DE60009275T2

DE60009275T2 - Gefässtransplantat aus expandiertem polytetrafluorethylen mit einer beschichtung

Info

Publication number: DE60009275T2
Application number: DE60009275T
Authority: DE
Inventors: Roshan Bridge of Weir MAINI; Karen Kelso
Original assignee: Vascutek Ltd
Current assignee: Vascutek Ltd
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 2000-04-25
Publication date: 2005-01-27
Anticipated expiration: 2020-04-26
Also published as: DE60009275D1; WO2001080918A1; EP1173237B1; ATE262357T1; EP1173237A1; AU4585400A; US6368347B1; CA2365274A1; JP2003530971A; US6976952B1

Description

Gefäßprothesen, die aus einer Web- oder Wirkware aus einem Polyester (z. B. DACRON-Polyester, einer Handelsmarke von E. I. du Pont de Nemours & Co., Inc.) oder aus Folien aus Polytetrafluorethylen gefertigt sind, sind gegenwärtig erhältlich oder auf dem Stand der Technik beschrieben worden. Röhren aus expandiertem Polytetrafluorethylen (ePTFE) weisen eine mikroporöse Struktur auf, die aus mit vielen winzigen Fibrillen untereinander verbundenen kleinen Knoten besteht. Das ePTFE wird zu Röhren extrudiert, um Gefäßtransplantate zu fertigen. Obwohl unter Verwendung eines solchen Materials hergestellte Gefäßtransplantate im Allgemeinen klinisch erfolgreich sind, neigt dieses Transplantat dazu, an den Nahtlöchern, wo das Transplantat an einem Patienten befestigt ist, Blut entweichen zu lassen. Die im Allgemeinen unnachgiebigen Charakteristiken des ePTFE-Materials bedeuten, dass sich das Material dem kleineren Durchmesser des Nahtmaterials nicht eng anpassen kann, wenn die Suturnadeln ein Loch in der Folie erzeugen. Daher neigt das Transplantat dazu, Blut um die Ränder der Nahtmaterialien herum entweichen zu lassen. Möglicherweise müssen intraoperative Maßnahmen einschließlich Kompression oder anderen physischen Eingreifens ergriffen werden, um die Blutung zu verringern oder zu unterbinden, und diese Prozeduren verlängern unweigerlich die Operationsdauer und sind offensichtlich nicht wünschenswert.
Vorhergehende Lösungen dieses Problems des Entweichens durch Nahtlöcher haben sich auf das Füllen der porösen Struktur des ePTFE-Materials mit einem bioresorbierbaren Dichtungsmittel gestützt. Zum Beispiel schlägt Okita in dem US Patent 4,193,138 die Einführung eines wasserlöslichen Polymers in die Poren des ePTFE-Materials und die anschließende Behandlung des Polymers, um es wasserunlöslich zu machen, vor. In dem US Patent 5,665,114 schlagen Weadock et al. vor, die Poren mit festem biokompatiblem Material natürlichen Ursprungs zu füllen. Eine wasserlösliche Substanz wird in die Poren eingeführt und behandelt, um sie wasserunlöslich zu machen. Wedlock et al. offenbaren in US 5,716,660 ein e-PTFE-Substrat, das Poren aufweist, die mit einem festen, biokompatiblen Material natürlichen Ursprungs gefüllt sind.
In Verbindung mit aus Web- oder Wirkware hergestellten Transplantaten sind Materialien wie Kollagen oder Gelatine auf die hochporöse Oberfläche solcher Textilien aufgetragen worden. Siehe zum Beispiel die US Patente 3,272,204; 4,747,848; 4,842,575 oder 5,197,977. Es ist zu erwarten, dass die Materialien in die von der Web- oder Wirkstruktur des Gewebes geschaffenen Leerräume eindringen und damit die Blutentweichung durch das gesamte Gewebe, so wie auch an den Stellen, an denen das Nahtmaterial durch das Gewebe verläuft, verringern. Selbstverständlich ist das Problem des Entweichens durch Nahtlöcher bei Gewebetransplantaten nicht so ernst wie bei ePTFE-Transplantaten, da sich die Fasern des Gewebes auseinander spreizen, um den Durchgang der Suturnadel zu ermöglichen, und dann zu einer an einem Nahtmaterial anliegenden engeren Konfiguration zurückkehren.
Die Prothese der vorliegenden Erfindung versucht, die Einschränkungen des Stands der Technik zu überwinden, indem ein ePTFE-Gefäßtransplantat bereitgestellt wird, das eine im Wesentlichen einheitliche Beschichtung aus bioresorbierbarem Gel auf einer äußeren Oberfläche davon aufweist. Das Verfahren der Auftragung bewirkt vorzugsweise, dass die Beschichtung im Wesentlichen gänzlich auf die äußere Oberfläche beschränkt ist, was bedeutet, dass das Eindringen der Beschichtung in die Poren des ePTFE-Materials minimal ist. Vorzugsweise wird das bioresorbierbare Gel mit Glycerol weichgemacht. Sorbitol könnte auch verwendet werden.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden unten mit Bezug auf die Figuren beschrieben, in denen:
1 eine perspektivische Ansicht einer röhrenförmigen Gefäßprothese ist;
2 eine Querschnittsansicht einer Schicht aus ePTFE-Material mit einer Gelatine-Beschichtung ist;
3 eine Querschnittsansicht des ePTFE-Materials aus 2 ist, die ein Nahtmaterial darstellt, das durch ein von einer Suturnadel erzeugtes Loch verläuft;
4 eine Fotografie eines unbeschichteten ePTFE-Transplantats des Stands der Technik ist, die das Entweichen durch Nahtlöcher aufgrund des 5/0 Prolene-Nahtmaterials zeigt;
5 eine Fotografie eines beschichteten ePTFE-Transplantats gemäß der Erfindung ist, die das Entweichen durch Nahtlöcher aufgrund eines 5/0 Prolene-Nahtmaterials zeigt;
6 eine Mikrofotografie ist, die ein beschichtetes ePTFE-Transplantat gemäß der Erfindung (Vergrößerung ×330) zeigt;
7 ein Diagramm ist, das den Blutverlust von verschiedenen ePTFE-Transplantaten nach der Implantation in Beispiel 5 zusammenfasst;
8 ein Diagramm ist, das die Zeit zeigt, die von verschiedenen ePTFE-Transplantaten nach der Implantation in Beispiel 5 zum Erreichen der Hämostase verbraucht wurde;
9 ein Diagramm ist, das den Prozentsatz chirurgischer Prozeduren in Beispiel 5 zeigt, die verschiedene ePTFE-Transplantate involvieren, welche SURGICEL^TM-Anwendung zum Regeln von Blutverlust erfordern;
10 ein Diagramm ist, das den Prozentsatz chirurgischer Prozeduren in Beispiel 5 zeigt, die verschiedene ePTFE-Transplantate involvieren, welche eine Verabreichung von Protaminsulfat zum Regeln von Blutverlust erfordern.
