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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Implantat mit einem beschichteten Grundkörper
aus einem biokorrodierbaren, metallischen Implantatwerkstoff und
ein Verfahren zur Herstellung solcher beschichteter Implantate.
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Technologischer Hintergrund
und Stand der Technik
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Implantate
haben in vielfältiger Ausführungsform Anwendung
in der modernen Medizintechnik gefunden. Sie dienen beispielsweise
der Unterstützung von Gefäßen, Hohlorganen
und Gangsystemen (endovaskuläre Implantate), zur Befestigung
und temporären Fixierung von Gewebeimplantaten und Gewebstransplantationen,
aber auch zu orthopädischen Zwecken, z. B. als Nagel, Platte
oder Schraube.
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So
hat sich zum Beispiel die Implantation von Stents als eine der wirkungsvollsten
therapeutischen Maßnahmen bei der Behandlung von Gefäßerkrankungen
etabliert. Stents haben den Zweck, in Hohlorganen eines Patienten
eine Stützfunktion zu übernehmen. Stents herkömmlicher
Bauart weisen dazu eine filigrane Tragstruktur aus metallischen
Streben auf, die zur Einbringung in den Körper zunächst
in einer komprimierten Form vorliegt und am Ort der Applikation
aufgeweitet wird. Einer der Hauptanwendungsbereiche solcher Stents
ist das dauerhafte oder temporäre Weiten und Offenhalten
von Gefäßverengungen, insbesondere von Verengungen
(Stenosen) der Herzkranzgefäße. Daneben sind beispielsweise
auch Aneurysmenstents bekannt, die zur Stützung beschädigter
Gefäßwände dienen.
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Stents
besitzen eine Umfangswandung von ausreichender Tragkraft, um das
verengte Gefäß im gewünschten Maße
offen zu halten und einen rohrförmigen Grundkörper
durch den der Blutfluss ungehindert weiterläuft. Die Umfangswandung
wird in der Regel von einer gitterartigen Tragstruktur gebildet, die
es erlaubt, den Stent in einem komprimierten Zustand mit kleinem
Außendurchmesser bis zur zu behandelnden Engstelle des
jeweiligen Gefäßes einzuführen und dort
beispielsweise mit Hilfe eines Ballonkatheters soweit aufzuweiten,
dass das Gefäß den gewünschten, vergrößerten
Innendurchmesser aufweist. Der Vorgang der Positionierung und Expansion
der Stents während der Prozedur und die abschließende
Lage des Stents im Gewebe nach Beendigung der Prozedur muss durch
den Kardiologen überwacht werden. Dies kann durch bildgebende Verfahren,
wie z. B. durch Röntgenuntersuchungen erfolgen.
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Das
Implantat oder der Stent besitzt einen Grundkörper aus
einem Implantatwerkstoff. Ein Implantatwerkstoff ist ein nicht lebendes
Material, das für eine Anwendung in der Medizin eingesetzt
wird und mit biologischen Systemen in Wechselwirkung tritt. Grundvoraussetzungen
für den Einsatz eines Werkstoffes als Implantatwerkstoff,
der bei bestimmungsgemäßer Verwendung mit der
Körperumgebung in Kontakt steht, ist dessen Körperverträglichkeit
(Biokompatibilität). Unter Biokompatibilität wird
die Fähigkeit eines Werkstoffes verstanden, in einer spezifischen
Anwendung eine angemessene Gewebereaktion hervorzurufen. Dies beinhaltet
eine Anpassung der chemischen, physikalischen, biologischen und morphologischen
Oberflächeneigenschaften eines Implantates an das Empfängergewebe
mit dem Ziel einer klinisch erwünschten Wechselwirkung.
Die Biokompatibilität des Implantatswerkstoffs ist weiterhin abhängig
vom zeitlichen Ablauf der Reaktion des Biosystems, in das implantiert
wird. So treten relativ kurzfristig Reizungen und Entzündungen
auf, die zu Gewebeveränderungen führen können.
Biologische Systeme reagieren demnach in Abhängigkeit von den
Eigenschaften des Implantatswerkstoffs in verschiedener Weise. Entsprechend
der Reaktion des Biosystems können die Implantatswerkstoffe
in bioaktive, bioinerte und degradierbare/resorbierbare Werkstoffe
unterteilt werden.
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Eine
biologische Reaktion auf polymere, keramische oder metallische Implantatwerkstoffe
hängt von der Konzentration, Einwirkdauer und Art der Zuführung
ab. Häufig führt die Gegenwart eines Implantatwerkstoffs
zu Entzündungsreaktionen, deren Auslöser mechanische
Reize, chemische Stoffe aber auch Stoffwechselprodukte sein können.
Der Entzündungsvorgang ist in der Regel begleitet von der
Einwanderung neutrophiler Granulozyten und Monozyten durch die Gefäßwände,
der Einwanderung von Lymphozyten-Effektorzellen unter Bildung spezifischer
Antikörper gegen den Entzündungsreiz, der Aktivierung
des Komplementsystems unter Freisetzung von Komplementfaktoren,
die als Mediatoren wirken und letztendlich der Aktivierung der Blutgerinnung.
Eine immunologische Reaktion ist meist eng mit der Entzündungsreaktion
verbunden und kann zur Sensibilisierung und Allergiebildung führen.
Bekannte metallische Allergene umfassen beispielsweise Nickel, Chrom
und Kobalt, die auch in vielen chirurgischen Implantaten als Legierungskomponenten Verwendung
finden. Ein wesentliches Problem der Stentimplantation in Blutgefäße
ist die In-Stent Restenose aufgrund eines überschießenden
neointimalen Wachstums, das durch eine starke Proliferation der
arteriellen glatten Muskelzellen und eine chronische Entzündungsreaktion
hervorgerufen wird.
