DE69126971T2

DE69126971T2 - Bandscheibenprothese

Info

Publication number: DE69126971T2
Application number: DE69126971T
Authority: DE
Inventors: Kevin R. San Francisco Ca 94123 Stone
Original assignee: Regen Biologics Inc
Current assignee: Regen Biologics Inc
Priority date: 1990-05-07
Filing date: 1991-05-06
Publication date: 1998-02-12
Anticipated expiration: 2011-05-07
Also published as: JPH05508333A; ATE155668T1; EP0527936A1; EP0527936A4; DE69126971D1; EP0527936B1; CA2082427C; WO1991016867A1; AU647144B2; CA2082427A1; US5108438A; JP3162375B2; AU7959191A

Description

Hintergrund der Offenbarung

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet implantierbarer medizinischer Vorrichtungen, insbesondere bezieht sie sich auf Vorrichtungen, die als Bandscheibenprothesen Verwendung finden.
Die Bandscheibe wirkt in der Wirbelsäure als wesentlicher Stabilisator und als Mechanismus für die Kräfteverteilung zwischen den Wirbelkörpern. Ohne die Scheibe kollabiert der Zwischenwirbelraum gleichzeitig mit einer abnormen Gelenkmechanik und vorzeitiger Ausbildung arthritischer Veränderungen.
Chemische Auflösung oder chirurgische Entfernung bildeten im Stand der Technik bekannte Verfahren zur Behandlung verletzter oder erkrankter Bandscheiben, um einen Kollaps der Wirbelsäule oder deren Instabilität zu verhindern, oft gefolgt von einer Knochenversteifüng. Bei der Entfernung tritt keine merkliche Regeneration des Wirbelgewebes auf. Der Ersatz verletzter Bandscheiben in einer sonst gesunden Wirbelsäule kann arthritische Veränderungen verhindern und die Wirbelsäulensegmente stabilisieren. In erkrankten Wirbelsäulen kann ein Ersatz der Bandscheibe das Fortschreiten des Erkrankungsprozesses verzögern und die Schmerzen lindern.
In einem anderen im Stand der Technik angewandten Austauschverfähren wurden Bandscheiben durch Prothesen aus künstlichem Material ersetzt. Bei Verwendung von nur künstlichen Materialien in der Wirbelsäule ist die Möglichkeit einer Immunantwort auf ein Minimum beschränkt. Zusätzlich lassen sich mit solchen Materialien Gebilde konstruieren, welche den hohen und wiederholten Belastungen, welchen die Wirbelgelenke der Wirbelsäule ausgesetzt sind widerstehen und die Gelenkmechanik günstig beeinflussen können, was mit biologischem Material nicht zu erreichen wäre. Beispielsweise wurden Scheiben aus Titan (Albrektsson und Mitarbeiter (1981) Acta Ortop. Scan. 52:155-170), aus Acryl (Cleveland (1955) Marquette Med. Rev 20:62 Hamby und Mitarbeiter (1959) J. Neurosurg. 16:311), aus Polytetrafluorethylen-Kohlefaser (Alitalo (1979) Acta Veterinaria Scandinavica Suppl. 71: 1-58) und aus Stahl (Fenstrom (1973) Acta Chir. Scand. 4:165-186; Französisches Patent Nr. 4,349,921) als Ersatz der resezierten Bandscheiben verwendet. Bei jeder dieser Ausführungen traten Fehlschläge auf, entweder hervorgerufen durche fortgesetzten Kollaps des Scheibenzwischenraumes oder wegen der Erosion der Metallprothese in den umgebenden Knochen.
Bandscheibenprothesen wurden auch aus elastischen Materialien hergestellt, wie beispielsweise aus Silikongummi (z.B. Edeland (1985) J. Biomed Eng. 2:57-62; Schneider und Mitarbeiter (1974) Z. Orthop. 112:1078-1086; Urbaniak und Mitarbeiter (1973) J. Biomed. Mater. Res. Symposium 4:165-186). Eine Scheibe wurde auch aus einem elastischen Kunststoff zur Formung eines aufgeblasenen Kissens hergestellt, wie dies in den US-Patentschriften 3,875,595 und 4,772,287 offenbart wird; der Erfolg blieb jedoch aus, weil die volle Stabilität und eine normale Gelenk-Biomechanik nicht erzielt werden konnten. Mit porösen elastischen Polymerprodukten, wie in der US-Patentschrift 4,349,921 beschrieben, ließ sich die normale Wirbelkörpermechanik nicht nachahmen.
Gewöhnlich führte der Ersatz von Zwischenwirbelgewebe durch Strukturen aus künstlichem Material nicht zum Erfolg, hauptsächlich weil die gegnüberliegenden Wirbelendplatten der Gelenke von Mensch und Tier brüchig sind. Die Endplatten in der Wirbelsäule halten weder das Scheuern an den Grenzflächen noch Abweichungen vom Normalzustand aus, wie sie offensichtlich eine Implatation der im Stand der Technik bekannten Scheiben mit sich brachte. Zusätzlich ergeben die auf die Gelenke einwirkenden Kräfte ein Vielfäches des Körpergewichts, im Falle der Wirbelsäule hat man typischerweise über eine Million Einwirkungen pro Jahr. Insoweit waren die künstlichen Bandscheiben im Stand der Technik nicht hart und ausdauernd genug, noch konnte man sie sicher genug positionnieren, um solche regelmäßig einwirkenden Kräfte auszuhalten.
Gewöhnlich wurden Prothesen wenigstens aus einigen der Bestandteile der Strukturen entworfen, welche sie ersetzen sollten oder aus solchen, von denen man glaubte, daß sie nicht immunogen auf den Körper wirkten. Beispielsweise entwarfen Yannas und Mitarbeiter Blutgefäßtransplantate (US-Patent 4,350,629), synthetische Epidermis (US-Patent 4,448,718) und Ischiadikusleiter (WO 89/10728; Yannas (1979) Am. Chem. Soc. 16, 209) aus Kollagen und Glykosaminoglykanen, biochemischen Bestandteilen vieler Körperorgane. Durch Einstellung der Porengröße und Achsen der Poren und der diese Strukturen aufweisenden Fasern konnte ein Neuwachstum des natürlichen Gewebes stimuliert werden. Desweiteren wurde Neuwachstum durch Einimpfen von Schwann'schen Zellen in Nervenbahnen vor der Implantation beschleunigt (US-Patent 4,458,678). Jedoch selbst mit den vorerwähnten Technologien, welche für die Wiederherstellung anderer anatomischer Strukturen als Bandscheiben eingesetzt wurden, wurde bisher mit Erfolg noch keine als Bandscheibenprothese verwendbare und aus natürlichem Material zusammengesetzte Struktur entwickelt.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht demzufolge darin, einen Ersatz oder eine Prothese für Bandscheiben zur Verfügung zu stellen.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, einen verbesserten Ersatz oder eine verbesserte Prothese für eine Bandscheibe zur Verfügung zu stellen, welche die normale Wirbelsegmentbewegung nicht behindert, da eine solche Behinderung zu einem eingeschränkten Bewegungsspielraum oder zu einer fokalen Kräftekonzentration an anderen Stellen der Wirbelsäure führen kann, oder zu einer Instabilität der einander gegenüberliegenden Wirbelkörper, wodurch sich die Wahrscheinlichkeit für eine progressive arthritische Zerstörung erhöht.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen verbesserten Ersatz oder eine verbesserte Prothese für eine Bandscheibe zur Verfügung zu stellen, welche biomechanisch den normalen auf die Wirbelsäule einwirkenden Kräften widerstehen kann und befähigt ist, bei diese Belastungen die einander gegenüberstehenden Endplatten zu schützen und die Gelenke zu stabilisieren.
Ziel der Erfindung ist es, einen verbesserten Ersatz oder eine verbesserte Prothese für eine Bandscheibe zur Verfügung zu stellen, welche das Neuwachstum des Materials der Zwischenwirbelscheiben beschleunigt und als Gerüst für die Infiltration von fibrösem Knorpel dient und keine immunologische Reaktion hervorruft oder andere Gelenkstrukturen ungünstig beeinflußt.
Der Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht ist die WO-A-8900413 und die FR-A-2124815. Die WO-A-8900413 offenbart eine Meniskusprothese, d.h. eine Prothese zur Implantation in das Knie. Die FR-A-2124815 offenbart eine Bandscheibenprothese aus mit der Chemie des Körpers "kompatiblem" Material. Wie in der FR-A-2124815 angegeben bedeutet "kompatibel" u.a., daß die Materialien gegen den Angriff von Körperflüssigkeiten resistent sind.
