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Title:
ENDOPROSTHESIS WITH LONG-TERM STABILITY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/062834
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to the use of an active ingredient complex for producing biological parts, in particular for producing organs for living organisms. The active ingredient complex has the following components which differ from one another and are specifically adapted for the respective biological part which is to be produced: at least one structural component, based on an extracellular material, specifically adapted to the cells of the respective biological part which is to be produced, at least one recruiting component, at least one adhesion component and at least one growth and/or maturation component for producing an endoprosthesis implant. According to the invention, the exterior (I) of the endoprosthesis is at least partially coated with the active ingredient complex. The endoprosthesis also has a hollow cavity (II) which is filled with the active ingredient complex.

Inventors:
SCHMIDT K H (DE)
Application Number:
PCT/DE2000/001279
Publication Date:
October 26, 2000
Filing Date:
April 20, 2000
Export Citation:
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Assignee:
SCHMIDT K H (DE)
International Classes:
A61L27/00; A61F2/02; A61F2/06; A61F2/28; A61F2/30; A61F2/44; A61L27/22; A61L27/26; A61L27/28; A61L27/34; A61L27/36; A61L27/48; A61L27/54; A61M31/00; A61P31/00; A61F2/00; (IPC1-7): A61L27/26; A61L27/34; A61L27/22; A61L27/48
Domestic Patent References:
WO1991006324A11991-05-16
WO1993020857A11993-10-28
Foreign References:
US5456717A1995-10-10
US5824651A1998-10-20
Other References:
ANSELME K: "Osteoblast adhesion on biomaterials", BIOMATERIALS,GB,ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS BV., BARKING, vol. 21, no. 7, April 2000 (2000-04-01), pages 667 - 681, XP004188881, ISSN: 0142-9612
Attorney, Agent or Firm:
Wüstefeld, Regine (Randelblick 6 Rottenburg, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verwendung eines Wirkstoffkomplexes für die Herstellung von biologi schen Teilen, insbesondere von Organen fur Lebewesen, mit den folgenden, voneinander unterschiedlichen und auf das jeweils herzustellende biologi sche Teil spezifisch abgestimmten Komponenten in Form mindestens einer Strukturkomponente auf der Basis von auf die Zellen des jeweils herzustel lenden biologischen Teils spezifisch abgestimmtem extrazellulärem Materi al, mindestens eine Rekrutierungskomponente, mindestens einer Adhäsi onskomponente und mindestens einer Wachstumsund/oder Maturati onskomponente zur Herstellung eines EndoprothesenImplantats.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die En doprothese eine äußere Fläche (I) aufweist, die zumindest teilweise mit dem Wirkstoffkomplex beschichtet ist und/oder zumindest einen Hohlraum (II) aufweist, der mit dem Wirkstoffkomplex befüllt ist.
3. Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dal3 die En doprothese zumindest einen Hohlraum (II) aufweist, der mit dem Wirkstoff komplex befüllt ist, wobei der Wirkstoffkomplex zusätzlich auf einem wei teren Trägermaterial aufgebracht ist.
4. Verwendung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als weiteres Trägermaterial Collagen oder ein Polymer verwendet wird.
5. Endoprothese, die mit dem Wirkstoflkomplex nach einem der Ansprüche 1 bis 4 beschichtet ist und/oder die diesen Wirkstoffkomplex aufweist.
Description:
Endoprothese mit Langzeitstabilisierung Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Wirkstoflkomplexes für die Herstel- lung von biologischen Teilen, insbesondere von Organen fur Lebewesen, mit den folgenden, voneinander unterschiedlichen und auf das jeweils herzustellende bio- logische Teil spezifisch abgestimmten Komponenten in Form mindestens einer Strukturkomponente auf der Basis von auf die Zellen des jeweils herzustellenden biologischen Teils spezifisch abgestimmtem extrazellulärem Material, mindestens einer Rekrutierungskomponente, mindestens einer Adhäsionskomponente und mindestens einer Wachstums-und/oder Maturationskomponente.

Im Stand der Technik ist bereits ein Wirkstoflkomplex fiir 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 für 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, erfullen. Die zunächst genannten Beispiele fur Adhäsionskomponenten, Fibronectin und Laminin, sind far 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 für 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, für die Herstellung von Knochen der Knochen-Wachstums-faktor sowie der transformierende Wachs- tumsfaktor, für 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 abstarnmender Wachs- tumsfaktor, Interferone sowie von Endothelzellen abstammender Wachstumsfak- tor.

