Materialdepot zur Abgabe eines antibakteriellen Wirkstoffmaterials

Die Erfindung betrifft ein Materialdepot zur Abgabe eines antibakteriellen Wirkstoffmaterials in einem menschlichen oder tierischen Körper.

Bei jedem operativen Eingriff kommt es zur Kontamination der Wunde mit Keimen. Trägt der behandelnde Arzt oder die Pflegekraft z.B. keine sterilen Handschuhe und führt nicht in ausreichendem Maße eine Desinfektion durch, so kann es zur Kontamination mit pathologischen Keimen kommen, welche die Wunde besiedeln.

Materialdepots, die das Antibiotikum an die Umgebung, z.B. an das Wundsekret, abgeben und so eine Infektion verhindern oder auch bekämpfen sollen, sind aus offenkundiger Vorbenutzung bekannt. Beispielhaft genannt seien die Gentamycin- Polymethylmethacrylat (PMMA) -Ketten, die auch unter dem Begriff der Septopal ^® -Ketten dem Fachmann geläufig sind. Die Septopal ^® -Ketten haben sich bei der Osteomyelitis- Therapie zum therapeutischen Standart entwickelt und werden ebenfalls bei der Infektionsprophylaxe eingesetzt. Die mit dem Antibiotikum Gentamycin versetzten und auf einem Draht fixierten Acryl-Kügelchen sollen durch die anhaltende Abgabe des Antibiotikums vor Ort die Infektion bekämpfen bzw. ihr vorbeugen.

Verglichen mit einer systemischen Antibiotika-Therapie las- sen sich mit Septopal ^® -Ketten am Infektionsort höhere Wirkstoffkonzentrationen erreichen. Es ist bekannt, dass die Abtötung der Keime nicht allein von der Anwesenheit des Antibiotikums in dem das Bakterium umgebende Milieu, sondern auch der lokalen Konzentration des Antibiotikums (Antibio-

tika-Spiegel) abhängig ist. Die Behandlung mit Septopal ^® - Ketten ist vielfach noch wirksam, wenn in mikrobiologischen Testungen eine „einfache" Antibiotika-Resistenz nachgewiesen wird, da in den bakteriologischen Testungen zumeist nur solche Antibiotika-Konzentrationen geprüft werden, wie sie im Zuge einer intravenösen Therapie erreichbar sind.

Es ist bekannt, dass dennoch auch bei der Verwendung von antibiotikahaltigen Materialdepots der eingangs genannten Art häufig zu wenig Antibiotikum abgegeben wird um einen hohen Antibiotika-Spiegel zu gewährleisten. Unter ungünstigen Bedingungen, wenn das Antibiotikum vollständig ausgewaschen ist, kann der Antibiotikaträger im Gegenteil sogar zum Bett für Besiedlung mit Bakterien werden.

Dem wird versucht vorzubeugen, indem je nach Stärke des Infektionsgeschehens unterschiedlich viele Kugeln bzw. Septo- pal ^® -Ketten oder größere Kugeln implantiert werden, um einen ausreichend hohen Antibiotika-Spiegel zu erhalten. Der Einlage einer Vielzahl an Kugeln bzw. Septopal ^® -Ketten oder großer Kugeln sind in der Wunde jedoch räumliche Grenzen gesetzt. In jedem Fall ist eine Erweiterung der operativen Maßnahme nötig. Dies ist ein wesentlicher Nachteil, da der Patient dadurch zusätzlich in Mitleidenschaft gezogen wird. Ebenfalls ist die Handhabung bei der Verwendung einer Vielzahl von Kugeln bzw. Septopal ^® -Ketten umständlich, da jede Kugel bzw. Kette eingelegt und am Ende der Therapie explan- tiert werden sollte.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines

Materialdepots der eingangs genannten Art, dass die vorgenannten Nachteile nicht aufweist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Materialdepot mit den Merkmalen des Anspruchs 1. vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart .

Gemäß Anspruch 1 ist die Oberfläche des Materialdepots, ü- ber die das antibakterielle Wirkstoffmaterial in den menschlichen oder tierischen Körper abgegeben wird, größer als die Einhüllende des Materialdepots .

Die Einhüllende (auch Envelope) bezeichnet eine um einen Körper gespannte geschlossene Fläche. In Querschnittsdarstellung gilt, dass die Einhüllende jede Kurve einer Kurvenschar in einem Punkt berührt. Beispielsweise wird die Einhüllende einer Kugel mit einem Grundradius r und sich in den Innenraum der Kugel erstreckenden Rillen bestimmt durch die Kugeloberfläche, wie sie sich aus dem Grundradius ergibt (4πr ² ) .