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Ein
aussichtsreicher Ansatz zur Lösung des Problems liegt in
der Verwendung biokorrodierbarer Metalle und deren Legierungen als
Implantatwerkstoff, denn zumeist ist eine dauerhafte Stützfunktion durch
den Stent nicht erforderlich; das zunächst geschädigte
Körpergewebe regeneriert. So wird beispielsweise in
DE 197 31 021 A1 vorgeschlagen,
medizinische Implantate aus einem metallischen Werkstoff zu formen,
dessen Hauptbestandteil Eisen, Zink oder Aluminium sind bzw. ein
Element aus der Gruppe der Alkalimetalle oder Erdalkalimetalle.
Als besonders geeignet werden Legierungen auf Basis von Magnesium,
Eisen und Zink beschrieben. Nebenbestandteile der Legierungen können
Mangan, Kobalt, Nickel, Chrom, Kupfer, Cadmium, Blei, Zinn, Thorium,
Zirkonium, Silber, Gold, Palladium, Platin, Silizium, Kalzium, Lithium,
Aluminium, Zink und Eisen sein. Weiterhin ist aus der
DE 102 53 634 A1 der Einsatz
einer biokorrodierbaren Magnesiumlegierung mit einem Anteil von
Magnesium > 90%, Yttrium 3,7–5,5%,
Seltenerdmetallen 1,5–4,4% und Rest < 1% bekannt, die sich insbesondere
zur Herstellung einer Endoprothese, zum Beispiel in Form eines selbstexpandierenden
oder ballonexpandierbaren Stents, eignet. Der Einsatz von biokorrodierbaren metallischen
Werkstoffen in Implantaten dürfte zu einer deutlichen Minderung
von Abstoßungs- oder Entzündungsreaktionen führen.
Solche biokorrodierbaren Implantate und Stents weisen häufig
auch eine Beschichtung oder Kavitätenfüllung mit
einem geeigneten Polymer auf.
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Ein
Problem beim Einsatz dieser biokorrodierbaren Implantate, die ganz
oder in Teilen aus einem metallischen Werkstoff bestehen, liegt
darin, dass die Abbauprodukte, die bei der Korrosion des Implantats
entstehen und freigesetzt werden, oft einen merklichen Einfluss
auf den lokalen pH-Wert haben und zu ungewünschten Gewebsreaktionen
führen können. Insbesondere beim Abbau von Mg-haltigen
biokorrodierbaren Implantatwerkstoffen kann es zu einem Anstieg
des pH-Wertes in der unmittelbaren Umgebung kommen. Dieser Anstieg
des pH-Werts kann zu einem Phänomen führen, dass
unter dem Begriff Alkalose zusammengefasst wird. Der lokale pH-Wert-Anstieg
führt dabei zu einem Un gleichgewicht der Ladungsverteilung
in den das Gefäß umgebenden glatten Muskelzellen,
was dazu führen kann, dass es zu einer lokalen Erhöhung
des Muskeltonus im Bereich des Implantats kommt. Dieser erhöhte Druck
auf das Implantat kann zum vorzeitigen Verlust der Implantatintegrität
führen. Ist das Implantat z. B. ein Stent, so kann es im
Zuge einer solchen Vasokonstriktion im Gefäßbereich
um den Stent zu einer Restenose oder einer Gefäßlumenbeeinträchtigung kommen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung war es, einen oder mehrere der geschilderten
Nachteile des Standes der Technik zu mindern oder zu überwinden.
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Erfindungsgemäße
Lösung
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Die
Aufgabe wird durch Bereitstellung eines Implantats gelöst,
mit einem Grundkörper, der ganz oder in Teilen aus einem
biokorrodierbaren, metallischen Werkstoff besteht, wobei der Werkstoff
so beschaffen ist, dass er in wässriger Umgebung zu einem
alkalischen Produkt zersetzt wird und wobei der Grundkörper
eine Beschichtung oder eine Kavitätenfüllung aufweist,
die aus mindestens einem Wirkstoff besteht oder mindestens einen
Wirkstoff enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkstoff
ein Inhibitor der Ryanodin-Rezeptoren ist.
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Im
Folgenden steht der Begriff Inhibitor als Äquivalent für
Inhibitor der Ryanodin-Rezeptoren.
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Ein
Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt
darin, dass einer Vasokonstriktion direkt vor Ort durch die Freisetzung
des mindestens einen Inhibitors aus der Beschichtung des erfindungsgemäßen Implantats
entgegengewirkt wird. Die Auswirkungen einer Alkalose auf das Implantat
werden verringert. Somit können längere Standzeiten
der Implantate erreicht werden und, wenn das Implantat z. B. ein
Stent ist, kann die Gefahr einer Restenose bzw. der Beeinträchtigung
des Gefäßlumens im und um den Stentbereich deutlich
verringert werden. Somit kann der mit dem Einsatz des Implantats
verfolgte Therapiezweck besser, über einen längeren
Zeitraum und mit weniger Nebenwirkungen erreicht werden.
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Bei
Einsatz des erfindungsgemäßen Implantats ist es
nicht mehr notwendig, z. B. durch eine mögliche Alkalose
verursachte lokalen Vasospasmen und der damit verbundenen Beeinträchtigung der
Implantatintegrität bzw. -funktion durch systemische Verabreichung
von Medikamenten oder Wirkstoffen entgegenzuwirken. Der mindestens
eine Inhibitor der Ryanodin-Rezeptoren ist bereits in die Beschichtung
des erfindungsgemäßen biokorrodierbaren Implantats
eingebettet und wird dann lokal freigesetzt. Somit können
insgesamt deutlich geringere Wirkstoffmengen eingesetzt werden,
die dann bevorzugt am gewünschten Ort und zum Zeitpunkt
des Bedarfs zur Verfügung gestellt werden. Der Patient
wird weniger belastet und die Behandlungskosten sind reduziert.
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Implantate
im Sinne der Erfindung sind über ein chirurgisches Verfahren
in den Körper eingebrachte Vorrichtungen und umfassen Befestigungselemente
für Knochen, beispielsweise Schrauben, Platten oder Nägel,
chirurgisches Nahtmaterial, Darmklammern, Gefäßclips,
Prothesen im Bereich des Hart- und Weichgewebes und Ankerelemente
für Elektroden, insbesondere von Schrittmachern oder Defibrillatoren.