In den Figuren und in dieser Beschreibung werden gleiche Ziffern zum Verweis auf gleiche Teile verwendet.
1 stellt ein röhrenförmiges Gefäßtransplantat 10 dar. Ein Gefäßtransplantat 10 beinhaltet eine Röhre aus ePTFE-Material 12, die eine Innenfläche 14 und eine Außenfläche 16 aufweist. Es wird erwartet, dass die Innenfläche 14 an einen Blutfluss anliegt, wenn das Transplantat im Körper eines Patienten implantiert ist. Die Außenfläche 16 ist mit einer Gelbeschichtung 18 beschichtet (die Dicke der Gelbeschichtung wurde in der Figur zur Verdeutlichung übertrieben). Vorzugsweise ist die Beschichtung 18 auf lediglich die Oberfläche beschränkt. Die Beschichtung dringt nicht signifikant in die Leerräume im ePTFE-Material ein. Ein geringfügiges Eindringen (üblicherweise nur wenige Mikrometer) wird auftreten (siehe 6).
Im Allgemeinen beträgt das Eindringen der Beschichtung in das ePTFE weniger als 50 μm, üblicherweise weniger als 20 μm, vorzugsweise weniger als 10 μm, noch bevorzugter weniger als 5 μm.
Die Dicke des ePTFE-Materials selbst ist im Allgemeinen 200-600 μm dick (abhängig von der Art des Transplantats), typischerweise 400-500 μm, so dass der Grad des Eindringens der Beschichtung in das ePTFE-Material im Allgemeinen weniger als 10 % der (unbeschichteten) Wanddicke beträgt, üblichererweise weniger als 5 % und vorzugsweise weniger als 3 % (zum Beispiel 1 % oder 2 %).
Wie in 2 dargestellt, beinhaltet das ePTFE-Material 12 eine Vielzahl von Knoten 26, die durch Fibrillen 28 untereinander verbunden sind. Diese Struktur bildet Leerräume oder Poren 30 zwischen den Fibrillen. Der Fachmann erkennt, dass die Charakteristik der Fibrillen und Leerräume durch verschiedene Behandlungen modifiziert werden kann. Ungeachtet der ausgewählten Größe der Leerräume bleibt die Gelbeschichtung 18 jedoch grundsätzlich gänzlich auf der äußeren Oberfläche 14 der Folie 12. Es wird angenommen, dass diese Struktur die Flexibilität des Transplantats 10 verbessert, während sie gleichzeitig eine Abdichtung um die Nahtmaterialien bietet.
Es wird erwogen, das Transplantat 10 im Einsatz im Körper eines Patienten an die Stelle zu nähen. Eine Suturnadel 24 mit einem daran befestigen Nahtmaterial 22 wird durch das ePTFE-Material 12 und die Gelbeschichtung 18 geführt, wodurch ein Nahtloch 20 verursacht wird. Wie in 3 gesehen werden kann, verursacht die Nadel ein Loch 20, das weiter als das Nahtmaterial 22 ist. Aufgrund der Eigenschaften des ePTFE-Materials 12 kollabiert das Material 12 nicht elastisch um das Nahtmaterial. Dies kann zum Entweichen von Blut um das Nahtmaterial führen. In der vorliegenden Erfindung kollabiert die Gelbeschichtung 18 jedoch radial um das Nahtmaterial und schließt das Nahtloch, während die Heilung stattfindet.
Die Gelbeschichtung 18 ist vorzugsweise eine bioresorbierbare Gelatine, und jede Gelatine von pharmazeutischem Grad kann verwendet werden. Eine geeignete Gelatine ist eine Säugetiergelatine, wie zum Beispiel in dem US Patent 4,747,848, das hierin unter Bezugnahme inkorporiert ist, beschrieben. Eine solche Gelatine beinhaltet eine Mischung aus 50 normaler Kalkknochengelatine und 50 % normaler Gelatine, die mit Chlorid aus Bernsteinsäure behandelt wurde. Eine Gelatinelösung in Wasser von pharmazeutischem Grad ist zweckmäßig für die Beschichtung von Transplantaten.
Andere Gele, wie etwa ein Polysaccharidgel wie etwa Dextran^TM-Gel, können ebenfalls verwendet werden.