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

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, den Wirkstoflkomplex einer breiteren Anwendung zugänglich zu machen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Verwendung des genannten Wirkstoffkom- plexes zur Herstellung eines Endoprothesen-Implantats. Hierdurch wird gegen-

über den herkömmlich verwendeten, den Wirkstoffkomplex nicht aufweisenden Endoprothesen eine Langzeitstabilisierung der Endoprothese bewirkt.

Gemäß dieser erfindungsgemäßen Verwendung gelangt ein Wirkstoflkomplex zum Einsatz, der für die Herstellung von biologischen Teilen in Form von Kno- chen geeignet ist, und der die folgenden, voneinander unterschiedlichen und auf die Herstellung von Knochen spezifisch abgestimmten Komponenten in Form mindestens einer Strukturkomponente auf der Basis von auf die Zellen des herzu- stellenden Knochens spezifisch abgestimmtem extrazellulärem Material, mindes- tens einer Rekrutierungskomponente, mindestens einer Adhäsionskomponente und mindestens einer Wachstums-und/oder Maturationskomponente aufweist.

Dem Auffinden dieser erfindungsgemäßen Verwendung gingen umfangreiche Untersuchungen voraus, die die Kombination des Wirkstoflkomplexes mit ver- schiedenen, insbesondere mit metallischen Trägermaterialien zum Gegenstand hatten. Die Kombination eines Trägermaterials mit dem Wirkstof&omplex ist nicht unproblematisch. Nach den bisher zur Verfügung stehenden Erkenntnissen über den Wirkstoffkomplex und seine komplexe Wirkungsweise ist zumindest eine Beeinträchtigung der Bildung oder Wiederherstellung des jeweiligen zu be- handelnden biologischen Teils, z. B. der knöchernen Regeneration, zu befürchten.

Auch die Gefahr einer gewebetoxischen Reaktion wurde vermutet.

Die Lösung der Aufgabe lag daher schon deshalb nicht nahe, weil es, wie bereits erläutert, durchaus problematisch ist, eine Kombination des Wirkstoflkomplexes mit einem Träger-hier einer Endoprothese-vorzusehen, weil dann die Funktionen des Wirkstoflkomplexes in dem Knochendefekt gestört sein oder zumindest durch mögliche Immunreaktionen kompliziert werden könnten.

Die zu stabilisierende Endoprothese weist eine äußere Fläche auf, die zumindest teilweise mit dem Wirkstoflkomplex beschichtet ist und/oder sie weist zumindest einen Hohlraum auf, der mit dem Wirkstoffkomplex befüllt ist.

Durch das Beschichten und/oder Befüllen mit dem Wirkstoffkomplex soll ein schnelleres und dauerhaftes Einwachsen der Endoprothese im Organismus ermög- licht werden. Durch ein beschleunigtes und gleichzeitig verbessertes Einwachsen der Endoprothese an der implantierten Stelle resultiert eine längere Haltbarkeit und eine größere sowie zeitliche frühere Belastbarkeit der Endoprothese.

Gemäß einer weiteren Ausführungsfbrm weist die Endoprothese zumindest einen Hohlraum auf, der mit dem Wirkstoflkomplex befüllt ist, wobei der Wirkstoff- komplex zusätzlich auf einem weiteren Tragermaterial aufgebracht ist. Als ein solches weiteres Trägermaterial kann Collagen oder ein geeignetes Polymer ver- wendet werden. 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 Verträglichkeit in Verbindung mit einer problemlosen Verarbeitung auf.

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.

Die zusätzliche Verwendung eines weiteren Trägermaterials, wie Collagen oder die genannten Polymere, verringert die Menge des zum vollständigen Befüllen des Hohlraums der Endoprothese benötigten Wirkstofikomplexes ohne seine grund- sätzliche Wirksamkeit zu beeinträchtigen. Dadurch wird die Verwendung des Wirkstoflkomplexes wirtschaftlich günstiger.

Die Erfindung betrifft auch eine Endoprothese, die mit dem Wirkstoflkomplex in einer seiner verwendungsgemäßen Ausgestaltungen beschichtet ist oder die diesen aufweist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher 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. 4a : eine Seitenansicht einer für die Beschichtung mit dem Wirkstoffkomplex verwendeten Endoprothese und Fig. 4b : eine weitere Seitenansicht der Endoprothese, die gegenüber Fig. 4a um 90° C gedreht ist.

