DE69737285T2

DE69737285T2 - Perforierte Transplantatkonstruktionen aus submukosalem Gewebe

Info

Publication number: DE69737285T2
Application number: DE69737285T
Authority: DE
Inventors: Bryan West Lafayette WHITSON; Boyle Greeley CHENG; F. Stephen West Lafayette BADYLAK
Original assignee: METHODIST HEALTH GROUP Inc; Methodist Health Group Inc Indianapolis; Purdue Research Foundation
Current assignee: METHODIST HEALTH GROUP Inc; Methodist Health Group Inc Indianapolis; Purdue Research Foundation
Priority date: 1996-04-05
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2017-04-01
Also published as: AR006540A1; ES2281099T3; US5997575A; JP2000508202A; EP0891165A4; AU710788B2; AU2599997A; WO1997037614A1; EP0891165A1; EP0891165B1; US5968096A; JP2007289734A; DE69737285D1; ATE352266T1; JP4510939B2; US5755791A

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Gewebe-Transplantatkonstruktionen, die zur Förderung des Nachwachsens und Heilens geschädigter oder kranker Gewebestrukturen nützlich sind. Die Erfindung ist insbesondere gerichtet auf perforierte Transplantatkonstruktionen aus submucosalem Gewebe, die aus submucosalem Gewebe eines warmblütigen Wirbeltieres ausgebildet werden, und ein Verfahren zum Herstellen dieser Konstruktionen.
Hintergrund und Zusammenfassung der Erfindung
Es ist bekannt, dass Zusammensetzungen, welche Tunica Mucosa umfassen, die aus sowohl der Tunica Muscularis als auch zumindest dem luminalen Teil der Tunica Mucosa des Darms warmblütiger Wirbeltiere delaminiert ist, als Materialien für Gewebetransplantate verwendet werden können. Siehe beispielsweise U.S. Patent Nr. 4,902,508 und 5,281,422. Die in den Patentschriften beschriebenen Zusammensetzungen sind durch hervorragende mechanische Eigenschaften gekennzeichnet, einschließlich hoher Compliance, einem hohen Berstdruckpunkt, und einem wirksamen Porositätsindex, der eine vorteilhafte Verwendung solcher Zusammensetzungen für vaskuläre Transplantatkonstruktionen und in Anwendungen zum Ersatz von Bindegewebe zulässt. Wenn sie in solchen Anwendungen zum Einsatz kommen, scheinen die submucosalen Transplantatkonstruktionen als Matrix für das Nachwachsen der Gewebe zu dienen, die durch die Transplantatkonstruktionen ersetzt wurden. Es ist wesentlich, dass, in über 600 Kreuzspezies-Implantaten, mit von Submucosa stammenden Transplantatzusammensetzungen auch niemals eine Erklärung für eine Abstoßungsreaktion des Gewebetransplantats gezeigt werden konnte.
Von Submucosa stammende Matrizen zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung sind auf Kollagen basierende, biologisch abbaubare Matrizen, die hoch-konservierte Kollagene, Glycoproteine, Proteoglykane und Glycosaminoglykane in ihrer natürlichen Konfiguration und natürlichen Konzentration umfassen. Eine extrazelluläre, kollagene Matrix zur erfindungsgemäßen Verwendung ist submucosales Gewebe eines warmblütigen Wirbeltieres. Submucosales Gewebe kann aus verschiedenen Quellen erhalten werden, wie beispielsweise aus intestinalem Gewebe, das aus zur Fleischproduktion gezüchteten Tieren, einschließlich Schweinen, Rindern und Schafen, oder anderen warmblütigen Wirbeltieren, geerntet wurde. Das submucosale Gewebe eines Wirbeltieres ist ein im Überfluss vorhandenes Nebenprodukt kommerzieller Fleischverarbeitungsbetriebe und somit ein preiswertes Material für Gewebetransplantate.
Eine Einschränkung der in den oben angegebenen Patentschriften beschriebenen, submucosalen Transplantatkonstruktionen ist die, dass die Größe des Transplantats durch die Größe des Materials aus der Quelle, aus der das submucosale Gewebe hergestellt wird, begrenzt ist. Die Größe eines aus intestinalen Geweben hergestellten Transplantats aus submucosalem Gewebe ist beispielsweise durch die Länge und den Umfang der Abschnitte des intestinalen Gewebes einer Quelle beschränkt. Verschiedene Anwendungen von Transplantatkonstruktionen aus submucosalem Gewebe, einschließlich Bruchoperationen, Hauttransplantaten, Abdeckung der Hirnhaut, Behebung von Gastroschisis (angeborene Bauchdefekte) und Ersatz von Organgewebe, erfordern dennoch oft größere Blätter bzw. Schichten an Transplantatmaterial als sie direkt aus natürlichen Quellen hergestellt werden können.
