Im Stand der Technik ist bereits ein Wirkstoffkomplex für die Herstellung von biologischen Teilen, insbesondere von Organen für Lebewesen, mit den genann- ten Komponenten bekannt. Bei diesem bekannten Wirkstoffkomplex kann die Strukturkomponente beispielsweise aus verschiedenen Collagenen, Elastin oder Proteoglycanen bestehen. Als Rekrutierungskomponente fiir diesen Wirkstoff- komplex sind insbesondere Chemotaktica zu nennen, beispielsweise Peptide, wie N-F-Met-Leu-Phe-und/oder beispielsweise Metabolite der Arachidonsäure, wie Leukotriene. Die Aufgabe der Adhäsionskomponente können Eiweißkörper vom Typ des Fibronectins oder Laminins, aber auch Zell-Adhäsions-Moleküle, wie L- CAM, N-CAM und Matrix-Adhäsions-Moleküle, wie Cytotactin, Tenascin, Col-

lagen Typ IV, V, VII, synthetische Peptide und Transmembran- Verbindungsproteine, wie Integrin, erfiillen. Die zunächst genannten Beispiele fiir Adhäsionskomponenten, Fibronectin und Laminin, sind für die Zwecke des hier erläuterten Wirkstoffkomplexes in den Bereich der Matrix-Adhäsions-Moleküle einzuordnen. Als weitere Komponente weist der genannte Wirkstoffkomplex mindestens eine Wachstums-und/oder Maturationskomponente auf, vorzugsweise in Form eines oder mehrerer Cytokine. Beispiele fur solche Cytokine sind bei der Herstellung von Blut die Kolonie-stimulierenden Faktoren, bei der Herstellung von Bindegewebe der Fibroblasten Wachstumsfaktor, bei der Herstellung von Haut der epidermale Wachstumsfaktor, bei der Herstellung von Knorpel der Knorpel induzierende Faktor, bei der Herstellung der Milz oder der Lymphknoten der Lymphocyten aktivierende Faktor sowie Milzpeptide, far die Herstellung von Thymus der T-Zellen Wachstumsfaktor sowie Thymuspeptide, fiir die Herstellung von Knochen der Knochen-Wachstumsfaktor sowie der transformierende Wachs- tumsfaktor, fur die Herstellung von Blutgefäßen der Angiogenese-Faktor. Ferner finden noch die folgenden Cytokine Verwendung : Interleukine, Insulin-ähnliche Wachstumsfaktoren, der Tumor-Nekrose-Faktor, Prostaglandine, Leukotriene, transformierende Wachstumsfaktoren, von Thrombocyten abstammender Wachs- tumsfaktor, Interferone sowie von Endothelzellen abstammender Wachstumsfak- tor.

Näheres über diesen Wirkstoflkomplex ist aus dem europäischen Patent Nr. 0 500 556 zu entnehmen, dessen Offenbarungsgehalt hier ausdrücklich einbezogen wird.

Dieser Wirkstoflkomplex hat nach seiner Herstellung zunächst eine watteartige Konsistenz. Wenn größere Knochendefekte auszufiillen sind, muß der als Implan- tat eingebrachte Wirkstoffkomplex eine ausreichende Eigenfestigkeit haben, um durch die umgebenden Weichgewebe oder Knochenstrukturen nicht komprimiert zu werden. Er muß daher vor der genannten Anwendung bereits komprimiert wer- den, was zu einer höheren mechanischen Festigkeit, aber auch zu einem hohen Materialverbrauch fiihrt oder es muß ein ausreichend stabiles Trägermaterial zu- sammen mit dem Wirkstoflkomplex eingesetzt werden. Die Kombination eines

Trägermaterials mit dem Wirkstoffkomplex ist jedoch keinesfalls unproblema- tisch. Nach den bisher zur Verfügung stehenden Erkenntnissen über den Wirk- stoffkomplex und seine komplexe Wirkungsweise ist zumindest eine Beeinträch- tigung der Bildung oder Wiederherstellung des jeweiligen zu behandelnden biolo- gischen Teils, z. B. der knöchernen Regeneration, zu befürchten. Auch die Gefahr einer gewebetoxischen Reaktion wurde vermutet.