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. l : Flußdiagramm zur Herstellung des Wirkstoffkomplexes Schlachtfrische Röhrenknochendiaphysen i Mahlen auf Partikelgröße (< 2 mm) Entfetten in Aceton Entkalken in 0,6 N HCI Waschen und Lyophilisieren Demineralisierte Knochenmatrix i Extraktion in 4 M GuHCI Rückstand Uberstand Dialyse gegen Aqua destillata Präzipitat : enthält Wirkstofkomplex II. Wirksamkeit des Wirkstofffkomplexes 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 Trägermate- rialien 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 far 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 Wirkstoffkomplexes 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 Wirkstoflkomplexes 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 Wirkstofrkomplexes nicht von der Bohrlochperipherie ausging, sondern gleichmäßig über den Defekt verteilt war.

III. Knochenbildung im Unterkiefer von Schafen unter Verwendung von Tricalciumphosphat (TCP) Tricalciumphosphat (TCP) ist eine Calciumphosphatkeramik basierend auf dem System CaO/P205 und wird durch Pressen und anschließendes Sintern der Aus- gangsmaterialien Calciumoxid (CaO) und Diphosphorpentoxid (P20s) hergestellt.

Alternativ kann es auch in einem Arbeitsschritt durch Heißpressen hergestellt werden.

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 Wirkstoffkomplex 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 entfemt.

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 Wirksto$komplex 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 WirkstofRom- plex dotierten Implantate.

Diese Erkenntnis ist insbesondere für die Beschichtung von Endoprothesen mit dem Wirkstoffkomplex von Bedeutung. Eine mit dem Wirkstoffkomplex be- schichtete Endoprothese, beispielsweise im Fall eines Oberschenkelhals-Bruches, ermöglicht entsprechend ein schnelleres Einwachsen der Prothese und damit eine schnellere Regeneration und Rekonvaleszenz des jeweiligen Patienten. Dadurch wird die Dauer des Krankenhausaufenthaltes verkürzt.

IV. Versuche mit Collagenen als Trägermaterialien Der bereits bekannte, weiter oben erläuterte Wirkstoflkomplex kann zur Einhei- lung von Endoprothesen verwendet werden. Bei der Herstellung des Wirkstoff- komplexes ist der mengenmäßige Ertrag in dem erforderlichen Reinheitsgrad sehr gering. Daher wurde untersucht, ob es Trägermaterialien gibt, die mit dem Wirk- stoffkomplex kombiniert werden können, um so die Menge des für die jeweilige Zielsetzung benötigten WirkstofRomplexes zu reduzieren, ohne dadurch seine knochenbildende Wirksamkeit zu verringern.

1. Wirkstoffkomplex Der für die Zwecke der nachfolgend beschriebenen Versuche verwendete Wirk- stoffkomplex 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 und Mäuse.

Jedem untersuchtem Tier wurden zwei Implantate desselben Trägermaterials in die Bauchmuskulatur eingebracht, von denen eins 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 Collages 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 Wirkstoffkomplex-Lösung (3mg/ml) zugegeben. Bei den Kontrollimplantaten wurde stattdessen 1 ml destil-

lierten Wasser zugegeben. Die so behandelten Collagenvliesstücke 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 Collages an- kommt und sich seine Eignung als Trägermaterial daraus ergibt. Collagene, die immunogen sind, sind zur Verwendung als Trägermaterialien ungeeignet.

IV. Prüfung von Trägermaterialien auf ihre Biokompatibilität In Versuchen, die die Verbesserung der Langzeitstabilität von Endoprothesen be- trafen, wurden Titanplättchen mit unterschiedlicher Rauhigkeit (100,20 und 0,5 pm), eine TiAl6V4-Legierung (0,5 u. m) und Al203~Plättchen der Firma Friedrichs- feld sowie Hydroxylapatit-Plättchen von der Feldmühle AG eingesetzt. Hydroxy- lapatit 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 Hinzufiigung 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.