Die Erfindung hat erkannt, dass die Menge eines antibakteriellen Wirkstoffmaterials, das über die Oberfläche des Materialdepots abgegeben wird, von dem Gehalt des Wirkstoffmaterials im Träger bzw. der Beladung des Trägermaterials mit dem Wirkstoffmaterial abhängig ist und diesem Gehalt bzw. der Beladung durch das Trägermaterial vorgegebene O- bergrenzen gesetzt sind. Die Erfindung hat ebenfalls erkannt, dass das Antibiotikum aus dem Trägermaterial nur aus der obersten Schicht des Trägermaterials herausgelöst wird. Bei Untersuchungen von explantierten Septopal ^® -Ketten konn- te nachgewiesen werden, dass das antibiotische Material

Gentamycin lediglich aus dem wenige Millimeter dicken äußeren Bereich der PMMA-Kugeln herausgelöst wird, während die tieferen Schichten gleich bleibende Antibiotika-Anteile aufweisen. Die Erfindung hat des Weiteren erkannt, dass durch eine Vergrößerung der Oberfläche des Materialdepots mehr Antibiotikum pro Zeiteinheit abgegeben werden kann, d.h. ein höherer Antibiotika-Spiegel erreicht werden kann. Einer Antibiotika-Unterdosierung kann dadurch wirksam entgegengewirkt werden. Die hohe lokale Antibiotikakonzentra- tion führt zu effektiver Abtötung nicht nur der empfindlichen, sondern auch partiell resistenter Keime.

Die Erfindung hat ebenfalls erkannt, dass das erfindungsgemäße Materialdepot nicht zu einer möglichen lokalen Antibiotika-überdosierung im Implantationsbereich führt.

Es hat sich gezeigt, dass das aus dem Materialdepot in die Wundflüssigkeit abgegebene Antibiotikum in der Wundflüssigkeit durch die Dynamik der Wundflüssigkeit, z.B. durch Lagewechsel des Patienten oder durch Muskeltätigkeit, verteilt wird und sich so ein für den Patienten abgesenkter Antibiotika-Spiegel einstellt. Sofern im Einzelfall eine überdosierung nicht ausgeschlossen werden kann oder eine verzögerte Freisetzung des Antibiotikums erwünscht ist, ist es zweckmäßig die Geschwindigkeit der Antibiotika- Mengenabgabe entsprechend einzustellen. Dies kann durch ge- eignete Mengenverhältnisse des Antibiotikums im Materialdepot und/oder im Materialdepot eingebaute Zusatzstoffe erfolgen, die die Freisetzung des Antibiotikums verzögern. Die Geschwindigkeit der Freisetzung kann auch dadurch gesteuert werden, indem das Materialdepot unterschiedlich stark gepresst wird oder z.B. schaumförmig aufgebaut wird.

Die Vergrößerung der Oberfläche des Materialdepots kann durch verschiedenste Oberflächenstrukturen, beispielsweise Vertiefungen, muldenförmigen Ausnehmungen, Einstülpungen und Ausstülpungen wie Furchen, Falten, Schlitze, Lamellen, Waben und Bohrungen erfolgen. Die Furchen, Falten und Schlitze verlaufen im bzw. an der Oberfläche des Materialdepots vorzugsweise in Längsrichtung.

Vorteilhafterweise beschädigen, reizen oder beeinträchtigen die Oberflächenstrukturen das Gewebe vor Ort nicht. So weist das Materialdepot vorteilhafterweise keine scharfen Kanten auf. Dies ist ebenfalls bei dem Entfernen der nachfolgend noch näher beschriebenen Materialdepotkette von Vorteil, da beim Herausziehen der Kette somit eine Verletzung des Gewebes, der Nerven und Gefäße und ein Nachbluten weitestgehend vermieden werden kann. Zweckmäßigerweise verlaufen die Oberflächenstrukturen, insbesondere die Furchen, Falten und Schlitze, zumindest teilweise, längs der vorge-

sehenen Entnahmerichtung. Bei den Septopal ^® -Ketten, die in technisch abgewandelter Form gemäß den Ansprüchen 9 bis 11 verwendet werden können, ist z.B. die Entnahmerichtung durch die Zugrichtung der Kette vorgegeben. Die erfindungs- gemäße Anordnung der Furchen, Falten und Schlitze parallel der vorgesehenen Zugrichtung unterstützt das ungehinderte Herausgleiten der Kette beim Herausziehen aus der Wunde.

Die Tiefen oder Höhen der Oberflächenstrukturen sind zweck- mäßigerweise so gewählt, dass einerseits die Festigkeit des Trägermaterials nicht beeinträchtigt ist und beispielsweise ein unerwünschter Abbruch von Trägermaterial beim Implantieren oder Explantieren des Materialdepots oder der Repo- sitionierung vermieden wird, andererseits die Materialdicke zwischen den benachbarten Strukturen des Materialdepots so stark ist, dass eine möglichst effektive Wirkstoffabgabe aus dem Trägermaterial in der Wunde erfolgt. So verfügen z.B. Lamellen, d.h. lange Scheiben oder Blätter, besonders wenn sie zu mehreren mit ihren Flächen parallel oder annäh- rend parallel zueinander angeordnet und miteinander verbunden sind, über eine am Materialaufwand gemessen sehr große Oberfläche und Stabilität. Berücksichtigt man, dass das antibiotische Material Gentamycin, aus dem Trägermaterial PMMA lediglich aus einem wenige Millimeter dicken Hüllenbe- reich nach der Implantation in der Wunde herausgelöst wird, sollte die Materialdicke zwischen den benachbarten Strukturen des Materialdepots vorzugsweise nur wenige Millimeter, vorzugsweise höchstens 5 mm, weiter vorzugsweise 3 mm, besonders bevorzugt 1 bis 3 mm betragen.

