer Streichbewegung in Längsrichtung unterworfen, um sowohl die äußeren Schichten (insbesondere die abluminalen Glattmuskelschichten) und die luminalen Bereiche der Schichten der Tunica mucosa - die epithelialen Schichten) zu entfernen. Das resultierende submukosale Gewebe hat eine Dicke von ungefähr 80 Mikrometer und besteht primär (größer als 98%) aus azellulärem, eosinophil färbbarem (H&E Färbung) extrazellulärem Matrixmaterial. Gelegentlich auftretende Blutgefäße und Spindelzellen, die mit Fibrocyten konsistent sind, sind zufällig über das Gewebe verstreut. Typischerweise wird die UBS mit Salzlösung gespült und wahlweise in einem gefrorenen hydratisierten Zustand gelagert, bis sie wie unten beschrieben, verwendet wird.

Fluidisierte UBS kann in einer Weise ähnlich zu der Präparation von fluidisierter intestinaler Submukosa, wie in dem US-Patent Nr. 5,275,826 beschrieben, hergestellt werden.

Die UBS wird durch Zerreißen, Schneiden, Mahlen, Scheren oder dergleichen zerkleinert. Mahlen der UBS in einem gefrorenen oder gefriergetrockneten Zustand ist bevorzugt, obwohl gute Resultate auch dadurch erhalten werden können, dass eine Suspension von Submukosastücken einer Behandlung in einem Hochgeschwindigkeitsmixer (hohe Scherung) und Entwässerung, falls notwendig, durch Zentrifugierung und Dekantierung überschüssigen Wassers unterworfen wird. Zusätzlich kann das zerkleinerte fluidisierte Gewebe durch enzymatische Verdauung der Blasensubmukosa mit einer Protease wie beispielsweise Trypsin oder Pepsin oder anderen geeigneten Enzymen für einen ausreichenden Zeitraum zur Solubilisierung des Gewebes und zur Bildung einer im Wesentlichen homogenen Lösung solubilisiert werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls die Verwendung von pulverförmigen Formen von UBS. Nach einem Ausführungsbeispiel wird eine pulverförmige Form von UBS durch Pulverisierung des submokusalen Gewebes der Harnblase unter flüssigem Stickstoff hergestellt, um Teilchen in dem Größenbereich von 0,1 bis 1 mm² herzustellen. Die teilchenförmige Zusammensetzung wird anschließend über Nacht lyophilisiert und sterilisiert, um eine feste, im Wesentlichen wasserfreie teilchenförmige Zusammensetzung zu ergeben. Alternativ kann eine Pulverform von UBS aus fluidisierter UBS durch Trocknung der Suspensionen oder Lösungen von zerkleinerter UBS gebildet werden.

Die UBS-Gewebezusammensetzungen nach der vorliegenden Erfindung führen diese einer großen Vielzahl von chirurgischen Anwendungen bezüglich der Wiederherstellung oder Ersetzung von beschädigten Geweben einschließlich beispielsweise der Wiederherstellung von Gefäßgeweben und Bindegeweben zu. Bindegewebe für die Zwecke der vorliegenden Erfindung schließen Knochen, Knorpel, Muskel, Sehnen, Bänder und fibröse Gewebe einschließlich der dermalen Schicht der Haut ein.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung können die Transplantatzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung vorteilhaft verwendet werden, um die Bildung von endogenem Gewebe an einer gewünschten Stelle in einem warmblütigen Wirbeltier zu induzieren.

Zusammensetzungen, die die Submukosa der Harnblase aufweisen, können einem Wirbeltierwirt in einer wirksamen Menge verabreicht werden, um ein endogenes Gewebewachstum an einer Stelle in dem Wirt bei Bedarf derselben aufgrund der Anwesenheit von beschädigtem oder krankem Gewebe zu induzieren. Die UBS-Zusammensetzungen können dem Wirt entweder in fester Form oder in Schichtenform durch chirurgische Implantation oder in fluidisierter Form durch Injektion verabreicht werden.