Außerdem sind Anwendungen des Wirkstoffkomplexes bei Krankheiten oder De- fekten bisher nicht möglich, bei denen das aus dem Wirkstoffkomplex bestehende Implantat so hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt wird, daß auch die me- chanische Festigkeit eines komprimierten Materials nicht ausreichen kann.

Davon ausgehend lag der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Implantat bereitzustellen, mit welchem eine hohe mechanische Festigkeit er- reicht wird, um so die Einsatzmöglichkeiten des Wirkstoflkomplexes zu erwei- tern.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Implantat, bei dem ein metallischer, nichtmetallischer oder keramischer Hohlkörper mit dem genannten Wirk- stoffkomplex beschichtet ist oder diesen Wirkstoffkomplex aufweist, wodurch ein Implantat entsteht, das für die zumindest teilweise Herstellung, Wiederherstellung oder Stabilisierung von Wirbelkörpem oder Röhrenknochen verwendet werden kann. Die Komponenten des Wirkstoffkomplexes sind dabei auf die Herstellung von Knochen abgestimmt, wozu auch gehört, daß sich alle für die Versorgung des Knochens bzw. Wirbels notwendigen Strukturen, wie z. B. Blutgefässe und Nerven bilden.

Die Lösung der Aufgabe lag schon deshalb nicht nahe, weil es, wie bereits erläu- tert, durchaus problematisch ist, eine Kombination des Wirkstoffkomplexes mit einem Träger, mit dem der Wirkstoffkomplex beschichtet ist oder den er aufweist, vorzusehen, weil dann die Funktionen des Wirkstoflkomplexes, beispielsweise in dem Knochendefekt, gestört sein oder zumindest durch mögliche Immunreaktio- nen kompliziert werden könnten.

Der metallische Hohlkörper besteht vorzugsweise aus Titan, auch in Form von Titan-Legierungen. Dabei wurde insbesondere eine Legierung aus den Kompo- nenten Titan, Aluminium und Vanadin untersucht. In einer bevorzugten Ausfüh- rungsform werden die metallischen Träger in Form von zylindrischen Hohlkör- pern mit Gitterstruktur eingesetzt.

Als nichtmetallisches Material ist vor allen Dingen Kohlenstoff zu nennen, der in Form sogenannter"Carbon-Käfige"oder"carbon cages", bestehend aus Kohlen- stoff-Fasern, eingesetzt werden kann, welche ebenfalls zylindrische Hohlkörper bilden können. Sowohl die Titan- (Hohl-) Körper als auch die Carbon-Käfige wer- den mit dem Wirkstoflkomplex befiillt oder auf ihrer nach innen weisenden Flä- che mit dem Wirkstoffkomplex beschichtet.

Die genannten Titanhohlkörper und Carbon-Käfige können, wenn sie mit dem Wirkstoffkomplex befüllt oder beschichtet worden sind, zur Herstellung, Wieder- herstellung oder Stabilisierung von Wirbelkörpem verwendet werden. Damit er- gibt sich die einzigartige Möglichkeit, Defekte an Wirbeln oder zerstörte Wirbel der Wirbelsäule durch Verblockung von Wirbelkörpem und vollständiger Regene- ration des Wirbels wiederherzustellen.

Eine Verblockung von Wirbelkörpem ist häufig erforderlich, wenn durch degene- rative Prozesse an den Bandscheiben, Tumoren oder Metastasen in den Wirbel- körpern der Wirbelsäule oder auch durch Osteoporose die Tragfähigkeit der Wir- belsäule beeinträchtigt ist, so daß entweder Wirbelfrakturen oder Nervenläsionen drohen. In diesen Fällen ist es erforderlich, die Kontinuität der Wirbelsäule über ein mechanisch stabiles Implantat, wie den Titankörper oder Carbon-Käfig zu sichern. Die erforderliche knöcherne Überbrückung konnte bislang nur durch in einem Zweiteingriff gewonnene autologe Spongiosa, z. B. Spongiosa aus dem Beckenkamm, versucht werden, was eine Reihe von Problemen beinhaltet, wie z.