Die vorliegende Erfindung wird in den Ansprüchen umrissen; Anspruch 1, der auf eine Bandscheibenprothese gerichtet ist, geht von der FR-A-2124815 aus.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt eine biokompatible und bioresorbierbare Struktur für die Implantation in die Wirbelsäule zur Verfügung, welche die Form und Funktion einer Bandscheibe einnimmt. Diese Matrix kann das Neuwachstum von Zwischenwirbel-Fibrochondrocyten beschleunigen und stellt ein Gerüst für die Regeneration von Bandscheibengewebe dar.
Die Bandscheibenprothese setzt sich aus einer trockenen, porösen, voluminösen Matrix aus biokompatiblen und bioresorbierbaren Fasern zusammen. Die Matrix ist so beschaffen, daß sie in vivo ein im wesentlichen gleiches Außenprofil aufweist wie die natürliche Bandscheibe. Ein Teil der Fasern kann vernetzt sein.
Die Fasern können natürliche Fasern sein oder solchen entsprechen, wie beispielsweise biosynthetische Fasern, oder sie können synthetische Fasern sein oder eine Mischung von beiden. Eine biosynthetische Faser ist eine Faser, die mit rekombinanter DNA hergestellt sein kann, einschließlich der Transfektion einer geeigneten, zur Proteinexpression befahigten Wirtszelle mit einem Gen, welches z.B. für ein rekombinantes Protein wie Kollagen kodiert. Eine synthetische Faser ist eine Faser, welche mit chemischen Verfahren hergestellt sein kann, wie z.B. über automatisierte Peptidsynthese. In einer bevorzugten Ausfülrrungsform der Erfindung sind die Fasern der Matrix Polymere von z.B. natürlich vorkommenden Molekülen wie die aus tierischem oder menschlichem Gewebe erhaltenen. Natürlich vorkommende, für denselben Zweck einsetzbare Fasern sind Kollagen, Elastin, Retikulin, deren Analoga und Mischungen.
In einigen Ausführungen der Verbindung können die Fasern zufällig verteilt über die Matrix vorliegen oder sie können in speziellen Bereichen angeordnet sein. Wahlweise können sich die Fasern im wesentlichen über den Umfäng oder radial durch die Bandscheibenprothese erstrecken.
Die Matrix kann auch mit Glykosaminoglukan-Molekülen (GAGs) durchsetzte Fasern enthalten. GAGs sind Mucoplysaccharid-Moleküle, welche für die Schmierung sorgen und vernetzt in der Bandscheibenprothese vorkommen können. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bilden GAGs wie z.B. Chondroitin-4-sulfat, Chondroitin-6- sulfat, Keratinsulfat, Dermatansulfat, Heparansulfat, Heparin, Hyaluronsäure und deren Mischungen einen Bestanteil der Bandscheibe. Die GAGs können gleichmäßig verteilt über die Bandscheibenprothese als Einzelmoleküle oder in unterschiedlichem Anteil in verschiedenen Bereichen der Struktur vorkommen.
In mehreren Ausführungsformen der Erfindung können GAGs direkt an der kovalenten Vernetzung der Fasern beteiligt sein, oder sie können mit den Fasern mechanisch in Form einer Verwicklung oder Verflechtung in Wechselwirkung stehen, wodurch sich zahlreiche stabile Faser-GAG-Komplexe ausbilden.
Die Matrix kann als Trockengewicht ca. 75-100% natürlicher und/oder synthetischer Fasern und ca. 0-25 % GAGs aufweisen, wobei das Verhältnis über die gesamte Struktur konstant oder unterschiedlich sein kann.
Erfindungsgemäß weist die Matrix eine Dichte von 0,07 bis 0,50 g Matrix/cm³ auf, worin "g Matrix/cm³" eine Einheit ist, welche die Anzahl an Gramm in einem Kubikzentimeter Matrix angibt. Zusätzlich weist die Matrix einen interfibrillären und intrafibrillären Raum von 2 bis 25 cm³/g Matrix auf.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist die Bandscheibenprothese ferner ein aus einem bioresorbierbaren, biokompatiblen Material zusammengesetztes Machengitter auf, welches an seitlichen Teilen der Matrixaußenwand angebracht ist. Das Netzwerk hilft bei der erfolgreichen Implantation der Bandscheibenprothese in den Zwischenwirbelraum, indem es vorübergehend für eine Verankerung zur Verfügung steht.
Die erfindungsgemäße Implantation einer Bandscheibenprothese erlaubt die in vivo Regeneration von Bandscheibengewebe. Die Gegenwart der Bandscheibenprothese stimuliert das Wachstum des Bandscheibengewebes.
Ferner umfäßt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Bandscheibenprothese des oben beschriebenen Typs. Im großen und ganzen weist das Verfahren die folgenden Schritte auf: Verbringen der Fasern oder der Fasern und GAGs in eine Form mit einem für die Funktion der Wirbelsäule zweckdienlichen Zuschnitt, Aussetzen der in der Form befindlichen Fasern (und der GAGs) zwei Zyklen von Einfrieren und Auftauen, in Kontakt bringen der Fasern oder der Fasern und GAGs mit einem chemischen Vernetzungsreagenz, so daß die Fasern dann die Gestalt der Form annehmen und Gefriertrocknen der resultierenden Struktur, um eine trockene, poröse, voluminöse Matrix zu erhalten.
Die Fasern lassen sich am Umlängsbereich anordnen, wenn man die Form rotieren läßt, sobald man die Fasern darin untergebracht hat. Wahlweise können die Fasern in der Form mit einem rotierenden Kolben zusammengepreßt werden. Eine radiale Ausrichtung der Fasern wird erhalten, wenn man die Fasern mit den Händen in gerader radialer Richtung ausstreicht.
Spezielle Dichten und Porengrößen können in verschiedenen Matrixbereichen dadurch erhalten werden, daß man die Fasern oder Fasern und GAGs in der Form vor dem zweiten Gefrier-Auftau-Zyklus und nach dem chemischen Vernetzungsschritt zusammenpreßt. Dies kann mittels Druckbeaufschlagung eines speziellen Matrixbereichs mit einem Kolben von vorbestimmter Gestalt erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Vernetzungsschritt unter Verwendung chemischer intermolekülare und intramolekülare Querverbindungen ausbildender Agentien durchgeführt. Chemische Mittel, die verwendet werden können sind z.B. Glutaraldehyd, Formaldehyd, biokompatible bifunktionelle Aldehyde, Carbodiimide, Hexamethylendiisocyanat, Bisimidate, Glyoxal, Polyglycerinpolyglycidylether und deren Mischungen. Besonders zweckmäßige Vernetzungsmittel sind 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimid, Polyglycerinpolyglycidylether, Acylazid und Glutaraldehad.
In anderen Ausführungsformen der Erfindung wird ein zusätzlicher Vemetzungsschritt durchgeführt, indem die chemisch vernetzte Scheibe lyophilisiert und sodann einem Vernetzungsverfahren mittels thermischer Wasserabspaltung unterzogen wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand bestimmter Ausführungsbeispiele naher beschrieben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorstehenden Ausführungen sowie weitere Merkmale und Eigenschaften der Erfindung lassen sich in ihrem vollen Umfang besser aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen ersehen.
Fig. 1 ist eine vereinfachte schematische Wiedergabe der normalen Ausrichtung einer Bandscheibe bei natürlichen Stellung in der menschlichen Wirbelsäule;
Fig. 2 zeigt in perspektivischer Sicht eine beispielhafte erfindungsgemäße Bandscheibenprothese;
Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 der Bandscheibenprothese in Fig. 2;
Fig.4 zeigt in perspektivischer Sicht eine andere beispielhafte Bandscheibenprothese;
Fig. 5A zeigt in perspektivischer Sicht eine andere beispielhafte Bandscheibenprothese mit einem Maschengitterteil; Fig. 5B zeigt ein Schnittbild längs der Linie 5B-5B der Bandscheibenprothese von Fig. 5A;
Fig. 6 zeigt im Schnitt eine beispielhafte Form für die Herstellung einer Bandscheibenprothese; und
Fig. 7 zeigt ein Schnittbild einer alternativen Form für die Herstellung einer Bandscheibenprothese.

