DE4325954C2 - Verfahren zum Herstellung eines Knochentransplantates mit veredelter Oberfläche - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Knochen­ transplantates mit veredelter Oberfläche aus menschlichen oder tierischen Knochen zur Behebung körperlicher Defekte in den chi­ rurgischen Disziplinen der Human- und Veterinärmedizin.

Derzeit werden Knochentransplantate in ihrer unbehandelten, natür­ lichen Form mechanisch aufbereitet, entfettet, mittels Gammastrah­ len, chemischen Mitteln wie Betapropiolacton, Ethylenoxid, Cialit oder anderen Reagenzien oder in einem Plasma bei erhöhten Tempera­ turen sterilisiert und nach Konservierung durch Gefrieren oder Ge­ friertrocknung gelagert und als Knochenersatzmaterial angewendet.

Einige Verfahren entkalken den Knochen mehr oder minder vollstän­ dig mit Ameisensäure, Salzsäure, Salpetersäure, Oxalsäure oder Zitronensäure. Diese Säuren beeinträchtigen nur wenig die immunogenen Eigenschaften der verbleibenden Kollagensubstanz (Patentschrift DE 29 17 135 C2). Wirksamer Faktor sind bei der genannten Säurebehandlung ausschließlich die H⁺-Ionen. Dabei wird Calcium aus dem Calciumapatit und dem Calciumcarbonat des Knochens herausgelöst und das entstehende Salz in Lösung gebracht. Gleichzeitig bildet das jeweilige Anion des Apatits und des Carbonats mit den H⁺-Ionen die entsprechende lösliche Säure.

Derartige Verfahren sind weiter beschrieben im Technical Manual Muscoloskeletal Tissues der American Association of Tissue Banks, Februar 1992 (AATB Business Office, 1350 Beverly Rd., Suite 220-A, McLean VA 22101) und in den Richtlinien zum Führen einer Knochenbank des Wissenschaftlichen Beirates der Bundesärztekammer (Bundesgesundheitsblatt 31, Nr. 6, Juni 1988, S. 224; Publikation der gesamten Richtlinien: Deutscher Ärzteverlag, Köln, März 1988).

Aus diesen Verfahren resultieren Transplantate mit einer Einheilungsfähigkeit und einer Knochenneubildungstendenz, die verbesserungswürdig sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, mit dem es möglich ist, ein Knochentransplantat herzustellen, das den verschiedenen Belangen unterschiedlicher chirurgischer Fächer hinsichtlich Gewebeverträglichkeit, Einheilungsfähigkeit und osteogenetischer Wirkung Rechnung trägt. (Einheilungsfähigkeit schließt eine geringe Neigung mit ein, vom Transplantatempfänger als fremd erkannt und abgestoßen zu werden.)

Die Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Patentanspruch gelöst.

Anschließend wird das Transplantatmaterial bis zur pH-Konstanz im Neutralen (pH 6,5-7,5), gegebenenfalls unter Neutralisation mit tropfenweise zugegebener Natronlauge, gespült, gegebenenfalls mehrfach gespült und anschließend nach bekannten Verfahren weiterbehandelt.

Das so hergestellte Knochentransplantat erfährt durch das erfin­ dungsgemäße Verfahren eine Oberflächenveredlung, welche die bio­ mechanischen Eigenschaften (Zugfestigkeit, Druckfestigkeit, Tor­ sionsfestigkeit, Scherfestigkeit) nicht verändert, jedoch die im­ munologischen Eigenschaften im Sinne einer Antigenitätsminderung positiv beeinflußt. Dies wird dadurch erreicht, daß bei Kontakt mit dem biologischen Material die Peressigsäure teilweise zerfällt und Sauerstoff in statu nascendi freigesetzt wird. Gleichzeitig wird durch das Absaugen der entstehenden Sauerstoffblasen gewährleistet, daß diese den unmittelbaren Kontakt mit den neu entstehenden inneren Oberfächen nicht verhindern. Der Einwirkung von Sauerstoff in statu nascendi ist eine Änderung der Proteinstruktur (Lösen von -SH-Brücken) des Kollagens zuzuschrei­ ben, die über die Einwirkung von H⁺-Ionen (Einwirken auf -COOH- Gruppen) hinausgeht. Die genannte Einwirkung verursacht eine Minderung der Immunogenität. Daraus resultiert eine geringere Fremdkörperreaktion.

Die geschilderte Behandlung verbessert die strukturellen und biologischen Eigenschaften, indem die Struktur des Knochens so verändert wird, daß durch den Aufschluß des Materials Poren entstehen, in die nach Transplantation die Ausläufer von Wirtsfibroblasten hineinwachsen können, die präsentierten Histokompatibilitätsantigene aber gleichzeitig in einem höheren Maße als durch die bekannten Säurebehandlungen abgebaut und nicht immunogen wirksam werden können. Dadurch wird der Einheilungs­ prozeß beschleunigt.

Die vorbeschriebenen Verfahren lassen durch Herauslösen von Calciumapatit und -carbonat aus dem Knochen lediglich aufgerauhte äußere und innere Oberflächen entstehen, auf denen immunogen wirkende Substanzen im wesentlichen unverändert präsentiert werden, weil Kollagenantigene säureresistent sind und -COOH- Gruppen in diesem Protein nicht angegriffen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren realisiert darüber hinausgehend eine im Sinne einer Verminderung veränderte Immunogenität des so hergestellten Transplantats. Durch engen Kontakt der antigen­ verminderten Kollagenanteile des Knochens mit dem Transplantatbett folgt nach Transplantation eine größere osteoneogenetische Wirkung und eine schnellere und festere Verbindung des Transplantats mit dem Gewebe des Wirts.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel er­ läutert:

Das auf seiner inneren und äußeren Oberfläche in seiner Immunogenität reduzierte Knochentransplantat wird hergestellt, indem der Knochen nach bekannten Verfahren mechanisch aufbereitet, entfettet und 10 Minuten unter fließendem Wasser gespült wird. Anschließend wird das so vorbehandelte Gewebe für vier Stunden bei Raumtemperatur in eine 1%ige Peressigsäurelösung bei einem Druck von -0,8 kp/cm² eingelegt und ständig sanft geschwenkt. Anschließend wird in destilliertem Wasser für 10 Minuten bis zur pH-Konstanz im Neutralbereich (pH 6,5-7,5) - gegebenenfalls unter Neutralisation mit tropfenweis zugegebener Natronlauge - gespült, gegebenenfalls mehrfach gespült.

Die Weiterbehandlung erfolgt nach bekannten Methoden, indem bei wenigstens -40°C eingefroren, gefriergetrocknet, keimdicht ver­ schlossen und mit einer Dosis von 25 Gy mittels Gammastrahlen sterilisiert wird.

Claims (1)

1. Verfahren zum Herstellen eines Knochentransplantates mit veredel­ ter Oberfläche, bei dem Knochen menschlicher oder tierischer Her­ kunft mechanisch aufbereitet, mit Chloroform entfettet und mit Wasser gespült werden, und anschließend das so gewonnene Kno­ chenrohmaterial in 0,1- bis 5volumenprozentige Peressigsäure bei einem Unterdruck von mindestens 0,1 bar unter ständigem Schwenken für 1 bis 600 Minuten eingelegt wird.