Als Alternative dazu können weitere angemessene synthetische und biologische Hydrogele verwendet werden. Die Präparate solcher Hydrogele sind auf dem Stand der Technik bekannt. Synthetische Hydrogele können Poly(2-hydroxyethylmethacrylat) [PHEMA]; Poly(vinylalkohol) [PVA]; Poly(ethylenoxid) [PEO]; Poly(carboxylsäuren); Poly(N-vinyl-2-pyrolliden) [PVP] oder andere synthetische hydrophile Polymere umfassen. Biologische Hydrogele können Stärken, Alginate, Zellulosen, Agar, Chitosan, Kollagengele und dergleichen umfassen.
Die Gelbeschichtung 18 kann durch ein einfaches Tauchbeschichten des Transplantats auf das Transplant aufgetragen werden. Wünschenswerterweise wird das Lumen des Transplantats, wo nur eine äußere Beschichtung erfordert ist, während des Tauchens geschützt, zum Beispiel indem das Transplantat auf einen Dorn montiert wird. Das Transplantat kann auf der Oberfläche einer Gelbeschichtungslösung einfach rotiert werden. Eine oder mehrere Beschichtungen können aufgetragen werden, um die erforderliche Dicke der Beschichtung zu erreichen. Wir haben festgestellt, dass 2, 3 oder 4 Beschichtungen gute Ergebnisse mit einer Tauchbeschichtungsauftragung ergeben, aber wenn nötig 5 oder mehr Beschichtungen aufgetragen werden können. Als Alternative dazu kann die Gelbeschichtung auf das Transplantat gesprüht werden.
Zweckmäßigerweise kann die Oberfläche des Transplantats vor der Auftragung der Gelbeschichtung mit einem Lösungsmittel, das mit Wasser mischbar ist, vorher angefeuchtet werden. Jedes mit Wasser mischbare Lösungsmittel kann geeignet sein, aber besonders können Alkohole wie etwa Ethanol und Methanol, sowie Ketone wie etwa Aceton erwähnt werden.
Als Alternative dazu kann das Transplant durch Plasmabearbeitung vorbehandelt werden.
Ein Plasma ist ein teilweise ionisiertes Gas, das Ionen, Elektronen, Atome und neutrale Spezies enthält und geschaffen wird, um eine Sammlung von Materie, die als 4. Zustand bezeichnet wird, zu erzeugen. Für jede gewählte Prozedur wird ein geeignetes Gas in eine Plasmakammer eingeführt und mit der Hilfe eines Hochfrequenzgenerators ionisiert. Plasmabehandlungen bieten ein zuvor unbekanntes Spektrum möglicher Oberflächenmodifizierungen zur Verbesserung von Polymeren, von einfachen topografischen Änderungen bis hin zur Erzeugung von Oberflächenchemie und Beschichtungen, die sich von dem Massenpolymer radikal unterscheiden. Ferner sind Plasmabehandlungen in ihrer Materialverwendung umweltfreundlich und ökonomisch. Typischerweise verwendete Gase umfassen O₂, Ar, N₂ und CF₄, oder Mischungen aus ihnen. Andere geeignete Prozessgase umfassen He, NH₃, N₂O und CO₂. Die Plasmatechnik kann verwendet werden, um viele Materialien, die in einer Mehrzahl von Anwendungen verwendet werden, an der Oberfläche zu modifizieren, zu ätzen, zu reinigen oder zu aktivieren. Wir haben festgestellt, dass die Plasmabehandlung verwendet werden kann, um die Oberfläche von ePTFE zur Verbesserung ihrer hydrophilen Eigenschaften für nachfolgende Beschichtungsauftragungen zu verändern. Unter Plasmaaktivierung versteht man die Veränderung der Oberflächencharakteristiken durch Addition neuer chemischer Gruppen von aktiven Spezies, die in einem Plasma erzeugt wurden, oder die Substitution von Gruppen, die normalerweise in dem Grundpolymer vorliegen, durch sie. Hier involviert dieser Prozess den Ersatz von hoch hydrophoben ePTFE-CF-Molekülen mit hoch reaktiven Carbonyl-, Carboxyl- und Hydroxylgruppen. Nach der Behandlung wird die Oberfläche zeitweise reaktiv. Schätzungsweise bleibt die reaktive Oberfläche bis zu 48 Stunden lang brauchbar, obwohl der Prozess verändert werden kann, um längere oder kürzere reaktive Eigenschaften der Oberfläche, wie erfordert, zu erzeugen.
Plasmasysteme beinhalten 4 Hauptkomponenten, und zwar ein Vakuumbehältnis, eine Pumpgruppe, ein Gas-Einfuhr- und Regelsystem und einen Hochfrequenzgenerator. Plasmatechnologie ist eine wohlgeregelte und reproduzierbare Technik; zudem gibt es dabei keine Substratbeschädigung und keine Änderungen der Masseneigenschaften mit der Ausnahme derjenigen, die zeitweise auf dem molekularen Niveau auf der äußersten Oberfläche des Substratpolymers erhältlich sind. Die Modifizierung, die auftritt, wenn ein Polymer-Material einem Plasma ausgesetzt wird, wird zu einem großen Teil durch Folgendes bestimmt:

1) das/die Prozessgas(e),
2) Plasma-Expositionszeit,
3) die Energie- und Leistungsdichten, und in geringerem Maße
4) die ursprüngliche Zusammensetzung der Oberfläche.

Arten der Modifizierungen reichen von relativ einfachen Änderungen der Oberfläche durch morphologische Aufrauhung oder Glättung bis zur komplexen Transplantation fundamental unterschiedlicher funktioneller Gruppen oder molekularer Anteile, bis hin zu vollständig umhüllenden Beschichtungen, die die Oberflächeneigenschaften des Massenmaterials komplett verändern. Die Chemie freier Radikale scheint die dominante mechanistische Vorgehensweise zum Erreichen der meisten Oberflächenmodifizierungen zu sein. Trotz der hohen Komplexität der resultierenden Chemie in einem typischen Plasma ist es möglich, den Prozess daraufhin zuzuschneiden, an den polymeren Oberflächen spezifische gezielte Änderungen vorzunehmen (siehe Plasma Processing of Advanced Materials, Hrsg. Collins und Rej, MRS Bulletin, August 1996 – besonders Kapitel IV, Coates und Kaplan).