Beschreibung der Erfindung

Es wurde gefünden, daß eine aus biokompatiblen und bioresorbierbaren Fasern hergestellte Bandscheibenprothese chirurgisch in den Zwischenwirbelraum implantiert werden kann, wobei sich eine normale Gelenkbewegung und normale Festigkeit erhalten lassen. Die Bandscheibenprothese wirkt auch als Stützgerüst für die Regeneration des Scheibengewebes, dessen Einwuchs durch die physikalischen Eigenschaften des Implantats gefördert wird. Auf die Implantation folgt das Einwachsen des Gewebes, die Regeneration und schließlich die Resorption des Stützgewebes; was schließlich übrigbleibt ist natürliches Bandscheibengewebe.
Fig. 1 zeigt die normale Ausrichtung einer Bandscheibe 100 im Zwischenwirbelraum 110 des Menschen zwischen den Wirbelkörpern 120 und 130. Eine beispielhafte Bandscheibenprothese 200 wird in Fig. 2 gezeigt. Im allgemeinen ist die Scheibe eine poröse, trockene, voluminöse Matrix, die mit ihrem Umfäng in etwa um eine zentrale Achse 10 angeordnet ist. Der Begriff "voluminöse Matrix" steht für eine poröse Anordnung, die sich ungefahr (jedoch nicht notwendigerweise genau) gleich in die senkrecht aufeinanderstehenden Raumrichtungen erstreckt (im Gegensatz etwa zu einer Blattmatrix, die sich ungefahr gleich in zwei senkrecht aufeinanderstehende Raumrichtungen erstrecken wurde, jedoch nur wenig in die dritte senkrecht darauf stehende Richtung).
In der bevorzugten Ausführungsform hat die Bandscheibenprothese 200 vor der Implantation die Form eines zylindrischen Polsters, ist mit ihrem Umfäng um die Achse 10 angeordnet und weist einen zentral gelegenen Bereich mit relativ hoher Nachgiebigkeit 12 auf, der umgeben ist von einem peripher gelegenen Bereich relativ niedriger Nachgiebigkeit 14. In Fig. 2 ist die Aufteilung in die Bereiche 12 und 14 allgemein durch gestrichelte Linien dargestellt, obwohl der Übergang normalerweise allmählich erfolgt. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Ober- und Unterseite der Scheibe 200 (wie dargestellt) konkav ausgebildet, so daß die Scheibe 200 an ihrer Umfängskante eine maximale Höhe A von ca. 8 mm und einen maximalen Radius von ca. 35 mm aufweist. Fig. 3 zeigt ein Schnittbild längs der Linie 3-3 der Bandscheibenprothese 200 in Fig. 2.
Fig. 4 zeigt eine zusätzliche Ausführungsform der Erfindung mit einem ähnlichen Aufbau der Bandscheibenprothese 200 wie in Fig. 2. Die Bandscheibenprothese 220 ähnelt der Scheibe 200, hat jedoch konkave Ober- und Unterseiten und weist noch ein von den Seitenflächen ausgehendes Maschengitter 20 auf. Das Maschengitter 20 setzt sich aus biokompatiblem, bioresorbierbarem Material zusammen. Nach der Implantation kann das Maschengitter 20 an angrenzendes Gewebe angenäht werden, um die Scheibe 220 positionsgenau zu verankern. Das Maschengitter 20 kann diese Funktion aufrechterhalten bis genügend Gewebe eingewachsen ist, um diese Aufgabe zu übernehmen. Da die Verankerungsfünktion des Maschengitters 20 nur vorübergehend ist, kann das Maschengitter 20 ein 1# Mesh-Sieb sein, das aus absorbierbarem Nahtmaterial zusammengesetzt ist, wie z.B. zu einem Netz geflochtenes Polyglyconat, Dexon oder Polydioxan (PDS). Wahlweise kann nichtabsorbierbares Nahtmaterial verwendet werden, wie beispielsweise expandiertes Polytetrafluorethylen (PTFE).
Die Figuren 5A und 5B zeigen noch eine andere Ausführungsform 230, atmlich der von Fig. 1, jedoch mit konkaver Oberseite und flacher Unterseite. Andere Kombinationen können ebenfalls verwendet werden.
In alternativen Ausführungsformen der Erfindung können noch andere Formen als reine Zylinder verwendet werden. Beispielsweise ist kein voller Außenumfäng von 360º (um die Achse 10) für das Kissen erforderlich, fälls nur ein Teilersatz der Bandscheibe erfolgen soll. Für Scheiben in Form eines Kreissegments kann die Zylinderform jedem Winkel zwischen 0 und 360º um die Achse 100 anliegen. Es ist jedoch wichtig, daß die Matrix so beschaffen ist, daß zumindest die Ober- und Unterseite im wesentlichen der Form und dem Profil einer natürlichen Bandscheibe entsprechen.
Die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung können bestimmte Dichten für die Kollagenfasern und Verteilungen der GAG-Moleküle sowie der Vernetzungen aufweisen, mit welchen sich eine Anpassung an unterschiedliche Stressituationen, Einwuchsgeschwindigkeiten und Elastizitäten erreichen läßt. Unterschiedliche Dichten können in vivo erhalten werden, wo ein Implantat mit einheitlicher Dichte eingesetzt wird und das Körpergewicht eine ungleichförmige Kompression des Implantats hervorruft. Alternativ dazu kann die Bandscheibenprothese anfangs so gestaltet sein, daß sie unter in vivo- Bedingungen eine Form einnimmt, welche die für die gewünschte Funktion notwendigen räumlichen Dichten und Verteilungen aufweist.