Große Blätter aus submucosalem Gewebe können durch herkömmliche Techniken, wie Weben, Stricken oder Verwenden von Haftmitteln, aus kleineren Abschnitten des submucosalen Gewebes hergestellt werden. Eine großtechnische Einführung solcher Techniken ist jedoch oft unpraktisch und teuer. Daneben kann die Verwendung von Haftmitteln oder einer chemischen Vorbehandlung zur Förderung des Anhaftens der Gewebestreifen die biotropen Eigenschaften der submucosalen Transplantate beeinträchtigen. Es besteht daher der Bedarf nach einer kostengünstigen, leicht herzustellenden, großflächigen Transplantatkonstruktion aus submucosalem Gewebe, die ihre biotropen Eigenschaften beibehält.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung werden großflächige Transplantatkonstruktionen aus submucosalem Gewebe aus mehreren Stücken von aus Submucosa eines Wirbeltieres stammenden Matrizen ausgebildet. Einheitliche Blätter (d.h. einstückige Transplantatkonstruktionen) aus submucosalem Gewebe werden erfindungsgemäß hergestellt, indem mehrere Streifen aus submucosalem Gewebe miteinander verbunden werden, so dass ein Blatt aus Gewebe ausgebildet wird, dessen Oberfläche größer ist als irgendeine der Oberflächen der als Bestandteile verwendeten Steifen aus submucosalem Gewebe. Die Vorgehensweise umfasst die Schritte des Überlappens mindestens eines Teils eines Streifens aus submucosalem Gewebe mit mindestens einem Teil eines anderen Streifens aus submucosalem Gewebe und des Aufbringens von Druck zumindest auf die sich überlappenden Teile unter Bedingungen, die ein Dehydrieren des submucosalen Gewebes zulassen, und des Perforierens von zumindest den sich überlappenden Teile des submucosalen Gewebes. Unter diesen Bedingungen werden die sich überlappenden Teile miteinander „verbunden", so dass sie ein einheitliches, großes Blatt aus Gewebe ausbilden. Diese großflächigen Transplantatkonstruktionen bestehen im Wesentlichen aus submucosalem Gewebe, sind frei von möglicherweise beeinträchtigend wirkenden Haftmitteln und chemischen Vorbehandlungen, und besitzen eine größere Oberfläche und eine höhere mechanische Festigkeit als die einzelnen Streifen, die zur Ausbildung der Transplantatkonstruktion verwendet werden.
Die einzelnen Streifen aus submucosalem Gewebe, wie sie aus den Geweben eines warmblütigen Wirbeltieres hergestellt wurden, besitzen mechanische Eigenschaften, welche richtungsspezifisch sind (d.h. die physikalischen Eigenschaften ändern sich entlang der verschiedenen Achsen des Gewebes). Diese gerichteten Eigenschaften werden in erster Linie von der Ausrichtung des Kollagens im Gewebe gesteuert. Die Kollagenfasern sind die Last-tragenden Bestandteile in intestinalem, submucosalem Gewebe und vorwiegend parallel zur Achse des Darmlumens ausgerichtet. Diese längslaufende Ausrichtung des Kollagens in intestinalem, submucosalem Gewebe trägt zu den gerichteten Schwankungen der physikalischen Eigenschaften der Konstruktion aus submucosalem Gewebe bei.
