DE69333947T2

DE69333947T2 - Heteromorphe Schwämme mit Wirkstoffen

Info

Publication number: DE69333947T2
Application number: DE69333947T
Authority: DE
Inventors: Arthur L. Arlington Rosenthal; Nicholas D. Doune Light; Carla A. Cambuslang Glasgow Haynes
Original assignee: Ethicon Inc
Current assignee: Ethicon Inc
Priority date: 1992-03-25
Filing date: 1993-03-25
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2013-03-26
Also published as: CA2092345A1; DE69333947D1; EP0562864A1; GB9206509D0; BR9301317A; US5700476A; ATE314101T1; EP0562864B1; US5466462A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf bioabsorbierbare Wund-Implantat-Materialien und weiter insbesondere auf heteromorphe Schwamm-Materialien, die ein oder mehrere pharmakologisch aktive Mittel enthalten und welche für die Verwendung als implantierbare Materialien bei der Wundreparatur geeignet sind.
Poröse Materialien, die aus synthetischen und/oder natürlich vorkommenden bioabsorbierbaren Materialien gebildet sind, wurden in der Vergangenheit als Wund-Verbände oder -Implantate verwendet. Das poröse Material stellt eine strukturelle Stütze und ein Gerüst für das Gewebe-Einwachsen zur Verfügung, während die Wundheilung fortschreitet. Bevorzugterweise wird das poröse Material graduell absorbiert, während sich das Gewebe um die Wunde regeneriert.
Typische bioabsorbierbare Materialien für die Verwendung bei der Herstellung von porösen Wund-Verbänden oder -Implantaten schließen synthetische bioabsorbierbare Polymere, wie zum Beispiel Polymilchsäure oder Polyglycolsäure, und ebenso Biopolymere, wie zum Beispiel die strukturellen Proteine und Polysaccharide, ein. Die strukturellen Proteine schließen Collagen, Elastin, Fibronectin, Laminin und Fibrin sowie andere Proteine der humanen Bindegewebe-Matrix ein. Von diesen ist Collagen das am meisten studierte Material.
Collagen ist das am meisten abundante tierische Protein und das Hauptprotein der Haut und des Bindegewebes. Es existiert ein hoher Grad an Homologie zwischen den verschiedenen Typen des Collagens, welches in verschiedenen tierischen Spezies gefunden wird, und dem humanen Collagen. Demgemäß sind tierische Collagen-Typen, wie zum Beispiel bovines Collagen nützlich, weil sie sehr geringe Immunogenizität zeigen, wenn sie im Menschen implantiert werden oder wenn sie als topische Verbände auf menschlichen Wunden verwendet werden.
Collagen kann in einer Vielfalt von physikalischen Formen hergestellt werden, einschließlich Fasern, Flocken, Filmen oder wäßrigen Gelen. Die Gefriertrocknung eines wäßrigen Gels oder einer wäßrigen Suspension von Collagen kann verwendet werden, um einen porösen Collagen-Schwamm herzustellen. Collagen-Schwämme werden zum Beispiel in Chvapil, J. Biomed. Mater. Res. 11 721-741 (1977) beschrieben. Die Verwendung von Collagen-Schwämmen und/oder anderen gefriergetrockneten Biopolymer-Schwämmen als Wund-Verbände oder Implantat-Materialien wird zum Beispiel in US-A-4320201 offenbart.
EP-A-0314109 beschreibt biologisch abbaubare mikroporöse Collagen-Schwamm-Produkte oder Collagen-Flocken-Produkte für die Verwendung bei der Behandlung von Wunden. Die Produkte werden durch eine inhomogene Mikrostruktur der Collagen-Fasern charakterisiert, welche dreidimensionale Kanäle für das Einwachsen von Gewebe definiert. Die Produkte können pharmakologisch aktive Mittel enthalten.
WO 85/04413 beschreibt biologisch abbaubare Collagen-Schwamm-Produkte, wobei das Collagen durch Reaktion mit einem chemischen Vernetzungsmittel vernetzt ist.
US-A-3823212 beschreibt vernetzte Collagen-Filzgewebe-Materialien, die durch Gefrieren einer Aufschlämmung von Collagen gebildet werden, welche ein Vernetzungsmittel enthält, und zwar für ungefähr einen Tag, gefolgt durch Auftauen der Aufschlämmung und Entfernen der Flüssigkeit aus der Aufschlämmung, um das Gewebe zu bilden.
