DE69533285T2

DE69533285T2 - Vorrichtung zum meniskusaufbau

Info

Publication number: DE69533285T2
Application number: DE69533285T
Authority: DE
Inventors: Shu-Tung Li; R. Kevin STONE
Original assignee: Regen Biologics Inc
Current assignee: Regen Biologics Inc
Priority date: 1994-05-27
Filing date: 1995-05-23
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2015-05-24
Also published as: DK0760598T3; PT760598E; EP0760598A4; EP0760598A1; ES2224126T3; US5735903A; WO1995032623A1; US5681353A; CA2191330C; EP0760598B1; JPH10501155A; CA2191330A1; ATE271312T1; US6042610A; DE69533285D1; AU2555395A; AU684183B2

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft implantierbare Prothesenvorrichtungen und ist insbesondere auf die Regeneration von Meniskusgewebe unter Verwendung von Vorrichtungen zum Meniskusaufbau und in vivo-Gerüsten gerichtet.
Hintergrund der Erfindung
Der mediale und laterale Meniskus sind biokonkave, im Allgemeinen C-förmige Keile aus Bindegewebsknorpel, welche sich zwischen den Knochenenden des Femurs und der Tibia befinden. Zusammen wirken die Menisken als entscheidende Stabilisatoren, welche einen Mechanismus zur Verteilung der Kraft und ein Gleitmittel zwischen der Tibia und dem Femur bereitstellen. Ohne funktionelle Menisken tritt in dem Knie in Verbindung mit anormalen Gelenkmechanismen eine Belastungskonzentration auf. Diese Phänomene können eine vorzeitige Entwicklung von Arthritis ergeben.
WO 94/09722 offenbart eine biologisch abbaubare Vorrichtung zur Rekonstruktion von Gelenkknorpel. Solche Vorrichtungen umfassen eine poröse Makrostruktur aus einem biologisch abbaubaren Polymer und eine chemotaktische Grundsubstanz, an welche Vorläuferzellen angeheftet werden.
In der Vergangenheit war die Behandlung der Wahl bei verletzten oder erkrankten Menisken eine teilweise oder vollständige Entfernung oder der Ersatz des Meniskus. Unglücklicherweise sind die Folgen einer Meniskektomie oft degenerative Veränderungen innerhalb des Kniegelenks. Ein Ersatz von verletzten Menisken in einem ansonsten gesunden Knie kann jedoch arthritische Veränderungen vorbeugen und kann das Gelenk stabilisieren. In erkrankten Gelenken kann ein Ersatz des Meniskus die Progression des Krankheitsverlaufs verringern. Eine allogene Transplantation oder Meniskustransplantation ist bei Hunden und Menschen durchgeführt worden. Aber diese Ansätze sind auf lange Sicht nur teilweise erfolgreich gewesen aufgrund der immunologischen Reaktion des Wirts gegenüber dem Transplantat, Ausfällen im Kryokonservierungsverfahren und Ausfällen der Anheftungsstellen.
Menisken sind auch durch Prothesen ersetzt worden, die aus einem dauerhaften künstlichen Material bestanden. Solche Prothesen sind aus reinen künstlichen Materialien konstruiert worden, um die Möglichkeit einer immunologischen Reaktion darauf zu minimieren. Es wird angenommen, dass die Verwendung von solchen künstlichen Materialien vorteilhaft ist, da sie die Konstruktion einer Struktur ermöglicht, welche den hohen und wiederholten Belastungen standhalten kann, die im Kniegelenk auftreten, und da sie auf vorteilhafte Art die Gelenkmechanismen verändern kann, was biologische Materialien anscheinend nicht tolerieren würden.
Beispielsweise wurde ein Teflon^®-Netz verwendet, um den entfernten Meniskus eines Hundes zu ersetzen, auf welchem ein faseriger Einwuchs oder eine Regeneration beobachtet wurde, obwohl dies von einer signifikanten Knorpelabreibung begleitet wurde. Elastische Materialien, wie etwa Silikongummi oder Teflon^® mit verstärkenden Edelstahl- oder Nylonsträngen sind bei der Konstruktion von prothetischen Menisken auch verwendet worden (U.S. Patent Nr. 4,502,161). Meniskusbestandteile sind auch aus elastischen Kunststoffmaterialien erzeugt worden (U.S. Patent Nr. 4,085,466). Außerdem wurde die Rekonstruktion von Menisken nach einer Läsion mit einigem Erfolg mit Carbonfaser-Polyurethan-Poly-(L-Lactid) versucht (Leeslag et al. (1986) Biological and Biomechanical Performance of Biomaterials (Christel et al., Eds.) Elsevier Science Publishers B.V., Amsterdam, S. 341 – 352).
Der Ersatz von Meniskusgewebe mit Strukturen, die aus dauerhaften künstlichen Materialien bestehen, ist jedoch im Allgemeinen nicht erfolgreich gewesen. Diese Erfolglosigkeit rührt vorwiegend von der Tatsache her, dass gegenüberliegender Gelenkknorpel bei Kniegelenken des Menschen und von Tieren fragil ist. Der Gelenkknorpel im Kniegelenk hält abreibenden Grenzflächen oder Abweichungen von der normalen Compliance nicht stand, die sich irgendwann durch implantierte künstliche prothetische Menisken ergeben. Außerdem betragen die Kräfte auf die Gelenke ein Vielfaches des Körpergewichts, welche im Fall des Knies und der Hüfte normalerweise bei über einer Million Zyklen pro Jahr auftreten. Bislang bestanden dauerhafte künstliche Menisken nicht aus Materialien mit natürlichen Meniskuseigenschaften, auch waren sie nicht in der Lage, sicher genug positioniert zu werden, um solchen Routinebelastungen standzuhalten.
Stone (U.S. Patente Nr. 5,007,934, 5,116,374 und 5,158,574) beschreibt einen prothetischen, resorbierbaren Meniskus, der biokompatible und bioresorbierbare Fasern wie etwa natürliche Polymere umfasst, und Verfahren zur Herstellung von solchen prothetischen Menisken. Außerdem beschreibt Stone Verfahren zur Regeneration von Meniskusgewebe durch Implantation des resorbierbaren prothetischen Meniskus in ein menschliches Knie.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Meniskusaufbau zur Implantation in einen segmentalen Meniskusschaden in einem Patienten. Bei der Implantation in den segmentalen Meniskusschaden weist der aus dem Meniskus und der Vorrichtung gebildete Verbund eine in vivo-Außenflächenkontur auf, welche im Wesentlichen gleich ist wie die eines natürlichen Meniskus ohne einen segmentalen Schaden, und bildet ein biokompatibles und zumindest teilweise bioresorbierbares Gerüst, welches für das Einwachsen von Meniskusfibrochondrozyten geeignet ist. Zusammen mit den eingewachsenen Meniskusfibrochondrozyten unterstützt das Gerüst die natürlichen Belastungskräfte des Meniskus.
Ein "segmentaler Meniskusschaden", wie hierin verwendet, umfasst einen Riss oder eine Läsion (einschließlich radialen Rissen, horizontalen Rissen, Korbhenkelrissen, komplexen Rissen) in weniger als dem gesamten Meniskus, was in einer teilweisen Entfernung des Meniskus resultiert. Die Vorrichtung zum Meniskusaufbau ist zusammengesetzt aus biokompatiblen und zumindest teilweise bioresorbierbaren Fasern, wie etwa natürlichen Polymeren, und besitzt eine Außenflächenkontur, welche im Wesentlichen komplementär zum segmentalen Meniskusschaden ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch Verfahren zum Erzeugen einer Vorrichtung zum Meniskusaufbau, welche in vivo die Form eines segmentalen Schadens in einem Meniskus aufweist. Das Verfahren umfasst das Platzieren von mehreren biokompatiblen und bioresorbierbaren Fasern in eine Form, welche die Gestalt des segmentalen Defekts definiert, Lyophilisieren der Fasern und Inkontaktbringen der Fasern mit einem chemischen Vernetzungsmittel, so dass die Fasern die Gestalt der Form annehmen. Die Form definiert die Außenfläche der Vorrichtung, um den segmentalen Defekt zu ergänzen. Nachdem das Formen abgeschlossen ist, wird alternativ die in der Form gebildete Struktur oder Matrix so geschnitten, dass ihre äußere Fläche komplementär zum segmentalen Defekt ist. Dieses Verfahren ergibt eine trockene, porösvolumige Matrix, die so angepasst ist, dass sie eine Außenflächenkontur aufweist, welche komplementär ist zu der des segmentalen Meniskusdefekts. Wenn die Matrix in den segmentalen Meniskusdefekt implantiert wird, bildet sie ein biokompatibles und ein zumindest teilweise bioresorbierbares Gerüst zum Einwachsen von Meniskusfibrochondrozyten und zur Unterstützung der natürlichen Belastungskräfte des Meniskus. Die in vivo-Außenfläche des Verbunds des Meniskus und der implantierten Matrix ist im Wesentlichen das gleiche wie die eines natürlichen Meniskus ohne segmentalen Defekt.