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Vorzugsweise
ist das Implantat ein Stent. Stents herkömmlicher Bauart
weisen eine filigrane Stützstruktur aus metallischen Streben
auf, die zur Einbringung in den Körper zunächst
in einem nicht-expandierten Zustand vorliegt und die am Ort der
Applikation dann in einen expandierten Zustand aufgeweitet wird.
Der Stent kann vor oder nach dem Crimpen auf einen Ballon beschichtet
werden.
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Als
biokorrodierbar im Sinne der Erfindung werden Legierungen und Elemente
bezeichnet, bei denen in physiologischer Umgebung ein Abbau/Umbau
stattfindet, so dass der aus dem Werkstoff bestehende Teil des Implantates
ganz oder zumindest überwiegend nicht mehr vorhanden ist.
Biokorrodierbare metallische Werkstoffe im Sinne der Erfindung umfassen
Metalle und Legierungen ausgewählt aus der Gruppe umfassend
Eisen, Wolfram, Zink, Molybdän und Magnesium und insbesondere
solche biokorrodierbare metallische Werkstoffe, die in wässriger
Lösung zu einem alkalischen Produkt korrodieren.
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Beispielsweise
besteht der metallische Grundkörper aus Reineisen, einer
biokorrodierbaren Eisenlegierung, einer biokorrodierbaren Wolframlegierung,
einer biokorrodierbaren Zinklegierung oder einer biokorrodierbaren
Molybdänlegierung. Vorzugsweise besteht der metallische
Grundkörper aus Magnesium. Insbesondere ist der biokorrodierbare metallische
Werkstoff eine Magnesiumlegierung.
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Unter
einer biokorrodierbaren Magnesiumlegierung wird ein metallisches
Gefüge verstanden, dessen Hauptkomponente Magnesium ist.
Hauptkomponente ist die Legierungskomponente, deren Gewichtsanteil
an der Legierung am höchsten ist. Ein Anteil der Hauptkomponente
beträgt vorzugsweise mehr als 50 Gew.-%, insbesondere mehr
als 70 Gew.-%. Vorzugsweise enthält die biokorrodierbare Magnesiumlegierung
Yttrium und weitere Seltenerdmetalle, da sich eine derartige Legierung
aufgrund ihrer physikochemischen Eigenschaften und hohen Biokompatibilität,
insbesondere auch seiner Abbauprodukte, auszeichnet. Besonders bevorzugt
wird eine Magnesiumlegierung der Zusammensetzung Seltenerdmetalle
5,2–9,9 Gew.-%, davon Yttrium 3,7–5,5 Gew.-%,
und Rest < 1 Gew.-%,
wobei Magnesium den auf 100 Gew.-% fehlenden Anteil an der Legierung
einnimmt, eingesetzt. Diese Magnesiumlegierung bestätigte
bereits experimentell und in ersten klinischen Versuchen ihre besondere
Eignung, d. h. zeigt eine hohe Biokompatibilität, günstige
Verarbeitungseigenschaften, gute mechanische Kennwerte und ein für
die Einsatzzwecke adäquates Korrosionsverhalten. Unter
der Sammelbezeichnung „Seltenerdmetalle” werden
vorliegend Scandium (21), Yttrium (39), Lanthan (57) und die 14
auf Lanthan (57) folgenden Elemente, nämlich Cer (58),
Praseodym (59), Neodym (60), Promethium (61), Samarium (62), Europium
(63), Gadolinium (64), Terbium (65), Dysprosium (66), Holmium (67),
Erbium (68), Thulium (69), Ytterbium (70) und Lutetium (71) verstanden.
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Die
Magnesiumlegierung ist so in ihrer Zusammensetzung zu wählen,
dass sie biokorrodierbar ist. Als Prüfmedium zur Testung
des Korrosionsverhaltens von Legierungen dient künstliches
Plasma, wie es nach EN ISO 10993-15:2000 für
Biokorrosionsuntersuchungen vorgeschrieben ist (Zusammensetzung
NaCl 6,8 g/l, CaCl2 0,2 g/l, KCl 0,4 g/l, MgSO4 0,1 g/l, NaHCO3 2,2
g/l, Na2HPO4 0,126
g/l, NaH2PO4 0,026
g/l). Eine Probe des zu untersuchenden Werkstoffs wird dazu in einem
verschlossenen Probenbehälter mit einer definierten Menge
des Prüfmediums bei 37°C gelagert. In zeitlichen
Abständen – abgestimmt auf das zu erwartende Korrosionsverhalten – von
wenigen Stunden bis zu mehreren Monaten – werden die Proben
entnommen und in bekannter Weise auf Korrosionsspuren untersucht.
Das künstliche Plasma nach EN ISO 10993-15:2000 entspricht
einem blutähnlichen Medium und stellt damit eine Möglichkeit
dar, eine physiologische Umgebung im Sinne der Erfindung reproduzierbar
nachzustellen.
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Gemäß einer
ersten Variante weist der Grundkörper des Implantats demnach
eine Beschichtung auf, die mindestens den in die Beschichtung eingebetteten
mindestens einen Inhibitor enthält oder aus mindestens
einem dieser besteht.
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Eine
Beschichtung im Sinne der Erfindung ist eine zumindest abschnittsweise
Auftragung der Komponenten der Beschichtung auf den Grundkörper
des Implantats. Vorzugsweise wird die gesamte Oberfläche
des Grundkörpers des Implantats von der Beschichtung bedeckt.
Die Schichtdicke liegt vorzugsweise im Bereich von 1 nm bis 100 μm,
besonders bevorzugt 300 nm bis 15 μm und ganz besonders
bevorzugt von 5 μm bis 60 μm. Die Beschichtung
kann ein Polymer enthalten, welches eine Trägermatrix bilden
kann. Der Gewichtsanteil einer solchen Polymermatrix an den die
Beschichtung bildenden Komponenten der Beschichtung beträgt
vorzugsweise mindestens 40%, besonders bevorzugt mindestens 70%.