Polysaccharide mit hohem Molekulargewicht der Bindegewebe-Matrix von Säugetieren wurden ebenso in zahlreichen Typen von Wundverbänden oder „synthetischen Häuten" verwendet. Yannas I.V. & Burke, J.F., J. Biomed Mater. Res. 14 56-81 (1980) beschreiben die Verwendung solcher Polysaccharide in Wundverbänden, welche durch Gefriertrocknung als Schwämme gebildet werden. Polysaccharide mit hohem Molekulargewicht schließen solche Moleküle wie Chondroitinsulfat, Hyaluronsäure und Dermatansulphat ein.
US-A-4614794 beschreibt die Verwendung von anderen natürlich vorkommenden Polysaccharid-Materialien, insbesondere pflanzlichen Ursprungs, im Verbandmaterial von Wunden. Diese schließen zum Beispiel Alginate, Chitosan, Chitin, Guargummi und verschiedene pflanzliche Gummis ein.
EP-A-0403650 beschreibt eine künstliche Haut, die eine Wund-Kontakt-Schicht aus denaturiertem porösen Collagen umfaßt, wobei die Collagenschicht auf eine Trägerschicht, die eine größere Resistenz gegenüber enzymatischer Zersetzung aufweist, geschichtet ist. Die Trägerschicht kann einen Biopolymer, wie zum Beispiel vernetztes Collagen, umfassen, und mindestens eine Schicht der künstlichen Haut kann ein antibakterielles Mittel umfassen.
Poröse Materialien, welche mehr als eine Art bioabsorbierbare Polymere enthalten, wurden auch zur Verwendung als Wund-Implantate oder Wund-Verbandsmaterialien vorgeschlagen. Zum Beispiel:
GB-A-2215209 (Osmed Inc.) beschreibt einen biologisch abbaubaren, osteogenen Knochen-Transplantat-Ersatz, umfassend: (a) eine poröse, steife Struktur, die aus einem biologisch abbaubaren Polymer, wie zum Beispiel Polymilch- oder Polyglycolsäure, gebildet wird; (b) einen chemotaktischen Stoff, wie zum Beispiel Hyaluronsäure, Fibronectin oder Collagen, welcher in die Zwischenräume der steifen Struktur verteilt ist, und (c) einen biologisch aktiven oder therapeutischen Stoff, wie zum Beispiel Knochen-morphogenetisches Protein, welcher gleichmäßig über das Volumen des Knochen-Transplantat-Ersatzes verteilt ist. Bei der Verwendung wird das Material in einen Knochen-Defekt implantiert. Das Material hilft, die funktionale Architektur und die mechanische Integrität des Knochens wiederherzustellen, die Osteogenese zu initiieren und biologische Prozesse des Knochenwachstums aufrecht zu erhalten, während es simultan langsam durch den Wirtsorganismus biologisch absorbiert wird.
JP-A-03023864 (Gunze KK), welche wahrscheinlich näher an die vorliegende Erfindung herankommt, beschreibt einen verstärkten Collagen-Schwamm zur Verwendung als ein Füllmaterial von biologischem Gewebe. Der Collagen-Schwamm wird durch die Addition von Fasern von Poly-(L-Milchsäure) verstärkt. Der resultierende Faser-verstärkte Kompositen-Schwamm ist stärker als reines Collagen oder vernetzte Collagen-Schwämme und wird vom Wirtsorganismus viel langsamer biologisch absorbiert.
Implantate, die aus biologischen, bioabsorbierbaren Komponenten hergestellt werden, sind normalerweise dazu vorgesehen, daß die Zellen des Wirts oder des Empfängers des Implantates eindringen. Zelluläre Invasion von homogenen Schwamm-Implantaten wird jedoch nicht notwendigerweise auf die effizienteste Art und Weise erreicht. Die geschlossene Waben-Natur von Schwämmen stellt eine Serie von „Mauern" gegenüber den Zellen dar, die in die Struktur eindringen, wobei jede dieser Mauern gebrochen werden muß, ehe sich das Fortschreiten fortsetzen kann. Die zelluläre Invasion ist durch Zellen erforderlich, welche die Implantat-Materialien abbauen können, und ist durch diejenigen Zellen erforderlich, welche das Gewebe festlegen können, um das Implantat zu ersetzen und daher jeden Defekt zu reparieren, welchen das Implantat vorgesehen ist zu reparieren. Das Versagen eines Zelltyps, in die Struktur des Implantates auf eine effiziente Weise einzudringen, verhindert die Vaskularisierung, welche für neues Gewebe erforderlich ist, damit dieses in der Lage ist, sein Leben zu erhalten.