B. den Zweiteingriff und das damit verbundene Operationsrisiko mit einer zusätz- lichen Infektionsgefahr, die begrenzte Menge an gewinnbarer Spongiosa und

Komplikationen an der Entnahmestelle, wie Infektionen oder chronische Schmerzzustände. Auch die Verftigbarkeit solcher Autotransplantate ist be- schränkt Durch die Befüllung oder Beschichtung der Titanhohlkörper oder Carbon-Käfige mit dem Wirkstoffkomplex konnte in kurzer Zeit eine knöcherne Überbrückung erreicht werden, ohne autologe Spongiosa zu benötigen. Die Gitterstruktur des Titan-Hohlkörpers erlaubte eine rasche Vaskularisierung auch im Inneren der formstabilen Komponente, so daß der Wirkstoffkomplex seine Aktivität entfalten kann und die Knochenbildung über das gesamte erforderliche Volumen eintritt, ohne das mechanische Kräfte die Form des neugebildeten Knochen beeinträchti- gen. Neben der Verwendung im Bereich der Wirbelkörper kann ein solcher Titan- hohlkörper oder Carbon-Käfig sowie die nachfolgend beschriebenen keramischen Hohlkörper auch an beliebigen anderen Implantationsorten verwendet werden, wie z. B. im Kieferbereich, an Röhrenknochen und grundsätzlich bei der Augmen- tation von Knochenmasse.

Mit dem bisherigen Wirkstoffkomplex war die Verblockung von Wirbeln deshalb nicht möglich, weil dieser der mechanischen Belastung innerhalb der Wirbelsäule nicht Stand gehalten hätte. Die nun mit dem Wirkstoffkomplex befüllten oder beschichteten Hohlkörper oder Käfige schaffen die mechanische Stabilität, ohne jedoch immunologische Gegenreaktionen oder eine verschlechterte Wirksamkeit des Wirkstoffkomplexes nach sich zu ziehen.

Neben metallischen oder nichtmetallischen Hohlkörpern sind auch Hohlkörper aus keramischen Materialien einsetzbar. Unter den keramischen Trägermaterialien sind insbesondere Glaskeramiken zu nennen, wie Calciumphosphatkeramiken, Aluminiumoxidkeramiken und Hydroxylapatitkeramiken.

Die Calciumphosphatkeramiken basieren auf dem System CaO/P2Os. Auf der Basis dieses Systems existieren fünf verschiedene binäre Verbindungen. Dabei

haben sich Tricalciumphosphat (TCP) und Tetracalciumphosphat für die Zwecke der vorliegenden Erfindung als geeignet erwiesen.

TCP wird durch Pressen und anschließendes Sintern der Ausgangsmaterialien Calciumoxid (CaO) und Diphosphorpentoxid (P20s) hergestellt. Alternativ kann es auch in einem Arbeitsschritt durch Heißpressen hergestellt werden.

Tetracalciumphosphat wird ähnlich wie TCP in zwei Schritten hergestellt, indem zunächst die Ausgangsstoffe auf Kristallgitterabstände von 5 bis 10 gm verdichtet und die Masse dann bei 1100 bis 1500°C gebrannt wird.

Hydroxylapatit wird durch keramisches Brennen von Pentacalciumhydroxid- Triphosphatpulver bei 1250°C gewonnen. Außerdem kann zur Herstellung einer Hydroxylapatitkeramik auch ein natürliches Material herangezogen werden, wie das carbonatische Skelett der Rotalge. Dabei werden nach einem Wasch-und Trocknungsvorgang zunächst die organischen Bestandteile durch Pyrolyse bei einer Temperatur von etwa 700°C entfernt. Dann erfolgt die Umsetzung zu Hydroxylapatit unter Hinzufügung von Phosphatlösung bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur.

Bei einem weiteren Herstellungsverfahren einer Hydroxylapatitkeramik, ausge- hend von dem natürlichen Skelett von Korallen, wird das Calciumcarbonat der Korallen durch hydrotermale Umwandlung in Hydroxylapatit oder eine Mischung aus Hydroxylapatit und weiteren mineralischen Strukturen umgewandelt. Bei dem so entstehenden Material bleibt die koralline Struktur, d. h. insbesondere das in- terkonnektierende Porensystem der Koralle, erhalten.

Aluminiumoxidkeramiken, die polykristallin aufgebaut sind, enthalten zu etwa 99,7 % Aluminiumoxid sowie geringe Anteile an Magnesiumoxid und/oder Zir- konoxid. Sie werden nach Vorverdichtung unter hohem Druck bei Temperaturen von etwa 1500 bis 1 800°C zu einem Festkörper gesintert. Für die Zwecke der vor-

liegenden Erfindung wurden mikroporöse Aluminiumoxidkeramiken verwendet.