Die Bandscheibenprothese kann aus allen biokompatiblen, bioresorbierbaren Fasern, wie. z.B. aus natürlichem, dazu analogen oder synthestischem Material hergestellt werden. Die Fasern weisen bevorzugt eine Polymerstruktur auf, so daß sie mechanische Festigkeit aufweisen, eine Schutzfunktion ausüben und gleitfahig sind, wodurch das Einwachsen von Gewebe begünstigt wird. Solche Polymerfasern sind z.B. Kollagen, Reticulin, Elastin, Cellulose und deren biosynthetische Analoga. Diese Fasern können so angeordnet sein, daß sie sich im wesentlichen peripherisch anordnen oder sich im wesentlichen in radialer Ausrichtung erstrecken, wobei die Faserdichte im wesentlichen einheitlich über die gesamte Matrix verteilt ist. Wahlweise können die Matrixfasern ungeordnet sein. Sowohl in der geordneten als auch ungeordneten Ausrichtung kann die Faserdichte uneinheitlich sein. Bei der uneinheitlichen Ausrichtung können relativ hohe Faserdichten an vorherbestimmten Punkten für hohe Belastung vorkommen.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der intrafibrilläre Raum (d.h. der Raum innerhalb der Fasern) und der interfibrilläre Raum (d.h. der Raum zwischen den Fasern) relativ groß, eine Zustand,welcher das Einwachsen regenerierten Scheibengewebes beschleunigt. Beispielsweise kann die Dichte der Bandscheibe im Bereich von 0,07- 0,5 g/cm³ liegen. In einem anderen Fall kann der intrafibrilläre und interfibrilläre Raum relativ klein sein, ein Zustand, der eine bessere Dämpfwirkung, Schmierung und mechanischen Halt für den Zwischenwirbelraum bewirkt und das Einwachsen von Gewebe und Zellen verzögert, wodurch die Geschwindigkeit der Resorption der Gerüstsubstanz vermindert wird.
Die zeitweilige Stabilität der Strukturform unter in vivo Bedingungen sowie die Geschwindigkeit der Resorption der Scheibe sind beide auf eine wirksame Vernetzung zwischen mindestens einem Teil der Fasern zurückzuführen. Als Vernetzungsreagenz für die oben angeführten Fasermaterialien kann jedes biokompatible bifünktionelle Reagenz dienen, welches mit Amino-, Carboxyl- oder Hydroxylgruppen auf einer einzigen Faser unter Bildung einer intramolekularen Quervernetzung in Wechselwirkung tritt oder auf vielen Fasern oder den Fasern und den GAGs, was zu einer Bildung kovalenter Bindungen zwischen benachbarten Molekülen führt (intramolekulare Quervernetzung). Einsetzbare Vernetzungsmittel sind Aldehyde, Hexamethylendiisocyanat, Bisimidate, Polyglycerinpolyglycidylether, Acylazid und Carbodiimide.
Die quervernetzte Einheit behält genügend Hydrophilie und Elastizität, was die Eigenschaften einer nallirlichen Bandscheibe simuliert, d.h. die Fähigkeit, mechanische Beanspruchungen auszuhalten und die Gelenkoberflächen zu schützen und zu schmieren. Zusätzlich bietet die Struktur eine ideale Umgebung für die Infiltration von Zellen und die Synthese und Ablagerung extrazellulärer Matrixsubstanz, was die Neubildung von natürlichem Scheibengewebe zur Folge hat.
GAGs können über die Fasern verstreut sein. Wahlweise können sie als intermolekülare Querverbindungen zwischen Fasern wirken. Diese GAGs sind typischerweise mindestens einen Vertreter aus der Gruppe Chondroitin-4-sulfät, Chondroitin-6-sultät, Keratinsulfat, Dermatansulfat, Heparansulfat, Heparin und Hyaluronsäure. Die Verteilung von GAG- Quervernetzungen ist vorzugsweise gleichmäßig, kann aber an vorbestimmten Punkten hoher Belastung konzentrierter sein, typischerweise im peripheren Bereich 14, und weniger konzentriert im Zentralbereich 12 (Fig. 2). In solchen Anordnungen kann die GAG-Konzentration ca. 0-25 % im distalen Bereich 14 und ca. 0-10% im zentralen Bereich 12 betragen. Bei einheitlicher Verteilung jedoch können die GAGs über die gesamte Bandscheibenprothese hinweg beispielsweise in einer Verteilung von ca. 1-15% vorliegen.
Intermolekülare Vernetzung kann auch über einen Prozeß mit thermischer Dehydratisierung (Hitze und Vakuum) erfolgen, wodurch sich eine Peptidbindung zwischen einer &epsi;- Aminogruppe von Lysin oder Hydroxylysin und einer Carboxylgruppe von Aspartin-oder Glataminsäure ausbildet.
Die vernetzte Scheibe weist zwischen ca. 55-85ºC eine relativ hohe thermische Stabilität auf und bei Vernetzung zwischen ca. 65-75ºC eine genügende in vivo-Stabilität. Dies kann durch Beeinflussung der Vernetzungsbedingungen, wie Konzentration des Reagens, Temperatur, pH-Wert und Zeit erreicht werden (siehe Beispiel 1).
In einer Ausführungsform ist die Bandscheibenprothese hauptsächlich aus Typ I-Kollagenfasern ohne GAG-Vernetzungen aufgebaut. Typ I-Kollagenfasern können aus Achilles- Sehnen von Tieren erhalten werden. Die Fasern können jedoch auch aus der Haut von Tieren oder aus Haut oder Sehnen des Menschen erhalten werden. Die Gewebe werden mit einer Reihe von mechanischen und chemischen Mitteln behandelt, um entweder das nicht Kollagen enthaltende Material vollständig zu entfernen oder es auf ein Minimum zu reduzieren. In den bevorzugten Verfährensschritten werden die Sehne oder die Haut mechanisch in kleine Stücke zur weiteren Verarbeitung zerteilt. Die Zerkleinerung kann durch Mahlen des Gewebes bei Temperaturen des flüssigen Stickstoffs erfolgen oder durch Zerschneiden des Gewebes in kleine Stücke mit Hilfe eines scharfen Messers. Für bestimmte Anwendungen werden die Sehnen mechanisch längs der Faserrichtung zerkleinert, um die Länge der Fasern für die mechanische Festigkeit beizubehalten.