Einheitliche, pseudoisotrope, mehrfach-laminierte Transplantatkonstruktionen können aus mehreren Streifen aus submucosalem Gewebe hergestellt werden. Der Begriff „pseudoisotrop", wie er hier verwendet wird, beschreibt ein Transplantatmaterial, das entlang jeder Achse des Transplantatmaterials die annähernd gleichen physikalischen Eigenschaften aufweist. Diese pseudoisotropen, mehrfach-laminierten Transplantatkonstruktionen werden aus einzelnen Streifen aus submucosalem Gewebe oder aus Blättern aus submucosalem Gewebe, die Streifen aus submucosalem Gewebe umfassen, hergestellt. Das Verfahren zum Herstellen der pseudoisotropen Transplantatkonstruktionen umfasst das Überlappen eines Teils eines ersten Streifens (oder Blattes) mit einem zweiten Streifen (oder Blatt), wobei der zweite Streifen (oder das zweite Blatt) in einer zu dem ersten Streifen (oder Blatt) parallelen Ebene, aber gedreht dazu ausgerichtet ist, so dass die längslaufende Achse des ersten Streifens (oder Blattes) bezogen auf die längslaufende Achse des zweiten Streifens (oder Blattes) einen Winkel ausbildet. Um eine mehrfach-laminierte Struktur mit einer gewünschten Anzahl an Laminatschichten zu erzeugen, können weitere Streifen (oder Blätter) in gleicher Weise hinzugefügt werden. Anschließend werden die einzelnen submucosalen Streifen (oder Blätter) miteinander verbunden, um eine einheitliche, mehrfach-laminierte, pseudoisotrope Konstruktion auszubilden, wobei zumindest auf die sich überlappenden Teile des submucosalen Gewebes Druck aufgebracht wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist auf eine Transplantatkonstruktion aus submucosalem Gewebe und ein Verfahren zum Herstellen einer Konstruktion von der Art, wie sie in den beigefügten Ansprüchen 1 bis 14 angegeben ist, gerichtet. Die Verbesserung umfasst das Ausbilden einer Vielzahl von Perforationen in den Transplantatkonstruktionen aus submucosalem Gewebe. Die Perforationen lassen zu, dass extrazelluläre Flüssigkeiten durch das Material des Gewebetransplantats hindurch treten, Flüssigkeiten weniger im Transplantat zurückgehalten werden und die Remodellierungseigenschaften der Gewebetransplantate gefördert werden. Die Perforation des submucosalen Gewebes ist insbesondere bei mehrfach-laminierten Gewebe-Transplantatkonstruktionen von Vorteil, bei denen die Perforationen auch die Haftkraft zwischen benachbarten Schichten erhöhen.
Kurze Beschreibung der Figuren
1a-c ist eine schematische Darstellung einer homolaminierten Transplantatkonstruktion, die aus mehreren Streifen aus submucosalem Gewebe ausgebildet wurde.
2a-c ist eine schematische Darstellung einer pseudoisotropen, heterolaminierten Transplantatkonstruktion, die aus vier Streifen aus submucosalem Gewebe ausgebildet wurde.
3a-c ist eine schematische Darstellung einer pseudoisotropen, heterolaminierten Transplantatkonstruktion, die aus drei Blättern aus submucosalem Gewebe ausgebildet wurde, wobei jedes Blatt aus mehreren Streifen aus submucosalem Gewebe ausgebildet worden war.
4 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, die zum Ausbilden von Perforationen in Transplantaten aus submucosalem Gewebe gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet ist.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Erfindungsgemäß wird eine verbesserte Transplantatkonstruktion aus submucosalem Gewebe bereitgestellt, wobei die verbesserte Konstruktion ein Transplantat aus submucosalem Gewebe mit einer Vielzahl von Perforationen umfasst, die sich durch das Transplantat erstrecken. In bevorzugten Ausführungsformen besitzen die Perforationen eine einheitliche Größe und sind gleichmäßig über die gesamte Oberfläche des Transplantats verteilt. Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Verfahren zum Herstellen perforierter Transplantatkonstruktionen aus submucosalem Gewebe bereit.
Submucosales Gewebe, das für eine Verwendung in der Ausbildung der vorliegenden Transplantatkonstruktionen geeignet ist, umfasst in natürlicher Weise verknüpfte Proteine, Glycoproteine und andere Faktoren der extrazellulären Matrix. Eine Quelle für submucosales Gewebe ist das intestinale Gewebe eines warmblütigen Wirbeltieres. Dünndarm-Gewebe stellt eine bevorzugte Quelle für submucosales Gewebe zur erfindungsgemäßen Verwendung dar.
Geeignetes intestinales, submucosales Gewebe umfasst üblicherweise die Tunica Submucosa, die aus sowohl der Tunica Muscularis als auch zumindest dem luminalen Teil der Tunica Mucosa delaminiert ist. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das intestinale, submucosale Gewebe die Tunica Submucosa und basiläre Teile der Tunica Mucosa, einschließlich der Lamina Muscularis Mucosa und des Stratum Compactum, wobei sich diese Schichten bekanntermaßen je nach der als Quelle verwendeten Wirbeltierspezies in ihrer Dicke und Definition unterscheiden.
Die Herstellung von submucosalem Gewebe zur erfindungsgemäßen Verwendung ist im U.S. Patent Nr. 4,902,508 beschrieben. Ein Abschnitt des Wirbeltierdarms, der vorzugsweise aus einer Schwein-, Schaf- oder Rinderspezies geerntet wurde, aber andere Spezies nicht ausschließt, wird, um die äußeren Schichten, die glattes Muskelgewebe umfassen, und die innerste Schicht, d. h. der den luminalen Teil der Tunica Mucosa, zu entfernen, unter Anwenden einer längslaufenden Streichbewegung einer Abrasion unterzogen. Das submucosale Gewebe wird mit Kochsalzlösung gespült und gegebenenfalls sterilisiert.