Auch monokristalline Formen (Saphire) können zur Anwendung kommen.

Der Wirkstoffkomplex selbst kann zusätzlich auf Trägermaterialien aufgebracht sein, die ausgewählt sind aus Polymeren und Collagenen. Damit kann die Menge an zur Auffüllung des jeweiligen Hohlkörpers benötigtem Wirkstoflkomplex re- duziert werden, um die Kosten zu verringern, bei im wesentlichen gleichbleiben- der knochenbildender Wirksamkeit.

Bei den polymeren Trägermaterialien kommen insbesondere Polymere aus natür- lichen Monomeren, wie Polyaminosäuren (Polylysin, Polyglutaminsäure, etc.) und Polymere der Milchsäure in Betracht. Es können auch Copolymere, z. B. aus Polymilchsäure und Hydroxyessigsäure, verwendet werden.

Polylaktate sind Polyester der Milchsäure mit der chemischen Formel : Bei der direkten Polymerisation der Monomere ergeben sich Polymere mit relativ niedrigen Molekulargewichten. Die obere Grenze liegt etwa bei 20000 Da. Höhe- re Molekulargewichte können durch die Verknüpfung zyklischer Dimere bei ho- her Temperatur, geringem Druck und in Gegenwart von Katalysatoren entstehen. Die Milchsäurepolymere sind bioabbaubar, biokompatibel, wasserunlöslich und zeichnen sich durch eine große Festigkeit aus.

Des weiteren können verschiedene Collagene als Trägermaterial verwendet wer- den. Hierbei sind insbesondere die Collagene vom Typ I, IV, V, VII zu nennen.

Die Collagene können beispielsweise in Form von Vliesen oder Gelen eingesetzt werden und weisen insbesondere eine an sich gute immunologische Verträglich- keit in Verbindung mit einer problemlosen Verarbeitung auf.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und unter Bezugnahme auf die beigefligte Zeichnung nager erläutert.

Es zeigen : Fig. 1 : eine schematische Darstellung der Knochenneubildung bei Kaninchen unter Verwendung des Wirkstoffkomplexes, im Vergleich zu einer Leerprobe, Fig. 2 : eine schematische Darstellung der Knochenneubildung bei Schafen unter Verwendung des Wirkstoffkomplexes, mit Tricalciumphosphat als Trägermaterial, im Vergleich zu rei- nem Tricalciumphosphat, Fig. 3 : eine schematische Darstellung der Knochenneubildung bei Ratten unter Verwendung des Wirkstoffkomplexes, mit ver- schiedenen Collagenen als Trägermaterial, im Vergleich zu den reinen Collagenen, Fig. 4 : eine schematische Darstellung eines Hohlkörpers aus Koh- lenstoff-Fasern ohne Gitterstruktur, mit zwei Kammern flir den Vergleich zwischen Wirkstoffkomplex und autologer Spongiosa, Fig. 5a-c : eine schematische Darstellung eines Hohlkörpers aus Titan, mit Gitterstruktur, der mit dem Wirkstoftkomplex befüllt ist und zur Verblockung von Wirbelkörpem dient, Fig. 6 die Darstellung eines Käfig-oder cage-Setzgerätes, das ei- nen Carbon-Käfig mit zwei Kammern aufweist,

Fig. 7a, b : röntgenographische Darstellungen eines stark verringerten Lendenwirbelabstandes im Segment L5/S1 vor der Operati- on, Fig. 8a, b : eine röntgenographische Darstellung eines Implantats zwi- schen den Wirbeln L4 und L5 der Lendenwirbelsäule mit dem zur Stabilisierung eingebrachten Fixateur intern, und Fig. 9 : eine Abbildung einer mittels Computertomographie erhalte- nen Bildsequenz, jeweils drei, sechs und neun Wochen nach dem Einbringen eines Carbon-Käfig-Implantats, mit Wirk- stoffkomplex und autologer Spongiosa.