Die Salzextraktion von Sehnen bei neutralem pH entfernt einen kleinen Teil der Kollagenmoleküle, welche neu synthetisiert und noch nicht in stabile Fibrillen eingebaut worden sind. Salz entfernt auch einige Glykoproteine und Proteoglykane, die über elektrostatische Wechselwirklungen mit Kollagen assoziiert sind. Andere Salze, wie z. B. KCl können als Ersatz für NaCl eingesetzt werden.
Lipide, die mit den Zellmembranen oder Kollagen-haltigen Matrizen assoziiert sind lassen sich entfernen, indem zunächst mit Detergentien wie Triton X-100 (Sigma Chemical Co., St. Louis, Missouri) und sodann mit Ether/Ethanol-Mischungen extrahiert wird. Die Konzentration von Triton X-100 beträgt gewöhnlich ca. 2-4%, vorzugsweise aber ca. 3%. Die bevorzugte Ether/Ethanol-Mischung ist gewöhnlich im Verhältnis 1:1 (v/v). Die Extraktionszeit beträgt gewöhnlich zwischen 8 und 96 Stunden, vorzugsweise zwischen 24 und 48 Stunden.
Eine weitere Extraktion erfolgt durch ein bei zwei extremen pH-Werten durchgeführtes Quellen der Matrix. Sowohl das saure als auch basische Quellen schwächt die nichtkovalenten intermolekularen Wechselwirkungen, wodurch die Freisetzung der nichtkovalent anhaftenden Glykoproteine, GAGs und anderer Nicht-Kollagenmoleküle durch die offenen Poren der Kollagenmatrix erleichtert wird.
Das Quellen der Kollagenmatrix bei alkalischem pH erfolgt über Behandlung des Kollagens bei hohem pH mit Ca(OH)&sub2;, NaOH o.ä. über einen Zeitraum von etwa 8-96 Stunden. Bei der Alkaliextraktion in Gegenwart von die Tripel-Helix stabilisierenden Salzen, wie z.B. (CH&sub3;)NCl oder NH&sub3;SO&sub4; wird das potentielle Risiko einer Denaturierung des Kollagens vermindert. Durch die Alkalibehandlung dissozueren die nichtvernetzten Glykoproteine und GAGs von den Kollagenmatrizes. Alkali entfernt auch die restlichen Lipide durch Verseifung.
Saure Quellung kann bei niedrigem pH in Gegenwart von Essigsäure, HCl oder ähnlichen Säuren erfolgen. Wie bei der Alkalibehandlung werden durch das Quellen die nichtvernetzten Glykoproteine und GAGs entfernt.
Die Molekülabschnitte ohne Tripel-Helix-Konfiguration (Telopeptide) tragen zur Ausbildung der intermolekularen Vernetzung bei. Sie sind schwache Antigene und einem Angriff von Proteasen, wie z.B. Pepsin und Trypsin zugänglich. Durch einen längeren Verdau durch solche Proteasen dissoziieren die Fibrillen (Fasern) in einzelne Moleküle. Durch geeignete Kontrolle des Enzymverdaus jedoch, so daß maximale Telopeptide ohne vollständige Dissoziation entfernt werden, lassen sich die immunogenen Eigenschaften der Fibrillen auf ein Minimum reduzieren, ohne dadurch die mechanische Festigkeit aufzugeben. Beispielsweise erfolgt für die Isolierung molekularen Kollagens der Verdau von Haut oder Sehnen mit Pepsin gewzöhnlich bei einem Enzym:Kollagen-Verhältnis von ungefahr 1:10 über einen Zeitraum bon 24-96 Stunden bei einer Temperatur unterhalb der Zimmertemperatur. Im Vergleich dazu lassen sich Fibrillen über begrenzten Pepsin- Verdau bei einem Verhältnis von ca. 1:100 (Enzym:Kollagen) über einen Zeitraum von 24-96 Stunden bei 4ºC gewinnen.
Nach dieser Vorgehensweise erhaltene Kollagenfasern werden sodann zur Herstellung erfindungsgemäßer Bandscheibenprothesen eingesetzt. Es ist jedoch zu betonen, daß aus anderen Quellen erhaltenes Kollagen sowie biosynthetisch hergestelltes Kollagen oder Analoga davon auch für den Aufbau der Bandscheibenprothese zum Einsatz kommen können.
Ein Herstellungsverfahren umfäßt das Gießen von Kollagenfasern zu einer vorbestimmten Gestalt unter Verwendung von z.B. den in Verbindung mit den Fig. 6 und 7 im folgenden beschriebenen Gießformen. Die Fasern können in der Form zufällig verteilt vorliegen oder sie können in spezifische Richtungen ausgerichtet sein, um eine Bandscheibe mit spezifischen Struktureigenschaften zu erhalten. Andere Bestandteile, wie beispielsweise GAGs, die an der Vernetzungsreaktion beteiligt sein können, können in den Fasern zufällig oder nicht zufällig verteilt zugemischt werden, bevor die Struktur den verschiedenen Vernetzungsverfahren unter Einbeziehung chemischer Verfahren und/oder Verfahren mit thermischer Wasserabspaltung unterzogen wird.
Nach den in den folgenden Beispielen beschriebenen Verlären läßt sich eine Bandscheibenprothese der in den Fig. 2 oder 3 gezeigten Form mit den in Tabelle 1 aufgelisteten Eigenschaften herstellen. Tabelle 1
Die Scheibenprothesen werden in vivo und in vitro ausgewertet, um ihre physikalische Funktionsfahigkeit zu bestimmen oder ob sie als Matrize für Fibrochondrocyten dienen können, von denen man annimmt, daß sie Vorläuferzellen für die anschließende Faserknorpelmatrix darstellen. Die Untersuchungen zeigen, daß die Scheibenprothesen für die Induktion der Fibrochondrocyteninfiltration und die Regeneration der Scheibe über das Prothesenmaterial in Frage kommen können.
Die folgenden, nicht einschränkenden Beispiele beschreiben die Hestellungsverfahren sowie den in vivo-Einsatz für die erfindungsgemäße Bandscheibenprothese.