Die mehrfach-laminierten Transplantatkonstruktionen aus submucosalem Gewebe gemäß der vorliegenden Erfindung können unter Verwenden herkömmlicher Sterilisationstechniken, einschließlich Gerben mit Glutaraldehyd, Gerben mit Formaldehyd bei saurem pH, Behandlung mit Propylenoxid oder Ethylenoxid, Gas-Plasmasterilisation, Gammabestrahlung, Elektronenstrahl, Sterilisation mit Peressigsäure, sterilisiert werden. Es werden Sterilisationsverfahren bevorzugt, die die mechanische Festigkeit, die Struktur und die biotropen Eigenschaften des submucosalen Gewebes nicht ungünstig beeinflussen. Beispielsweise kann eine starke Gammabestrahlung den Verlust der Festigkeit der Blätter aus submucosalem Gewebe bewirken. Bevorzugte Sterilisationstechniken schließen das Aussetzen des Transplantats gegen Peressigsäure, 1-4 mrad Gammabestrahlung (besonders bevorzugt 1-2,5 mrad Gammabestrahlung), eine Behandlung mit Ethylenoxid oder eine Gas-Plasmasterilisation ein, wobei eine Sterilisation mit Peressigsäure das am meisten bevorzugte Sterilisationsverfahren ist. In der Regel wird das submucosale Gewebe zwei oder mehr Sterilisationsprozessen unterzogen. Nach der Sterilisation des submucosalen Gewebes, beispielsweise durch chemische Behandlung, kann das Gewebe in eine Hülle aus Plastik oder Folie eingeschlagen werden und unter Verwenden von Sterilisationstechniken mit Elektronenstrahl oder Gammabestrahlung erneut sterilisiert werden.
Das submucosale Gewebe kann in hydriertem oder dehydriertem Zustand gelagert werden. Lyophilisiertes oder luftgetrocknetes Submucosagewebe kann rehydriert werden und ohne signifikanten Verlust seiner biotropen und mechanischen Eigenschaften gemäß der Erfindung verwendet werden.
Großflächige, dehnbare bzw. nachgiebige bzw. verformbare Blätter aus submucosalem Gewebe werden aus mehreren Streifen aus submucosalem Gewebe ausgebildet. Die Abmessungen der verwendeten einzelnen Streifen aus submucosalem Gewebe sind nicht entscheidend und die Bezeichnung „Streifen aus submucosalem Gewebe" ist hier so definiert, dass sie submucosales Gewebe von einer oder mehreren Quellen an Wirbeltieren oder Organen in einer breiten Vielfalt an Größen und Formen einschließt. In einer Ausführungsform werden die Streifen aus einem delaminierten Abschnitt aus intestinalem Gewebe ausgebildet, das gegebenenfalls, allerdings bevorzugt, geschnitten und verflacht wurde, so dass verlängerte Streifen aus submucosalem Gewebe mit zwei, in der Regel parallel verlaufenden Seiten und gegenüberliegenden Enden bereitgestellt werden. Der Begriff „Blatt aus submucosalem Gewebe" ist hier so definiert, dass er Gewebekonstruktionen einschließt, die mehrere Streifen aus submucosalem Gewebe umfassen, wobei die Streifen einander so überlappen, dass sie eine Konstruktion mit einer Oberfläche ausbilden, die größer als irgendeine der Oberflächen der einzelnen Blätter ist, die zur Ausbildung dieser Konstruktion verwendet wurden. Der Begriff „Schichten aus submucosalem Gewebe" bezeichnet die einzelnen Laminae einer mehrfach-laminierten Konstruktion aus submucosalem Gewebe.