I. Herstellung des Wirkstoffkomplexes Im folgenden werden die wesentlichen Herstellungsschritte des Wirkstoffkomple- xes beschrieben : Röhrenknochen von Kälbern, Schafen, Kaninchen oder Ratten wurden gesäubert und unter anderem vom Knochenmark befreit und dann eingefroren. Der gefrore- ne Knochen wird auf eine Partikelgröße von weniger als 2 mm zerkleinert. Die zerkleinerten Knochenstücke wurden in Aceton entfettet und in 0.6 N Salzsäure entkalkt. Danach wird lyophilisiert und man erhält eine demineralisierte Kno- chenmatrix, die in 4 molarer Guanidinium-HCl-Lösung extrahiert wird. Die Ex- traktionslösung wird gegen Aqua dest. dialysiert und der Wirkstoffkomplex durch Abzentrifugieren und Lyophilisieren im Präzipitat erhalten.

Diese grundsätzliche Herstellungsweise ist im nachfolgenden Flußdiagramm nochmals dargestellt.

Abb. 1 : Flußdiagramm zur Herstellung des Wirkstoffkomplexes Schlachtfrische Röhrenknochendiaphysen Mahlen auf Partikelgröße (< 2 mm) Entfetten in Aceton Entkalken in 0,6 N HCI Waschen und Lyophilisieren Demineralisierte Knochenmatrix Extraktion in 4 M GuHCI Rückstand Überstand 1Dialysegegen Aqua destillata Präzipitat : enthält Wirkstoflkomplex II. Wirksamkeit des Wirkstoffkomplexes ohne Verwendung von Trägerma- terialien Um zu zeigen, daß der Wirkstoflkomplex als solches wirksam ist, wird zunächst ein Versuch dargestellt, bei dem der Wirkstoflkomplex ohne weitere Träger oder Trägermaterialien implantiert wird.

1. Für den Versuch verwendete Tiere Es werden weibliche Kaninchen der Rasse Chinchilla mit einem mittleren Kör- pergewicht von 3089 g verwendet. Sie erhielten Haltungsfutter für Kaninchen und mit Salzsäure auf pH 4,5 angesäuertes doppelt ozoniertes Leitungswasser nach Bedarf.

Die Tiere wurden durch Subcutaninjektion eines Gemisches von Ketamin und Xylazin narkotisiert.

2. Vorbereitung eines Knochendefektes bei den Kaninchen Mit einem innen gekühlten Bohrer wurde ein Implantatlager von 4 mm Durch- messer und cirka 9 mm Tiefe im Kniegelenk (distales Femurende) des Kaninchens präpariert. Dann wurde das so gebildete Bohrloch jeweils mit 30 und 90 mg des Wirkstoffkomplexes gefüllt, der hergestellt worden war, wie unter I. beschrieben.

Jeweils ein weiteres Bohrloch diente in Form eines"Leerloches"zur Kontrolle der Knochenneubildung.

Fig. 1 zeigt die Knochenneubildung im Leerloch und im Bohrloch nach Implanta- tion des Wirkstoflkomplexes sowie die Dichte der umgebenden präexistenten Spongiosa jeweils 28 Tage nach der Operation (n=2/Wirkstoff-Menge).

Bei der Auswertung der Versuche wurde festgestellt, daß die Dichte der die Bohr- löcher umgebenden Spongiosa nach Implantation von 30 mg des Wirkstoffkom- plexes um 45 % und nach Implantation von 90 mg des Wirkstoffkomplexes um 69 % höher lag als beim Leerloch. Dabei hatte die Menge an präexistenter Spongiosa keinerlei Einfluß auf die Regeneration im Defekt, da die Knochenneubildung nach der Insertion des Wirkstoffkomplexes nicht von der Bohrlochperipherie ausging, sondern gleichmäßig über den Defekt verteilt war.

III. Knochenbildung im Unterkiefer von Schafen unter Verwendung von Tricalciumphosphat (TCP) 1. Für die Versuche verwendete Tiere Für die nachfolgend beschriebenen Untersuchungen wurden ausgewachsene Hausschafe von der Viehzentrale Südwest AG Stuttgart verwendet. Diese erhiel- ten Heu und Wasser als Ernährung sowie drei Tage vor dem operativen Eingriff einen Brei aus Altromin-Pellets.

Die Tiere wurden mit 1 ml Xylazin/lml Ketanest i. m. prämediziert. Dann wurden die Schafe mit Nembutal narkotisiert.