Die Beschichtungen mit dem Wirkstoflkomplex, welcher nach dem weiter oben angegebenen allgemeinen Verfahrensschema hergestellt worden war, wurden durch das Beschichtungsverfahren"Dip-coating"aufgebracht. Unter"Dip- coating"wird ein Beschichtungsverfahren verstanden, bei dem der zu beschich- tende Gegenstand, hier die Plättchen, in eine Lösung mit einer gewünschten, vor- gegebenen Konzentration des Beschichtungsmittels, hier des Wirkstoffkomplexes, getaucht wird. Anschließend wird lyophilisiert. Es werden dünne Überzugsschich- ten bzw. Beschichtungen erhalten. Die Prüfung der angegebenen Materialien auf ihre Biokompatibilität wurde insbesondere in Bezug auf die Rauhigkeit der Ober- flächen durchgeführt (n=20 ; je vier Plättchen).

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, dal3 die glattesten Oberflächen, d. h. Oberflächen mit einem Porendurchmesser von 0,2-0,5 m, 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 um wurde der höchste Anteil an lebendem (Knochen)-Gewebe in unmit- telbarem Kontakt zur Plättchengrenzfläche erhalten.

Sabelle l : Trägermaterial 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 um 4477 + 408 1692 + 427 Osprovit 7930 + 2007 1638 + 377 (Feldmühle) Titan 0, 5, um 11377 + 2538 1054 + 308 9600#30381754#43920µm 100 um 2308 + 669 2085 + 623 µm7200#10622800#954TiAl6V40,5 A1203 reinst, poliert 11446 + 1500 2292 + 600

Die Ergebnisse dieser Versuche konnten nun auf die Beschichtung von En- doprothesen mit dem Wirkstoffkomplex übertragen werden. Eine Draufsicht auf die dabei verwendete Endoprothese ist in Fig. 4 dargestellt.

Vor dem Einsetzen der Endoprothesen wurden deren äußere Oberfläche (I) nach dem Verfahren des"Dip-coatings"mit dem Wirkstoflkomplex beschichtet und zusätzlich wurde der WirkstoNkomplex in die inneren Hohlräume des Prothesen- schaftes (II), die Austritte an die Schaftoberflache haben, eingeführt. Dadurch ergibt sich für zukünftige mögliche Lockerungen der Endoprothesen der Vorteil, daß nachträglich der Wirkstoflkomplex ohne einen größeren Eingriff aufgebracht werden kann und dort zu einer Knochenbildung und damit Verfestigung der En-

doprothese führt. Wahlweise kann auch im Bereich der Schraubverbindung (III) eine Beschichtung mit dem WirkstofRomplex vorgesehen sein.

Daß die Beschichtung mit dem Wirkstoffkomplex zu höheren Belastungsmög- lichkeiten im Vergleich zu nicht beschichteten Oberflächen führt, zeigt Tabelle 2 am Beispiel von Hydroxylapatit (HA). Dabei wurden die Zugfestigkeiten an der Grenzfläche verschiedener Implantatmaterialien in N/mm2 + Standardabweichung bestimmt. Als Material wurde mittels heiß isostatischem Pressen (HIP) hergestell- ter Hydroxylapatit gegenüber zusätzlich mit dem Wirkstoflkomplex beschichte- tem Hydroxylapatit bestimmt. Das Implantatmaterial wurde in das distale Kanin- chenfemur implantiert und nach 84 Tagen untersucht. Die dabei aufgefundenen Zugfestigkeiten sind in der nachfolgenden Tabelle angegeben.

Tabelle 2 Material RT (pm) Tage Zugfestigkeit HA HIP 0, 5 84 10 1, 53 + 0,24 HA HIP WK 0, 5 84 6 2, 27 + 0,31 n= Anzahl der Implantate WK= Beschichtung mit dem Wirkstoffkomplex isostatischesPressenHIP=heiß RT= Oberflächenrauhigkeit Es wird abschließend noch daraufhingewiesen, daß es sich bei den für die Zwek- ke der vorliegenden Erfindungen dargestellten Versuchen immer dann um sorgfäl- tig ausgesuchte Modelluntersuchungen handelt, wenn der eigentliche Gegenstand, die z. B. im Bereich des Oberschenkelhalsknochens implantierte Endoprothese, finir die Untersuchungen nicht zur Verfügung stehen konnte, weil es sich hierbei um unzumutbare Versuche am menschlichen Körper gehandelt hätte.

Außerdem ist die Erfindung auf alle denkbaren Endoprothesen anwendbar. Die Beschreibung am Beispiel der Endoprothese im Bereich des Oberschenkelhalses hat exemplarischen Charakter.