Weiterhin sind alle die porösen bioabsorbierbaren Implantate, welche bis jetzt vorgeschlagen wurden, isotrope Materialien. Das heißt, daß die Struktur und die Zusammensetzung der Materialien in alle Richtungen einheitlich ist. Alle aktiven Mittel zur Wundheilung werden in die existierenden Materialien einheitlich eingefügt. Dies bedeutet wiederum, daß die aktiven Mittel einheitlich in die Wunde mit einer Rate freigesetzt werden, die nur durch die Rate bestimmt wird, mit welcher das Implantat-Material biologisch abgebaut wird. In der Praxis wäre es wünschenswert, kontrollierte oder Phasen-Freisetzung von aktiven Mitteln zu haben. Zum Beispiel, eine anfängliche schnelle Freisetzung der aktiven Mittel, um eine ausreichende Konzentration dieser Mittel an der Wundoberfläche zu etablieren, gefolgt von einer langsameren Freisetzung, die benötigt wird, um eine konstante Konzentration aufrecht zu erhalten. Alternativ dazu kann es wünschenswert sein, eine anfängliche schnelle Freisetzung von antiseptischen Faktoren zu haben, gefolgt von einer langsameren Freisetzung von Wundheilungs-Faktoren, wie zum Beispiel Cytokinen, FGF etc.
Demgemäß ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein poröses bioabsorbierbares Material zur Verfügung zu stellen, das für die Verwendung bei der Reparatur von Voll- und partiellen Dicke-Defekten („full and partial thickness defects") der Haut und Defekten oder Mangelzuständen anderer weicher Gewebe nützlich ist. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein poröses Material zur Verfügung zu stellen, in welches Zellen des Wirtsorganismus leicht eindringen und welches kontrollierte Phasen-Freisetzung von pharmakologisch aktiven Mitteln in die Wunde zur Verfügung stellt.
Die vorliegende Erfindung stellt einen bioabsorbierbaren heteromorphen Schwamm zur Verfügung, umfassend: eine Matrix-Struktur, im wesentlichen bestehend aus Collagen-Schwamm; mindestens eine Substruktur oxidierter, regenerierter Cellulose in der Collagen-Schwamm-Matrix, wobei besagte Substruktur ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus gemahlenen, gefriergetrockneten Schwämmen, Pulvern, einer Vielzahl an Filmen, geflockten oder gebrochenen Filmen, Aggregaten, Mikrosphären, Fasern, Faserbündeln und Mischungen davon; wobei ein erstes pharmakologisch aktives Mittel separat in die Matrix-Struktur des Collagen-Schwammes aufgenommen wird und ein zweites pharmakologisch aktives Mittel, daß sich von dem ersten pharmakologisch aktiven Mittel unterscheidet, separat in die besagte mindestens eine Substruktur aufgenommen wird.
Der Begriff „heteromorph" bedeutet, daß die Schwämme gemäß der vorliegenden Erfindung strukturell inhomogen aufgrund der Anwesenheit der Substruktur in der Schwamm-Matrix sind. Die Schwämme gemäß der vorliegenden Erfindung sind auch chemisch inhomogen, weil die Substruktur eine chemische Zusammensetzung aufweist, die verschieden zu der der Schwamm-Matrix ist. Insbesondere werden unterschiedliche aktive Mittel separat in die Matrix-Struktur und in die Substruktur aufgenommen. Diese Anordnung stellt die Phasen-Freisetzung der unterschiedlichen aktiven Mittel zur Verfügung, weil unter physiologischen Bedingungen die Freisetzung der aktiven Mittel zuerst aus der Schwamm-Matrix und dann aus den Substrukturen stattfindet. Weil das Verhältnis von Oberflächengebiet zum Volumen der Substrukturen kontrolliert werden kann, kann weiterhin die Rate der Freisetzung der aktiven Mittel aus den Substrukturen dabei ebenso kontrolliert werden.