2. Vorbereitung des Implantats TCP wurde in einer Lösung von 100 mg gelöstem Wirkstofilçomplex mit 10 ml Wasser suspendiert und unter ständigem Rühren mit flüssigem Stickstoff tiefge- froren. Nach 24-stündigem Lyophilisieren und anschließender Gassterilisation (Ethylenoxid) wurde das so mit dem Wirkstoffkomplex dotierte TCP in den nach- folgend beschriebenen Unterkiefer-Defekt eines Schafes eingebracht. Außerdem wurde ein weiterer Unterkiefer-Defekt, der als Vergleich diente, mit undotiertem, im Autoclaven sterilisiertem TCP gefüllt.

3. Vorbereitung des Unterkiefer-Defektes beim Schaf In einem entsprechend vorbereiteten Unterkiefer eines Schafes wurde unter Küh- lung mit physiologischer Kochsalzlösung mittels eines Trepanbohrers von 5 mm Durchmesser jeweils ein normierter Knochenzylinder herausgefräßt und entfernt.

Dann wurde eines der so gebildeten Bohrlöcher mit TCP, das gemäß der Ver- suchsvorschrift 1. mit dem Wirkstoflkomplex dotiert worden war, befüllt und das zweite Bohrloch mit undotiertem TCP aufgefüllt.

Die Ergebnisse des Knochenwachstums in den Unterkieferdefekten sind in Fig. 2 zur Erleichterung der Übersicht grafisch dargestellt. Die Versuchsdauer betrug 26 bzw. 41 Tage.

Es zeigte sich, daß durch die Dotierung von TCP mit dem Wirkstoffkomplex eine Beschleunigung der knöchernen Regeneration des Unterkieferdefektes der beiden Schafe Nr. 811 und 86 in der Anfangsphase von etwa 100 % erreicht wurde. Nach 41 Tagen betrug die Steigerung der Beschleunigung der knöchernen Regeneration immer noch 10 %. Die Knochenheilung verläuft daher besonders am Beginn deut- lich schneller als ohne die osteoproduktive Wirkung der mit dem Wirkstoflkom- plex dotierten Implantate.

IV. Versuche mit Collagenen als Trägermaterialien Bei der Herstellung des Wirkstoffkomplexes ist der mengenmäßige Ertrag in dem erforderlichen Reinheitsgrad sehr gering. Daher wurde untersucht, ob es Träger- materialien gibt, die mit dem Wirkstoffkomplex kombiniert werden können, um so die Menge des für die jeweilige Zielsetzung benötigten Wirkstoffkomplexes reduzieren zu können, ohne dadurch seine knochenbildende Wirksamkeit zu ver- ringern.

1. Wirkstoflkomple Der für die Zwecke der nachfolgend beschriebenen Versuche verwendete Wirk- stoßkomplex wurde genauso hergestellt wie unter I. beschrieben, wobei Röhren- knochen von Kälbern verwendet wurden.

2. Versuchstiere Es wurden männliche Wistarratten eines Gewichtes zwischen 350 und 400 g ver- wendet und in einem klimatisierten Tierstall bei 23° C und etwa 50 % relativer Luftfeuchtigkeit gehalten. Ernährt wurden sie mit einer Haltungsdiät für Ratten undMäuse.

Jedem untersuchtem Tier wurden zwei Implantate desselben Trägermaterials in die Bauchmuskulatur eingebracht, von denen das eine mit dem Wirkstoffkomplex

beschichtet war, während das andere als Vergleichsimplantat unbeschichtet blieb.

Die Tiere wurden nach 21 Tagen getötet und die betreffenden Areale der Implan- tate in der Bauchmuskulatur explantiert und histologisch ausgewertet.

3. Verwendete Trägermaterialien Für diese Versuche wurden Collagenmaterialien eingesetzt, die alle käuflich zu erwerben sind. Collagen A war ein reines, steriles, natives, resorbierbares Rinder- hautcollagen, das frei ist von jeglichen Fremdzusätzen, wie Stabilisatoren oder Desinfizienzien.

Collagen B war ein gereinigtes, lyophilisiertes, leicht quervernetztes steriles und nicht pyrogenes Rinderhautcollagen mit schwachen antigenen Eigenschaften. Die helikale Struktur des Collagens blieb erhalten.

Collagen C bestand aus reinen, nativen und resorbierbaren Rindercollagenfibril- len.