Diese implantierte Vorrichtung bildet ein biokompatibles und ein zumindest teilweise bioresorbierbares Gerüst, welches zum Einwachsen von Meniskusfibrochondrozyten geeignet ist. In Kombination mit den eingewachsenen Meniskusfibrochondrozyten unterstützt das Gerüst die natürlichen Belastungskräfte des Meniskus.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorhergehenden und andere Gegenstände der vorliegenden Erfindung, die zahlreichen Merkmale der Erfindung ebenso wie die Erfindung selbst kann durch die folgende Beschreibung detaillierter verstanden werden, wenn sie zusammen mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird, worin:
1 eine fotografische Darstellung eines menschlichen Kniegelenks mit intakten Menisken ist;
2 eine fotografische Darstellung eines menschlichen Kniegelenks mit einem Meniskus ist, welcher segmentale Defekte aufweist;
3 eine fotografische Darstellung eines menschlichen Kniegelenks mit einem Meniskus ist, welcher segmentale Defekte aufweist;
4 eine fotografische Darstellung einer Vorrichtung zum Meniskusaufbau ist, vernäht in einen segmentalen Defekt in einem Meniskus;
5 eine fotografische Darstellung von Menisken mit segmentalen Defekten ist;
6 eine fotografische Darstellung von Menisken mit segmentalen Defekten ist;
7 eine fotografische Darstellung einer Vorrichtung zum Meniskusaufbau ist, welche in einen segmentalen Defekt eines Meniskus eingenäht wurde;
8 eine schematische Darstellung der chirurgischen Implantation einer Vorrichtung zum Meniskusaufbau in einen segmentalen Defekt im Meniskus ist;
9 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Meniskusaufbau ist, welche in einen segmentalen Meniskusdefekt platziert wird;
10 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Meniskusaufbau ist, welche in den Meniskusknorpel eingenäht wird;
11 eine schematische Darstellung des letzen Nähens ist, um eine Vorrichtung zum Meniskusaufbau im nativen Meniskus zu sichern; und
12 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Meniskusaufbau ist, welche in einen nativen Meniskus eingenäht wurde.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Es wurde gefunden, dass eine aus biokompatiblen und bioresorbierbaren Fasern erzeugte Vorrichtung zum Meniskusaufbau chirurgisch in einen segmentalen Meniskusdefekt implantiert werden kann, um eine normale Gelenkbewegung und Festigkeit bereitzustellen. Die Vorrichtung zum Meniskusaufbau wirkt auch als ein Gerüst zur Regeneration von Meniskusgewebe, dessen Einwachsen durch die physikalischen Charakteristika der implantierten Vorrichtung unterstützt wird. Solch ein Einwachsen resultiert in einem Verbund des Wirtsmeniskus und der Vorrichtung zum Aufbau, welche eine in vivo-Außenflächenkontur besitzt, die im Wesentlichen gleich ist wie die eines natürlichen Meniskus ohne einen segmentalen Schaden.
Die Fasern der Vorrichtung zum Meniskusaufbau der vorliegenden Erfindung sind normalerweise in der Form einer trockenen porösvolumigen Matrix, wobei ein Teil davon vernetzt sein kann. In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Fasern ein natürliches Material, bevorzugt natürliche Polymere, welche sowohl ein Schmieren als auch mechanische Festigkeit bereitstellen können. Außerdem unterstützt die poröse Matrix das Einwachsen von Meniskusfibrochondrozyten, Endothelialzellen, Fibroblasten und anderen Zellen, welche normalerweise die extrazelluläre Matrix besetzen und auch extrazelluläre Matrixbestandteile synthetisieren und ablagern. Diese Fasern umfassen Kollagen, Elastin, Retikulin, Analoga davon und Gemische davon, welche im Allgemeinen von tierischem oder menschlichem Gewebe erhalten werden. In einigen erfindungsgemäßen Formen können die Fasern zufällig innerhalb der Matrix orientiert sein. Alternativ können die Fasern ein im Wesentlichen peripheres Ausmaß oder ein im Wesentlichen radiales Ausmaß innerhalb der Vorrichtung zum Meniskusaufbau annehmen. Die Dichte der Fasern der Vorrichtung zum Meniskusaufbau kann innerhalb der Vorrichtung einheitlich oder nicht einheitlich sein. In der nicht einheitlichen Konfiguration können an vorherbestimmten Punkten mit einer hohen Belastung hohe Dichten der Fasern gebildet werden.
Um das Einwachsen von Meniskusfibrochondrozyten und andere Arten von Zellen in die erfindungsgemäße porösvolumige Matrix zu unterstützen während gleichzeitig die mechanische Festigkeit und die Dämpfungsfähigkeit der Vorrichtung beibehalten wird, kann die Dichte der Vorrichtung zum Meniskusaufbau verändert werden. Wenn ein relativ großer intrafibrillärer und interfibrillärer Raum gewünscht wird, um ein Gewebewachstum in die Matrix zu unterstützen, kann die Dichte der Vorrichtung beispielsweise im Bereich von etwa 0,07 bis etwa 0,15 g Matrix/cm³ liegen, wobei g/cm³ die Anzahl der Gramm in einem Kubikzentimeter der Matrix darstellt. Wenn ein relativ kleiner intrafibrillärer und interfibrillärer Raum gewünscht wird, um eine mechanische Unterstützung für das Kniegelenk und eine verbesserte Dämpfung bereitzustellen, kann alternativ die Dichte der Vorrichtung so gestaltet sein, dass sie im Bereich von etwa 0,15 bis etwa 0,05 g Matrix/cm³ liegt. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Matrix eine Dichte von etwa 0,10 bis etwa 0,25 g Matrix/cm³ mit einem intrafibrillären und interfibrillären Raum von etwa 8 cm³/g Matrix bis etwa 9 cm³/g Matrix auf, was eine ideale Umgebung für das Einwachsen von Meniskusfibrochondrozyten ebenso wie andere Zellen bietet, während eine ausreichende mechanische Festigkeit beibehalten wird, um die natürlichen Belastungskräfte des Meniskus zu unterstützen.
Die Matrix kann auch Glycosaminoglycanmoleküle (GAGs) umfassen, welche in den Fasern verteilt sind. Diese Moleküle enthalten Ketten von Disaccharidwiederholungseinheiten, welche N-acetyliertes Hexosamin enthalten und ein Schmieren und Vernetzungen für die Vorrichtung zum Meniskusaufbau bereitstellen.
Beispiele für GAGs, welche in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen Chondroitin-4-sulfat, Chondroitin-6-sulfat, Keratansulfat, Dermatansulfat, Heparansulfat, Hyaluronsäure und Gemische davon als Bestandteile der Matrix. Die GAGs können einheitlich in der Vorrichtung zum Meniskusaufbau als einzelne Moleküle verteilt sein, oder sie können in unterschiedlichen Mengen in verschiedenen Regionen der Vorrichtung vorliegen. Die Matrix kann bezogen auf das Trockengewicht aus etwa 75–100% natürlichen Fasern und etwa 0 – 25% GAGs zusammengesetzt sein. Diese Anteile können konstant oder variabel in der Matrix sein.
Die temporäre Stabilität der Gestalt der Vorrichtung zum Meniskusaufbau, wenn sie in vivo vorliegt und die Rate der Resorption der Fasern (und falls die Vorrichtung GAGs enthält, der GAGs) werden beide den Vernetzungen zwischen zumindest einem Teil der Fasern zugeschrieben. Außerdem können die GAGs direkt bei der Bildung von kovalenten Vernetzungen mit den Fasern beteiligt sein oder können mechanisch mit den Fasern durch eine Verstrickung wechselwirken unter Bildung stabiler Faser-GAG-Komplexe. Die zur Bildung dieser Vernetzungen verwendeten Vernetzungsmittel umfassen biokompatible bifunktionelle Reagenzien. Diese Reagenzien können mit Amino-, Carboxyl- oder Hydroxylgruppen an einem einzelnen Molekül wechselwirken unter Bildung von intra molekularen Vernetzungen. Alternativ können sie mit Amino, Carboxyl oder Hydroxyl an verschiedenen Molekülen oder an Fasern und GAGs unter Bildung von intermolekularen Vernetzungen wechselwirken. Verwendbare Vernetzungsmittelumfassen Glutaraldehyd, Formaldehyd, biokompatible/bifunktionelle Aldehyde, Carbodiimide, Hexamethylenisocyanat, Bis-Imidate, Polglycerin-Polyglycidyl-Ether, Glyoxal und Gemische davon.
Intermolekulare Vernetzungen können auch gebildet werden durch ein Dehydrothermalverfahren (Hitze und Vakuum), welches in der Bildung von Peptidbindungen zwischen einer Aminogruppe von Lysin oder Hydroxylysin und einer Carboxylgruppe von Asparaginsäure oder Glutaminsäure resultiert. Die vernetzte Vorrichtung besitzt eine relativ hohe thermische Stabilität zwischen etwa 55°C bis 85°C, bevorzugt zwischen 65°C bis 75°C für eine ausreichende Stabilität in vivo auf. Dies kann erreicht werden durch Manipulation der Vernetzungsbedingungen, einschließlich der Reagenzkonzentration, der Temperatur, dem pH und der Zeit.
Die vernetzte Vorrichtung behält ein ausreichendes Maß an Hydrophilie und Elastizität bei, wobei die Eigenschaften eines natürlichen Meniskus oder eines Teils davon simuliert werden (d.h. die Fähigkeit, mechanische Belastung auszuhalten und Gelenkflächen zu schützten und zu schmieren). Außerdem stellt die Struktur eine ideale Umgebung für eine Infiltration von Zellen und die Synthese einer extrazellulären Matrix und eine Ablagerung bereit.