Der Gewichtsanteil des mindestens einen Inhibitors der Ryanodin-Rezeptoren
an den die Beschichtung bildenden Komponenten der Beschichtung beträgt
bevorzugt nicht mehr als 60%, besonders bevorzugt nicht mehr als
30% und ganz besonders bevorzugt liegt er im Bereich von 10% bis 25%.
Die Beschichtung kann direkt auf die Implantatoberfläche
aufgetragen werden. Die Verarbeitung kann nach Standardverfahren
für die Beschichtung erfolgen. Es können einschichtige,
aber auch mehrschichtige Systeme (zum Beispiel sogenannte base coat-,
drug coat- oder top coat-Schichten) erstellt werden. Die Beschichtung
kann unmittelbar auf dem Grundkörper des Implantats aufgebracht
sein oder es sind weitere Schichten dazwischen vorgesehen, die beispielsweise
der Haftvermittlung dienen.
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Alternativ
kann die Beschichtung, enthaltend oder bestehend aus dem mindestens
einen Inhibitor, als Kavitätenfüllung vorliegen
oder Bestandteil einer Kavitätenfüllung sein.
Das Implantat, insbesondere der Stent, weist zu diesem Zweck eine
oder mehrere Kavitäten auf. Kavitäten befinden
sich beispielsweise an der Oberfläche des Implantats und
lassen sich beispielsweise durch Laserablation in Nano- bis Mikrometerdimensionen
erstellen. Bei Implantaten, insbesondere Stents, mit einem biodegradierbaren Grundkörper
kann eine Kavität auch im Innern des Grundkörpers
angeordnet sein, so dass die Freisetzung des Material erst nach
Freilegung erfolgt. Der Fachmann kann sich bei der Ausgestaltung
der Kavität an dem im Stand der Technik beschriebenen Systemen
orientieren. Der Begriff „Kavität” umfasst
dabei z. B. Löcher und Vertiefungen.
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Bevorzugt
liegt der mindestens eine Inhibitor der Ryanodin-Rezeptoren in einer
polymeren Trägermatrix eingebettet vor.
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Die
Beschichtung der erfindungsgemäßen Implantate
kann ein Polymer enthalten, welches eine Trägermatrix bilden
kann. Geeignete Polymere sind dem Fachmann bekannt. Besonders geeignete
Polymere umfassen z. B. Methylcellulose, Ethylcellulose, Hydroxypropylcellulose,
Hydroxypropylmethylcellulose, Hydroxybutylmethylcellulose, Celluloseacetat, Cellulosepropionat
(mit niedrigem, mittlerem oder hohem Molekulargewicht), Celluloseacetatpropionat, Celluloseacetatbutyrat,
Celluloseacetatphthalat, Carboxymethylcellulose, Cellulosetriacetat,
Cellulosesulfatnatriumsalz, Poly(methylmethacrylat), Poly(ethylmethacrylat),
Poly(butylmethacrylat), Poly(isobutylmethacrylat), Poly(hexylmethacrylat),
Poly(phenylmethacrylat), Poly(methacrylat), Poly(isopropylacrylat),
Poly(isobutylacrylat), Poly(octadecyacrylat), Poly(ethylen), Poly(ethylen)
niedriger Dichte, Poly(ethylen) hoher Dichte, Poly(propylen), Poly(ethylenglycol),
Poly(ethylenoxid), Poly(ethylenterephthalat), Poly(vinylalkohol),
Poly(vinylisobutylether), Poly(vinylacetat), Poly(vinylchlorid)
und Poly(vinylpyrrolidon).
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Bevorzugte
erfindungsgemäße Implantate sind dadurch charakterisiert,
dass die Beschichtung oder Kavitätenfüllung mindestens
ein wasserunlösliches Polymer enthält. Das wasserunlösliche
Polymer ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Ethylcellulose
oder Dispersionen von Ethylcelluloseacryl- und/oder -methacrylesterpolymeren,
Celluloseacetaten, Cellulosebutyraten, Cellulosepropionaten oder
Copolymeren von Acrylaten oder Methacrylaten mit einem niedrigen
quaternären Ammoniumgehalt.
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Um
Zellulose und Derivate davon zu Implantatbeschichtungen verarbeiten
zu können, können Lösungsmittel eingesetzt
werden. Geeignete Lösungsmittel sind dem Fachmann bekannt.
Bevorzugte Lösungsmittel für Zellulose und Derivate
davon sind Dimethylacetamid/Lithiumchlorid, Dimethylsulfoxid/Tetrabutylammoniumfluorid
und Ammoniak/Cu2+([Cu(NH3)4]2+, Schweizer Reagenz).
Besonders geeignet für die Verarbeitung von Ethylcellulose ist
Dimethylacetamid/Lithiumchlorid (1).
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Die
Beschichtung oder die Kavitätenfüllung der erfindungsgemäßen
Implantate kann mindestens einen Weichmacher enthalten. Geeignete
Weichmacher sind dem Fachmann bekannt. Besonders geeignete Weichmacher
umfassen Diethylphthalat, Triethylcitrat, Triethylacetylcitrat,
Triacetin, Tributylcitrat, Polyethylenglycol, Propylenglycol, Glycerin, Dibutylsebacat
und Rizinusöl. Der Weichmacher kann in Mengen zwischen
0 Gew.-% bis 50 Gew.-% enthalten sein, basierend auf dem Gesamtgewicht
der Beschichtung.
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Unter
einem Inhibitor der Ryanodin-Rezeptoren im Rahmen der vorliegenden
Erfindung ist ein Wirkstoff zu verstehen, der durch die Inhibition
von Ryanodin-Rezeptoren die Freisetzung von Kalzium aus dem sarkoplasmatischen
Retikulum verhindert. So kann die unkontrolliert ablaufenden Kontraktionen der
gesamten Skelettmuskulatur durchbrochen werden (siehe z. B. Krause
et al.: Dantrolene – A review of its pharmacology, therapeutic
use and new developments. Anaesthesia, 2004, Bd. 59, S. 364–373). Ryanodin-Rezeptoren
sind eine Familie membranständiger Kalziumionenkanäle.