Alle verwendeten Collagene lagen in Vliesform vor. Es wurden Collagenvliesstü- cke von je 50 mg abgeschnitten und je 1 ml der Wirkstoflcomplex-Lösung (3mg/ml) zugegeben. Bei den Kontrollimplantaten wurde stattdessen 1 ml destil- lierten Wasser zugegeben. Die so behandelten Collagen-Vliesstücke wurden bei -20° C eingefroren, lyophilisiert und ergaben Implantate mit einem Durchmesser von etwa 10 mm und einer Dicke von etwa 5 mm. Fig. 3 zeigt die Ergebnisse der Knochenbildung der Collagenimplantate A, B und C in mit und ohne Beschich- tung mit dem Wirkstoffkomplex (Cyclosporin A) immunsupprimierten Tieren als auch nicht immunsupprimierten Tieren nach 21 Tagen. Dabei entspricht die Be- wertungszahl (BZ) dem arithmetischen Mittel der Bewertungszahlen von drei un- abhängigen Personen bei sechs Implantaten jeder Gruppe.

Mit dem Wirkstoffkomplex beschichtetes Collagen A zeigte nach dieser Zeit bei immunsupprimierten Tieren einen knochenbildenden Effekt, während dieser bei Collagen B nicht nachgewiesen werden konnte. Demgegenüber zeigte jedoch Col- lagen C einen sehr ausgeprägten knochenbildenden Effekt.

Daraus folgt, daß es auf die Präparation des jeweils verwendeten Collagens an- kommt und sich seine Eignung als Trägermaterial daraus ergibt. Collagene, die immunogen sind, sind zur Verwendung als Trägermaterialien ungeeignet.

IV. Prüfung von metallischen und keramischen Materialien auf ihre Biokom- patibilität Es wurden Titanplättchen mit unterschiedlicher Rauhigkeit (100,20 und 0,5 zm), eine TiAl6V4-Legierung (0, 5pm) und Al203-Plättchen der Firma Friedrichsfeld sowie Hydroxylapatit-Plättchen von der Feldmühle AG eingesetzt.

Die Beschichtungen mit dem Wirkstoffkomplex, welcher nach dem weiter oben angegebenen allgemeinen Verfahrensschema unter Verwendung von Röhrenkno- chen von Kälbern hergestellt worden war, wurden durch das Beschichtungsver- fahren"Dip-coating"aufgebracht. Unter"Dip-coating"wird ein Beschichtungs- verfahren verstanden, bei dem der zu beschichtende Gegenstand, hier die Plätt- chen, in eine Lösung mit einer gewünschten, vorgegebenen Konzentration des Beschichtungsmittels, hier des Wirkstoffkomplexes, getaucht wird. Anschließend wird lyophilisiert. Es werden dünne Überzugsschichten bzw. Beschichtungen er- halten. Die Prüfung der angegebenen Materialien auf ihre Biokompatibilität wur- de insbesondere in Bezug auf die Rauhigkeit der Oberflächen durchgeführt (n=20 ; je vier Plättchen). Tabelle 1 gibt die dabei erhaltenen Ergebnisse wieder.

Bei dieser Biokompaktibilitätsprüfung der untersuchten Materialien zeigte sich, daß Titan aufgrund der höchsten Anzahl lebender Zellen sowie den besten Ver- hältnis lebender : toter Zellen als Trägermaterial sehr geeignet ist. Während Hydroxylapatit ein ähnlich gutes Ergebnis lieferte, schnitt TiAl6V4 erheblich schlechter ab.

Generell zeigte sich in Bezug auf die Oberflächenrauhigkeiten, daß die glattesten Oberflächen, d. h. Oberflächen mit einem Porendurchmesser von 0,2-0,5 lm, mit Ausnahme von TiAl6V4 die besten Resultate lieferten. Mit Zunahme der Rauhig-

keit bzw. des Porendurchmessers sinken sowohl die Anzahl lebender Zellen als auch das Verhältnis lebender : toter Zellen. Bei einem Porendurchmesser von et- wa 0,5 pm wurde der höchste Anteil an lebendem (Knochen)-Gewebe in unmit- telbarem Kontakt zur Plättchengrenzfläche erhalten.