Einheitliche, großflächige Blätter aus submucosalem Gewebe werden ausgebildet, indem einzelne Streifen aus submucosalem Gewebe miteinander überlappt werden und Druck auf die sich überlappenden Teile aufgebracht wird, um die Gewebe miteinander zu verbinden. Der Druck wird unter Bedingungen, die ein Dehydrieren des submucosalen Gewebes zulassen, auf das sich überlappende Gewebe aufgebracht. Die großflächigen Blätter aus submucosalem Gewebe können entweder als heterolaminares Blatt oder als homolaminares Blatt ausgebildet werden. Der Begriff „heterolaminar", wie er hier verwendet wird, bezeichnet ein mehrfach-laminiertes Gewebe mit einer variablen Anzahl an Laminae aus Submucosa, die an verschiedenen Stellen auf der einheitlichen Transplantatkonstruktion überlagert (und miteinander verbunden) sind. Der Begriff „homolaminar", wie er hier verwendet wird, bezeichnet eine mehrfach-laminierte Gewebe-Transplantatkonstruktion mit einer einheitlichen Anzahl an Laminae aus Submucosa an allen Stellen der einheitlichen Transplantatkonstruktion.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zum Ausbilden großer Blätter aus submucosalem Gewebe die Schrittes des Überlappens von zumindest einem Teil eines Streifens aus submucosalem Gewebe mit mindestens einem Teil eines zweiten Streifens aus submucosalem Gewebe und des Aufbringens von Druck zumindest auf die sich überlappenden Teile unter Bedingungen, die ein Dehydrieren des submucosalen Gewebes zulassen. Das Ausmaß der Gewebeüberlappung zwischen den benachbarten Streifen aus submucosalem Gewebe kann – basierend auf der angestrebten Verwendung und den gewünschten Eigenschaften der großflächigen Transplantatkonstruktion – variieren, unter der Voraussetzung, dass zumindest ein Teil jedes Streifens aus submucosalem Gewebe mit einem Teil eines anderen Streifens aus submucosalem Gewebe überlappt. Der aufgebrachte Druck verbindet die Streifen aus submucosalem Gewebe entlang der sich überlappenden Teile, wodurch ein dehnbares, einheitliches, heterolaminares Blatt aus submucosalem Gewebe erzeugt wird.
In einer weiteren Ausführungsform kann ein einheitliches, homolaminiertes Blatt aus submucosalem Gewebe aus Streifen aus submucosalem Gewebe hergestellt werden. Das Verfahren zum Ausbilden der homolaminaren Gewebe-Transplantatkonstruktionen umfasst die Schritte des Ausbildens einer ersten Schicht aus submucosalem Gewebe, wobei die Streifen aus submucosalem Gewebe nebeneinander auf einer ersten Oberfläche angeordnet sind. Die Streifen aus submucosalem Gewebe der ersten Schicht sind so nebeneinander angeordnet, dass sich die Ränder der einzelnen Streifen berühren, ohne sich wesentlich zu überlappen. Auf die erste Schicht aus submucosalem Gewebe wird dann eine zweite Schicht aus submucosalem Gewebe gelegt. Die Streifen aus submucosalem Gewebe der zweiten Schicht sind in ähnlicher Weise wie die Streifen aus submucosalem Gewebe der ersten Schicht nebeneinander angeordnet (d.h. so nebeneinander, dass sich die Ränder der einzelnen Streifen berühren, ohne sich wesentlich zu überlappen). In einer Ausführungsform sind die Streifen aus submucosalem Gewebe der zweiten Schicht in die gleiche Richtung wie die Streifen aus submucosalem Gewebe der ersten Schicht, jedoch – bezogen auf die submucosalen Streifen der ersten Schicht – versetzt dazu ausgerichtet, so dass die sich berührenden Ränder der einzelnen Streifen aus submucosalem Gewebe der ersten Schicht mit den Streifen aus submucosalem Gewebe der zweiten Schicht verbrückt sind (siehe 1a-c). Die sich überlappenden Teile der Streifen aus submucosalem Gewebe werden dann zwischen zwei Oberflächen verdichtet, wobei mindestens eine der beiden Oberflächen wasserdurchlässig ist und Bedingungen herrschen, die zumindest das teilweise Dehydrieren des verdichteten submucosalen Gewebes zulassen.
Sowohl die heterolaminaren, als auch die homolaminaren, großflächigen Blätter aus submucosalem Gewebe bestehen vorteilhafterweise hauptsächlich aus submucosalem Gewebe, besitzen eine erhöhte mechanische Festigkeit und eine größere Oberfläche als irgendeiner der einzelnen Streifen, der zum Ausbilden der submucosalen Blätter verwendet wird.