Bei ihrer Aktivierung fließt Kalzium in das Zellinnere,
das Zytosol und eine Muskelkontraktion setzt ein. Es gibt drei Subtypen von
Ryanodin-Rezeptoren:
- • RYR1 wird hauptsächlich
im Skelettmuskel exprimiert, kommt aber auch in den Purkinjezellen des
Kleinhirns vor. In der quergestreiften Muskulatur steht RYR1 in
direkter Verbindung mit den Dihydropyridin-Rezeptoren in der Membran
der transversalen Tubuli. Bei einer durch das Aktionspotenzial des
Muskels ausgelösten Konformationsänderung der
L-Typ-Kalzium-Kanäle öffnen auch die RYR1-Kanäle.
Auf diese Weise kommt es zur initialen Freisetzung von Kalzium-Ionen aus
dem sarkoplasmatischen Retikulum in das Zytosol der Muskelzelle.
Damit spielt RYR1 eine Schlüsselrolle bei der elektromechanischen Kopplung.
- • RYR2 wird in der Herzmuskulatur exprimiert.
- • RYR3 wird während der fetalen Entwicklung
und in der Neugeborenenzeit in der Skelettmuskulatur exprimiert,
bleibt beim Erwachsenen jedoch im wesentlichen auf das Gehirn beschränkt.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass überraschender
Weise der mindestens eine Inhibitor der Ryanodin-Rezeptoren in der
Lage ist, neben dem bekannten Effekt auf die willkürlich
steuerbare, quergestreifte Skelettmuskulatur, die lang anhaltenden,
nicht willkürlich steuerbaren Spasmen (tonische Dauerkontraktion)
der Gefäßmuskelzellen der glatten Muskulatur der
Blutgefäße (sog. Vasokonspasmen) zu relaxieren,
z. B. wenn der mindestens eine Inhibitor in die Beschichtung eines
Implantats eingebettet ist, mit einem Grundkörper, der
ganz oder in Teilen aus einem biokorrodierbaren, metallischen Werkstoff
besteht.
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Geeignete
Inhibitoren der Ryanodin-Rezeptoren sind dem Fachmann bekannt. Zu
dieser Gruppe gehören zum Beispiel Ryanodin, Lokalanästhetika wie
beispielsweise Procain oder Tetracain, Dantrolen und Rutheniumrot.
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Die
Inhibitoren können einzeln oder in Kombination, in der
gleichen oder in unterschiedlicher Konzentration verwendet werden.
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Zur
Verarbeitung und Einbringung des mindestens einen Inhibitors der
Ryanodin-Rezeptoren in die Beschichtung des erfindungsgemäßen
Stents kann der mindestens eine Inhibitor in einem geeigneten, dem
Fachmann bekannten Lösungsmittel bereitgestellt und eingesetzt
werden.
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Das
geeignete Lösungsmittel für Dantrolen kann ausgewählt
werden aus niederen Alkoholen mit einer Kettenlänge von
C1 bis C6, wie z.
B. Methanol und Ethanol; aus aliphatischen Diolen, wie zum Beispiel
Propylenglycol; aus halogenierten Kohlenwasserstoffen, bevorzugt
mit einer Kettenlänge von C1 bis
C5, wie z. B. Chloroform und Dichlormethan;
aus Ketonen, bevorzugt mit einer Kettenlänge von C1 bis C8, wie z.
B. Aceton und aus Gemischen davon.
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Das
geeignete Lösungsmittel für Rutheniumrot kann
unter anderem ausgewählt sein aus Wasser und Dimethylsulfoxid
(DMSO). Eine etwas geringere Löslichkeit besitzt Rutheniumrot
in niederen Alkoholen wie Methanol oder Ethanol, die dennoch als
geeignete Lösungsmittel für den Wirkstoff geeignet sind.
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In
einer Ausführungsform der Erfindung wird der mindestens
eine Inhibitor in einem Lösungsmittel zusammen mit einem
Polylactid gelöst. Geeignete Polylactide sind z. B. PLLA
(poly-L-lactic acid), PDLLA (poly-D,L-lactic acid), PLGA (poly-lactic-co-glycolic
acid) oder Kombinationen davon. Aus dieser Lösung können
nach bekannten Verfahren fein verteilte Partikel hergestellt werden
mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von
0,2 μm bis 15 μm. Der Wirkstoffgehalt in diesen
Partikeln beträgt typischer Weise 10 Gew.-% bis 50 Gew.-%
bezogen auf den Feststoff. Die Erfindung betrifft somit auch Partikel,
enthaltend mindestens einen Inhibitor und ein Polylactid mit einer
durchschnittlichen Partikelgröße von 0,2 μm bis
15 μm und einem Wirkstoffgehalt von 10 Gew.-% bis 50 Gew.-%.
Gegebenenfalls muss der den mindestens einen Inhibitor enthaltenden
Polylytid-Lösung ein Lö sungsvermittler zum Vorlösen
des Wirkstoffs zugegeben werden. Soll beispielsweise Rutheniumrot
zu PLLA gemengt werden, kann der Wirkstoff in Methanol vorgelöst
werden.
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Solche
Partikel können zur Herstellung von Beschichtungen der
erfindungsgemäßen Implantate verwendet werden
und können somit zur Herstellung eines erfindungsgemäßen
Implantats eingesetzt werden.
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Der
mindestens eine Inhibitor der Ryanodin-Rezeptoren kann in die Beschichtung
des Implantats eingebettet sein. Beispielsweise kann der mindestens
eine Inhibitor bereits vor der Beschichtung des Implantats in einer
oder mehreren der restlichen Beschichtungskomponenten gelöst
oder suspendiert vorliegen oder als Prodrug in die Beschichtung
eingebettet sein. Als Prodrug liegt der mindestens eine Inhibitor
zunächst gekoppelt an Makromoleküle vor, die den
mindestens einen Inhibitor in der Beschichtung eingebettet halten.