Die Vorrichtung zum Meniskusaufbau kann hauptsächlich aus Kollagenfasern des Typs I ohne GAG-Vernetzungen konstruiert sein. Kollagenfasern des Typs I können aus den Sehnen von Tieren erhalten werden. Aber die Fasern können auch aus tierischer Haut oder aus der Haut oder den Sehnen von Menschen erhalten werden. Die Gewebe werden mit einer Reihe von mechanischen und chemischen Mitteln behandelt, um entweder die nicht kollagenartigen Materialien vollständig zu entfernen oder sie auf ein minimales Niveau zu verringern. In den bevorzugten Bearbeitungsschritten wird die Sehne oder die Haut mechanisch in feine Stücke aufgelöst, welche für eine weitere Bearbeitung verwendbar sind. Die Auflösung kann erreicht werden durch Mahlen des Gewebes bei der Temperatur von flüssigem Stickstoff oder durch Schneiden des Gewebes in kleine Stücke mit einem scharfen Messer. In bestimmten Anwendungen werden die Sehnen mechanisch entlang der Faserrichtung aufgelöst, um die Länge der Fasern für die mechanische Festigkeit beizubehalten.
Eine Salzextraktion einer Sehne bei neutralem pH entfernt einen kleinen Teil der Kollagenmoleküle, welche neu synthetisiert sind und noch nicht in die stabilen Fibrillen eingebaut worden sind. Salz entfernt auch einige Glycoproteine und Proteoglycane, welche durch elektrostatische Wechselwirkungen mit Kollagen verbunden sind. Andere Salze, wie etwa KCl und dergleichen können als Ersatz für NaCl verwendet werden.
Lipide, welche mit den Zellmembranen oder den Kollagenmatrizen verbunden sind, können zunächst durch Extraktion mit Detergenzien, wie etwa Triton X-100, gefolgt von einer Extraktion mit Ether-Ethanol-Gemischen entfernt werden. Die Konzentration von Triton X-100 beträgt normalerweise etwa 2 – 4%, beträgt aber bevorzugt etwa 3%. Das bevorzugte Gemisch von Ether-Ethanol liegt normalerweise in einem Verhältnis von etwa 1:1 (v/v) vor. Der Zeitraum der Extraktion beträgt normalerweise von 8 Stunden bis 96 Stunden, bevorzugt von etwa 24 bis 48 Stunden.
Eine weitere Extraktion kann erreicht werden durch ein Quellen der Matrix, welches bei zwei extremen pH-Werten durchgeführt wird. Sowohl das saure als auch das basische Quellen schwächt die nicht kovalenten intermolekularen Wechselwirkungen, wodurch die Freisetzung von nicht kovalent gebundenen Glycoproteinen, GAGs und anderen Nicht-Kollagen-Molekülen durch die offenen Poren der Kollagenmatrizen erleichtert wird.
Das Quellen der Matrix bei alkalischem pH wird durch Behandlung des Kollagens bei einem hohen pH mit Ca(OH)₂, NaOH oder dergleichen für einen Zeitraum von etwa 8 bis 96 Stunden durchgeführt. Eine Alkaliextraktion in Gegenwart von Triple-Helix-stabilisierenden Salzen, wie etwa (CH₃)₄NCl, (NH₄)₂SO₄ oder dergleichen verringert das potenzielle Risiko der Denaturierung des Kollagens. Eine Alkalibehandlung dissoziiert die nicht vernetzten Glycoproteine und GAGs von den Kollagenmatrizen. Das Alkali entfernt auch die restlichen Lipide durch Verseifung.
Das saure Quellen kann bei einem niedrigen pH in Gegenwart von Essigsäure, HCl oder dergleichen durchgeführt werden. Wie die alkalische Behandlung entfernt das saure Quellen nicht vernetzte Glycoproteine und GAGs.
Die Nicht-Triple-Helix-Teile des Moleküls (Telopeptide) sind in die Bildung einer intermolekularen Vernetzung verwickelt. Sie sind schwache Antigene und empfänglich für einen Angriff durch Proteasen, wie etwa Pepsin, Trypsin und dergleichen. Ein längerer Verdau mit solchen Proteasen dissoziiert die Fibrillen (Fasern) in Einzelmoleküle. Aber wenn der Verdauungsvorgang genau gesteuert wird, so dass ohne eine komplette Dissoziation maximal die Telopeptide entfernt werden, können die immunogenen Eigenschaften der Fibrillen auf ein minimales Niveau verringert werden, ohne der mechanischen Festigkeit zu schaden. Um beispielsweise molekulares Kollagen zu isolieren, wird der Verdau der Haut oder Sehne mit Pepsin normalerweise mit einem Verhältnis von Enzym:Kollagen von etwa 1:10 für etwa 24 bis 96 Stunden unterhalb der Raumtemperatur durchgeführt. Im Vergleich dazu können Fibrillen durch einen beschränkten Pepsinverdau erhalten werden, der bei einem Verhältnis von etwa 1:10 (Enzym:Kollagen) für etwa 24 – 96 Stunden bei 4°C erreicht wird.
Kollagenfasern, welche nach diesem Verfahren erhalten werden, werden dann verwendet, um die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Meniskusaufbau zu erzeugen. Aber es muss anerkannt werden, dass auch verschiedene Arten von Kollagen, wie etwa Kollagen des Typs II, oder Kollagen, welches aus anderen Quellen erhalten wird, wie etwa biosynthetisch hergestelltes Kollagen oder Analoga davon, bei der Konstruktion der Vorrichtung zum Meniskusaufbau verwendet werden können.
Die prothetische Vorrichtung zum Meniskusaufbau kann weiterhin ein Adhäsionsmolekül oder einen adhäsiven Anteil oder ein Analogon davon umfassen, welches in das Netzwerk der Fasern eingebracht ist. Wie hierin verwendet, ist ein Adhäsionsmolekül ein Molekül, welches die Regenaration des Meniskusgewebes unterstützt durch Bereitstellen einer klebrigen Fläche in der Vorrichtung, an welche die Zellen anhaften können. Verwendbare Adhäsionsmoleküle umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Chondronectin, Osteonectin und Fibronectin (siehe beispielsweise U.S. Patente Nr. 4,589,881, 4,661,111 und 4,578,079), wobei ein Teil davon beispielsweise an Chondroitinsulfat konjugiert werden kann und dergleichen.
Alternativ oder zusätzlich kann die prothetische Vorrichtung zum Aufbau Wachstumsfaktoren umfassen, welche innerhalb des Fasernetzwerks eingestreut sind und in das Fasernetzwerk eingebracht sind, und welche die Regeneration des Meniskusgewebes unterstützen. Die Wachstumsfaktoren umfassen, sind aber nicht beschränkt auf den transformierenden Wachstumsfaktor α, den transformierenden Wachstumsfaktor β, den Fibroblastenwachstumsfaktor, den epidermalen Wachstumsfaktor, den Plättchenwachstumsfaktor und dergleichen und Analoga von solchen Wachstumsfaktoren mit der biologischen Aktivität ihres entsprechenden natürlichen Wachstumsfaktors. Die Matrix kann auch mehr als eine Art von Wachstumsfaktor in beliebiger Kombination enthalten.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Erzeugen einer Vorrichtung zum Meniskusaufbau der oben beschriebenen Art. Das Verfahren umfasst im Allgemeinen das Platzieren von mehreren Fasern (oder Fasern und GAGs, oder Fasern und Wachstumsfaktoren und/oder Adhäsionsfaktoren und/oder GAGs) in eine Form mit einer Gestalt, welche durch den segmentalen Meniskusschaden definiert ist, der repariert werden soll (oder eine Gestalt definieren, welche größer ist als der segmentale Schaden, der repariert werden soll), Lyophilisieren der Fasern und Inkontaktbringen der Fasern oder der Fasern und GAGs mit einem chemischen Vernetzungsmittel, so dass die Fasern oder Fasern und GAGs die Gestalt der Form annehmen, um eine trockene, porösvolumige Matrix zu erhalten. Die Form kann die Außenfläche der Vorrichtung definieren, um den segmentalen Schaden zu ergänzen. In Fällen der anderen Aspekte der Erfindung wird alternativ ein zusätzlicher Vernetzungsschritt durchgeführt durch Lyophilisieren der chemisch vernetzten Matrix und dann Behandlung der Matrix durch hydrothermale Vernetzungsverfahren. In Fällen, bei denen die Form eine Gestalt definiert, welche größer ist als ein spezieller zu reparierender Schaden, kann die Außenkontur der Matrix so geschnitten werden, dass sie den Schaden ergänzt.
Die Fasern werden zufällig oder in speziellen Richtungen orientiert beispielsweise in Gießformen platziert, wie etwa einer zylindrischen Form. Die Fasern können beispielsweise durch Rotieren der Form beim Platzieren der Fasern darin in der Form in einer peripheren Orientierung platziert werden. Alternativ können die Fasern radial in der Form orientiert werden durch manuelles Streichen der Fasern in ein lineares, radial ausgerichtetes Muster. Andere Bestandteile, wie etwa GAGs, welche an den Vernetzungsreaktionen teilnehmen können, können mit den Fasern in einer zufälligen oder nicht zufälligen Art und Weise gemischt werden, ehe die Struktur den verschiedenen Vernetzungs- und Dehydrierungsverfahren unterzogen wird, einschließlich verschiedener chemischer Verfahren und/oder Dehydrothermalverfahren. Adhäsionsmoleküle oder adhäsive Fragmente oder Analoga davon, oder Wachstumsfaktoren oder biologisch aktive Fragmente oder Analoga davon können während der Bearbeitung in diese Struktur eingebracht werden.