Tabelle 1 : Trägermateria Anzahl lebender Anzahl toter Zellen/cm Zellen/cm2 Hydroxylapatit 0,2-0,5 µm 1792+ 700 200 + 37 20 pm 7469 + 2614 2238 + 715 50 #4081692#4274477 Osprovit 7930 + 2007 1638 + 377 (Feldmühle) TitanTitan0,5 #25381054#30811377 9600#30381754#43920µm 100 Mm 2308 + 669 2085 + 623 µm7200#10622800#954TiAl6V40,5 A1203 reinst, poliert 11446 +1500 2292+ 600

V. Titankörper und Carbonkäfige Nachdem die unter IV. dargestellten Untersuchungen die grundsätzliche Biokom- patibilität des Titans nachwiesen, ergab sich eine besondere Anwendungsmög- lichkeit des Wirkstoffkomplexes in formstabilen Käfigen aus Titan zur Verblo- ckung von Wirbelkörpern (Spondylodese). Außerdem zeigten sich hierfur auch Carbon-Käfige, sogenannte"carbon-cages"als geeignet.

Es konnte für den Fall der Spondylodese ein Eingriff an der Wirbelsäule eines Menschen durchgeführt und dokumentiert werden, der einen Vergleich zwischen der Verwendung autologer Spongiosa und dem Wirkstoffkomplex ermöglichte.

Hierfür wurde ein Carbon-Käfig ("carbon-cage") mit zwei Kammern verwendet.

Ein solcher carbon-cage ist schematisch in Fig. 4 dargestellt. Anstelle des carbon- cage kann völlig gleichwertig ein Titan-Hohlkörper eingesetzt werden, der sche- matisch in den Fig. 5a, b, c dargestellt ist. Die Figuren 5a-5c zeigen unterschied- liche Ansichten des mit dem Wirkstoffkomplex befüllten Titan-Hohlkörpers.

Für die vorliegenden Untersuchungen wurde ein carbon-cage ohne Gitterstruktur verwendet, weil dieser mit zwei Kammern (I, II) verfügbar war, um einerseits den Wirkstoffkomplex und andererseits die autologe Spongiosa als Vergleich aufzunehmen.

Der eingesetzte Wirkstoffkomplex wurde aus Kälberknochen gewonnen, wie un- ter I. beschrieben und in eine Kammer (I) des carbon-cage eingebracht, während die andere Kammer (II) mit autologer Spongiosa des zu behandelnden Patienten befüllt wurde. Der so präparierte carbon-cage wird mittels eines cage-Setzgerätes im Bereich des Wirbelsäulensegmentes L5/S1 (Lendenwirbelsäule im Bereich der Bandscheiben) eingesetzt. Das den carbon-cage bereits aufweisende Setzgerät ist in Fig. 6 dargestellt, wobei in der Fig. die rechte Kammer (I) den Wirkstoffkom- plex und die linke Kammer (II) autologe Spongiosa aufweist.

Die Fig. 7a, b zeigen den stark verringerten Zwischenwirbel-Abstand bei L5 und S 1 vor dem Einsatz des Implantates.

Die Fig. 8 a, b zeigen die Abstützung durch das eingebrachte Implantat zwischen den Wirbeln L4 und L5 und den zur Stabiliserung eingebrachten"Fixateur in- tern".

Fig. 9 zeigt-von links nach rechts gesehen-eine Abbildung der mittels Compu- tertomograhie erhaltenen Bildsequenz jeweils drei, sechs und neun Wochen nach dem Einbringen des Käfigimplantates, wobei die linke Kammer des Käfigs das

autologe Spongiosatransplantat und die rechte Kammer den Wirkstoffkomplex enthält. Man erkennt deutlich, daß in der linken Kammer mit Spongiosa die Rönt- gendichte als Zeichen des Knochenabbaus fortlaufend abnimmt, wahrend sie in der rechten Kammer mit dem Wirkstoffkomplex als Zeichen der Knochenbildung über den gesamten Zeitraum zunimmt. Das erfindungsgemäße Implantat zeigt nach neun Wochen ein zumindest gleichwertiges Resultat durch Knochenaufbau wie das nach dem Stand der Technik als"Goldstandard"bewertete Autotransplan- tat durch Knochenabbau. Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Implantats ist kein risikobehafteter Zweiteingriff erforderlich, und es wird keine Zeit für den primären Knochenabbau benötigt.

Tabelle 3 gibt die gemessene optische Dichte zu den in Fig. 9 graphisch gezeigten Untersuchungen wieder.

Tabelle 3 Optische Dichte des mineralisierten Knochens im Implantat [%] 3 Wochen 6 Wochen 12 Wochen Autologe Spongiosa 100 42 26 Wirkstoffkomplex 4 12 28