Das pharmakologisch aktive Mittel ist bevorzugt ausgewählt aus anti-mikrobiellen Mitteln, um Infektion zu kontrollieren, Cytokinen und Wachstumsfaktoren, um die Heilung zu verstärken; Antikörpern gegenüber spezifischen Wund-Komponenten, wie zum Beispiel TGFβ, um Kontraktur zu verhindern, Peptiden, um als chemotaktische Mittel zu wirken, angiogenen Faktoren, Hormonen, Enzymen, metabolischen oder Abbau-Produkten von Biopolymeren, Schmerzmitteln oder Mischungen davon.
Die Menge des pharmakologisch aktiven Mittels, welche aufgenommen werden kann, wird von dem physikalischem Zustand des aktiven Mittels abhängen, das heißt entweder ist es ein Feststoff, eine Flüssigkeit oder Emulsion unter den Bedingungen der Aufnahme. Die Menge, die aufgenommen werden kann, hängt auch von der chemischen Affinität zwischen dem aktiven Mittel und dem Biopolymer der Matrix-Struktur oder der Substrukturen ab. In günstigen Fällen, zum Beispiel wenn das aktive Mittel ein emulgiertes Öl ist, das in einer Collagen-Matrix verteilt ist, können bis zu 90 Gew.% der Matrix-Struktur oder der Substrukturen aus dem aktiven Mittel bestehen. Desgleichen können bis zu 50 Gew.% des antiseptischen Chlorhexidingluconats in eine Collagen-basierte Schwamm-Matrix oder eine Collagen-basierte Substruktur aufgenommen werden.
Die Menge des pharmakologisch aktiven Mittels, das in der Praxis tatsächlich in die heteromorphen Schwämmen aufgenommen wird, wird von der pharmakologischen Aktivität und von den Kosten des aktiven Mittels abhängen. Daher werden teure und hoch aktive Stoffe, wie zum Beispiel Cytokine, auf dem Niveau von 0,1 bis 100 ppm nach Gewicht aufgenommen. Auf der anderen Seite werden antiseptische Mittel, wie zum Beispiel Chlorhexidingluconat, bevorzugt auf hohen Niveaus, wie zum Beispiel 1-40 Gew.% aufgenommen.
Die Substruktur in dem heteromorphen Schwamm gemäß der vorliegenden Erfindung kann ausgerichtet werden. Das heißt, daß die Substruktur anisotrop sein kann und dabei bevorzugte Richtungen für das zelluläre Einwachsen in den Schwamm definiert. Die Anisotropie wird normalerweise durch die Verwendung von ausgerichteten Flocken, Filmen, Fasern oder ähnlichem zur Verfügung gestellt, um die Substruktur zu bilden.
Der Schwamm ist bioabsorbierbar, da er in der Lage ist, in dem Körper eines Patienten vollständig abgebaut und resorbiert zu werden. Der heteromorphe Schwamm wird bevorzugterweise als ein Wundimplantat verwendet, zum Beispiel bei der partiellen oder Volldicke-Hautverletzung („partial or full thickness skin injury") oder bei der Gewebe-Insuffizienz, wo es erforderlich ist, weiche Gewebe zu ersetzen.
Die Matrix ist bevorzugterweise kräftig und nachgiebig genug, um einem Kollabieren zu widerstehen, und kann geschnitten und/oder geformt werden, um sich an die Form einer Wunde anzupassen, so daß sie schützt und/oder ein Wundbett füllt. Sie kann zum Beispiel geschnitten werden, um die vollständige Tiefe einer Wunde oder eines Gewebe-defizienten Gebietes zu füllen.
Ein heteromorpher Schwamm, welcher in Form geschnitten wurde, kann dann in ein entferntes („debrided") Wundbett gegeben werden. Eine Wunde, welche einen heteromorphen Schwamm darin implantiert hat, kann dann mit einem geeigneten Verbandmaterial verbunden werden und es kann der Heilung erlaubt werden stattzufinden. Das Wiedereinwachsen von neuem Gewebe in den heteromorphen Schwamm fördert die Wundheilung.
Der heteromorphe Schwamm kann der Wundflüssigkeit, Sauerstoff und anderen Gasen erlauben, durch den Schwamm hindurch zu treten, und kann durch die Wirtsgewebe ersetzt werden, und zwar auf eine Weise, so daß Heilung gefördert und kosmetische Beschädigung minimiert wird.