In verschiedenen Regionen der Matrix können spezielle Dichten und Porengrößen erhalten werden durch Kompression der Fasern oder der Fasern und GAGs in der Form vor dem chemischen Vernetzungsschritt. Dies kann durchgeführt werden durch Anwenden von Druck auf die spezielle Region der Matrix mit einem Stempel mit einer vorherbestimmten Gestalt. Ein bevorzugter Bereich der Porengröße beträgt etwa 50 Mikrometer bis etwa 500 Mikrometer.

Durch Befolgen der Verfahren, die in den obigen Beispielen beschrieben werden, kann eine Vorrichtung zum Meniskusaufbau gemäß der Erfindung mit den unten in Tabelle I aufgelisteten Charakteristika konstruiert werden. Tabelle I

Physikalische Charakteristika
Innere Randhöhe	2 – 4 mm
Äußere Randhöhe	4 – 10 mm
Dichte	0,07 – 0,05 g/cm²
Intra- und interfibrillärer Raum	3,5 – 9,5 cm³/g Matrix
Bestandteile
Faser- (Kollagen-) Gehalt	75 – 100%
GAG-Gehalt	0 – 25%
Wachstumsfaktoren	0 – 1 %
Adhäsionsmoleküle	0 – 1

Ein Verfahren zur chirurgischen Implantation der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Meniskusaufbau wird unten in Beispiel 25 beschrieben und in den 8 bis 12 dargestellt.
Die vorliegende Erfindung wird weiterhin veranschaulicht durch die folgenden Beispiele, welche keinesfalls als weitergehende Beschränkung aufgefasst werden sollen. Einige der Beispiele fallen nicht unter die Ansprüche, sind jedoch lediglich zu Referenzzwecken enthalten.
Beispiele
1. Herstellung von unlöslichem Kollagen des Typs I
Verfahren 1
(A) Gewebepräparation
Eine Rinder-Achillessehne wird von Schlachthäusern erhalten, welche durch die USDA genehmigt sind. Das bevorzugte Alter der Tiere beträgt zwischen 12 – 18 Monate. Das Gewebe wird während des Reinigungsverfahrens außer dort, wo es angegeben ist, kühl gehalten, um eine bakterielle Kontamination und eine Verschlechterung des Gewebes zu minimieren.
(B) Mechanische Auflösung
Die anheftenden Gewebe und verunreinigenden Substanzen wie etwa Haare, Fett und fremde Materialien werden von sorgfältig ausgewählten Sehnen zuerst mechanisch abgekratzt. Dann werden die Sehnen unter Verwendung eines kommerziellen Edelstahlfleischmessers senkrecht zur Sehnenachse in dünne Scheiben mit einer Dicke von 0,5 mm bis 1,0 mm geschnitten. Die Sehnen können entlang der Sehnenachse geschnitten werden, um lange Fasern zu erzeugen.
(C) Wasserextraktion
Die geschnittenen Sehnen werden zweimal in zwei Volumina pyrogenfreiem, destilliertem Wasser für insgesamt 4 bis 8 Stunden bei 22°C unter Bewegung extrahiert, um das Blut und wasserlösliche Proteine zu entfernen.
(D) Lipidextraktion
Die geschnittenen Sehnen werden zweimal mit jeweils vier Volumina Isopropanol für insgesamt 24 Stunden unter Bewegung extrahiert, um die Lipide zu entfer nen. Die mit Isopropanol extrahierten Sehnen werden zweimal jeweils mit zehn Volumina pyrogenfreiem, destilliertem Wasser für insgesamt 2 bis 4 Stunden bei 22°C gewaschen, um das Isopropanol zu entfernen.
(E) Natriumchloridextraktion
Die geschnittenen Sehnen wurden in 10 Volumina einer vorgefilterten (0,2 μm) 5%igen Natriumchlorid-Lösung für etwa 20 Stunden bei 22°C unter Bewegung extrahiert, um die salzlöslichen nicht kollagenartigen Materialien zu entfernen. Die mit Salz extrahierten Sehnen werden in 10 Volumina pyrogenfreiem, destilliertem Wasser gewaschen, um das Salz zu entfernen.
(F) Natriumhydroxidextraktion
Die alkalische Extraktion entfernt die alkalisensitiven, nicht kollagenartigen Materialien einschließlich restlicher Lipide. Die Alkaliextraktion der Sehne wird bei einem pH oberhalb von 13 in Gegenwart eines Triple-Helix-stabilisierenden Salzes durchgeführt, um ein übermäßiges Quellen und eine Proteindenaturierung zu verhindern. Die Sehnen werden in 5 Volumina 1,0 M Natriumhydroxid (NaOH)-Lösung in Gegenwart von 1,1 M Natriumsulfat (Na₂SO₄) als strukturstabilisierendes Salz für 24 Stunden bei 22°C unter Bewegung extrahiert. Die mit Alkali extrahierten Sehnen werden zuerst mit 0,15 M Schwefelsäure in Gegenwart von 1,1 M Natriumsulfat etwa auf pH 5,0 neutralisiert, um das Quellen der Sehne zu minimieren, gefolgt von vier Spülungen in 10 Volumina pyrogenfreiem Wasser, welches zuvor auf pH 5,0 eingestellt wurde, um das Salz zu entfernen.
(G) Gefriertrocknung
Die gereinigten Sehnenscheiben werden in einem Virtis-Gefriertrockner gefriergetrocknet und bis zur Verwendung trocken gelagert.
2. Herstellung von unlöslichem Kollagen des Typs I
Verfahren 2
(A) Gewebe
Eine Achillessehne von Rind, Schwein oder Schaf wird von Schlachthäusern erhalten, die von der USDA genehmigt sind. Das bevorzugte Alter der Tiere beträgt zwischen 12 und 18 Monate.
(B) Mechanische Auflösung
Die anhaftenden Gewebe von sorgfältig ausgewählten Sehnen werden zuerst mechanisch abgeschabt. Die Sehnen werden dann gehackt oder in feine Stücke geschnitten und in Überschussmengen (10 Volumina) kaltem Wasser gewaschen, um restliche Blutproteine und wasserlösliche Materialien zu entfernen.
(C) Salzextraktion
Die gewaschenen Sehnen werden in 10 Volumina 5% NaCl, 0,01 M Tris-HCl, pH 7,4 für 24 (± 4) Stunden extrahiert, um salzlösliche Materialien zu entfernen. Die mit Salz extrahierten Sehnen werden wiederholt in etwa 10 Volumina Wasser gewaschen, um das Salz zu entfernen.
(D) Lipidextraktion
Das Material wird in 3% Triton X-100 für 24 (± 2) Stunden extrahiert. Das Detergens wird durch extensives Waschen mit Wasser entfernt. Dann wird das Material in 3 – 4 Volumina Ether-Ethanol (1:1 vol/vol) für 24 (± 2) Stunden extrahiert, um den Lipidgehalt weiter zu minimieren. Das lipidextrahierte Material wird extensiv in Wasser gewaschen, um den Ether und das Ethanol zu entfernen.
(E) Quellen der Matrix
Das Material wird dann zwei extremen pH-Extraktionen unterworfen, um nicht kollagenartige Materialien zu entfernen. Eine alkalische Extraktion wird mit 3–4 Volumina 0,2 M NaOH bei pH 12,5 – 13,5 bei Raumtemperatur in Gegenwart von 1,0 M (CH₃)₄NCl für 24 (± 2) Stunden unter sanftem Schütteln durchgeführt.
Nach der alkalischen Extraktion wird der pH mit HCl neutralisiert und das Material wird mit Wasser gewaschen. Dann wird der pH durch Zugabe konzentrierter Essigsäure bis zu einer Endkonzentration von 0,5 M auf 2,5 – 3,0 eingestellt. Die saure Extraktion wird für 24 (± 2) Stunden unter Schütteln fortgesetzt.
(F) Beschränkter proteolytischer Verdau
Das saure gequollene Material wird dann für 24 (± 2) Stunden einem beschränkten proteolytischen Verdau mit Pepsin (Enzym:Kollagen beträgt 1:100) unterworfen. Das Pepsin und die Telopeptide werden durch Dialyse entfernt.
Das gequollene fibrilläre Material wird dann durch Anpassen des pH auf den isoelektrischen Punkt mit 1 M NaOH oder HCl oder durch Anpassen der Ionenstärke mit NaCl auf 0,7 koazerviert. Die aggregierten Kollagenfasern werden durch Filtration geerntet und das filtrierte Material wird extensiv mit einer kalten gepufferten Lösung gewaschen. Das hochgereinigte Kollagen des Typs I kann bis zur Verwendung gelagert werden (–20°C bis – 40°C).
3. Herstellung von löslichem Kollagen des Typs I
Die Gewebepräparation (A), die mechanische Auflösung (B) und die Wasserextraktion (C) werden durchgeführt, wie in Beispiel 1 beschrieben.
(D) Pepsinverdau
Die Sehnenstücke werden in 10 Volumina 0,07 M Milchsäure gequollen. Dann wird Pepsin mit einem Verhältnis von 1:10 Enzym:Sehne (w/w) zu der Sehne zugegeben und das Gewebe wird für etwa 24 Stunden bei 4°C verdaut. Die verdauten Sehnen werden mit einem Maschensiebfilter filtriert und der Überstand wird gesammelt und in einem Kühlschrank gelagert. Die unlöslichen Rückstände werden wieder mit Pepsin extrahiert und der Überstand wird erneut gesammelt. Die Überstände werden vereinigt und durch 60 und 200 Edelstahl-Maschensiebe filtriert.