Solche Makromoleküle sind dem Fachmann bekannt, insbesondere kann
das Makromolekül Dextran sein. Auch das Mono- oder Polymer
der Polymermatrix der Beschichtung kann ein solches Makromolekül
im Sinne der Erfindung sein. Das Prodrugsystem zeichnet sich dadurch
aus, dass der über chemische Bindungen an das Makromolekül
gekoppelte mindestens eine Inhibitor nach Spaltung dieser chemischen
Bindungen aus der Polymermatrix freigesetzt wird.
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Ein
Prodrugsystem im Sinne der Erfindung liegt auch vor, wenn der mindestens
eine Inhibitor zunächst verkapselt vorliegt und diese wirkstofftragenden
Kapseln in der Polymermatrix eingebettet vorliegen. Der Wirkstoff
wird dann nach Implantation des Implantats aus der Kapsel und damit
aus der Polymermatrix freigesetzt. Dem Fachmann sind geeignete Formulierungen
solcher Verkapselungen insbesondere aus dem Bereich der Galenik
bekannt.
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Besondere
bevorzugt ist der mindestens eine Inhibitor der Ryanodin-Rezeptoren
ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Dantrolen und Rutheniumrot.
Die Inhibitoren können einzeln oder in Kombination, in
der gleichen oder in unterschiedlicher Konzentration verwendet werden,
wobei Dantrolen als Inhibitor für die erfindungsgemäßen
Implantaten insbesondere bevorzugt ist.
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Bei
Dantrolen handelt es sich um einen Wirkstoff aus der Klasse der
Muskelrelaxantien, auch bezeichnet als 1-[5-(4-Nitrophenyl)-furfurylidenamino]-hydantoin;
IUPAC: 1-[{5-(4-nitrophenyl)furan-2-yl}methylidenamino]imidazolidin-2,4-dion; CAS-Nummer:
7261-97-4.
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Der
Wirkstoff Dantrolen wird als verschreibungspflichtiges Fertigpräparat
in folgenden Formulierungen angeboten: Dantamacrin® (CH);
Dantrium® (D); Dantamacrin® (A) und das noch in der klinischen Erprobung
befindliche Ryanodex (Gerbershagen et al.: Comparison of
Therapeutic Effectiveness of Dantrolene and Ryanodex in Porcine
Malignant Hyperthermie. Anesthesiology, 2007, Bd. 107, S. A1922).
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Dantrolen
ist ein Hydantoin-Derivat und wird als Arzneistoff, oral in Kapselform
zur Behandlung von spastischen Syndromen mit krankhaft gesteigerter
Skelettmuskelspannung und intravenös bei der malignen Hyperthermie
und beim malignen neuroleptischen Syndrom eingesetzt.
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Der
Wirkstoff Dantrolen ist nur wenig löslich in Wasser (146
mg·l–1 bei 25°C).
Zur Verarbeitung und Einbringung des Inhibitors in die Beschichtung des
erfindungsgemäßen Stents wird der Inhibitor bevorzugte
in einem Lösungsmittel ausgewählt aus Chloroform,
Propylenglycol und Aceton bereitgestellt und eingesetzt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der
Wirkstoff Dantrolen in einem Lösungsmittel zusammen mit
einem Polylactid gelöst. Geeignete Polylactide sind z.
B. PLLA (poly-L-lactic acid), PDLLA (poly-D,L-lactic acid), PLGA
(poly-lactic-co-glycolic acid) oder Kombinationen davon. Aus dieser
Lösung können nach bekannten Verfahren fein verteilte
Partikel hergestellt werden mit einer durchschnittlichen Partikelgröße
von 0,2 μm bis 15 μm. Der Wirkstoffgehalt in diesen
Partikeln beträgt typischer Weise 10 Gew.-% bis 50 Gew.-%
bezogen auf den Feststoff.
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Das
erfindungsgemäße Implantat kann eine weitere,
innere oder äußere Beschichtung aufweisen. Eine
weitere äußere Schicht kann die Beschichtung oder
Kavitätenfüllung umfassend den mindestens einen
Inhibitor ganz oder in Teilen bedecken. Diese äußere
Beschichtung kann ein degradierendes Polymer enthalten oder daraus
bestehen, insbesondere ein Polymer aus der Klasse der PLGA (poly(lactic-co-glycolic
acid)) oder der PLGA-PEG Blockcopolymere. Gegebenenfalls können
in diese weitere, äußere Schicht ein oder mehrere
weitere pharmazeutische Wirkstoffe eingebettet sein, die frei eluieren können oder
bei Degradation der äußeren Beschichtung freigesetzt
werden. Eine solche weitere, äußere Beschichtung
kann dazu verwendet werden in einem Mehrschichtensystem die Freisetzung
des mindestens einen Inhibitors aus der Beschichtung des Implantats
zu verzögern. Zunächst wird die weitere äußere
Beschichtung degradiert, erst dann ist die innere Beschichtung zugänglich,
aus der dann der mindestens eine Inhibitor freigesetzt wird.
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Der
oder die weiteren pharmazeutischen Wirkstoffe sind bevorzugt ausgewählt
aus den folgenden Arzneistoffklassen: antimikrobielle, antimitotische,
antimyotische, antineoplastische, antiphlogistische, antiproliferative,
antithrombotische und vasodilatatorische Mittel. Besonders bevorzugte
pharmazeutische Wirkstoffe sind Triclosan, Cephalosporin, Aminoglycosid,
Nitrofurantoin, Penicilline wie Dicloxacillin, Oxacillin sowie Sulfonamide,
Metronidazol, 5-Fluoruracil, Cisplatin, Vinblastin, Vincristin,
Epothilone, Endostatin, Verapamil, Statine wie Cerivastatin, Atorvastatin,
Simvastatin, Fluvastatin, Rosuvastatin sowie Lovastatin, Angiostatin,
Angiopeptin, Taxane wie Paclitaxel, Immunsuppressiva oder -modulatoren wie
z. B. Rapamycin oder dessen Derivate, Methotrexat, Colchicin, Flavopiridol,
Suramin, Cyclosporin A, Clotrimazol, Flucytosin, Griseofulvin, Ketoconazol, Miconazol,
Nystatin, Terbinafin, Steroiden wie Dexamethason, Prednisolon, Corticosteron,
Budesonid, Östrogen, Hydrocortison sowie Mesalamin, Sulfasalazin,
Heparin und seinen Derivaten, Urokinase, PPack, Argatroban, Aspirin,
Abciximab, synthetisches Antithrombin, Bivalirudin, Enoxoparin,
Hirudin, r-Hirudin, Protamin, Prourokinase, Streptokinase, Warfarin,
Flavonoiden wie 7,3',4'-trimethoxyflavon sowie Dipyramidol, Trapidil
sowie Nitroprusside. Die pharmazeutischen Wirkstoffe werden einzeln
oder kombiniert in gleicher oder unterschiedlicher Konzentration
eingesetzt.