Hoch angesehene Zulieferer von Plasma-Austattungen, die für medizinische Anwendungen beabsichtigt sind, umfassen Europlasma in Belgien und Hybrid Technology Services Ltd., Bristol. Beide Unternehmen sind sehr in der Produktion von kundenspezifischen Plasma-Behandlungssystemen für zahlreiche Anwendungen, aber am relevantesten für solche im biomedizinischen Bereich, involviert.
Überlicherweise werden durch diese Verfahrensweise nur ein oder zwei Schichten von Gelbeschichtung (zum Beispiel Gelatine) benötigt, aber gelegentlich können 3 oder mehr Schichten nötig sein.
Die Gelbeschichtung wird behandelt, um eine Quervernetzung im Gel zu induzieren, zum Beispiel indem sie Formaldehyd oder anderen, ähnlichen Wirkstoffen ausgesetzt wird.
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die folgenden, nicht einschränkenden Beispiele weiter beschrieben.
BEISPIEL 1
Eine 10%ige Lösung von Gelatine in Wasser von Umkehrosmose-Qualität unter Verwendung von 1 Teil Kalkknochen- und 1 Teil sukzinylierter Gelatine wurde täglich bereitet und bis zur Verwendung bei einer konstanten Temperatur von 37 °C in einem Ofen aufbewahrt. Um sukzinylierte Gelatine zu produzieren, wird Kalkknochengelatine mit Chlorid aus Bernsteinsäure behandelt. Längen einer ePTFE-Röhre wurden sicher auf einen Dorn gepasst. Jedes Ende des Transplantats wurde mit Draht gebunden, um die ePTFE-Röhre für die Beschichtung sicher festzumachen.
Die Gelatinelösung wurde dann in einen vertikalen Behälter auf einer Heizplatte gegossen. Die Temperatur der Gelatine wurde zwischen 35 und 40 °C gehalten, um zu gewährleisten, dass sich die Lösung während der Verwendung nicht setzen würde. Ein zweiter vertikaler Behälter mit Isopropanol wurde ebenfalls bereitet, und der Dorn, mit dem Transplantat, wurde für 1 Minute in diesen zweiten Behälter gegeben. Überschüssiges Isopropanol wurde entfernt, und der Dorn wurde umgehend für ungefähr 10 Sekunden in die Gelatinelösung gegeben. Das Isopropanol-Bad bereitet die äußere, hydrophobe Oberfläche des ePTFE Materials darauf vor, die Gelatine aufzunehmen, indem es die äußere Oberfläche anfeuchtet. Der Dorn wurde in der Gelatinelösung von Hand rotiert, um die komplette Beschichtung der ePTFE-Röhre zu gewährleisten. Bei der Entfernung wurde die Gelatine von Hand entlang der Länge der Röhre massiert, während sie vor einem Kaltluftlüfter rotiert wurde. Diese Prozedur wurde umgehend nach der Entfernung des ePTFE-Transplantats aus der Gelatinelösung durchgeführt. Mit der Massage wurde aufgehört, sobald sich die Gelatine klebrig anzufühlen begann. Übermäßige manuelle Betätigung führte zu Uneinheitlichkeit und Abblätterung der Beschichtung. Der Dorn, mit dem Transplantat, wurde vor einem kalt blasenden Lüfter gelassen, um vor dem Auftragen einer zweiten Beschichtung komplett zu trocknen. Nach Auftragung einer letzten, dritten Beschichtung wurde das Transplantat für 1 Stunde trocknen gelassen, bis es hart war. Nach dem Trocknen wurde das Transplantat von den Drahtbindungen getrennt und das beschichtete Transplantat wurde vom Dorn entfernt. Ein dritter vertikaler Behälter mit einer 50%igen Lösung aus Formaldehyd wurde ebenfalls bereitet, und das beschichtete Transplantat wurde über Nacht in diese Lösung gegeben, um Quervernetzung zu induzieren.
Das beschichtete PTFE-Transplantat wurde nach dem Quervernetzen entfernt und für mindestens 5 Stunden gewaschen, bevor es weichgemacht wurde. Für diesen Prozess wurde eine 80%ige Glycerollösung bereitet und in einem Wasserbad auf 65 °C erwärmt. Beschichtete Transplantate wurden für 30 Minuten in diese Lösung gegeben, bis sie sich weich und flexibel anfühlten. Die Transplantate wurden für einen letzten Waschvorgang aus der Glycerollösung entfernt. Das letzte Waschen involvierte ein 15 Minuten langes Untertauchen in Isopropanol bei 125 U/min, um überschüssiges Glycerol zu entfernen. Die behandelten Transplantate wurden zuletzt mit einem Lüfter luftgetrocknet. Vor dem letzten Sterilisieren und Verpacken wurden die beschichteten ePTFE-Transplantate vorsichtig aus ihrem beschichteten komprimierten Zustand von Hand gestreckt, um die Flexibilität und Streckfähigkeit zu fördern.
BEISPIEL 2
Eine 15%ige Lösung von Gelatine in Wasser von Umkehrosmose-Qualität wurde täglich bereitet und bis zur Verwendung bei einer konstanten Temperatur von 37 °C in einem Ofen aufbewahrt. Längen einer ePTFE-Röhre wurden sicher auf einen Dorn gepasst. Jedes Ende des Transplantats wurde mit Draht gebunden, um die ePTFE-Röhre für die Beschichtung zu sichern.