(E) Präzipitation
Zu dem filtrierten Überstand wurden unter Rühren langsam NaCl-Kristalle bis zu einer Endkonzentration von 1,0 M zugegeben. Aus der Lösung präzipitiert langsam Kollagen des Typs I aus. Das Präzipitat wird zentrifugiert und gesammelt.
(F) Reinigung
Das Präzipitat wird in 10 Volumina 0,03 M Milchsäure wieder gelöst und mit 1 M NaCl wieder präzipitiert. Das Präzipitat wird erneut zentrifugiert und das Präzipitat wird gesammelt. Schließlich wird das Präzipitat in 1 Volumen 0,03 M Milchsäure wieder gelöst und gegen destilliertes Wasser dialysiert, um die Säure zu entfernen. Das dialysierte lösliche Kollagen des Typs I wird gefriergetrocknet und bis zur Verwendung trocken gelagert.
4. Herstellung von unlöslichem Kollagen des Typs II
(A) Gewebe
Ein Rinderkniegelenk wird von Schlachthäusern erhalten, welche von der USDA anerkannt sind. Der Gelenkknorpel der Femurkondylen und Tibiaköpfe werden unter Verwendung eines scharfen Messers in dünne Scheiben zerschnitten. Die geschnittenen Gelenkknorpel werden extensiv in destilliertem Wasser gewaschen und gefriergetrocknet.
(B) Mechanische Auflösung
Die trockenen Knorpelscheiben werden in einem Mahlwerk oder in einem Waring-Edelstahlmischer zerkleinert, um die Gewebegröße für die Extraktion zu verringern.
Die Lipidextraktion (C) und die Natriumchloridextraktion (D) werden durchgeführt, wie in Beispiel 1 oben beschrieben.
(E) Guanidinhydrochloridextraktion
Die Knorpelgewebe werden zweimal mit jeweils 10 Volumina 4 M Guanidin-HCl für 24 Stunden bei 4°C unter Rühren extrahiert. Die extrahierten Knorpelgewebe werden mit 10 Volumina destilliertem Wasser gewaschen, um das Guanidin-HCl zu entfernen.
Die Natriumhydroxidextraktion (F) und das Gefriertrocknen des unlöslichen Knorpelkollagens des Typs II (G) werden durchgeführt, wie in Beispiel 1 oben beschrieben.
5. Herstellung von löslichem Kollagen des Typs II
Die Gewebepräparation (A) und die mechanische Auflösung (B) werden durchgeführt, wie es oben in Beispiel 4 beschrieben wird.
(C) Extraktion mit Triton X-100
Die Knorpelgewebe werden in 10 Volumina 1 % Triton X-100 und 2 M NaCl für 24 Stunden unter Rühren bei 4°C extrahiert.
(D) Guanidinhydrochloridextraktion
Die Knorpelgewebe werden mit 10 Volumina 4 M Guanidin-HCl für 24 Stunden bei 4°C extrahiert und das Extraktionsmittel wird verworfen. Die unlöslichen Rückstände werden mit 10 Volumina destilliertem Wasser für 24 Stunden gewaschen, um das Salz und Guanidin-HCl zu entfernen.
(E) Pepsinverdau
Die Knorpelgewebe werden zuerst in 0,07 M Milchsäure bei pH 2,5 bis pH 3,0 gequollen. Dann wird das Pepsin in einem Verhältnis von 1:10 w/w Enzym:Knorpel zugegeben und das Gewebe wird für 24 Stunden bei 4°C verdaut. Das verdaute Gewebe wird einem Maschensiebfilter Nr. 30 filtriert und der Überstand wird gesammelt und kühl gelagert. Die unlöslichen Rückstände werden erneut mit Pepsin verdaut und der Überstand wird mit der ersten Extraktion vereinigt.
Die Präzipitation des Knorpelkollagens des Typs II und die Reinigung des Kollagens des Typs II werden durchgeführt, wie in Beispiel 2 oben beschrieben.
6. Herstellung einer Dispersion des unlöslichen Kollagens des Typs I
Ungefähr 100 g des gereinigten Kollagens von Beispiel 1 werden zu 14 Liter 0,07 M Essigsäure in einem Edelstahlgefäß zugefügt, um das Kollagen zu quellen. Der pH des gequollenen Kollagens sollte zwischen 2,5 bis etwa 3,0 liegen. Das gequollene Kollagen wird in einem Silverson-Reihenhomogenisator (East Longmeadow, MA) homogenisiert. Die homogenisierte Kollagendispersion wird durch ein 30-Maschen-Edelstahlfilter filtriert, um die nicht homogenisierten Teilchen zu entfernen und um eine einheitliche Dispersion für die Erzeugung der Vorrichtung zu erhalten.
7. Herstellung einer Dispersion des unlöslichen Kollagens des Typs II
Gleich wie in Beispiel 6, außer dass das Kollagen des Typs II aus Beispiel 4 anstelle des Kollagens des Typs I eingesetzt wird.
8. Herstellung einer Dispersion von unlöslichem Kollagen des Typs I-GAG
Ungefähr 1,3 g Hyaluronsäure und 1,3 g Chondroitinsulfat werden in 14 Liter 0,07 M Milchsäure in einem Edelstahlgefäß gelöst. Etwa 100 g des gereinigten Kollagens des Typs I von Beispiel 1 wird dann zu der GAG-Lösung zugegeben, um das Kollagen für mindestens 4 Stunden zu quellen. Das gequollene Kollagen-GAG-Material wird in einem Silverson-Reihenhomogenisator (East Longmeadow, MA) homogenisiert. Die homogenisierte Kollagen-GAG-Dispersion wird durch ein 30-Maschen-Edelstahlfilter filtriert, um die nicht homogenisierten Teilchen zu entfernen und um eine einheitliche Dispersion für die Erzeugung der Vorrichtung zu erhalten.
9. Herstellung einer Dispersion von unlöslichem Kollagen des Typs I-TGF
Ungefähr 10 μg TGF-α oder TGF-β (Gibco BRL, Grand Island, NY) werden in 14 Liter 0,07 M Milchsäure in einem Edelstahlgefäß gelöst. Etwa 10 g des gereinigten Kollagens des Typs I von Beispiel 1 wird dann zu der TGF-β-Lösung zugegeben, um das Kollagen für mindestens 4 Stunden zu quellen. Das gequollene Kollagen-TGF-β-Material wird in einem Silverson-Reihenhomogenisator (East Longmeadow; MA) homogenisiert. Die homogenisierte Kollagen-TGF-β-Dispersion wird durch ein 30-Maschen Edelstahlfilter filtriert, um die nicht homogenisierten Teilchen zu entfernen und um eine einheitliche Dispersion für die Erzeugung der Vorrichtung zu erhalten.
10. Herstellung einer Dispersion von unlöslichem Kollagen des Typs I und des Typs II
Ungefähr 50 g Kollagen des Typs I (von Beispiel 1) und 50 g Kollagen des Typs II (aus Beispiel 4) werden in 14 Liter 0,07 M Milchsäurelösung gequollen. Die gequollenen Kollagene werden dann in einem Silverson-Reihenhomogenisator (East Longmeadow, MA) homogenisiert. Das homogenisierte Tpy I-Typ II (1:1, W/W)-Kollagengemisch wird dann durch ein 30-Maschen-Edelstahlfilter filtriert, um die großen Partikel zu entfernen. Das dispergierte Typ I-Typ II-Kollagengemisch ist nun bereit für die Erzeugung der Vorrichtung.
11. Herstellung einer Dispersion von unlöslichem Kollagen des Typs I – löslichem Kollagen des Typs II
Ungefähr 50 g lösliches Kollagen des Typs II (aus Beispiel 4) wird in 14 Liter 0,07 M Milchsäure gelöst. 50 g unlösliches Kollagen des Typs I (aus Beispiel) wird dann zu der Kollagenlösung des Typs II zugegeben, um das Kollagen des Typs I zu quellen. Das gequollene Kollagen des Typs I wird wie in Beispiel 5 homogenisiert und filtriert. Das dispergierte Typ I-Typ II Kollagen (1:1, W/W)-Gemisch ist nun bereit für die Erzeugung der Vorrichtung.
12. Erzeugung der Vorrichtung I
(A) Ungefähr 700 g einer Dispersion von Kollagen des Typs I (hergestellt, es wie in Beispiel 6 beschrieben wird) wird in einen 2 Liter Vakuumkolben eingewogen. Ungefähr 120 ml 0,6% Ammoniumhydroxid wird zu der Dispersion zugegeben, um das Kollagen zu koazervieren. Etwa 80 ml 20% NaCl wird dann zu den koazervierten Fasern zugegeben, um die Lösungsimbibition zwischen den Fasern weiter zu verringern.
(B) Die vollständig koazervierten Fasern werden in einem perforierten Maschenkorb auf etwa 70 g bis 80 g dehydratisiert, um die überschüssige Lösung von den Fasern zu entfernen.
(C) Die teilweise dehydratisierten Kollagenfasern werden in eine Form mit einer speziellen Dimension eingebracht, welche auf die Dimensionen des wieder gutzumachenden Schadens abgestimmt ist. Eine weitere Dehydratisierung läuft unter Verwendung eines konstanten Gewichts (zwischen 300 Gramm und 700 Gramm) in der Form ab, um das Wasser langsam aus den Fasern zu entfernen, und dabei überall die gleiche Dichte beizubehalten. Dieses langsame Dehydratisierungsverfahren dauert etwa 24 Stunden, bis die gewünschte Dimension (etwa 8 mm Dicke) erreicht wird.