In einem Ausführungsbeispiel können die vorliegenden UBS- Zusammensetzungen in Schichtenform verwendet werden, um Gefäßtransplantate zu bilden. Der Durchmesser des Transplantats sollte ungefähr der gleiche wie der Durchmesser des Empfängerblutgefäßes sein. Dies wird durch Manipulation der UBS bewerkstelligt, um einen Zylinder zu definieren, dessen Durchmesser ungefähr der gleiche ist wie der des Empfängerblutgefäßes, und Nähen oder anderweitige Sicherung des Gewebetransplantats in Längsrichtung, um das Gefäßtransplantat zu bilden. Daher kann beispielsweise ein Gefäßtransplantat durch Auswahl eines sterilen Glasstabes hergestellt werden, dessen äußerer Durchmesser gleich dem des Empfängerblutgefäßes ist, Wickeln der UBS-Schicht um den Glasstab und Einsammeln des redundanten Gewebes. Der gewünschte luminale Durchmesser wird durch Nähen entlang der Länge des Transplantats (beispielsweise unter Verwendung von zwei durchgehenden Nahtlinien oder einer einfachen unterbrochenen Nahtlinie) oder durch Verwendung anderer auf dem Fachgebiet bekannter Techniken zur Sicherung von Gewebe erzielt. Das Gefäßtransplantat wird chirurgisch für ein beschädigtes oder krankes Blutgefäß unter Verwendung von Standardtechniken der Gefäßchirurgie ersetzt.

Mit der Verwendung von UBS als ein Gefäßtransplantatmaterial konsistent ist es, dass UBS mechanische Eigenschaften aufweist, die für derartige Gewebetransplantatmaterialien hocherwünscht sind, einschließlich einen niedrigen Porositätsindex, hohe Weitbarkeit und einen hohen Aufplatzdruckpunkt. Die Fachleute auf diesem Fachgebiet werden erkennen, dass Gefäßtransplantatmaterial von ausreichend niedriger Porosität sein muss, um intraoperative Blutungen zu verhindern und noch eine ausreichend hohe Porosität aufweist, um eine Ausdehnung eines neu entwickelten Vasa Vasorum durch das Transplantatmaterial zu ermöglichen, um die luminale Oberfläche mit Nährstoffen zu versorgen. Die Porosität eines Transplantatmaterials wird typischerweise in dem Ausdruck von Milliliter Wasser, die je cm² min&supmin;¹ bei einem Druck von 120 mm Hg passieren, gemessen. UBS hat eine differentielle Porosität bezüglich deionisiertem Wasser bei 120 mm Hg Druck. Der "Porositätsindex" für UBS aus der luminalen Richtung zur abluminalen Richtung hin beträgt ungefähr 6.0, wobei der Porositätsindex in der entgegengesetzten Richtung ungefähr 50 beträgt. Diese Eigenschaft einer differentialen Porosität wurde ebenfalls für submokusales Darmgewebe beobachtet, aber die Werte sind eine Größenordnung niedriger als die Werte für UBS.

Die UBS-Segmente können auch in Übereinstimmung dieser Erfindung als ein Gewebetransplantatkonstrukt zur Verwendung bei der Wiederherstellung oder dem Ersatz von Bindegeweben unter Verwendung der gleichen Verfahren, wie sie zur Verwendung von intestianler Submukosa in den US-Patenten Nrn. 5,281,422 und 5,352,463 beschrieben wurden, verwendet werden.

Die UBS-Zusammensetzung kann in ihrer delaminierten natürlichen Schichtenform verwendet werden oder sie kann in Längsrichtung oder quer geschnitten sein, um elongierte Gewebesegmente zu bilden. Derartige Segmente oder Schichten haben einen intermediären Bereich und gegenüberliegende Endbereiche und gegenüberliegende laterale Bereiche, welche zur chirurgischen Anbringung an existierende physiologische Strukturen unter Verwendung akzeptabler chirurgischer Techniken gebildet werden können.