Die Schwamm-Matrix besteht im wesentlichen aus Collagen. Das Collagen kann zur Verfügung gestellt werden, in dem es als eine fibröse Masse geerntet wird, die hauptsächlich die Collagentypen I und III aus solchen Tierquellen, wie zum Beispiel Haut, Sehne, Intraorgan-Bindegewebe und Knochen, und aus solchen Spezies wie Rindern, Schafen, Schweinen, Hühnern, Truthähnen, Känguruh, Rehen oder anderen Säugetieren, enthält.
Die Substruktur kann in der Form von gemahlenen, gefriergetrockneten Schwämmen, Pulvern, Aggregaten, Mikrosphären Filmen, geflockten oder anderweitig gebrochenen Filmen, Fasern, Faserbündeln oder Mischungen davon vorliegen.
Die Substruktur kann innerhalb der Matrix ausgerichtet sein, um Rohre oder Bahnen zur Verfügung zu stellen, denen die Zellen folgen können, was diese befähigt, in den Körper der Matrix des heteromorphen Schwammes einzudringen. Insbesondere bevorzugt für diesen Zweck sind Substrukuren, welche verlängert oder flach und planar sind, wie zum Beispiel Filme oder Film-Flocken, Fasern oder Faserbündel. Die Schwamm-Komponente der Matrix hat daher eine homogene Struktur, die ausreichend durch die Substrukturen unterbrochen ist, um zelluläre Bewegung zu ermöglichen. Daher können endotheliale Zellen und Fibroblasten relativ schnell in die Matrix-Struktur migrieren und zu einem frühen Stadium nach der Implantation den Prozeß des Abbaus und der Erneuerung beginnen.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines bioabsorbierbaren heteromorphen Schwammes gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verfügung, umfassend: Bereitstellung eines Gels, einer Paste, einer Aufschlämmung oder einer Emulsion aus Collagen, das in einer Flüssigkeit verteilt ist; Bereitstellung mindestens einer oxidierten, regenerierten Cellulose-Komponente, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus gemahlenen, gefriergetrockneten Schwämmen, Pulvern, geflockten Filmen, Aggregaten, Microsphären, Faserbündeln und Mischungen davon; Aufnahme eines ersten pharmakologisch aktiven Mittels in das Collagen-Gel, die Collagen-Paste, die Collagen-Aufschlämmung oder die Collagen-Emulsion; und Aufnahme eines zweiten pharmakologisch aktiven Mittels, das sich von dem besagten ersten pharmakologisch aktiven Mittel unterscheidet, in die oxidierte, regenerierte Cellulose-Komponente; gefolgt von dem Suspendieren der oxidierten, regenerierten Cellulose-Komponente in dem Collagen-Gel, der – Paste, der -Aufschlämmung oder der -Emulsion, um eine heterogene Vormischung zu bilden, und Gefiertrocknung der heterogenen Vormischung, um den heteromorphen Schwamm zu bilden.
Wo es gewünscht ist, kann die Orientierung der Substruktur auf verschiedenen Wegen erreicht werden. Zum Beispiel können die Elemente der Substruktur, wie zum Beispiel Filme, Fasern und ähnliches, in einer geordneten Weise in ein Bad des Matrix-Gels, der Paste oder der Aufschlämmung hingelegt werden. Alternativ dazu kann die Substruktur eine geordnete Struktur, wie zum Beispiel eine Wabe, des Substruktur-Materials sein, welche dann mit dem Matrix-Gel, der Paste, Aufschlämmung oder Emulsion überschwemmt wird. Spontanes Ordnen der Substruktur kann auch stattfinden. Wo zum Beispiel Flocken des Substruktur-Materials in eine Aufschlämmung wie oben eingerührt werden und der Mischung erlaubt wird, vor der Gefriertrocknung zu stehen, wird spontanes Ordnen der Flocken in dem gefriergetrockneten Produkt beobachtet. Spontanes Ordnen der Flocken und der Fasern kann auch auftreten, wenn Pasten oder Gele, die diese Substrukturen enthalten, extrudiert werden.
In einem bevorzugten Verfahren wird fibröses Collagen, welches vorgewaschen ist, um den Hauptteil nicht-collagener Komponenten zu entfernen, wie in US-A-4614794 oder US-A-4320201 beschrieben, in sauberem deionisiertem Pyrogen-freiem Wasser suspendiert und zu einer feinen fibrösen Suspension durch Passage durch ein homogenisiertes System homogenisiert. Geeignete homogenisierende Systeme werden in US-A-4320201 beschrieben.