(D) Die dehydratisierte Kollagenmatrix wird weiterhin in die gewünschte Gestalt der Figur geformt.
(E) Die dehydratisierten Kollagenfasern werden bei –20°C für mindestens 4 Stunden eingefroren, ehe sie in einem Virtis-Gefriertrockner gefriergetrocknet werden.
(F) Die gefrorenen Kollagenfasern werden zuerst bei –10°C für 48 bis 72 Stunden getrocknet, gefolgt von einer Trocknung bei 20°C für 16 bis 24 Stunden bei einem Vakuum von 400 Millibar.
(G) Die gefriergetrockneten Matrizen werden einem Formaldehyd-Vernetzungsverfahren unterzogen. Die Matrizen werden für 40 Stunden in einer geschlossenen Kammer von Formaldehyddampf, welcher aus seiner 2% Formaldehyd lösung bei 22°C erzeugt wird, vernetzt. Die vernetzten Matrizen werden extensiv belüftet, um das nicht gebundene Formaldehyd zu entfernen.
(N) Die Matrizen werden dann einer Wärme- und Vakuumbehandlung unterworfen, um die Matrizen weiter zu vernetzen.
(I) Die Matrizen werden in die Form des zu reparierenden segmentalen Meniskusschadens geschnitten. Die geschnittenen Matrizen werden extensiv in pyrogenfreiem, destilliertem Wasser gespült, um die restlichen Salze und das Formaldehyd in einem Ausmaß zu entfernen, so dass die Matrizen in vitro und in vivo biokompatibel sind.
(J) Die gespülten Matrizen werden unter einem Hepafilter getrocknet und werden verpackt und sterilisiert.
13. Erzeugung der Vorrichtung II
Das Verfahren zur Erzeugung der Vorrichtung II ist identisch mit dem in Beispiel 12 beschriebenen Verfahren, außer dass ungefähr 700 g einer Dispersion des Kollagens des Typs II (hergestellt wie in Beispiel 5 beschrieben) verwendet werden.
14. Erzeugung der Vorrichtung III
Das Verfahren zur Erzeugung der Vorrichtung III ist identisch mit dem in Beispiel 12 beschriebenen Verfahren, außer dass ungefähr 700 g einer Dispersion des Kollagens des Typs II (hergestellt wie in Beispiel 7 beschrieben) verwendet werden.
15. Erzeugung der Vorrichtung IV
Das Verfahren zur Erzeugung der Vorrichtung IV ist identisch mit dem in Beispiel 12 beschriebenen Verfahren, außer dass ungefähr 700 g einer Dispersion von Kollagen des Typs II – GAG (hergestellt, wie in Beispiel 8 beschrieben) verwendet werden.
16. Erzeugung der Vorrichtung V
Das Verfahren zur Erzeugung der Vorrichtung V ist identisch mit dem in Beispiel 12 beschriebenen Verfahren, außer dass ungefähr 700 g einer Dispersion von Kollagen des Typs I – TGF-β (hergestellt wie in Beispiel 9 beschrieben) verwendet werden.
17. Erzeugung der Vorrichtung VI
(A) Der Kollagengehalt der hochreinen Kollagenfibrillen des Typs I aus Beispiel 2 wird entweder durch gravimetrische Verfahren bestimmt, oder er wird bestimmt durch den Hydroxyprolingehalt, welcher als 13,5 Gew.-% Hydroxyprolin im Typ I Kollagen angenommen wird. Dann wird die Menge des benötigten gereinigten Materials für die Erzeugung einer bestimmten Dichte einer Vorrichtung zum Meniskusaufbau bestimmt und eingewogen.
(B) Eine Lösung von fibrillärem Kollagen wird in eine Form mit bestimmten Dimensionen eingepasst, z.B. gemäß den beispielhaften, oben beschriebenen Vorrichtungen zum Meniskusaufbau. Die Kollagenfasern werden auf zufällige Art oder in einer orientierten Art und Weise abgelegt. Bei der orientierten Art und Weise wird die periphere Orientierung der Fasern durch Rotation des Stempels um seine Hauptachse erzeugt, wenn das Material in der Form komprimiert wird; eine radiale Orientierung wird erzeugt durch manuelles Streichen der Kollagenfasern in einer linaren, radial gerichteten Art und Weise.
(C) Die Fasern werden bei –20°C eingefroren, aus der Form entfernt und bei Raumtemperatur aufgetaut.
(D) Dann werden die Fasern in phosphatgepufferter Saline resuspendiert, in der gewünschten Orientierung (den gewünschten Orientierungen) zurück in die Form gelegt und mit dem Stempel komprimiert.
(E) Die komprimierten Fasern werden dann wieder bei –20°C eingefroren und dann bei Raumtemperatur aufgetaut.
(F) Die resultierende Struktur wird vernetzt durch Einweichen in eine 0,2%-ige Glutaraldehydlösung, pH 7,6 für 24 (± 0,5) Stunden. Jede durch Glutaraldehyd vernetzte Vorrichtung zum Meniskusaufbau wird anschließend wiederholt in 500 ml phosphatgepufferter Saline (PBS)-Lösung, pH 7,4, für 4, 8, 24 und 48 Stunden gespült.
(G) Die gespülte Matrix wird dann lyophilisiert.
18. Erzeugung der Vorrichtung VII
Die Schritte (A) bis (G) sind gleich wie in Beispiel 17.
(H) Die lyophilisierte Matrix wird einer Dehydrothermalvernetzung durch Vakuum und Hitze unterzogen. Das Vakuum wird zuerst angelegt, um den restlichen Wassergehalt auf ein minimales Niveau zu verringern (etwas Strukturwasser, ungefähr 3% kann noch immer mit der Kollagen-Triple-Helix als Teil des Strukturstabilisierenden Faktors verbunden sein). Die Hitze wird für 24 (± 2) Stunden unter Vakuum schrittweise auf 110°C gesteigert.
19. Erzeugung der Vorrichtung VIII
Schritt (A) ist gleich wie in Beispiel 17.
(B) Das Kollagenmaterial wird in 0,01 M HCl-Lösung bei pH 2–2,5 dispergiert. Vorbestimmte Mengen von verschiedenen GAGs werden abgewogen und in Wasser gelöst. Für eine bestimmte Dichte von 0,25 g/cm beträgt der Kollagengehalt beispielsweise 0,244 g, der Hyaluronsäuregehalt beträgt 0,003 g und der Chondroitinsulfatgehalt beträgt 0,03, bei einem GAG-Gehalt von 2,5%. Die GAG-Lösung wird mit der Kollagenlösung gemischt und in der Form in der gewünschten Orientierung platziert, wie in Beispiel 12 beschrieben.
Die Schritte (C) – (G) sind gleich wie in Beispiel 17.
20. Erzeugung der Vorrichtung IX
Die Schritte (A) – (C) sind gleich wie in Beispiel 17.
Schritt (D) ist gleich wie in Beispiel 17, außer dass die abgelegten Fasern nicht komprimiert werden.
Die Schritte (E) – (G) sind gleich wie in Beispiel 17.
21. Erzeugung der Vorrichtung X
Die Schritte (A) – (E) sind gleich wie in Beispiel 17.
(F) Das geformte Kollagen wird in 5% Polyglycerol-Polyglycidyl-Ether in 50% Ethanol und 0,1 M Na₂CO₃ bei pH 10,0 für 24 (± 2) Stunden vernetzt. Die vernetzte Vorrichtung wird für 4, 8, 24 und 48 Stunden jeweils mit 500 ml PBS, pH 7,4 gespült.
Schritt (G) ist gleich wie in Beispiel 17.
22. Erzeugung der Vorrichtung XI
Die Schritte (A) – (E) sind gleich wie in Beispiel 17.
(F) Das geformte Kollagen wird in Gegenwart von 10 Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimid (10 mg/g Matrix) in 0,9% NaCl, pH 4,7 bei Raumtemperatur für 24 (± 2) Stunden vernetzt. Die Zugabe von Carbodiimid wird alle 3–4 Stunden durchgeführt und der pH nach jeder Zugabe von Carbodiimid wird auf 4,7eingestellt.
Schritt (G) ist gleich wie in Beispiel 17.
23. Untersuchung in vitro
Die Untersuchung in vitro wurde durchgeführt, um die Fähigkeit der Vorrichtung zum Meniskusaufbau zu bestimmen, als ein Regenerationstemplat für normales Meniskusgewebe zu fungieren und/oder zu dienen.
Menisken wurden aseptisch von ausgewachsenen Hunden entnommen, von all dem anhaftenden Gewebe geputzt und in Gey's ausgewogene Salzlösung platziert. Jeder Meniskus wurde in der Frontalebene in zwei Teile geschnitten und in jede Meniskushälfte wurden in der gesamten Dicke zirkuläre Schäden von 3 mm eingefügt. Die Schäden wurden mit einem Kollagenpfropfen mit 3 mm Durchmesser oder einer Kollagen-GAG-Vorrichtung zum Meniskusaufbau gefüllt. Die Menisken wurden in Sechs-Well-Kulturplatten platziert, welche 6 ml Dulbecco's modifiziertes Eagle-Medium, ergänzt mit 10% fötalem Rinderserum, Natriumascorbat und 0,1 % Penicillin/Streptomycin enthielten. Die Kulturen wurden bei 37°C in einer angefeuchteten Atmosphäre von 10% CO₂/90% Luft gehalten, dreimal pro Woche gefüttert und jede Woche in frische Kultur-Wells platziert, um die Bildung von Explantatzellkulturen zu verhindern. In Zeiträumen von einer, vier und sechs Wochen nach der Initiierung der Kultur wurden drei Menisken von jeder Gruppe entfernt, fixiert und durch Serienschnitte und Färbung bewertet.
