Knorpelgewebe, wie es insbesondere in Gelenken und als Meniskus und Bandscheiben von Menschen und Säugetieren vorkommt, weist eine strukturierte interzelluläre Matrix auf, deren Hauptbestandteile Collagen 1 und II und Proteoglycane sind. In dieser Matrix sind Chondrozyten, die die Matrix aufbauen und unterhalten, immobilisiert. Erwachsenes Knorpelgewebe weist kaum Nerven auf und ist insbesondere kaum durchblutet, womit vielfach seine schlechte, natürliche Regenerations-und Reparaturfähigkeit erklärt wird. Knorpelgewebe, das sich noch im Wachstumsstadium befindet, weist die Chondrozyten in Gruppen (Clusters) auf und die interzelluläre Matrix ist weniger strukturiert als die Matrix von erwachsenem Knorpel und hat eine kleinere mechanische Festigkeit als dieser.

Wegen der schlechten, natürlichen Regenerations-und Reparaturfähigkeit von erwachsenem Knorpelgewebe sind grössere Knorpeldefekte schwierig heilbar.

Solche Knorpeldefekte können durch Trauma entstehen oder durch überlastungsbedingten oder degenerativen Abbau (Osteoarthritis) oder sie können die Folge von krankhaften Stoffwechselbedingungen (rheumatoide Arthritis oder Polyarthritis) sein. Eine Verhinderung ihrer Entstehung, eine Verzögerung ihrer Entwicklung oder eine erfolgreiche Reparatur von Knorpeldefekten könnte eine grosse Zahl von Folgeschädigungen, die insbesondere das vom Gelenkknorpel überdeckte Knochengewebe betreffen (z. B. Arthrose), verhindern und ist deshalb Thema verschiedenster Forschungsarbeiten.

Kleinere Knorpeldefekte werden nach dem heutigen Wissensstand beispielsweise durch Entfernen von störenden Knorpelteilen, durch mechanisches Fixieren von Knorpelrissen oder durch mechanisches Ausebnen der Knorpeloberfläche behandelt.

Für die Reparatur von grösseren Knopeldefekten werden künstliche Implantate oder Auto-, Allo-oder Xenotransplantate vorgeschlagen. Zur Förderung der Einwanderung von vitalen Zellen in Knorpeldefektstellen oder in resorbierbare Implantate, zur Förderung der Differenzierung solcher Reparatur-Zellen zu Chondrozyten und zur Förderung des Aufbaus von neuer interzellulärer Knorpelmatrix im Bereiche von Knorpeldefekten, von resorbierbaren Implantaten oder zwischen Implantaten und vitalem Knorpelgewebe wird auch vorgeschlagen, mit den Implantaten die verschiedensten Faktoren (z. B. Wachstumsfaktoren, morphogene oder induktive Proteine) in den Knorpeldefekt einzubringen (Hunziker EB, Rosenberg LC ; Repair of partial-thickness defects in articular cartilage : cell recruitment from the synovial membrane ; J Bone Joint Surg Am 1996 May ; 78 (5) : 721-33).

Es ist bekannt, dass in traumatisiertem Knorpelgewebe, zum Beispiel in der unmittelbaren Umgebung eines Implantates, in einer ersten Phase eine gegenüber

nicht traumatisiertem Knorpelgewebe erhöhte Stoffwechseltätigkeit herrscht (Anabolic events in osteoarthritis ; Henrotin H, Reginster J-Y. ; Osteoarthritis Cartilage (1999) 7,310-12). Dies zeigt sich einerseits in der Bildung von Gruppen von Chondrozyten (Clusters) und in einer erhöhten Konzentration von Bausteinen für Makromoleküle der interzellulären Matrix. Trotz dieser erhöhten Stoffwechseltätigkeit ergibt sich aber im wesentlichen kein Zuwachs an Knorpelgewebe, sondern das Gewebe zeigt eine Tendenz zur Rückbildung. In einer weiteren Phase sterben die Chondrozyten ab oder werden zu Fibroblasten dedifferenziert. Dasselbe wird auch bei Defekten ohne Implantate beobachtet. In solche Defekte wandern zwar Zellen beispielsweise aus dem darunterliegenden Knochengewebe bereitwillig ein, scheinen dann aber in derselben Weise, wie oben für die Chondrozyten beschrieben, abzusterben.