Die Gelatinelösung wurde dann in einen vertikalen Behälter auf einer Heizplatte gegossen. Die Temperatur der Gelatinelösung wurde zwischen 35 und 40 °C gehalten, um zu gewährleisten, dass sich die Lösung während der Verwendung nicht setzen würde. Ein zweiter vertikaler Behälter mit Isopropanol wurde ebenfalls bereitet, und der Dorn, mit dem Transplantat, wurde für 1 Minute in diesen zweiten Behälter gegeben. Überschüssiges Isopropanol wurde entfernt, und der Dorn wurde umgehend für ungefähr 15 Sekunden in die Gelatinelösung gegeben. Während dieser Zeit wurde der Dorn von Hand rotiert, um die komplette Beschichtung der ePTFE-Röhre zu gewährleisten. Bei der Entfernung wurde die Gelatine von Hand entlang der Länge der Röhre massiert, während sie vor einem Kaltluftlüfter rotiert wurde. Diese Prozedur wurde umgehend nach der Entfernung des ePTFE-Transplantats aus der Gelatinelösung durchgeführt. Mit der Massage wurde aufgehört, sobald sich die Gelatine klebrig anzufühlen begann. Übermäßige manuelle Betätigung führte zu Uneinheitlichkeit und Abblätterung der Beschichtung. Der Dorn, mit dem Transplantat, wurde vor einem kalt blasenden Lüfter gelassen, um vor dem Auftragen einer zweiten Beschichtung komplett zu trocknen. Nach Auftragung einer letzten, dritten Beschichtung wurde das Transplantat für 1 Stunde trocknen gelassen, bis es hart war. Nach dem Trocknen wurde das Transplantat von den Drahtbindungen getrennt, und das beschichtete Transplantat wurde vom Dorn entfernt. Ein dritter vertikaler Behälter, der eine 50%ige Lösung aus Formaldehyd enthielt, wurde ebenfalls bereitet, und das beschichtete Transplantat wurde über Nacht in diese Lösung gegeben, um Quervernetzung zu induzieren.
Das beschichtete PTFE-Transplantat wurde nach dem Quervernetzen entfernt und für mindestens 5 Stunden gewaschen, bevor es weichgemacht wurde. Für diesen Prozess wurde eine 80%ige Glycerollösung bereitet und in einem Wasserbad auf 70 °C erwärmt.
Beschichtete Transplantate wurden für 30 Minuten in diese Lösung gegeben, bis sie sich weich und flexibel anfühlten. Die Transplantate wurden für eine letzte Waschung aus der Glycerollösung entfernt. Das letzte Waschen involvierte ein 15 Minuten langes Untertauchen in Isopropanol bei 125 U/min, um überschüssiges Glycerol zu entfernen. Die PTFE-Transplantate wurden zuletzt mit einem Lüfter luftgetrocknet. Vor dem letzten Sterilisieren und Verpacken wurden die beschichteten ePTFE-Transplantate vorsichtig aus ihrem beschichteten komprimierten Zustand von Hand gestreckt, um die Flexibilität und Streckfähigkeit zu fördern.
Gefäßtransplantate aus expandiertem Polytetrafluorethylen, die gemäß den beschriebenen Techniken behandelt wurden, zeigen gegenüber unbeschichteten Transplantaten eine unerwartet erhöhte Streckfähigkeit in Längsrichtung auf. Eine Streckfähigkeit in Längsrichtung ist wünschenswert, um die Notwendigkeit für eine präzise Längenanpassung während der Implantation zu verringern. Im Allgemeinen haben Behandlungen zur Erhöhung der Dehnbarkeit von ePTFE-Transplantaten in der Vergangenheit Wärmebehandlungen, die die Knoten/Fibrillen-Struktur der Transplantate modifizieren, eingesetzt. Die erfindungsgemäßen Transplantate bieten eine erhöhte Streckfähigkeit in Längsrichtung, ohne die Knoten/Fibrillen-Struktur des Transplantats zu verändern.
Die verbesserten Charakteristiken des Transplantats wurden unter Verwendung eines Verlängerungstests geprüft. In diesem Test wurden die Längen unbeschichteten und beschichteter Gefäßtransplantate gemessen. Ein Ende des Transplantats wurde sicher festgemacht, und von dem entgegengesetzten Ende wurden ausgewählte Gewichte gehängt. Die verlängerte Länge wurde gemessen und die prozentuale Vergrößerung der Länge wurde berechnet. Die Gewichte wurden von den beschichteten Transplantaten entfernt, und die Transplantate konnten nach der Verlängerung auf eine unbelastete Länge zurückkehren. Die unbelastete Länge nach der Verlängerung wurde gemessen, und die ausgewählten Gewichte wurden nochmals angewendet. Eine zweite verlängerte Länge wurde gemessen, und die prozentuale Vergrößerung der zweiten verlängerten Länge gegenüber der unbelasteten Länge nach der Verlängerung wurde berechnet. Die beobachteten Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1
Aus der vorhergehenden Beschreibung sollte ersichtlich werden, dass die vorliegende Erfindung ein ePTFE-Gefäßtransplantat mit einer im Wesentlichen einheitlichen Beschichtung aus einem bioresorbierbaren Gel auf einer äußeren Oberfläche versieht. Des Weiteren sollte ersichtlich werden, dass in der Form der Elemente davon verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Sinn und den Bereich der Erfindung zu verlassen, wobei die Form und die Beispiele, die hierin zuvor beschrieben wurden, lediglich beispielhafte Ausführungsformen sind.