Beispiel 1

Herstellung der Gießform

Eine für die Herstellung einer Bandscheibenprothese verwendbare Form wird aus implantierbarem rostfreien Stahl oder biokompatiblem Kunststoff, wie z.B. Polypropylen, Delrin oder einer Kombination dieser Materialien angefertigt. Wie aus den Figuren 6 und 7 zu entnehmen ist, setzen sich beispielhafte Gießformen 100 aus drei Teilen 102, 104 und 106 zusammen.
So wird beispielsweise für die in den Figuren 5A und 5B gezeigten scheibenförmigen Bandscheiben die Gießform gemaß Fig. 6 eingesetzt. Das Stück 102 ist scheibenähnlich und weist einen Durchmesser auf, der im wesentlichen gleich dem der gewünschten Bandscheibe ist. Stück 102 ist durchlocht, damit unter Druck Flüssigkeit hindurchtreten kann. Die Innenfläche 103 des Teils 102 weist die gewünschte Form von einer Seite der zu formenden Scheibe auf.
Teil 104 ist ein Hohlzylinder mit der gleichen Innenabmessung wie Teil 102. Teil 106 ist ein zylindrischer Kolben, der einen geringfügig kleineren Außendurchmesser aufweist als der Innendurchmesser des Teils 104. Die "Spitze" oder Krone, das Teil 108 des Kolbens 106, weist die gewünschte Form von einer Seite der zu formenden Scheibe auf.
Für eine Bandscheibe mit konkaver Ober- und flacher Unterseite wird die Form gemaß Fig.7 eingesetzt, wo die Teile 102 und 104 gleich den Teilen 102 und 104 in Fig. 6 sind und Teil 106 nun eine gewölbte Fläche aufweist.
Wie in Fig. 6 gezeigt, wird während der Herstellung der Bandscheibenprothese das Formteil 102 zunächst mit dem Teil 104 vereinigt. Die die Prothese aufbauenden Fasern (in einer Flüssigkeit) werden an die Fläche 103 des Teils 102 gelegt. Die Kronenfiäche 108 des Kolbens 306 wird sodann entlang einer Kompressionsachse gegen die Fläche 103 getrieben bis die Fasern zusammengepreßt sind, wobei die Flüssigkeit aus dem Teil 102 hinausgedrückt wird und die gewünschte axiale Abmessung des Faserballens erreicht ist. Die Form wird sodann als Vorbereitung auf die Vernetzung eingefroren.

Beispiel 2

Herstellung von gereinigtem Kollagen Typ I

Achilles-Sehnen von Rind, Schwein und Schaf können von amtlich zugelassenen Schlachthäusern bezogen werden. Das bevorzugte Alter der Tiere liegt zwischen 12 und 18 Monaten. Wenn nicht anders angegeben, wird das Gewebe wahrend des Reinigungsprozesses kühl gehalten, um eine Kontamination durch Bakterien und einen Abbau des Gewebes möglichst klein zu halten.
Das anhängende Gewebe sorgfältig ausgesuchter Sehnen wird zunächst auf mechanischem Wege abgeschabt. Die Sehnen werden sodann zerstückelt oder in kleine Stücke zerschnitten und in großem Überschuß (etwa 10 Volumina) kalten Wassers zur Entfernung restlicher Blutproteine und wasserlöslicher Stoffe gewaschen.
Die gewaschenen Sehnen werden sodann zur Entfernung salzlöslicher Stoffe im zehnfachen Volumen von 5% NaCl, 0,01 Tris bei pH 7,4 über einen Zeitraum von 24 (±4) Stunden extrahiert. Die salzextrahierten Sehnen werden zur Entfernung der Salze mehrmals im zehnfächen Volumen Wasser gewaschen.
Zur Lipidextraktion wird das Material in 3 % Triton X-100 über einen Zeitraum von 24 (±2) Stunden extrahiert. Das Tensid wird durch ausgiebiges Waschen mit Wasser entfernt. das Material wird sodann im drei- bis vierfachen Volumen Ether-Ethanol (1:1 vol/vol) über einen Zeitraum von 24 (±2) Stunden zur weiteren Verminderung des Lipidgehalts extrahiert. Das lipidextrahierte Material wird zur Entfernung von Ether und Ethanol ausgiebig mit Wasser gewaschen.
Zur Entfernung von anderen Stoffen als Kollagen wird das Material sodann zwei extremen pH-Extraktionen unterworfen. Die basische Extraktion erfolgt mit dem drei- bis vierfachen Volumen an 0,2 M NaOH bei pH 12,5 - 13,5 bei Zimmertemperatur in Gegenwart von 1,0 M (CH&sub3;)NCl über einen Zeitraum von 24 (±2) Stunden unter gelindem Rühren.
Im Anschluß an die basische Extraktion wird mit HCl auf neutralen pH eingestellt und das Material mit Wasser gewaschen. Der pH-Wert wird sodann durch Zugabe von konzentrierter Essigsäure auf 2,5 bis 3,0 eingestellt bis zu einer Endkonzentration von 0,5 M. Die saure Extraktion wird unter Rühren über einen Zeitraum von 24 (±2) Stunden fortgesetzt.
Die in Säure aufgequollenen Sehnen werden sodann mit Pepsin (Enzym:Kollagen = 1:100) über einen Zeitraum von 24 (±2) Stunden einem limitierten proteolytischen Verdau unterzogen. Das Pepsin und die anfällenden Telopeptide werden mittels Dialyse entfernt.
Das aufgequollene Fasermaterial wird daraufhin durch Einstellen des pH-Werts mit 1 M NaOH oder HCl auf seinen isoionischen Punkt oder durch Einstellung der Ionenstärke mit NaCl auf 0,7 von lyophilen Kolloiden befreit. Die aggregierten Kollagenfasern werden mittels Filtration gesammelt und das gefilterte Material ausgiebig mit kalter phosphatgepufferter Kochsalzlösung gewaschen. Das hochreine Kollagen TypI kann bis zu seiner Verwendung bei -20 bis -40ºC aufbewahrt werden.