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In
einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung mindestens
eines Inhibitors der Ryanodin-Rezeptoren, insbesondere Dantrolen und/oder
Rutheniumrot, in einer Beschichtung eines Implantats mit einem Grundkörper,
der ganz oder in Teilen aus einem biokorrodierbaren, metallischen Werkstoff
besteht.
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Die
Erfindung betrifft auch einen Inhibitor der Ryanodin-Rezeptoren,
insbesondere Dantrolen und/oder Rutheniumrot, zur Prophylaxe oder
Therapie von lokalen Vasospasmen, sowie die Verwendung eines Inhibitors
der Ryanodin-Rezeptoren, insbesondere Dantrolen und/oder Rutheniumrot,
zu einer solchen Prophylaxe oder Therapie.
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Daneben
betrifft die Erfindung einen Inhibitor der Ryanodin-Rezeptoren,
insbesondere Dantrolen und/oder Rutheniumrot, zur lokalen Prophylaxe
oder Therapie von lokalen Vasospasmen, sowie die Verwendung eines
Inhibitors der Ryanodin-Rezeptoren, insbesondere Dantrolen und/oder
Rutheniumrot, zu einer solchen Prophylaxe oder Therapie.
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In
einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Inhibitor der
Ryanodin-Rezeptoren, insbesondere Dantrolen und/oder Rutheniumrot,
zur Prophylaxe oder Therapie einer Restenose oder einer Gefäßlumenbeeinträchtigung
in einem Gefäßabschnitt, der mit einem Stent versorgt
wurde, sowie die Verwendung eines Inhibitors der Ryanodin-Rezeptoren,
insbesondere Dantrolen und/oder Rutheniumrot, zu einer solchen Prophylaxe
oder Therapie.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen
Implantats, umfassend folgende Schritte:
- a)
Bereitstellung einer Lösung enthaltend mindestens einen
Inhibitor der Ryanodin-Rezeptoren, insbesondere Dantrolen und/oder
Rutheniumrot, ein Polylactid und ein geeignetes Lösungsmittel;
- b) Herstellen von Partikeln enthaltend den mindestens einen
Inhibitor der Ryanodin-Rezeptoren, insbesondere Dantrolen und/oder
Rutheniumrot, und ein Polylactid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße
von 0,2 μm bis 15 μm und einem Wirkstoffgehalt
von 10 Gew.-% bis 50 Gew.-%;
- c) Herstellen einer Suspension aus den Partikeln aus Schritt
b) sowie einer Lösung enthaltend ein Polymer ausgewählt
aus der Gruppe enthaltend Methylcellulose, Ethylcellulose, Hydroxyethylcellulose,
Hydroxypropylcellulose, Hydroxyethylmethylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose,
Hydroxybutylmethylcellulose, Celluloseacetat, Cellulosepropionat
(mit niedrigem, mittlerem oder hohem Molekulargewicht), Celluloseacetatpropionat,
Celluloseacetatbutyrat; Celluloseacetatphthalat, Carboxymethylcellulose,
Carboxymethylethylcellulose einschließlich der Natriumsalze;
Cellulosetriacetat, Cellulosesulfatnatriumsalz, bevorzugt ist das
Polymer Ethylzellulose; und
- d) Beschichtung eines Implantats mit der Suspension aus Schritt
c).
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Geeignete
Polylactide sind z. B. PLLA (poly-L-lactic acid), PDLLA (poly-D,L-lactic
acid), PLGA (poly-lactic-co-glycolic acid) oder Kombinationen davon.
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Geeignete
Lösungsmittel als Bestandteil der Lösung aus Schritt
a) können ausgewählt werden aus niederen Alkoholen
mit einer Kettenlänge von C1 bis
C6, wie z. B. Methanol und Ethanol; aus
aliphatischen Diolen, wie zum Beispiel Propylenglycol; aus verzweigten
und unverzweigten halogenierten Kohlenwasserstoffen, bevorzugt mit
einer Kettenlänge von C1 bis C5, wie z. B. Chloroform, Methylenchlorid und
Dichlormethan; aus verzweigten und unverzweigten Ketonen, bevorzugt
mit einer Kettenlänge von C1 bis
C8, wie z. B. Aceton, sowie aus Gemischen davon.
Besonders bevorzugte Lösungsmittel für Dantrolen
sind Chloroform, Propylenglycol und Aceton, ganz besonders bevorzugt
Chloroform oder Aceton. Das bevorzugte Lösungsmittel für
Rutheniumrot ist Wasser.
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In
einem bevorzugten Verfahren werden die Partikel aus Schritt b) in
einem Sprühverfahren hergestellt.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert, welche den Erfindungsgegenstand aber nicht einschränken
sollen.
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Ausführungsbeispiel 1 – Partikel
enthaltend Polylactid und Dantrolen
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30
mg (0,095 mmol) Dantrolen werden in 100 ml Chloroform zusammen mit
100 mg Poly-L-Lactid; L210 von Boehringer Ingelheim bei Raumtemperatur gelöst
und mit einer Sprühvorrichtung durch einen 50°C
warmen Luftvorhang auf ein Target aus PTFE gesprüht. Der
Sprühnebel wird so eingestellt, dass homogene, fein verteilte
Partikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße
von 0,1–10 μm entstehen. Der Dantrolengehalt dieser
Partikel beträgt 30 Gew.-%.