Üblicherweise hat submucosales Gewebe eine abluminale und eine luminale Oberfläche. Die luminale Oberfläche ist die submucosale Oberfläche, die dem Lumen des als Quelle verwendeten Organs gegenüberliegt und in vivo üblicherweise neben einer inneren Mucosa-Schicht liegt, wohingegen die abluminale Oberfläche die submucosale Oberfläche ist, die von dem Lumen des als Quelle verwendeten Organs weggerichtet ist und in vivo üblicherweise mit glattem Muskelgewebe in Kontakt steht. Die mehreren Streifen aus submucosalem Gewebe können mit der abluminalen Oberfläche, die mit der luminalen Oberfläche in Kontakt steht, der luminalen Oberfläche, die mit der luminalen Oberfläche in Kontakt steht, oder mit der abluminalen Oberfläche, die mit der abluminalen Oberfläche eines benachbarten Streifens aus submucosalem Gewebe in Kontakt steht, überlappt werden. Jede dieser Kombinationen von sich überlappenden Streifen aus submucosalem Gewebe, das aus den gleichen oder verschiedenen als Quellen verwendeten Wirbeltieren oder Organen stammt, wird durch die Verdichtung zumindest der sich überlappenden Teile unter Bedingungen, die ein Dehydrieren des Gewebes zulassen, ein großflächiges Blatt aus submucosalem Gewebe erzeugen.
Die Streifen aus submucosalem Gewebe können, wie im U.S. Patent Nr. 5,275,826 beschrieben ist, aufbereitet werden, um die viskoelastischen Eigenschaften des submucosalen Gewebes zu verändern. Gemäß einer Ausführungsform wird Submucosa, die aus der Tunica Muscularis und dem luminalen Teil der Tunica Mucosa delaminiert ist, so aufbereitet, dass sie eine Dehnung von nicht mehr als 20 % besitzt. Das submucosale Gewebe wird aufbereitet, indem es gedehnt, chemisch behandelt, enzymatisch behandelt oder das Gewebe gegen andere umgebende Faktoren ausgesetzt wird. In einer Ausführungsform werden die Streifen aus intestinalem, submucosalem Gewebe durch Dehnen in längslaufender oder seitlicher Richtung so aufbereitet, dass die Streifen aus intestinalem, submucosalem Gewebe eine Dehnung von nicht mehr als 20 % besitzen. Die aufbereiteten submucosalen Streifen können zum Ausbilden großflächiger Blätter oder mehrfach-laminierter Strukturen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Alternativ dazu kann das submucosale Material nach der Ausbildung großflächiger Blätter oder mehrfach-laminierter, großflächiger Blattkonstruktionen so aufbereitet werden, dass ein Material aus submucosalem Gewebe mit einer Dehnung von nicht mehr als 20 % erzeugt wird.
Während der Ausbildung der großflächigen Blätter aus submucosalem Gewebe, wird Druck auf die sich überlappenden Teile aufgebracht, indem das submucosale Gewebe zwischen zwei Oberflächen verdichtet wird. Die beiden Oberflächen können aus einer Vielzahl von Materialien und in jeder beliebigen Form, abhängig von der gewünschten Form und Bestimmung der einheitlichen Transplantatkonstruktionen, ausgebildet werden. In der Regel werden die beiden Oberflächen als flache Platten ausgebildet, sie können jedoch auch andere Formen, wie beispielsweise Schablonen, entgegen laufende Zylinder oder Walzen und sich ergänzende, nicht-ebene Oberflächen, umfassen. Jede dieser Oberflächen kann gegebenenfalls erwärmt werden oder perforiert sein. In bevorzugten Ausführungsformen ist zumindest eine der beiden Oberflächen wasserdurchlässig. Die Bezeichnung „wasserdurchlässige Oberfläche", wie sie hier verwendet wird, umfasst Oberflächen, die wasserabsorbierend, mikroporös oder makroporös sind. Makroporöse Materialien schließen perforierte Platten oder Netze aus Plastik, Metall, Keramik oder Holz ein.
Gemäß einer Ausführungsform wird das submucosale Gewebe verdichtet, indem die sich überlappenden Teil der Streifen aus submucosalem Gewebe auf einer ersten Oberfläche angeordnet werden und eine zweite Oberfläche oben auf der ausgelegten, submucosalen Oberfläche angeordnet wird. Um die zwei Oberflächen gegeneinander vorzuspannen, wird dann eine Kraft aufgebracht, wobei das submucosale Gewebe zwischen den beiden Oberflächen verdichtet wird. Die Vorspannungskraft kann mit einer beliebigen Anzahl an Verfahren, die Fachleuten bekannt sind, erzeugt werden, einschließlich dem Durchtritt der Einrichtung durch ein Paar Andruckroller (wobei der Abstand zwischen der Oberfläche der beiden Rollen kleiner ist als der ursprüngliche Abstand zwischen den beiden Platten), dem Aufbringen eines Gewichts auf die obere Platte, und der Verwendung einer hydraulischen Presse oder des Aufbringens von Atmosphärendruck auf die beiden Oberflächen.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Streifen aus submucosalem Gewebe Bedingungen unterworfen, die – gleichzeitig mit der Verdichtung des Gewebes – ein Dehydrieren des submucosalen Gewebes zulassen. Der Begriff „Bedingungen, die ein Dehydrieren des submucosalen Gewebes zulassen" ist so definiert, dass jede mechanische oder umgebungsbedingte Bedingung davon eingeschlossen ist, die den Entzug von Wasser aus dem submucosalen Gewebe an zumindest den Stellen der Überlappung fördert oder veranlasst. Um ein Dehydrieren des verdichteten, submucosalen Gewebes zu fördern, ist zumindest eine der beiden, das Gewebe verdichtenden Oberflächen wasserdurchlässig. Ein Dehydrieren des Gewebes kann gegebenenfalls durch das Aufbringen von saugfähigem Material, Erwärmen des Gewebes oder Blasen von Luft über die äußere der beiden verdichtenden Oberflächen weiter verstärkt werden.