Die Ergebnisse über die Zeit zeigen eine steigende zelluläre Migration und Oberflächeninvasion. Es gab keine sichtbare Toxizität durch das Implantatmaterial. Die einwandernden Zellen waren spindelförmiger und länglicher als native Meniskusfibrochondrozyten. Die Tiefe der Zellpenetration in das Gerüst schien durch die Dichte der Vorrichtung zum Meniskusaufbau beschränkt zu sein.
Die wie oben beschrieben hergestellten Vorrichtungen zum Meniskusaufbau wurden ebenso gemäß der folgenden Verfahren untersucht.
(A) Ausziehnaht-Untersuchung
Der Zweck der Ausziehnaht-Untersuchung ist es, sicherzustellen, dass die Ausziehnahtfestigkeit der hydratisierten Matrix die Festigkeitsanforderungen für eine chirurgische Implantation übertrifft. Die Ausziehnaht-Untersuchung wird bestimmt durch Legen einer 2-0 Maxon-Naht (Davis & Geck, Danbury, CT), befestigt an eine C-9-Nadel mit 27 mm durch das Produkt 3 mm von der äußeren Kante einer zuvor hydratisierten Probe. Ein Knoten wird gebunden und die Schleife wird an den Haken eines Kraftanzeigers (Shimpo America Corp., Lincolnwood, IL) angebracht. Die Probe wird von Hand gezogen, bis die Naht herausgezogen wird oder bis die Kraft größer als 3 Ibs (Pfund) ist.
Die Ausziehnahtkraft ist größer als 3 lbs. Diese Festigkeit befriedigt die Festigkeitsanforderung für eine chirurgische Implantation.
(B) Untersuchung der Quellung
Der Zweck der beispielhaften Quellungsuntersuchung ist die Messung des Ausmaßes der Hydratisierung, welche mit der Dichte der Matrix in Zusammenhang steht. Der Quellungsindex wird definiert als das Gewicht der Lösungsaufnahme pro Gewicht der trockenen Kollagenmatrix. Der Quellungsindex wird bestimmt zuerst durch Messen des Trockengewichts der Probe und dann Platzieren der Probe für 20 Minuten in destilliertem Wasser. Das überschüssige Wasser wird durch Klopfen gegen die Glaswand des Bechers aus der Probe entfernt. Dann wird das Feuchtgewicht gemessen.
Der Quellungsindex beträgt 4,3 g/g Matrix. Diese Quellung ist vereinbar mit der Dichteanforderung für die Porenstruktur und das Einwachsen des Gewebes.
(C) Schrumpftemperatur
Der Zweck der Untersuchung der Schrumpftemperatur ist es, sicherzustellen, dass das Ausmaß der Vernetzung ausreichend ist für die Stabilität und das Gewebewachstum in vivo, wie durch die hydrothermale Schrumpftemperatur der Matrix bestimmt wird. Eine Scheibe mit den Ausmaßen 0,7 cm × 1,5 cm × 0,2 cm wird an dem Schrumpftemperaturapparat befestigt. Ein Ende der Kollagenprobe wird an einem festen Punkt festgeklemmt. Das andere Ende der Probe wird dann durch einen Flaschenzug mit einem kleinen Gewicht verbunden, um eine konstante Spannung beizubehalten. Die Probe wird in einem Becher von 0,01 M phosphatgepufferter Saline, pH 7,4 äquilibriert. Die Lösung wird mit einer Geschwindigkeit von 1 °C pro Minute erhitzt. Die Länge der Probe in Bezug auf den abgelenkten Winkel wird kontinuierlich manuell aufgezeichnet. Die Schrumpftemperatur der Matrix wird definiert als die Temperatur, bei welcher sich die Länge zu verändern beginnt (Startpunkt der Winkelabweichung).
Die vernetzte Matrix besitzt eine durchschnittliche thermische Schrumpftemperatur von 67°C. Diese Temperatur hat sich in Hundestudien als ausreichend erwiesen, um eine in vivo-Stabilität des Gewebewachstums beizubehalten.
(D) Dichte
Der Zweck des Dichtetests ist es, sicherzustellen, dass die Dichte innerhalb der Designrichtlinien der Porenstruktur für einwachsendes Gewebe liegt. Die Dimensionen einer Matrix werden zuerst mit einem elektrischen Taster als innerhalb von 0,2 mm gemessen. Dann wird das Volumen berechnet. Die Matrix wird dann in einem Ofen für 4 Stunden bei 100°C getrocknet. Die trockene Matrix wird innerhalb einer Genauigkeit von 0,2 mg gewogen und die Dichte wird in g/cm³ berechnet.
Die Matrix besitzt eine durchschnittliche Dichte von 0,20 g Matrix/cm³. Diese Dichte besitzt ein Zwischenraumvolumen (interfibrilläres Volumen) von 0,86 cm³ pro 1 cm³ Gesamtmatrix zum Einwachsen von Gewebe.
(E) Permeabilität
Der Zweck der Untersuchung der Permeabilität ist die Sicherstellung der Permeabilität der Matrix für Makromoleküle für die Nährstoffzufuhr. Zufällige Proben werden in Stücke mit den Ausmaßen von ungefähr 1,0 cm × 0,7 cm × 0,5 cm geschnitten. Jedes Stück wird trocken gewogen und dann für 5 Stunden in 100 ml 1 % Rinderserumalbumin (BSA) (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO) eingetaucht. Dann wird das Feuchtgewicht erhalten. Das BSA in der Matrix wird mit 100 ml 0,9% NaCl für 20 Stunden extrahiert. Die Konzentration des BSA im Extraktionsmittel wird dann gemessen gemäß den Verfahren, welches auf dem Verfahren von Bradford (Anal. Biochem. (1976) 72: 248) basiert. Kurz gesagt, das Verfahren besteht aus der Reaktion von 0,5 ml des Extraktionsmittels mit 0,5 ml „Coomassie Plus"-Proteinreagenz. Die Standards werden hergestellt unter Verwendung von zuvor getrocknetem BSA. Die Extinktion der entwickelten blauen Farbe wird bei einer Wellenlänge von 595 nm unter Verwendung eines Spektrophotometers (Perkin Elmer Corp., Norwalk, CT) gemessen.
Der Zwischenraum (ausschließlich dem intrafibrillären Zwischenraum) innerhalb der Matrix ist für BSA komplett permeabel, was mit den Designkriterien übereinstimmt.
(F) Porenstruktur
Der Zweck der Bewertung der Porenstruktur ist es, sicherzustellen, dass die Matrix ausreichend porös für ein zelluläres Einwachsen ist. Die Porenstruktur der Matrix wird bewertet durch Untersuchung von Aufnahmen eines Rasterelektronenmikroskops („Scanning Electron Micrographs"; SEMs) (Structure Probe, Inc., Metuchen, NJ) von repräsentativen Schnitten der Matrix.
Die SEMs zeigen, dass die Porengrößen im Bereich von etwa 50 Mikrometer bis etwa 500 Mikrometer uneinheitliche Formen aufweisen. Dieser Bereich der Porengröße ist ausreichend für ein zelluläres Wachstum.
24 Chirurgische Implantationstechnik und Untersuchung an Kadavern
Eine Vorrichtung zum Meniskusaufbau, welche Kollagen des Typs I und GAGs enthält, wird in siebzig menschlichen Kadaverimplantationen bewertet. Die Vorrichtungen werden sowohl in horizontale Spaltungsrisse als auch in Segmental schäden implantiert. Bei allen Knien erfolgte der Zugang durch arthroskopische Standardeingänge. Bei medialen Meniskusrissen wird das Arthroskop im mittleren lateralen Patellaeingang platziert und die Instrumentation wird durch den vorderen medialen Eingang platziert, wie in 8 zu sehen ist. Während die stabilen Teile des Meniskus erhalten werden, werden die zerrissenen und ausgefransten Teile des Meniskus mit arthroskopischen Schneidevorrichtungen und Schabevorrichtungen entfernt.
Eine kalibrierte Probe wird dann entlang des Meniskusschadens platziert, um Ausmessungen des Schadens zu erhalten. Dann wird die Probe auf die Vorrichtung zum Meniskusaufbau gelegt und die Vorrichtung wird nachgeschnitten, dass sie auf den Schaden passt. Der nachgeschnittene Teil der Vorrichtung zum Meniskusaufbau wird dann mit einem speziell modifizierten arthroskopischen Greifapparat gegriffen und in das Segment eingesetzt. Noch immer in der Greifvorrichtung wird die Vorrichtung durch Legen von zehn Inch 2-0 PDS-Nähten an die Bohrung des Greifapparats, durch die Vorrichtung zum Meniskusaufbau und dann durch den nativen Meniskus an den Platz angenäht. Die Nähte werden direkt über der Kapsel unterhalb der Haut verbunden. Zusätzliche Nähte werden, wie in den 10 und 11 gezeigt platziert, um das Implantat weiter an dem Meniskusrand zu befestigen. Die endgültige Erscheinung der angenähten Vorrichtung zum Meniskusaufbau ist in 11 gezeigt.