Offenbar ist mindestens ein Grund für die beschriebene Entwicklung im Bereiche eines Knorpeldefektes die im Falle von Trauma oder auch von Entzündungen beobachtete Aufregulierung von Interleukin-1 (IL-1), die ihrerseits zu einer vermehrten Aktivität von Metallproteinasen (insbesondere Matrix-Metallproteinasen oder MMPs) führt. Insbesondere die Matrix-Metallproteinasen Kollagenase (MMP-1 und MMP-13), Gelatinase (MMP-8) und Stromolysin (MMP-9) bauen aber die Knorpelmatrix ab, indem sie spezifische Bindungen in den Makromolekülen oder in entsprechenden Aufbauprodukten (z. B. Procollagen) lösen und damit ein positives Resultat der ebenfalls durch das Trauma initiierten Erhöhung der Synthesetätigkeit verhindern.

In traumatisiertem Knorpelgewebe sind es die Chondrozyten, die MMPs produzieren.

In einem anderweitig traumatisierten oder entzündeten Gelenk sind es insbesondere die Zellen der Synovialmembran, die MMPs produzieren und in die Synovialflüssigkeit abgegeben, wodurch die MMPs ebenfalls mit dem Knorpelgewebe in Kontakt kommen. Auch Blutzellen erhöhen in Defektbereichen

wahrscheinlich diktiert durch die Aufregulierung von IL-1 ihre MMP-Produktion.

Aus den genannten Gründen steigt im Bereiche eines Knorpeldefektes die MMP- Aktivität bedeutend an, offensichtlich derart bedeutend, dass sie die erhöhte Synthesetätigkeit zumindest wettmacht (Martel-Pelletier J ; Pathophysiology of osteoarthritis ; Osteoarthritis Cartilage 1999 Jul ; 7 (4) : 371-3). Im Bereich der Bandscheiben sind es Nerven-Irritationen, die eine erhöhte IL-1-Aktivität und damit wiederum eine Erhöhung der MMP-Aktivität bedingen, was zur Beeinträchtigung des Knorpelgewebes der Bandscheiben führt.

Ferner ist bekannt ("Reduced NO accumulation in arthrotic cartilage by exposure to methylene blue", Nir Cohen et al., Acta Orthop. Scand 2000,71 (6), Seiten 630-636), dass Methylenblau in vitro eine inhibitorische Wirkung auf die NO-Produktion hat und dem Abbau der interzellulären Matrix von Knorpelgewebe entgegenwirkt, und es wird vermutet ("In vitro studies of a photo-oxidized bovine articular cartilage", M. K. Akens et al. J. Vet. Med. 2002, A 94, Seiten 39-45), dass diese Wirkung darauf beruht, dass Methylenblau Matrix-Metallproteinasen inhibiert.

Die Erfindung stellt sich nun die Aufgabe, ein Präparat und ein Verfahren aufzuzeigen, mit denen die natürliche Regenerations-oder Reparaturfähigkeit von durch Trauma, Abnützung oder Krankheit geschädigtem Knorpelgewebe verbessert wird, mit denen es aber auch möglich wird, prophylaktisch einen Abbau von Knorpelgewebe zu verhindern oder mindestens zu verzögern.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das Präparat und das Verfahren, wie sie in den Patentansprüchen definiert sind.