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Die
so erhaltenen Partikel können in eine Beschichtung des
erfindungsgemäßen Implantats eingebettet werden.
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Ausführungsbeispiel 2 – Ethylcellulose-Lösung
enthaltend Dantrolen
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10
g Ethylcellulose (Aquacoat®, Ethocel®) wird in 100 ml Dimethylacetamid/Lithiumchlorid-Lösung
(1:1) bei Raumtemperatur gelöst. 0,13 g der Partikel aus
Ausführungsbeispiel 1 werden im 10 ml der erhaltenen Ethylzellulose-Dimethylacetamid/Lithiumchlorid-Lösung
suspendiert. Der Dantrolengehalt der erhaltenen Ethylcellulose-Dantrolen-Lösung (der
Polymermischung) beträgt 2,6 Gew.-%.
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Ethylcellulose
ist in einer Vielzahl von organischen Lösungsmitteln wie
Alkoholen, Ether und chlorierten Kohlenwasserstoffen löslich.
Die Löslichkeit nimmt mit steigendem Substitutionsgrad
zu.
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Die
so erhaltene Polymermischung kann in einem Sprühprozess
unter Verwendung eines ständig gerührten Vorlagegefäßes
und einer Zweistoffdüse mit ausreichend großem
Medienspalt zur Beschichtung eines erfindungsgemäßen
Implantats verarbeitet werden.
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Ausführungsbeispiel 3 – Matrix
enthaltend Polylactid und Rutheniumrot
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10
mg Rutheniumrot werden in 5 ml Methanol gelöst. Diese Lösung
wird unter Rühren zu 95 ml Chloroform zusammen mit 0,1
g Poly-L-Lactid; L210 von Boehringer Ingelheim bei Raumtemperatur
gelöst. Neben Methanol kann auch DMSO als Lösungsvermittler
eingesetzt werden.
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Die
so erhaltene Matrix kann durch kann in einem Sprühprozess
unter Verwendung eines ständig gerührten Vorlagegefäßes
und einer Zweistoffdüse mit ausreichend großem
Medienspalt zur Beschichtung eines erfindungsgemäßen
Implantats verarbeitet werden. Der Rutheniumrotgehalt dieser Schicht
beträgt 10 Gew.-%.
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Ausführungsbeispiel 4 – Beschichtung
eines Stents
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Ein
Stent aus der biokorrodierbaren Magnesiumlegierung WE43 (4 Gew.-%
Yttrium, 3 Gew.-% Seltenerdmetalle außer Yttrium, Rest
Magnesium und herstellungsbedingte Verunreinigungen) wird wie folgt
beschichtet:
Der Stent wird von Staub und Rückständen
gereinigt und in eine geeignete Stentbeschichtungsapparatur (DES
Coater, Eigenentwicklung Fa. Biotronik) eingespannt. Mit Hilfe eines
Airbrush Systems (Fa. EFD oder Spraying System) wird der sich drehende
Stent unter konstanten Umgebungsbedingungen (Raumtemperatur; 42%
Luftfeuchte) halbseitig mit der Polymermischung aus Ausführungsbeispiel
2 oder 3 beschichtet. Bei einem Düsenabstand von 20 mm
ist ein 18 mm langer Stent nach ca. 10 min beschichtet. Nach Erreichen
der beabsichtigten Schichtmasse wird der Stent 5 min bei Raumtemperatur
getrocknet, ehe nach Drehen des Stents und erneutem Einspannen die
unbeschichtete Seite auf dieselbe Weise beschichtet wird. Der fertig
beschichtete Stent wird für 36 h bei 40°C in einem
Vakuumofen (Vakucell; Fa. MMM) getrocknet.
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Eine
Schichtdicke der aufgetragenen Beschichtung beträgt beispielsweise
etwa 20 μm.
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Besonders
bevorzugt beträgt die Schichtdicke mit der Polymermischung
aus Ausführungsbeispiel 4 größer 50 μm.
Dies hat den Vorteil, dass sich die derart beschichteten, eine Wirkstoffbeladung
von 10 Gew.-% aufweisenden Stents durch eine besonders verzögerte
Wirkstofffreisetzungen auszeichnen.
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Ausführungsbeispiel 5 – Mehrschichtensystem
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Ein
Stent aus der biokorrodierbaren Magnesiumlegierung WE43 (4 Gew.-%
Yttrium, 3 Gew.-% Seltenerdmetalle außer Yttrium, Rest
Magnesium und herstellungsbedingte Verunreinigungen) wird erst mit
der Polymermischung aus Ausführungsbeispiel 2 oder 3 beschichtet,
wie in Ausführungsbeispiel 4 beschrieben. Dazu wird der
Stent von Staub und Rückständen gereinigt und
in eine geeignete Stentbeschichtungsapparatur (DES Coater, Eigenentwicklung
Firma Biotronik) eingespannt. Nach Erreichen der beabsichtigten
Schichtmasse von ca. 10–30 μg wird der Stent bei
Raumtemperatur im Vakuum getrocknet und es wird eine zweite Polymerschicht
aus einem PLGA-PEG-Blockcopolymer (RPG d 5055; Boehringer Ingelheim)
aufgesprüht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 19731021
A1 [0007]
- - DE 10253634 A1 [0007]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - EN ISO 10993-15:2000 [0019]
- - EN ISO 10993-15:2000 [0019]
- - Krause et al.: Dantrolene – A review of its pharmacology,
therapeutic use and new developments. Anaesthesia, 2004, Bd. 59,
S. 364–373 [0028]
- - Gerbershagen et al.: Comparison of Therapeutic Effectiveness
of Dantrolene and Ryanodex in Porcine Malignant Hyperthermie. Anesthesiology, 2007,
Bd. 107, S. A1922 [0041]