Die Strukturierung des erfindungsgemäßen Materialdepots erlaubt es die Oberfläche des Materialdepots gegenüber der Einhüllenden mindestens um den Faktor 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9 oder um ein Vielfaches (mindestens um den Faktor 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11-100, 100-200, 200-300, 300-400, 400-500, 500-600, 600-700, 700-800, 800- 900 oder 900-1000) zu erhöhen.

Zweckmäßigerweise ist das antibakteriell wirkende Material ein Antibiotikum, wobei besonders zweckmäßig Gentamycin ist oder ein desinfizierender Stoff. Alternativ zu oder in Kombination mit Gentamycin können auch weitere Antibiotika, beispielsweise Vanvomycin und/oder Clindamycin verwendet werden.

Das antibakteriell wirkende Material kann in einem resorbierbaren Trägermaterial (z.B. Polyglycolid-Lactid oder Collagen) oder in einem nicht resorbierbaren Material (z.B. PMMA) eingeschlossen sein. Vorzugsweise ist das Materialdepot an seiner Oberfläche, zumindest teilweise, offenporig. Die offenen Poren erlauben eine erleichterte Abgabe des antibakteriellen Wirkstoffmaterials in der Wunde.

Die durch die Einhüllende gebildete geometrische Grundform des Materialdepots ist vorzugsweise eine Form, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Zylinder, Kugel, Kegel sowie der Kombination dieser Grundformen wie der Trop- fenform. Grundsätzlich ist jede Grundform bevorzugt, die es erlaubt das Materialdepot für den Patienten schonend zu implantieren und/oder zu explantieren. „Schonend" bedeutet insbesondere, dass die Wundöffnung zum implantieren und/oder explantieren des Materialdepots möglichst klein gehalten werden kann, gleichzeitig jedoch eine leichte Entfernung trotzdem gewährleistet ist.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist des weiteren eine Materialdepotkette, die mindestens zwei erfindungsgemäße Ma- terialdepots als Kettenglieder aufweist. Die Kettenglieder können auf einem zentralen Draht angeordnet sein. Die Kettenglieder können z.B. eine sphärische Grundform, analog der aus dem Stand der Technik bekannten Septopal ^® -Ketten, oder eine Walzenform, beispielsweise eine Vollzylinderform, aufweisen. Die benachbarten Kettenglieder können auch zueinander korrespondierende Flächen aufweisen. Die Flächen können z.B. konvex-konkav ausgebildet sein. Dadurch ist auch bei einem geringen Abstand zwischen den benachbarten Kettengliedern eine gelenkartige Bewegung der Kettenglieder

möglich, die es erlaubt die Kette leichter zu implantieren, bei Bedarf zu (re-) positionieren oder zu entfernen. Derartige Kettenformen haben den Vorteil, dass sie flexibel sind und sich den lokalen Gegebenheiten der Wunde anpassen las- sen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von vorteilhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes kugelförmiges Materialdepot mit Rillen;

Fig. 2 eine Materialdepotkette mit Kugeln; und

Fig. 3 eine Materialdepotkette aus mehreren Materialdepots in Walzenform mit einer konvex / konkaven Kontaktflächengestaltung .

In Figur 1 ist ein kugelförmiges Materialdepot 1 mit parallelen Rillen 2 gezeigt. Das Materialdepot 1 enthält ein antibakterielles Wirkstoffmaterial und gibt dieses über seine offenporige Oberfläche in einem menschlichen oder tierischen Körper ab (nicht dargestellt) .

Figur 2 zeigt eine Materialdepotkette 4 mit mehreren Materialdepotkugeln 1 gemäß Figur 1, die auf einem zentralen Draht 3 fixiert sind. Die Materialdepots 1, 5 weisen Rillen 2 auf, die zueinander und in Zugrichtung gemäß Pfeil A pa- rallel angeordnet sind.

Eine weitere Materialdepotkette 4 mit mehreren walzenförmigen Materialdepots 6 die auf einem zentralen Draht 3 fixiert sind, ist in Figur 3 dargestellt. Die walzenförmigen Materialdepots 6 weisen an Stelle der bei einem Zylinder üblichen gegenüberliegenden planen Flächen einander korrespondierende konkav-konvexe Flächen auf. Dadurch ist auch bei einem geringen Abstand zwischen den benachbarten Ket-

tengliedern 6 eine gelenkartige Bewegung der Kettenglieder möglich.