BEISPIEL 3
In-vitro-Prüfen von beschichtetem PTFE
Beschichtete ePTFE-Transplantate, die gemäß Beispiel 1 bereitet worden waren, und gleichwertige unbeschichtete ePTFE-Transplantate wurden mit Tierblut, das mit Citrat versetzt worden war, unter einen Druck von 120 mm Quecksilber gesetzt. Ein 5/0 Prolene-Nahtmaterial wurde dann durch das Transplantat geführt. Der Blutverlust wurde gemessen und das Transplantat fotografiert. Das Verfahren wurde unter Verwendung der normalen Mischung zum Prüfen des Entweichens aus Propanol und Glycerol wiederholt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 und die Fotografien sind in 4 und 5.
Es ist offensichtlich, dass die auf den beschichteten erfindungsgemäßen PTFE-Transplantaten vorliegende Gelatinebeschichtung eine dramatische Verringerung der Blutung an Nahtlöchern bietet.
Environmental-Rasterelektronenmikroskopie (Gleitdruck-REM) wurde verwendet, um die Gelatinebeschichtung in ihrem hydratisierten Zustand betrachten zu können. Die Abbildung in 6 zeigt eine einheitliche Schicht, die um 50 μm dick ist und eine kurze Strecke von weniger als 50 μm, vorzugsweise weniger als 20 μm, zum Beispiel weniger als 10 μm, in die Oberfläche des ePTFE eindringt.
Die üblichen physikalischen Parameter wurden vor und nach der Beschichtung des Transplantats gemessen. Dabei wurde keine Verringerung in einem der Parameter festgestellt. Als Beispiel sind die Werte für die Nahtzurückhaltung in Tabelle 3 gegeben. Es wird eine leichte Erhöhung nach der Beschichtung festgestellt. Tabelle 2 – Entweichungsraten durch Nahtlöcher von beschichtetem ePTFE gegenüber unbeschichtetem ePTFE
Tabelle 3 – Ergebnisse der Nahtzurückhaltung von beschichtetem ePTFE und unbeschichtetem ePTFE
BEISPIEL 4
Tierversuche
Standard ePTFE (Sulzer Vascutek) und beschichtete ePTFE-Transplantate, die gemäß Beispiel 1 bereitet worden waren, wurden durch den Vergleich mit herkömmlichen ePTFE-Transplantaten (erhalten von Impra) in einem infrarenalen Hundemodell bewertet.
Das mit Gelatine abgedichtete ePTFE-Transplantat demonstrierte im Vergleich zu den herkömmlichen (unbeschichteten) ePTFE-Transplantaten von sowohl Sulzer Vascutek als auch Impra gute Handhabungs- und Nahtcharakteristiken, sowie beeindruckende akute hämostatische Eigenschaften in Hinsicht auf Blutverlust und Zeit bis zur Hämostase.
Die Wirksamkeit von Gelatine imprägnierten ePTFE-Transplantaten in einem Hundeabdomenmodell wurde sowohl in Hinsicht auf die Rolle der Gelatine bei der Verhinderung von Blutverlust und -aussickern nahe Anastomosen zur Zeit der Operation als auch auf die Aufrechterhaltung akuter Transplantathämostase beurteilt.
Material und Methoden
Transplantatauswahl
Es wurde ein Gelatine-ePTFE-Gefäßtransplantat mit einem Durchmesser von 6 mm verwendet. Die Struktur ist aus festen Knoten aus PTFE, die durch zahlreiche dünne Mikrofibrillen aus PTFE untereinander verbunden sind, gefertigt. Diese Fibrillen sind entlang der Längsachse des Transplantats ausgerichtet, und zwar in der Richtung des Blutflusses, während die Knoten zu derselben Achse senkrecht stehen. Das ePTFE-Transplantat mit dünner Wand wurde gemäß Beispiel 1 mit Gelatine imprägniert.
Tierauswahl
Sieben ausgewachsene Mischlingshunde beider Geschlechter, von denen jeder zwischen 20 und 25 kg wog, wurden ausgewählt und gemäß den Bestimmungen des Canadian Council on Animal Care behandelt. Vor der Operation wurden hämatologische Routinetests durchgeführt, einschließlich Hämatokrit-, Leukozyten- und Plättchenzählungen, Plättchenaggregation und Thromboelastographie.
Operation
Die Hunde wurden für 24 Stunden vor der Operation nicht gefüttert. Ihnen wurde ein i.m. Prämedikationsbolus von 0,05 mg/kg Atropinsulfat (MTC Pharmaceuticals, Cambridge, ON, Kanada) und 0,1 mg/kg Acepromazinmaleat (Atravet^®, Ayerst Laboratories, Montreal, QC, Kanada) verabreicht. Dann wurden sie mit 10 mg/kg i.v. Natriumthiopental (Pentothal^®, Abbott Laboratoires, Montreal, QC, Kanada) betäubt, intubiert und mechanisch beatmet. Isoflurangas (Aerrane^®, Janssen, North York, ON, Kanada) wurde verwendet, um die Betäubung je nach Erfordernis aufrechtzuerhalten. Intravenöse Infusionen von Ringer-Laktat wurden injiziert, um für die Dehydrierung während der Operation zu kompensieren. Das Abdomen wurde rasiert, und die Haut wurde mit Hibitane^® Chlorhexidin-Gluconat (Ayerst) und 10%iger topischer Proviodine^® USP Jodlösung (Rougier, Chambly, QC, Kanada) desinfiziert.