Die gebildeten und in Übereinstimmung mit dieser Erfindung verwendeten Transplantate unterliegen nach der Implantation einer biologischen Remodellierung. Sie dienen als eine schnelle vaskularisierte Matrix zur Stützung und zum Wachstum von neuem endogenem Bindegewebe. Wenn es als ein Gewebetransplantatmaterial verwendet wurde, wurde gefunden, dass UBS für Wirtsgewebe, mit welchem es verbunden oder auf andere Weise in dessen implantierter Umgebung assoziiert ist, trophisch ist. Es wurde gefunden, dass das Transplantatmaterial remodelliert (mit autogenem differenziertem Gewebe resorbiert und ersetzt) wird, um die charakterisierenden Eigenschaften des Gewebes/der Gewebe, mit welchen es an der Stelle der Implantation assoziiert ist, anzunehmen. In Studien zur Ersetzung von Sehnen und Bändern zeigt sich das Transplantat unter Entwicklung einer Oberfläche, die synovialisiert ist. Zusätzlich sind die Grenzen zwischen dem Transplantat und dem endogenen Gewebe nicht mehr diszernierbar. Tatsächlich wird ein einzelnes Transplantat, wenn dieses nach der Transplantation eine Vielzahl von Mikroumgebungen "sieht", entlang dessen Länge differentiell remodelliert. Daher wird, wenn das Transplantat beispielsweise bei Experimenten zur Ersetzung des Kreuzbandes verwendet wird, nicht nur der Bereich des Transplantats, der das Gelenk überbrückt, mit Gefäßen durchzogen werden und tatsächlich wachsen, um wie das ursprüngliche Band auszusehen und zu funktionieren, sondern der Bereich des Transplantats in den Oberschenkelknochentunneln und Schienbeinknochentunneln inkorporiert sich schnell in und unterstützt die Entwicklung des kortikalen und spongiösen Knochens in diesen Tunneln.

Für Anwendungen zur Ersetzung von Sehnen und Bändern und anderen Anwendungen zur Wiederherstellung von Bindegeweben sind UBS-Transplantatkonstrukte typischerweise durch Dehnen in Längsrichtung auf eine Länge, die länger ist als die Länge der Submukosa der Harnblase, aus welcher das Transplantatkonstrukt gebildet wurde, vorkonfektioniert. Ein Verfahren der "Vorkonfektionierung" beinhaltet die Anwendung einer gegebenen Belastung auf die Submukosa der Harnblase für drei bis fünf Zyklen. Jeder Zyklus besteht aus der Aufbringung einer Belastung auf das Transplantatmaterial für fünf Sekunden, gefolgt von einer Relaxationsphase über zehn Sekunden. Drei bis fünf Zyklen ergeben ein dehnungs-konfektioniertes Transplantatmaterial mit reduzierter Belastung. Das Transplantatmaterial kehrt nicht mehr auf seine ursprüngliche Größe zurück; es verbleibt in einer "gedehnten" Dimension. Beispielsweise kann ein UBS-Segment durch Aufhängen eines Gewichtes vor dem Segment für einen Zeitraum, der ausreichend ist, um ungefähr 10 bis ungefähr 20% oder mehr Elongation des Gewebesegemtes zu gestatten, konditioniert werden. Wahlweise kann das Transplantatmaterial durch Dehnung in der lateralen Dimension vorkonditioniert werden. Das Transplantatmaterial zeigt ähnliche viskoelastische Eigenschaften in den Längs- und Querrichtungen.

Das Transplantatsegment wird anschließend in einer Vielzahl von Formen und Konfigurationen geformt, beispielsweise um als ein Ersatz einer Sehne oder eines Bandes oder als ein Lappen für eine gebrochene oder abgetrennte Sehne oder Band zu dienen. Vorzugsweise ist das Segment gestaltet und geformt, um eine geschichtete oder sogar eine vielfach geschichtete Konfiguration zu haben, wobei wenigstens die gegenüberliegenden Endbereiche und/oder die gegenüberliegenden lateralen Bereiche derart geformt sind, um mehrere Schichten des Transplantatmaterials zu haben, um eine Verstärkung zur Anbringung an physiologische Strukturen, einschließlich Knochen, Sehnen, Bänder, Knorpel und Muskel, bereitzustellen. Bei der Anwendung als Ersatz eines Bandes sind gegenüberliegende Enden unter Verwendung von chirurgischen Standardtechniken jeweils an einen ersten und zweiten Knochen angebracht, wobei die Knochen typischerweise wie in dem Falle eines Kniegelenks durch ein Gelenk verbunden sind.

Die Endbereiche des UBS-Materials können geformt, manipuliert oder gestaltet sein, um beispielsweise an einer Knochenstruktur in einer Weise angebracht zu werden, die die Möglichkeit des Abreißens des Transplantats an dem Punkt der Anbringung reduziert. Vorzugsweise kann das Material gefaltet oder teilweise belastet sein, um mehrere Lagen zum Ergreifen, beispielsweise mit mit Spitzen versehenen Spülapparaten oder Klammern, bereitzustellen.