Beispiel 3

Herstellung der Vorrichtung 1

A) Der Kollagengehalt der hochreinen Kollagen-Typ-I-Fibrillen aus Beispiel 2 wird entweder mittels gravimetrischer Verfahren bestimmt, oder aber unter mittels Bestimmung des Hydroxyprolin-Gehalts, wobei angenommen wird, daß in Kollagen Typ I 13,5 Gew.- % Hydroxyprolin enthalten sind. Die für die Herstellung einer Bandscheibenprothese mit vorbestimmter Dichte benötigte Menge an gereinigtem Material wird sodann ermittelt und ausgewogen.
B) Eine Lösung aus fibrillärem Kollagen wird sorgfältig in eine Gießform mit gewünschten spezifischen Abmessungen eingebracht (siehe Beispiel I und Figur 6 für die Beschreibung einer Gießform). Die Kollagenfasern werden willkürlich oder mit Ausrichtung eingelegt. Im Falle einer Ausrichtung erfolgt die Anordnung der Fasern in Umfängsrichtung mittels Rotation des Kolbens um seine Hauptachse während der Kompression des Materials in der Form; radiale Ausrichtung wird mittels manuellem Ausstreichen der Kollagenfasern in linearer, radial gerichteter Anordnung erhalten.
C) Die Fasern werden bei -20ºC eingefroren, aus der Gießform genommen und bei Zimmertemperatur aufgetaut.
D) Die Fasern werden sodann erneut in phosphatgepufferter Kochsalzlösung suspendiert, in der (oder den) gewünschten Ausrichtung(en) wieder in die Form gepackt und mit dem Kolben zusammengepreßt
E) Die zusammengepreßten Fasern werden sodann erneut bei -20ºC eingefroren und danach bei Zimmertemperatur aufgetaut.
F) Die erhaltene Struktur wird dann durch Tränken in einer 0,2% Glutaraldehydlösung bei pH 7,6 über einen Zeitraum von 24 (±0,5) Stunden vernetzt. Jede mit Glutaraldehyd vernetzte Scheibenprothese wird anschließend wiederholt in 500 ml phosphatgepufferter Kochsalzlösung (PBS) bei pH 4,4 über einen Zeitraum von jeweils 4, 8, 14 und 48 Stunden gewaschen.
G) Die gewaschene Matrix wird sodann lyophilisiert.

Beispiel 4

Herstellung der Vorrichtung

A)-E) (die gleichen Schritte wie in Beispiel 3)
F) Die Struktur wird in eine wässrige Lösung von 0,5 M Natriumnitrit, 0,3 M HCl und NaCl (0 M, 0,34 M, 1,0 M oder 1,34 M) 3 Minuten lang bei 4ºC eingetaucht.

Beispiel 5

Herstellung der Vorrichtung II

A)-G) (die gleichen Schritte wie in Beispiel 3)
H) Die lyophilisierte Matrix wird einer Vernetzung mittels thermischer Dehydratisierung im Vakuum und unter Hitze unterzogen. Zur Entfernung des restlichen Wassergehalts wird zunächst nur ein kleines Vakuum angelegt. Einiges Strukturwasser (ca. 3 %) kann immer noch mit der Kollagen-Tripelhelix als Teil des Stabilitätsfäktors für die Struktur assoziiert sein. Die Temperatur erhöht sich in den Schritten auf 110ºC (±5ºC) und wird im Vakkum ständig über einen Zeitraum von 14 (±2) Stunden auf 110ºC gehalten.

Beispiel 6

Herstellung der Vorrichtung III

A) (Der gleiche Schritt wie in Beispiel 3)
B) Das Kollagen wird in 0,01 M HCl bei pH 2,0 - 2,5 dispergiert. Vorbestimmte Mengen verschiedener GAGs werden abgewogen und in Wasser gelöst. Beispielsweise betragen für eine gegebene Dichte von 0,25 g/cm² der Kollagengehalt 0,244 g, der Hyaluronsäuregehalt 0,003 g und der Chondroitinsulfatgehalt 0,003 g bei einem GAG- Gehalt von 2,5 %. Die GAG-Lösung wird mit der Kollagen-Lösung vermischt und mit der gewünschten Ausrichtung wie in Beispiel 2 beschrieben eingelegt.
C)-G) (die gleichen Schritte wie in Beispiel 3)

Beispiel 7

Herstellung der Vorrichtung IV

A)-C) (die gleichen Schritte wie in Beispiel 3).
D) der gleiche Schritt wie in Beispiel3, außer daß die eingelegten Fasern nicht zusammengedrückt werden).
E)-G) (die gleichen Schritte wie in Beispiel 3).

Beispiel 8

Herstellung der Vorrichtung V

A)-E) (die gleichen Schritte wie in Beispiel 3).
F) Das gegossene Kollagen wird in 5 % Polyglycerinpolyglycidylether in 50% Ethanol und 0,1 M Na2CO3 bei pH 10,0 über 24 (±2) Stunden vernetzt. Die vernetzte Vorrichtung wird jeweils 4, 8, 24 und 48 Stunden mit 500 ml PBS bei pH 7,4 gewaschen.
G) (der gleiche Schritt wie in Beispiel 3).

Beispiel 9

Herstellung der Vorrichtung VI

A)-E) (die gleichen Schritte wie in Beispiel 3)
F) Das gegossene Kollagen wird in Gegenwart von 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimid (10 mg/g Matrix) in 0,9% NaCL bei pH 4,7 und Raumtemperatur über 24 (±2) Stunden vernetzt. Die Zugabe von Carbodiimid erfolgt alle 3 bis 4 Stunden und der pH-Wert wird nach jeder Zugabe von Carbodiimid auf 4,7 eingestellt.
G) (der gleiche Schritt wie in Beispiel 3).

Beispiel 10

Herstellung der Vorrichtung VII

A)-D) (die gleichen Schritte wie in Beispiel 2).
E) Für Befestigungszwecke wird ein an die Größe der Gußform angepaßtes Maschengitter von absorbierbarem Nahtmaterial aus Polyglyconat so in das dispergierte Kollagen gelegt, daß es über den Rand der Struktur hinausragt, um einen Saum zu bilden, der sich über den Wirbelkörper erstrecken kann. Dieses Maschengitter sorgt sowohl für unmittelbare Befestigungsstellen als auch für das Einwachsen von Fasern über längere Zeit.
F)-G) (die gleichen Schritte wie in Beispiel 2).

Beispiel 11

In vitro-Test

Erwachsenen Ziegen oder Hunden wurden Bandscheiben unter aseptischen Bedingungen entnommen, von allem anhängendem Gewebe befreit und in eine im Gleichgewicht befindliche Kochsalzlösung nach Gey gegeben. Jede Scheibe wurde in der Frontalebene halbiert und in jeder Hälfte kreisrunde Schadstellen von 3mm Durchmesser über die gesamte Dicke herbeigeführt. Die Schadstellen wurden mit einem Pfropfen mit 3 mm Durchmesser aus einem oder zwei Prototypen einer komplexen Matrix auf Basis von Kollagen gefüllt. Die Scheiben wurden in sechs Vertiefungen von Kulturplatten mit 6 ml von Dulbecco's modifiziertem Eagle's Medium ergänzt mit 10 % fötalem Rinderserum, Natriumascorbat und 0,1 % Penicillin/Streptomycin gegeben. Die Kulturen wurden bei 37ºC in Feuchtatmosphäre von 10% CO&sub2;/90% Luft gehalten, dreimal wöchentlich mit Nahrung versorgt und jede Woche in Vertiefungen mit frischen Kulturen gegeben, um die Bildung von Explantat-Zellkulturen zu verhindern. In Abständen von einer, vier und sechs Wochen nach Kulturbeginn werden drei Scheiben einer jeden Gruppe entnommen, fixiert und mit Serienschnitten und Anfärben ausgewertet. Neue Kollagen- und Glykosaminoglykanbildung wird histologisch unter Einsatz von Alcian Blau und Masson's Trichromfärbung nachgewiesen.
Die Ergebnisse zeigen mit der Zeit zunehmende Zellwanderung und -invasion. Am Material sind keine toxischen Eigenschaften zu beobachten. Die Dichte des Prothesekomplexes scheint die Tiefe der Zellpenetration in die Gerüstsubstanz zu beschränken.