Die Knie werden gebeugt und durch den vollen Bewegungsbereich ausgedehnt. Trotz einer signifikanten Quellung der Vorrichtung schien das Formteil einheitlich in die Form des gegenüberliegenden Gelenkknorpels und der Femurkondyle zu passen.
In mehreren Knien wurden sequenzielle 3D MRI Bilder erhalten, welche eine stabile Platzierung des Implantats und einen ungefähren Bewegungsausschlag des Tibiakopfs von 0° bis 120° Bewegung dokumentieren.
25. Untersuchung in vivo
Die Untersuchung in vivo wurde durchgeführt, um die Fähigkeit der Vorrichtung zum Meniskusaufbau zu bestimmen, als Regenerationstemplat für normale Meniskusgewebe zu fungieren und/oder zu dienen.
Zehn Patienten wurden einer chirurgischen Implantation einer Vorrichtung zum Meniskusaufbau unterzogen, welche Kollagen des Typs I und GAGs enthielt. Die Untersuchung wurde als eine von der FDA genehmigte Ausführbarkeitsuntersuchung durchgeführt, und alle Patienten erfüllten strenge Kriterien einschließlich eines signifikanten Verlusts oder einer nicht reparierbaren Verletzung des medialen Meniskusknorpels. Nach der Implantation wurden klinische Nachbehandlungsbewertungen durchgeführt, einschließlich einer kundenspezifischen Kniebewertungsform, Standard- und 3D-MRI-Messungen der Größe und Lokalisierung des Implantats, und einer zweiten arthroskopischen Untersuchung. Das Implantat wurde drei Monate nach der Implantation arthroskopisch beobachtet. Klinische, makroskopische, radiographische und histologische Bewertungen werden durchgeführt.

Claims

Vorrichtung zum Meniskusaufbau zur Implantation in einen segmentalen Meniskusschaden in einem Patienten, wobei die Vorrichtung mehrere biokompatible und zumindest teilweise bioresorbierbare Fasern umfasst, worin die Vorrichtung eine Außenflächenkontur besitzt, welche im Wesentlichen komplementär zum segmentalen Meniskusschaden ist, wobei die Fasern eine trockene, porösvolumige Matrix mit einer Porengröße im Bereich von 50 Mikrometer bis 500 Mikrometer umfassen und ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus natürlichen Polymeren, Analoga von natürlichen Polymeren und Gemischen aus natürlichen Polymeren und/oder analogen Polymeren, und zumindest ein Teil der Fasern vernetzt ist, wobei die Vorrichtung bei Implantation in den segmentalen Meniskusschaden ein biokompatibles und zumindest teilweise bioresorbierbares Gerüst bildet, welches für das Einwachsen von Meniskusfibrochondrozyten geeignet ist; und worin das Gerüst und die eingewachsenen Meniskusfibrochondrozyten die natürlichen Belastungskräfte des Meniskus unterstützen, und worin die in vivo-Außenflächenkontur des Verbunds aus dem Meniskus und der Vorrichtung im Wesentlichen die gleiche ist wie die eines natürlichen Meniskus ohne segmentale Schäden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die Matrix eine Dichte von 0,10 bis 0,25 Gramm Matrix pro Kubikzentimeter aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die Matrix einen intrafibrillären und interfibrillären Raum von 2 bis 25 Kubikzentimeter pro Gramm Matrix aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die natürlichen Polymere ausgewählt sind aus der Gruppe der Polymere, welche von Menschen und nicht menschlichen Lebewesen stammen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, worin die von Menschen und von nicht menschlichen Lebewesen stammenden Polymere ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Kollagen, Elastin, Retikulin, Zellulose, Analoga davon und Gemischen davon.
Vorrichtung nach Anspruch 5, worin das Polymer Kollagen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, worin das Kollagen ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Kollagen Typ I, Kollagen Typ II und Kombinationen davon.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter umfassend mehrere Glucosaminoglykanmoleküle, welche in den Fasern der Matrix verteilt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, worin zumindest ein Teil der Glucosaminoglykanmoleküle mit zumindest einem Teil der Fasern der Matrix vernetzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, worin die Fasern in einer Konzentration von etwa 75–100% Trockengewicht vorliegen, und die Glucosaminoglykanmoleküle in einer Konzentration von etwa 0–25% Trockengewicht vorliegen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, worin die Glucosaminoglykanmoleküle ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Chondroitin-4-sulfat, Chondroitin-6-sulfat, Keratansulfat, Dermatansulfat, Heparansulfat, Heparin, Hyaluronsäure und Gemischen davon.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 9, worin die Vernetzungen durch ein chemisches Vernetzungsmittel gebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 12, worin das Vernetzungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Glutaraldehyd, Formaldehyd, biokompatiblen, bifunktionellen Aldehyden, Carbodiimiden, Hexamethylendiisocyanat, Bisimidaten, Polyglycerin-Polyglycidyl-Ether, Glyoxal und Gemischen davon.
Vorrichtung nach Anspruch 13, worin das Vernetzungsmittel Formaldehyd ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, worin das Vernetzungsmittel Glutaraldehyd ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter umfassend einen Wachstumsfaktor.
Vorrichtung nach Anspruch 16, worin der Wachstumsfaktor der transformierende Wachstumsfaktor α, der transformierende Wachstumsfaktor β, der Fibroblastenwachstumsfaktor, der epidemale Wachstumsfaktor, der Plättchen-Wachstumsfaktor ist, oder Kombinationen davon.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter umfassend ein Adhäsionsmolekül.
Vorrichtung nach Anspruch 18, worin das Adhäsionsmolekül Fibronektin, Chondronectin, Osteonectin ist, oder Kombinationen davon.
Verfahren zum Erzeugen einer Vorrichtung zum Meniskusaufbau mit einer in vivo-Form eines segmentalen Schadens in einem Meniskus, umfassend: (a) Platzieren von mehreren biokompatiblen und bioresorbierbaren Fasern in eine Form, wobei die Fasern natürliche Polymere, Analoga von natürlichen Polymeren oder Gemische aus natürlichen Polymeren und/oder analogen Polymeren umfassen; (b) Lyophilisieren der geformten Fasern; (c) Inkontaktbringen der Fasern mit einem chemischen Vernetzungsmittel, so dass die Fasern die Gestalt der Form annehmen; wobei die Vorrichtung während Schritt (a) oder nach Schritt (c) auf eine Art und Weise kontrollierbar ist, dass die Außenfläche der Vorrichtung im Wesentlichen komplementär zur Form des segementalen Schadens im Meniskus sein muss; wobei eine trockene, porösvolumige Matrix mit Poren mit einem Durchmesser im Bereich von etwa 50 Mikrometer bis etwa 500 Mikrometer gebildet wird, wobei die Matrix bei Implantation in ein Kniegelenk dabei ein biokompatibles und zumindest teilweise bioresorbierbares Gerüst bildet zum Einwachsen von Meniskusfibrochondrozyten und zur Unterstützung der natürlichen Belastungskräfte des Meniskus, und worin die in vivo-Außenflächenkontur des Verbunds aus dem Gerüst und dem Meniskus im Wesentlichen die gleiche ist wie die eines natürlichen Meniskus ohne einen segmentalen Schaden.
Verfahren nach Anspruch 20, worin die natürlichen Polymere ausgewählt werden aus der Gruppe der Polymere, welche von Menschen und nicht menschlichen Lebewesen stammen.
Verfahren nach Anspruch 21, worin die von Menschen und von nicht menschlichen Lebewesen stammenden Polymere ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Kollagen, Elastin, Retikulin, Zellulose, Analoga davon und Gemischen davon.
Verfahren nach Anspruch 20, worin (a) weiterhin das Platzieren von mehreren Glucosaminoglykanmolekülen in die Form umfasst.
Verfahren nach Anspruch 23, worin die Glucosaminoglykanmoleküle ausgewählt werden aus der Gruppe, bestehend aus Chondroitin-4-sulfat, Chondroitin-6-sulfat, Keratansulfat, Dermatansulfat, Heparansulfat, Heparin, Hyaluronsäure und Gemischen davon.
Verfahren nach Anspruch 20, worin der Platzierungsschritt (a) weiterhin das Orientieren der Fasern in einem gewünschten Muster in der Form umfasst.
Verfahren nach Anspruch 20, worin das chemische Vernetzungsmittel ausgewählt wird aus der Gruppe der Vernetzungsmittel, bestehend aus Glutaraldehyd, Formaldehyd, biokompatiblen bifunktionellen Aldehyden, Carbodiimiden, Hexamethylendiisocyanat, Bisimidaten, Polyglycerin-Polyglycidylether, Glyoxal und Gemischen davon.
Verfahren nach Anspruch 20, worin (a) weiterhin das Platzieren einer Dispersion von biokompatiblen und bioresorbierbaren Fasern und eines Wachstumsfaktors in eine Form umfasst.
Verfahren nach Anspruch 27, worin der Wachstumsfaktor der transformierende Wachstumsfaktor α, der transformierende Wachstumsfaktor β, der Fibroblastenwachstumsfaktor, der epidemale Wachstumsfaktor, der Plättchen-Wachstumsfaktor ist, oder Kombinationen davon.
Verfahren nach Anspruch 20, worin (a) weiterhin das Platzieren einer Dispersion von biokompatiblen und bioresorbierbaren Fasern und eines Adhäsionsmoleküls in eine Form umfasst.
Verfahren nach Anspruch 29, worin das Adhäsionsmolekül Fibronektin, Chondronectin, Ostonection ist, oder Kombinationen davon.
Vorrichtung zum Meniskusaufbau, hergestellt durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 30.