Alternativ kann das UBS-Material auf sich selber zurückgefaltet sein, um die Endbereiche zu verbinden, um einen ersten Verbindungsbereich bereitzustellen, der beispielsweise mit einem ersten Knochen zu verbinden ist, und eine Beuge in dem intermediären Bereich, um einen zweiten Verbindungsbereich zur Anbringung an einen zweiten Knochen, der bezüglich des ersten Knochens gelenkig ist, bereitzustellen. Beispielsweise kann einer der Endbereiche dazu angepasst sein, um durch einen Tunnel in, beispielsweise, den Oberschenkelknochen gezogen und an diesem angebracht zu werden, während der andere der Endbereiche dazu angepasst sein kann, um durch einen Tunnel in das Schienbein gezogen und an diesem angebracht zu werden, um einen Ersatz für das natürliche Kreuzband bereitzustellen, wobei das Segment dazu angepasst ist, unter Spannung zwischen den Tunneln platziert zu werden, um eine Bandfunktion bereitzustellen, d. h. eine durch ein normales Band bereitgestellte Spann- und Positionierungsfunktion.

Die vorliegende UBS-Zusammensetzung kann unter Verwendung herkömmlicher Sterilisationstechniken einschließlich Gerben mit Glutaraldehyd, Formaldehydgerbung bei saurem pH, Ethylenoxid- Behandlung, Propylenoxid-Behandlung, Gasplasma-Sterilisation, Gammastrahlung und Peressigsäuresterilisation sterilisiert werden. Eine Sterilisationstechnik, welche die mechanische Festigkeit und biotropen Eigenschaften des Transplantats nicht signifikant schwächt, wird vorzugsweise verwendet. Beispielsweise wird es angenommen, dass starke Gammastrahlung einen Verlust der Festigkeit in dem Transplantatmaterial bewirken kann. Da eine der am meisten attraktiven Eigenschaften dieser submokusalen Harnblasentransplantate ihr Vermögen ist, Remodellierungsantworten des Wirtes zu induzieren, ist es wünschenswert, nicht einen Sterilisationsansatz zu verwenden, welcher von dieser Eigenschaft beeinträchtigt wird. Bevorzugte Sterilisationstechniken schließen die Exposition des Transplantats gegenüber Peressigsäure, Gammabestrahlung mit niedriger Dosierung und Gasplasmasterilisation ein; Peressigsäuresterilisation ist das am meisten bevorzugte Verfahren. Typischerweise wird nachdem die Transplantatgewebezusammensetzung sterilisiert worden ist, die Zusammensetzung in einer porösen Kunststoffumhüllung eingewickelt und erneut unter Verwendung von Elektronenstrahl- oder Gammabestrahlungssterilisationstechniken sterilisiert.


Anspruch[de]

1. Zusammensetzung enthaltend Submukosa der Harnblase, die von sowohl den abluminalen Muskelschichten und wenigstens dem luminalen Bereich der Tunica mucosa eines Segmentes einer Harnblase eines warmblütigen Wirbeltieres abgeschält ist.

2. Gewebetransplantatzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekenzeichnet, dass die Submukosa der Harnblase fluidisiert ist.

3. Gewebetransplantatzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Submukosa der Harnblase mit einer Protease für einen ausreichend langen Zeitraum zur Solubilisierung des Gewebes verdaut ist und eine im Wesentlichen homogene Lösung bereitstellt.

4. Gewebetransplantatzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Submukosa der Harnblase getrocknet ist und in pulverförmiger Form vorliegt.

5. Gewebetransplantatzusammensetzung nach Anspruch 1, die zu einem Zylinder mit einem vorbestimmten luminalen Durchmesser geformt ist und entlang der Länge des Zylinders genäht ist.

6. Gewebetransplantatzusammensetzung nach Anspruch 1, die zur Verwendung als ein Bindegewebeersatz durch Dehnen konditioniert ist, um ein Transplantatkonstrukt zu erzeugen, welches länger als das Segment des Gewebes der Harnblase ist, aus welchem dieses geformt wurde.

7. Zur Herstellung eines nicht-imunogenen Gewebetransplantats brauchbare Zusammensetzung, die in der Lage ist, ein endogenes Gewebewachstum zu induzieren wenn es in wärmblütigen Wirbeltieren implantiert ist, wobei die Zusammensetzung Submukosa der Harnblase aufweist, die von sowohl den abluminalen Muskelschichten und wenigstens dem luminalen Bereich der Tunica mucosa eines Segmentes einer Harnblase eines warmblütigen Wirbeltieres abgeschält ist.







IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com