Die erfindungsgemässe Lösung der gestellten Aufgabe basiert auf dem Befund, dass der Einsatz von Methylenblau in vivo bis anhin nicht erfolgreich war, auf der Erklärung dieses Befundes durch die kurze Verweilzeit von freiem Methylenblau im Körper (nach ca. 36 Stunden vollständig ausgeschieden) (Peter C, Hongwan D, Kupfer A, Lauterburg BH ; Pharmacokinetics and organ distribution of intravenous and oral methylene blue ; Eur J Clin Pharmacol. 2000 Jun ; 56 (3) : 247-50) und auf der Vermutung, dass die inhibitorische Wirkung von Methylenblau ebenfalls sehr kurzlebig ist.

Gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren wird also in Bereichen von Knorpeltrauma oder in Bereichen, in denen Konditionen herrschen, die einen Knorpelabbau initiieren können (z. B. entzündete Bereiche), zur Inhibition von Metallproteinasen lokal Methylenblau eingesetzt und zwar in einer Form, in der es langfristig freigesetzt wird, also beispielsweise in einer eingekapselten oder chemisch gebundenen Form. Die Freisetzungszeit soll dabei relevant länger sein als die Verweilzeit in derselben Weise lokal angewendetem, freiem Methylenblau. Die Form, in der das Methylenblau eingesetzt wird, ist derart zu wählen, dass die Freisetzungsdauer mindestens mehrere Tage, vorteilhafterweise zwei bis sechs Monate andauert. Die Metallproteinasen sollen so lange inhibiert werden, bis die Chondrozyten im Defektbereich eine für eine normale Tätigkeit genügende interzelluläre Matrix aufgebaut haben oder bis der die Metallproteinasen aufregulierende Zustand beseitigt ist. Es zeigt sich, dass für die Reparatur von Knorpeldefekten eine Freisetzungsdauer von etwa zwei bis zwölf Monaten gute Resultate bringt und dass bei Langzeitschäden durch Überlastung oder chronische Erkrankung repetierte Anwendung, z. B. während Entzündungsschüben von je mindestens einer Woche den Abbau des Knorpelgewebes relevant zu verzögern vermag. Zur Prophylaxe werden beispielsweise nach chirurgischen Eingriffen oder traumatischen Ereignissen, durch die das Knorpelgewebe nicht direkt beeinflusst ist, oder während krankheitsbedingten erhöhten Risiken von Knorpelabbau ebenfalls Anwendungen von je mindestens einer Woche vorgeschlagen.

Es zeigt sich, dass zur Erzielung der genannten Effekte Methylenblaumengen von 0,1 bis 10mg pro cm3 zu behandelnden Knorpelgewebes oder Methylblaukonzentrationen von 0,01 bis 1% (Gew./Vol.) in der Synovialflüssigkeit ohne gravierende Nebeneffekte wirksam sind.

Das erfindungsgemässe Verfahren besteht also darin, zur Verbesserung der natürlichen Regenerations-oder Reparaturfähigkeit von Knorpelgewebe oder zur Verzögerung oder prophylaktischen Verhinderung des Abbaus von Knorpelgewebe lokal Methylenblau einzusetzen und zwar in einer Form, die eine Langzeitfreisetzung erlaubt, das heisst eine Freisetzung über einen Zeitraum, der relevant länger ist als die Verweildauer von freiem Methylenblau im Körper. Das Verfahren ist in der Human-oder Veterinärmedizin anwendbar bei traumatischen Knorpeldefekten (Knorpelrisse, intraartikuläre Frakturen), bei oder nach chirurgischen Eingriffen, die das Knorpelgewebe (Gelenkknorpel, Meniskus oder Bandscheiben) betreffen, bei abnützungsbedingtem oder krankheitsbedingtem Abbau von Knorpelgewebe oder prophylaktisch in Situationen, die eine Beeinträchtigung des Knorpels befürchten lassen.

Das erfindungesgemässe Präparat enthält Methylenblau in einer Form, aus der es während einer Zeitspanne freigesetzt wird, die relevant länger ist als die Verweildauer von freiem Methylenblau im Körper, und ist für eine lokale Anwendung ausgerüstet.