Ein Medianeingriff in das untere Abdomen wurde durchgeführt, und die Abdominalaorta wurde von den Nierenarterien bis zur Dreiteilung der Aorta isoliert. Nach einer kollateralen Ligatur wurde den Tieren mindestens 5 Minuten vor dem Abklemmen der Gefäße 0,5 mg/kg intravenöses Heparin (Hepalean^®, Organon Teknika Inc, Toronto, ON, Kanada) gegeben. Die Gelatine-ePTFE-Transplantate wiesen einen Durchmesser von 6 mm und eine Länge von 5 cm auf. Jede End-zu-End-Anastomose wurde mit 6/0 Surgilene^® monofilem Polypropylen-Nahtmaterial (CF-30) mit doppelten, atraumatischen Rundekörpernadeln mit Rundspitze (double-armed, atraumatic taper needles; Davis & Geck, Newark, NJ, USA) durchgeführt. Im Anschluss an die Loslösung der Klemmen wurde der Blutverlust durch die Nadellöcher unter einem strengen Protokoll, das in dem folgenden Abschnitt beschrieben wird, gemessen. Bei kompletter Hämostase wurde das Abdomen unter Verwendung von 2/0 Vicryl^® und monofilem PDS-Nahtmaterial in Schichten geschlossen, und die Haut wurde geklammert. Nach dem Erwachen wurden die Tiere in ihre Käfige zurückgebracht und nach einer unbeschränkte Standarddiät gefüttert. Außerdem erhielten sie für 3 Tage 0,2 mg/kg Butorphanoltartrat (Torbugesic^®, Ayerst) als post-operatives Analgetikum.
Akute Hämostase
Um die Blutung durch die Nadellöcher nach Beendigung beider End-zu-End-Anastomosen des Gelatine-ePTFE-Transplantats zu beurteilen, wurde ein Protokoll entworfen, um den Blutverlust umgehend in Anschluss an die Lösung der Gefäßklemmen zu messen. Dies wurde bestimmt, indem die mit Blut vollgesogenen medizinische Mullverbände sowie das Blutvolumen, falls vorhanden, das durch Absaugen entfernt wurde, gezählt wurden. Labortests haben gezeigt, dass in einem Mullverband ungefähr 15 ml Blut zurückgehalten werden können. Durch das Zählen der Anzahl von mit Blut vollgesogenen Mullverbänden und das durch das Absaugen erhaltene Volumen war es möglich, den Blutverlust von jedem Transplantat abzuschätzen. Das Protokoll umfasste eine Reihe von Schritten, die entworfen waren, um den post-operativen Blutverlust zu verringern. Phase 1 war die erste 10 Minuten lange Zeitspanne nach dem Lösen der Klemmen, in der Blut frei gesammelt wurde; Phase 2 war das Zeitintervall zwischen 10 und 20 Minuten, in dem ein Stück Zellulosewickel (Surgicel^TM, Johnson & Johnson Medical Inc, Arlington, TX, USA) um die Anastomosenlinien gegeben wurde, um das Anhalten des Blutentweichens zu unterstützen; und Phase 3 überspannte die Zeitspanne nach 20 Minuten Blutverlust, in der die Wirkung des Heparins durch eine halbe Dosis Protaminsulfat (Fujisawa Canada Inc, Markham, ON, Kanada) reversiert wurde. Hämostase wurde üblicherweise nach ungefähr 30 bis 40 Minuten nach dem Lösen der Klemmen erzielt. Die Menge des Blutverlusts und die Zeit bis zur kompletten Hämostase wurden dann durch einen Versuchskoordinator nach Absprache mit, aber unabhängig von, dem Chirurgen aufgezeichnet.
Statistische Analyse
Die Ergebnisse hinsichtlich Blutverlust und der Zeit bis zur kompletten Hämostase wurden zur statistischen Signifikanz unter Verwendung der ANOVA-Analyse verglichen, wobei ein p-Wert von <0,05 als statistisch signifikant angesehen wurde.
ERGEBNISSE
Implantation und Nachuntersuchung
Alle 7 Operationen waren erfolgreich, und es wurde keine Mortalität oder Morbidität berichtet. Die Handhabungs- und Nahtcharakteristiken der Gelatine-ePTFE-Transplantate waren zufriedenstellend. Die durchschnittliche Zeit, die zur Durchführung der zwei End-zu-End-Anastomosen erforderlich war, betrug 23,0 ± 5,8 min und ließ sich mit denen eines (unbeschichteten) ePTFE-Standardtransplantats mit dünner Wand von Sulzer Vascutek (23,3 ± 4,6) und von Impra (23,4 ± 3,5 min), die in einer vorhergehenden Untersuchung verzeichnet worden waren, vorteilhaft vergleichen.
Akute Hämostase
Tabelle 4 zeigt den Blutverlust durch die Anastomosenlinien und die Zeit bis zur kompletten Hämostase, die für das Gelatine-ePTFE-Transplantat beobachtet wurde, an. Der für die Gelatine-ePTFE-Transplantate gemessene Blutverlust betrug 44,0 ± 21,6 ml und stellte sich als signifikant weniger als jene der beiden (unbeschichteten) ePTFE- Transplantate mit dünner Wand von Sulzer Vascutek (161,4 ± 54,3 ml) und von Impra (380,6 ± 245,6 ml) heraus (p < 0,05). Die Ergebnisse sind in 7 gezeigt. Ähnlich betrug die Zeit bis zur kompletten Hämostase ebenfalls weniger für das Gelatine-ePTFE-Transplantat (6,6 ± 3,0 min) im Vergleich mit dem (unbeschichteten) ePTFE-Standardtransplantat mit dünner Wand von Sulzer Vascutek (20,2 ± 9,9 min) und von Impra (30,1 ± 10,7 min) (gemessen in einer vorhergehenden Untersuchung) (siehe 8). Unter dem entworfenen Protokoll waren die Verwendung von Zellulosewickeln (siehe 9) und Protaminsulfat (siehe 10) nach einer Blutung von 10 bzw. 20 min mit den Gelatine-ePTFE-Transplantaten zusätzlich nicht notwendig.