Die mehreren Streifen aus submucosalem Gewebe werden in der Regel 24-48 Stunden lang bei Raumtemperatur, obwohl auch mit Wärme gearbeitet werden kann, verdichtet. Beispielsweise kann eine Wärmedecke auf die äußere der verdichtenden Oberflächen aufgebracht werden, um die Temperatur des verdichteten Gewebes bis auf etwa 40 °C bis etwa 50 °C zu erhöhen. Die sich überlappenden Teile werden in der Regel für eine Dauer, die sich aus dem Dehydrationsgrad des Gewebes bestimmt, verdichtet. Die Verwendung von Wärme erhöht die Geschwindigkeit der Dehydration und reduziert so die für die Verdichtung der sich überlappenden Teile des Gewebes benötigte Zeit. In der Regel wird das Gewebe für die zur Erzeugung eines steifen, aber biegsamen Materials ausreichende Zeit verdichtet. Ein ausreichendes Dehydrieren des Gewebes zeigt sich auch durch einen Anstieg der Impedanz von durch das Gewebe fließendem, elektrischem Strom. Wenn sich die Impedanz um 100-200 Ohm erhöht hat, ist das Gewebe ausreichend dehydriert und der Druck kann abgebaut werden.
Das verdichtete, submucosale Gewebe kann als eine einheitliche, dehnbare, großflächige Gewebekonstruktion aus den beiden Oberflächen entnommen werden. Die Konstruktion kann weiter manipuliert (d.h. geschnitten, gefaltet, vernäht, usw.) werden, um für verschiedene medizinische Anwendungen, in denen das submucosale Material der vorliegenden Erfindung benötigt wird, geeignet zu sein.
Während des Verdichtungsvorgangs kann gegebenenfalls ein Vakuum an das submucosale Gewebe angelegt werden. Das angelegte Vakuum verstärkt die Dehydration des Gewebes und kann die Verdichtung des Gewebes unterstützen. Alternativ dazu kann das Anlegen eines Vakuums die einzige Verdichtungskraft zum Verdichten der sich überlappenden Teile der mehreren Streifen aus submucosalem Gewebe bereitstellen. Das sich überlappende, submucosale Gewebe wird beispielsweise zwischen zwei Oberflächen, von denen eine vorzugsweise wasserdurchlässig ist, ausgelegt. Die Einrichtung wird mit einem saugfähigen Material, um das Wasser aufzusaugen, und mit einer Belüftungsdecke, um eine Durchströmung mit Luft zuzulassen, bedeckt. Die Einrichtung wird dann in eine Vakuumkammer gestellt und es wird ein Vakuum von üblicherweise 14-70 Inch (36-179 cm) Hg (0,48 bis 2,41 bar) (7 bis 35 psi) angelegt. Vorzugsweise wird ein Vakuum bei etwa 51 Inch (131 cm) Hg (1,72 bar) (25 psi) angelegt. Gegebenfalls kann eine Heizdecke oben auf die Kammer gelegt werden, um das submucosale Gewebe während der Verdichtung des Gewebes zu erwärmen. Für eine Verwendung in dieser Ausführungsform geeignete Kammern sind Fachleuten bekannt und schließen jede Vorrichtung ein, die mit einem Vakuumanschluss ausgestattet ist. Der resultierende Abfall des Atmosphärendrucks bewirkt zusammen mit den beiden Oberflächen eine Verdichtung des submucosalen Gewebes und das gleichzeitige Dehydrieren des submucosalen Gewebes.
Gegebenenfalls können großflächige Gewebetransplantate in verschiedenen Formen für eine Anwendung als Gewebetransplantate ausgebildet werden. Für Anwendungen zum Wiederaufbau von Organen können die großflächigen Blätter beispielsweise in der Form einer ausgehöhlten Kugel oder eines Beutels ausgebildet werden. Eine derart geformte Konstruktion wäre für den Ersatz großer Bereiche der Harnblase oder des Magens von Vorteil. Die geformten Konstruktionen aus submucosalem Gewebe können mit herkömmlichen Techniken, wie beispielsweise Schneiden und Vernähen des Gewebes, zum Ausbilden einer gewünschten Form ausgebildet werden.