Die Homogenisierung kann fortgesetzt werden, bis ein gewünschtes Ausmaß an Fasertrennung erreicht ist. Dies resultiert in einer bevorzugten Fasergröße zwischen 0,01 und 10 mm.
Bevorzugterweise wird homogenisiertes Collagen angesäuert, um zu verursachen, daß es zu einer Vormischung oder einem Gel anschwillt, das für die Gefriertrocknung geeignet ist. Der Ansäuerungsschritt kann eine organische Säure, wie zum Beispiel Ameisen-, Essig-, Propion-, Milch-, Malonsäure, oder verdünnte anorganische Säuren, wie zum Beispiel Salzsäure, verwenden, bei einem Feststoffgehalt („solids content") von zwischen 0,01% und 30% auf einen End-pH-Wert von zwischen pH 2 und pH 6. Eine bevorzugte Ausführungsform führt zu einem pH-Wert von zwischen pH 3,0 und pH 4,5.
Die Addition pharmakologisch aktiver Mittel zu der Matrix-Vormischung oder Gel produziert bevorzugterweise eine Gesamt-Gewichtskonzentration von zwischen 0,001% und 50%, basierend auf dem Trockengewicht des getrockneten Matrix-Materials. Die zweiten Komponenten können dann gemischt werden, so daß sie durch den Körper der Vormischung verteilt werden. Das Mischen umfaßt gewöhnlicherweise Rühren und kann weiterhin die Addition von vernetzenden Mittel einschließen, um die Matrix zu stabilisieren.
Ein Weichmacher, wie zum Beispiel Glycerol oder Sorbitol, kann bis zu einer Endkonzentration von zwischen 0,1% und 5%, basierend auf dem Trockengewicht von Collagen, addiert werden und mit der Vormischung gemischt werden. In diesem Stadium kann auch Öl addiert werden mit adäquater Homogenisierung. Die resultierende Matrix kann eine Aufschlämmung, ein Gel, eine Paste, eine Emulsion oder eine Suspension umfassen, welche dann schnell mit einem vorgeformten, fabrizierten festen Material der Substruktur gemischt werden kann, um die gewünschte heterogene Mischung zu bilden. Diese wird dann bevorzugterweise vollständig entgast, in Träger gegossen und gefriergetrocknet.
Der heteromorphe Schwamm kann bei seiner gewünschten Enddicke gefriergetrocknet werden oder als ein Block getrocknet werden oder in Größe und Form geschnitten werden vor der Verpackung und Sterilisation. Wenn ein Film produziert wird, kann dieser auf Röhren-Träger gerollt werden oder in Längen vorgeschnitten werden und flach gelagert werden. Filme können auch durch Gießen einer Aufschlänenung von Collagen in flache Behälter und Trocknen in einem Strom warmer Luft bei zwischen 20°C und 80°C hergestellt werden.
Die Erfindung wird nun weiterhin mit Referenz auf die folgenden Beispiele beschrieben.
Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel)
Ein isomorpher Ein-Komponenten-Collagen-Schwamm wird wie folgt präpariert.
Eine Essigsäure-Suspension von Collagen wird im wesentlichen präpariert, wie oben und in US-A-4614794 beschrieben. Die Suspension wird auf 0,45% Feststoffe eingestellt, entgast und in Gefäße zu einer Tiefe von 3 mm gegossen. Die Mischung wird schnell gefroren und gefriergetrocknet. Das resultierende Material ist ein isomorpher, im wesentlichen homogener Collagen-Schwamm.
Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel)
Ein isomorpher Collagen-Schwamm, der das antibakterielle Mittel Chlorhexidingluconat (CHG) aufnimmt, wird wie folgt präpariert.
Eine Essigsäure-Suspension von Collagen wird wie in Beispiel 1 präpariert und auf 0,45% Feststoffe w/v eingestellt. Chlorhexidingluconat wird zu einer Konzentration von 53% w/w des Collagens addiert, d. h. das Gesamtgewicht an Chlorhexidingluconat in der Suspension beträgt 53% des Gesamtgewichts an Collagen in der Suspension. Die Suspension wird entgast und gefriergetrocknet, wie in Beispiel 1 beschrieben. Das resultierende Material ist ein starkes, isomorphes, im wesentlichen homogenes Schwamm-Material, welches ungefähr ein Drittel des Gewichts Chlorhexidingluconat umfaßt.