ABSCHLIESSENDE ERKLÄRUNG
Das Gelatine-ePTFE-Transplantat demonstrierte im Vergleich zu den unbeschichteten Kontroll-Transplantaten gute Handhabungs- und Nahtcharakteristiken, sowie beeindruckende akute hämostatische Eigenschaften in Hinsicht auf Blutverlust und Zeit bis zur Hämostase. Tabelle 4: Blutverlust und Hämostase für ePTFE-Transplantate
BEISPIEL 5
Oberflächenbeschichtung von ePTFE-Gefäßtransplantaten im Anschluss an Radiofrequenz-Plasmamodifizierung.
Wir haben ePTFE-Transplantate unter Verwendung von einem optimierten O₂-Plasmasystem, das mit 1000 W, 40 kHz RF-Leistung mit einem Sauerstofffluss von 20 sccm (Standard-Kubikzentimeter pro Minute), zwischen 0,5 und 1 Torr versorgt wurde, erfolgreich beschichtet. Eine geeignete Plasmaausstattung kann von Europlasma, Belgien, oder von Hybrid Technology Services, Bristol, Vereinigtes Königreich, erhalten werden. Die Behandlungsdauer betrug ungefähr 30 Minuten, obwohl sich sowohl längere als auch kürzere Expositionszeiten gleichermaßen erfolgreich gezeigt haben. Umgehend nach der Plasma-Exposition oder innerhalb einer 48-stündigen Zeitspanne wurde ein ePTFE-Gefäßtransplantat mit Gelatine erfolgreich tauchbeschichtet, ohne dass zusätzliche Oberflächenmodifizierungsprozesse, z. B. ein vorheriges Einlegen in Alkohol, benötigt wurden. Die weitere Auftragung von nur einer zusätzlichen Schicht bot ein abgedichtetes ePTFE-Gefäßtransplantat, das denen, die gegenwärtig mit 4 Schichten Gelatinedichtungsmittel von Hand beschichtet werden, gleichwertig war. Die Schritte des Quervernetzens, Waschens und Weichmachens können, wie in Beispielen 1 und 2 beschrieben, eingeschlossen werden. Unter genauer Betrachtung mit Rasterelektronenmikroskopie wurden keine Änderungen in den Dichtungsmitteleigenschaften oder den physikalischen Eigenschaften des ePTFE-Substrats beobachtet. Eine erfolgreiche Tauchbeschichtung wurde ebenfalls unter Verwendung einer Kombination anderer Gase wie etwa Stickstoff/Wasserstoff-Mischungen und Argon erzielt.

Claims

Ein implantierbares Gefäßtransplantat, das ein expandiertes Polytetrafluorethylensubstrat beinhaltet, wobei das Substrat eine Wandstruktur mit einer Innenwand und einer Außenwand aufweist und Knoten und Fibrillen mit Poren, die zwischen den Knoten und den Fibrillen vorhanden sind, und eine im Wesentlichen einheitliche Schicht von nachgiebigem bioresorbierbarem Gel auf mindestens einem Teil einer äußeren Wand des Substrats umfasst, wobei das Material aus den Poren im Wesentlichen ausgeschlossen ist.
Implantierbares Gefäßtransplantat gemäß Anspruch 1, wobei das Gel Gelatine beinhaltet.
Implantierbares Gefäßtransplantat gemäß Anspruch 1, wobei das nachgiebige bioresorbierbare Gel Polysaccharid beinhaltet.
Implantierbares Gefäßtransplantat gemäß Anspruch 1, wobei das nachgiebige bioresorbierbare Gel ein Hydrogel beinhaltet.
Implantierbares Gefäßtransplantat gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Gel mit Glycerol weichgemacht ist.
Implantierbares Gefäßtransplantat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das bioresorbierbare Gel im Wesentlichen die gesamte Außenwand des Substrats beschichtet.
Implantierbares Gefäßtransplantat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Transplantat im Wesentlichen mehr der Länge nach nachgiebig ausdehnbar ist als ein unbeschichtetes expandiertes Polytetrafluorethylensubstrat.
Ein Verfahren zur Bereitung eines implantierbaren Gefäßtransplantats, das Folgendes beinhaltet: a) Bereiten eines expandierten Polytetrafluorethylensubstrats, das eine Wandstruktur mit einer Innenwand und einer Außenwand aufweist, und Knoten und Fibrillen und mit Poren, die zwischen den Knoten und Fibrillen vorhanden sind umfasst; b) Bereiten einer Gellösung, c) Beschichten mindestens eines Teils der Außenwand des Substrats mit einer im Wesentlichen einheitlichen Beschichtung des Gels und Quervernetzen der Gelbeschichtung, wobei das Gel aus den Poren des Substrats im Wesentlichen ausgeschlossen wird.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei der Beschichtungsschritt das Eintauchen des Transplantats in ein mit Wasser mischbares Lösungsmittel, um das Substrat vorher anzufeuchten, beinhaltet.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei das mit Wasser mischbare Lösungsmittel Isopropanol ist.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei der Beschichtungsschritt eine Plasmabehandlung des Substrats beinhaltet.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei die Plasmabehandlung Sauerstoff, Argon, Stickstoff, Tetrafluorkohlenstoffgas, oder Mischungen daraus, als Prozessgas verwendet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei der Beschichtungsschritt das Rotieren des Substrats in einem Behälter mit einer Gellösung beinhaltet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei der Beschichtungsschritt ferner das Massieren des Gels in einem Luftstrom beinhaltet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 14, das ferner die Schritte des Weichmachens des Gels mit Glycerol und des Trocknens des implantierbaren Gefäßtransplantats beinhaltet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 15, das ferner das Waschen des Transplantats für mindestens ungefähr 5 Stunden beinhaltet.
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei die Glycerollösung eine 80%ige Glycerollösung ist.
Ein implantierbares Gefäßtransplantat, das gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 17 erhältlich ist.
Ein Gefäßtransplantat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Verwendung bei Gefäßanastomosen.