Das Präparat ist beispielsweise ein Implantat, das aus einem resorbierbaren Kunststoff besteht, in dem das Methylenblau eingekapselt oder an den das Methylenblau chemisch gebunden ist. Geeignete Kunststoffe sind beispielsweise Polymere auf Glycol-oder Milchsäurebasis (PLA, PLLA, PGA, PLGA etc. ) oder Poly-s-caprolactone (PCL).

Das Implantat kann dabei nur der Freisetzung des Methylenblaus dienen und wird beispielsweise im Bereiche des zu behandelnden Knorpelgewebes, z. B. an der Innenseite der Synovialmembran eines Gelenkes implantiert. Das Implantat kann aber auch ein für die Reparatur eines Knorpeldefektes ausgebildetes, künstliches Implantat oder Xenotransplantat sein, das natürliches Knorpelgewebe ersetzend in einen Defektbereich implantiert wird und das Methylenblau freigibt. Dazu eignen sich insbesondere Implantate aus photooxidiertem Gewebe, z. B. Rinderknorpel, welche Implantate mit Hilfe von Methylenblau photooxidiert werden und in deren vernetzen Kollagenen Methylenblau unter den in einem Gelenk herrschenden Bedingungen bis zu sechs Monaten gebunden bleibt.

Das Präparat kann auch Nano-oder Mikropartikel aus einem resorbierbaren Kunststoff (Beispiele siehe oben) enthalten, wobei das Methylenblau im Kunststoff eingekapselt oder chemisch gebunden ist. Ein solches Präparat wird durch Injektion beispielsweise in die Synovialflüssigkeit eines zu behandelnden Gelenkes injiziert und setzt das Methylenblau frei, während der Kunststoff resorbiert wird.

Für die Herstellung von Nano-oder Mikropartikeln, in denen Methylenblau eingekapselt ist, wird eine Lösung von Methylenblau und Kunststoff in einem mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel hergestellt, wird diese Lösung in tensidhaltigem Wasser emulgiert und wird dann das Lösungsmittel durch Wärme aus der Emulsion entfernt (Watts PJ, Davies MC, Melia CD. ; Microencapsulation using emulsification/solvent evaporation : an overview of techniques and applications ; Crit Rev Ther Drug Carrier Syst. 1990 ; 7 (3) : 235-59).

Ebenfalls durch Injektion verabreichbar ist ein flüssiges Präparat, das an ein Trägermolekül gebundenes Methylenblau enthält. Das Trägermolekül ist

beispielsweise Hyaluronsäure, Albumin oder andere Polysaccharide, Proteine oder Glycoproteine, die keine bekannte Immunreaktion im Gelenk auslösen.

Das Methylenblau kann auch in physiologischer Salzlösung gelöst mittels Mikropumpe oder Medikamentenreservoir verabreicht werden, wobei ein Katheter die Lösung in den Bereich des zu behandelnden Knorpelgewebes, z. B. in den mit Synovialflüssigkeit gefüllten Gelenkraum leitet. Die Dosierung wird derart eingestellt, dass die pro Zeiteinheit zugegebene Menge Methylenblau der pro Zeiteinheit durch den Körper abgeführten Menge entspricht.

In einer zur genannten Photooxidation analogen Weise kann das Methylenblau für eine Langzeigfreisetzung auch an vitales Knorpelgewebe gebunden werden. Dazu wird das Methylenblau im Bereich einer Defektstelle auf das Knorpelgewebe aufgebracht und dann vorteilhafterweise mit einem Laser mit einer Wellenlänge von 600 bis 700 nm (Absorptionsmaximum von Methylenblau : 668 und 609 nm) belichtet, wodurch das Methylenblau an die Knorpelmatrix gebunden und von da langsam abgegeben wird.

Das letztgenannte Verfahren kann in einfacher Weise auch endoskopisch durchgeführt werden und eignet sich aus diesem Grunde insbesondere in einer Anwendung nach einem endoskopischen Eingriff in einem Gelenk.