Beispiel 3 (Referenzbeispiel)
Ein Zwei-Komponenten, heteromorpher Schwamm, welcher Chlorhexidingluconat sowohl in der Schwamm-Matrix als auch in der Substruktur aufgenommen hat, wird wie folgt präpariert.
Zuerst wird ein Gel oder eine Aufschlämmung an Collagenfasern, enthaltend 0,3% w/v Collagen, wie oben beschrieben, präpariert. Glycerol wird als ein Weichmacher zu einem Endgewicht von 0,02% w/v addiert. Chlorhexidingluconat wird dann auf ein Endgewicht von 0,23% w/v addiert. Das Gel wird dann durch einen geeigneten Flachbett-, 2 mm-Schlitz-Extruder auf einen sich bewegenden Riemen an geeignetem Material extrudiert, um einen feinen, nicht gebrochenen Film auf dem sich bewegenden Riemen zu bilden. Der sich bewegende Riemen läuft durch ein Trocknungs-Gehäuse, dessen Temperatur auf 55°C eingestellt ist. Der resultierende trockene Film wird gelagert durch Rollen auf Röhren-Träger oder als vorgeschnittene Längen, gelagert flach in Boxen.
In einer Variante wird der trockene Film durch Gießen der Aufschlämmung aus Collagen auf flache Träger und Trocknen in einem Strom warmer Luft hergestellt.
In einer weiteren Variante wird ein dickerer Film hergestellt, wie oben beschrieben, durch Formulieren des Gels oder der Aufschlämmung mit 0,75% w/v Collagen-Fasern. Das Gel oder die Aufschlämmung wird wie oben extrudiert, und zwar durch einen Schlitz-Extruder mit gleichen Dicke-Einstellungen, was zu einem Film führt, welcher nach dem Trocknen ungefähr zweimal so dick ist. Das Zwei-Komponenten, heteromorphe Schwamm-System wird durch Herstellung der vor-gegossenen und getrockneten Filme mit Schwamm-Vormischung, wie folgt hergestellt. Eine Schicht von Collagen-Schwamm-Gel oder -Aufschlämmung, enthaltend Chlorhexidingluconat und hergestellt wie in Beispiel 1, wird in einen Behälter bei einer Dicke von 1 mm gegossen und Strahl-gefroren („blast frozen"). Collagen-Film, hergestellt wie oben, wird dann auf die gefrorene Aufschlämmung gegeben und eine zweite Schicht an Collagen-Aufschlämmung wird über den Collagen-Film auf eine erforderliche Dicke gegossen. Die Komposite wird dann Strahl-gefroren. Die Collagen-Aufschlämmung und Film-Schichten können bis zu jeder gewünschten Dicke durch dieses Verfahren aufgebaut werden. Es ist auch möglich, aber weniger geeignet, den Collagen-Film auf die ungefrorene Collagen-Aufschlämmung zu schichten, gefolgt von einer zweiten Schicht ungefrorener Collagen-Aufschlämmung.
In einer Variante wird oxidierte, regenerierte Cellulose kommerziell in der Form des Surgicel^TM-Gewebes erhalten und wird mit Hyaluronsäure (1%-ige Lösung in Wasser) vorgeschichtet und in warmer Luft wieder getrocknet. Dieses Material wird als die höchste Lamina in einer Schwamm-Film-laminierten Struktur, hergestellt wie oben beschrieben, verwendet. Als ein Vorteil dieses Materials wurde gefunden, daß es in das Wundbett zugenäht werden kann („sutured into place"), wobei das Surgicel^TM die Stärke verleiht, um die Wundnähte zu halten.
Beispiel 4
Die Freisetzungsraten von Chlorhexidin aus dem Schwamm von Beispiel 2 und den heteromorphen Schwämmen, die wie in Beispiel 3 hergestellt wurden, werden wie folgt verglichen.
Die heteromorphen Schwämme, die für Vergleichszwecke verwendet wurden, sind zwei der Schwämme, die in Beispiel 3 hergestellt wurden. Der erste Schwamm umfaßt zwei Schichten von Collagen-Film mit Standarddicke, welche in drei Schichten Collagen-Schwamm eingelegt sind („sandwiched"). Der zweite Schwamm umfaßt zwei Schichten des Collagen-Films mit doppelter Dicke, welche in drei Schichten Collagen-Schwamm eingelegt sind („sandwiched"). Sowohl die Collagen-Filme als auch der Collagen-Schwamm haben Chlorhexidingluconat aufgenommen, wie in Beispiel 3 beschrieben.