Beispiel 12

In vivo-Test

Die Halswirbelscheibe einer erwachsenen Ziege wurde zuerst herausgeschnitten und sodann chirurgisch durch eine Scheibenprothese ersetzt. Einen Tag nach dem chirurgischen Eingriff fand die Ziege bereits wieder zu ihren vollen Käfigaktivitäten zurück. Serien-Röntgenaufnahmen zeigten, daß der Zwischenwirbelgelenkraum erhalten blieb.

Claims

1. Bandscheibenprothese (200,220), die eine trockene, poröse Volumenmatrix aus biologisch kompatiblen Fasern umfaßt, wobei diese Matrix in vivo eine äußere Oberflächenkontur hat, die im wesentlichen die gleiche wie die einer natürlichen Bandscheibe ist, und die Matrix ein Gerüst bildet, das zum Einwachsen vertebraler Fibrochondrozyten angepaßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandscheibenprothese wenigstens teilweise biologisch resorbierbar ist und eine Matrix aus biologisch resorbierbaren Fasern umfaßt, wobei die Bandscheibenprothese eine Dichte von 0,07 - 0,5 g/cm³ und einen intrafibrillären und interfibrillären Zwischenraum von 2 - 25 cm³/g Matrix aufweist.

2. Die Bandscheibe nach Anspruch 1, bei der die Fasern Polymere umfassen

3. Die Bandscheibe nach Anspruch 1, bei der die Fasern aus natürlichen Fasern, Analogen dieser natürlichen Fasern, synthetischen Fasern und Mischungen derselben ausgewählt sind und die natürlichen Fasern z.B. aus Collagen, Elastin, Reticulin, Cellulose, Analogen derselben und Mischungen derselben ausgewählt sind.

4. Die Bandscheibe nach Anspruch 1, die weiterhin Quervernetzungen zwischen wenigstens einem Teil dieser Fasern umfaßt.

5. Die Bandscheibe nach Anspruch 1, die außerdem eine Vielzahl von Glykosaminoglykan-Molekülen umfaßt, die innerhalb der Fasern und zwischen ihnen verteilt sind.

6. Die Bandscheibe nach Anspruch 5, bei der (a) die Glykosaminoglykan-Moleküle aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Chondroitin-4-sulfat, Chondroitin-6- sulfat, Keratinsulfat, Dermatansulfat, Heparansulfat, Herparin, Hyaluronsäure und Mischungen derselben besteht.

7. Die Bandscheibe nach Anspruch 5, bei der wenigstens ein Teil der Moleküle Quervernetzungen zwischen den Pasern liefert.

8. Die Bandscheibe nach Anspruch 5, bei der die Fasern in einer Konzentration von etwa 75 - 100 % (Trockengewicht) vorhanden sind und die Glykosaminoglykan-Moleküle in einer Konzentration von etwa 0 - 25 % (Trockengewicht) vorhanden sind.

9. Die Bandscheibe nach Anspruch 4, bei der die Quervernetzungen durch ein chemisches Vernetzungsmittel gebildet sind, das z.B. aus Glutaraldehyd, Formaldehyd, biologisch kompatiblen bifunktionellen Aldehyden, Carbodiimiden, Hexamethylendiisocyanat, Bis-ionidaten, Polyglycerolpolyglycidylether, Glyoxal, Acylazid und Mischungen derselben ausgewählt ist.

10. Die Bandscheibe nach Anspruch 9, bei der das Vernetzungsmittel 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) umfaßt.

11. Die Bandscheibe nach Anspruch 1, bei der (a) die Fasern in einer im wesentlichen statistischen Art durch die Matrix hindurch orientiert sind oder (b) die Fasern in einer im wesentlichen geordneten Weise durch die Matrix hindurch orientiert sind.

12. Die Bandscheibe nach Anspruch 11, bei der (a) die Matrix im wesentlichen sich in Umfangsrichtung erstreckende Fasern umfaßt; oder (b) die Matrix im wesentlichen sich radial erstreckende Fasern umfaßt.

13. Die Bandscheibe nach Anspruch 1, bei der die Dichte der Fasern im wesentlichen gleichmäßig durch die Matrix hindurch ist.

14. Die Bandscheibe nach Anspruch 1, bei der die Fasern in einer im wesentlichen geordneten Weise in dem Gebiet angrenzend an die Umfangskante der Bandscheibe orientiert sind, wobei die Orientierung im wesentlichen in Umfangsrichtung erfolgt; und wobei z.B. diese Fasern in einer im wesentlichen statistischen Weise in dem Zentralbereich der Bandscheibe orientiert sind.

15. Die Bandscheibe nach Anspruch 5, bei der (a) die Glykosaminoglykan-Moleküle im wesentlichen gleichmäßig durch die Matrix hindurch dispergiert sind.

16. Die Bandscheibe nach Anspruch 1, die weiterhin ein Maschengitter umfaßt, das sich von einem Teil der äußeren Oberfläche der Matrix aus erstreckt, wobei das Maschengitter resorbierbar und biologisch kompatibel ist.

17. Ein Verfahren zum Herstellen einer Bandscheibenprothese, die in vivo eine äußere Oberflächenkontur hat, die im wesentlichen die gleiche wie die einer natürlichen Bandscheibe ist, das die Schritte umfaßt,

(a) eine Vielzahl von biologisch kompatiblen und biologisch resorbierbaren Fasern in eine Form gelegt wird, wobei diese Form eine Gestalt aufweist, die eine Bandscheibenabstandsfunktion ermöglicht;

(b) die Fasern einem ersten und einem zweiten Zyklus des Gefrierens und des Auftauens unterworfen werden;

(c) diese Fasern mit einem chemischen Vernetzungsmittel derart in Kontakt gebracht werden, daß die Fasern die Gestalt dieser Form annehmen; und

(d) die vernetzten Fasern gefriergetrocknet werden, wobei die so gebildete Bandscheibenprothese eine trockene, poröse Volumenmatrix mit einer Dichte von 0,07 - 0,5 g/cm³ und einem intrafibrillären und interfibrillären Zwischenraum von 2 - 25 cm³/g Matrix umfaßt, wodurch die Matrix ein biologisch resorbierbares Gerüst bildet, das dem Hineinwachsen von vertebralen Fibrochondrozyten angepaßt ist.