Der Vergleich wird durch Plazieren von Stücken des Schwammes oder des heteromorphen Schwammes von identischer Größe und Form (1 cm × 1 cm × 0,5 cm) in 20 ml Wasser bei 20°C unter Rühren und durch Messen der Freisetzung von Chlorhexidin, und zwar spektrophotometrisch durch Absorption bei 253 nm, durchgeführt.
Überraschenderweise wird gefunden, daß Chlorhexidin sehr viel schneller aus den heteromorphen Schwämmen des Beispiels 3 freigesetzt wird als aus dem isomorphen Schwamm von Beispiel 2. Die Zeit, die benötigt wird, um 50% Chlorhexidin aus den heteromorphen Schwämmen freizusetzen, beträgt ungefähr 5 Minuten für den heteromorphen Schwamm im Vergleich zu 15 bis 20 Minuten für den isomorphen Schwamm.

Claims

Bioresorbierbarer heteromorpher Schwamm umfassend: eine Matrixstruktur, im wesentlichen bestehend aus Kollagenschwamm; mindestens eine Substruktur oxidierter, regenerierter Zellulose in der Kollagenschwammatrix, wobei besagte Substruktur aus der Gruppe selektiert wird, die aus gemahlenen, gefriergetrockneten Schwämmen, Pulvern, einer Vielzahl an Filmen, geflockten oder gebrochenen Filmen, Aggregaten, Mikrosphären, Fasern, Faserbündeln und Mischungen daraus besteht; wobei ein erstes pharmakologisch aktives Agens getrennt in die Matrixstruktur des Kollagenschwammes aufgenommen wird und ein zweites pharmakologisch aktives Agens, das sich von besagtem erstem pharmakologisch aktivem Agens unterscheidet, getrennt in die besagte mindestens eine Substruktur aufgenommen wird.
Bioresorbierbarer heteromorpher Schwamm nach Anspruch 1, wobei das besagte mindestens eine pharmakologisch aktive Agens aus anti-mikrobiellen Substanzen, Zytokinen, Wachstumsfaktoren, Wachstumsfaktorantagonisten, Antikörpern, Peptiden, angiogenen Faktoren, Hormonen, Enzymen, metabolischen oder Abbauprodukten von Biopolymeren, Schmerzmitteln und Mischungen daraus selektiert wird.
Verfahren zur Herstellung eines bioresorbierbaren heteromorphen Schwammes nach Anspruch 1 oder 2 umfassend: Bereitstellung eines Gels, einer Paste, eines Schlammes oder einer Emulsion aus Kollagen verteilt in einer Flüssigkeit; Bereitstellung mindestens einer oxidierten, regenerierten Zellulosekomponente, die aus der Gruppe selektiert wird, die aus gemahlenen, gefriergetrockneten Schwämmen, Pulvern, geflockten Filmen, Aggregaten, Mikrosphären, Faserbündeln und Mischungen daraus besteht; Aufnahme eines ersten pharmakologisch aktiven Agens in das Kollagengel, die -paste, den -schlamm oder die -emulsion; und Aufnahme eines zweiten pharmakologisch aktiven Agens, das sich von besagtem erstem pharmakologisch aktivem Agens unterscheidet, in die oxidierte, regenerierte Zellulosekomponente; gefolgt von dem Lösen der regenerierten Zellulosekomponente in dem Kollagengel, der -paste, dem -schlamm oder der -emulsion, um eine heterogene Vormischung zu bilden; und Gefriertrocknung der heterogenen Vormischung, um den heteromorphen Schwamm zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das pharmakologisch aktive Agens aus antimikrobiellen Substanzen, Zytokinen, Wachstumsfaktoren, Wachstumsfaktorantagonisten, Antikörpern, Peptiden, angiogenen Faktoren, Hormonen, Enzymen, metabolischen oder Abbauprodukten von Biopolymeren, Schmerzmitteln und Mischungen daraus selektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Flüssigkeit Wasser umfaßt.
Verfahren nach jedem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die heterogene Vormischung weiterhin gelöste Säure in einer Menge enthält, die ausreichend ist, um einen pH-Wert der heterogenen Vormischung zwischen 2 und 6 zu gewährleisten.