Alternativ dazu können Streifen aus submucosalem Gewebe durch ein einfaches Herstellungsverfahren in ein großes Blatt aus submucosalem Gewebe mit einer nicht-ebenen Form ausgebildet werden. Das Verfahren umfasst die Schritte des Anordnens mehrerer Streifen aus submucosalem Gewebe zwischen zwei sich ergänzenden, nicht-ebenen, geformten Oberflächen und des Verdichtens der sich überlappenden Streifen aus submucosalem Gewebe zwischen den beiden Oberflächen. Die sich ergänzenden. geformten Oberflächen werden so ausgebildet, dass sich die beiden Oberflächen so zusammendrücken lassen, dass die Oberflächen raumfest gegeneinander angepasst sind, ohne dabei irgendwelche erheblichen Taschen aus Luft zwischen den beiden Oberflächen zu hinterlassen. Vorzugsweise ist zumindest eine der beiden sich ergänzenden Oberflächen wasserdurchlässig.
Ein Verfahren zum Ausbilden einer geformten, submucosalen Konstruktion umfasst das Anordnen mehrerer Streifen aus submucosalem Gewebe auf einer nicht-ebenen, geformten, porösen Oberfläche, so dass sich das submucosale Gewebe an die Form der porösen Oberfläche anpasst. Das submucosale Gewebe wird vorzugsweise ohne Dehnung des Materials auf der porösen Oberfläche angeordnet, das submucosale Gewebe kann jedoch auch gedehnt werden, um die Bedeckung der geformten, porösen Oberfläche zu erleichtern. Jeder Streifen aus submucosalem Gewebe wird so auf der porösen Oberfläche positioniert, dass er zumindest mit einem Teil eines benachbarten Streifens aus submucosalem Gewebe überlappt. Die sich überlappenden Teile des submucosalen Gewebes werden dann mit einer zweiten geformten Oberfläche bedeckt, welche die erste poröse Oberfläche ergänzt, und es wird Druck aufgebracht, um das submucosale Gewebe unter Bedingungen, die ein Dehydrieren des submucosalen Gewebes zulassen, zwischen den beiden Oberflächen zu verdichten.
Alternativ dazu können die großflächigen Blätter der vorliegenden Erfindung in eine nicht-ebene Form gebracht werden, wenn das großflächige Blatt in einem Pressvorgang mit einer Pressform gedehnt wird, wobei das submucosale Gewebe unter dehydrierenden Bedingungen so mit einer porösen Pressform in eine nicht-ebene Form gebracht wird, dass das ausgebildete Gewebetransplantat dessen Form erhält. Bei einem solchen Vorgang kommt vorzugsweise ein mehrfach-laminiertes, großflächiges Blatt zum Einsatz.
Mehrfach-laminierte Konstruktionen aus submucosalem Gewebe werden erfindungsgemäß ausgebildet, indem ein Teil eines Streifens aus submucosalem Gewebe mit einem Teil eines anderen Streifens aus submucosalem Gewebe überlappt wird. Auf gleiche Weise können großflächige, mehrfach-laminierte Gewebe-Transplantatkonstruktionen gemäß der Erfindung ausgebildet werden, wenn ein Blatt aus submucosalem Gewebe (das wie oben angegeben ausgebildet wurde) mit zumindest einem Teil eines zweiten Blatt aus submucosalem Gewebe überlappt wird. Die Größe und physikalischen Eigenschaften der mehrfach-laminierten Konstruktion aus submucosalem Gewebe können über die Zahl der sich überlappenden Streifen aus submucosalem Gewebe und dem Prozentteil des sich überlappenden Teils jedes Streifens eingestellt werden.
Die mehrfach-laminierten Gewebe-Transplantatkonstruktionen werden gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet, indem mindestens ein Teil eines Streifens aus submucosalem Gewebe unter Ausbildung eines ersten Blattes mit einem Teil eines anderen Streifens aus submucosalem Gewebe überlappt wird. Unter Ausbildung eines zweiten Blattes werden weitere Streifen aus submucosalem Gewebe auf die sich überlappenden Teile des ersten Blattes gelegt, wobei die Ränder der Streifen des zweiten Blatts gegebenenfalls einen spitzen Winkel mit den Rändern der Streifen in dem ersten Blatt bilden, und wobei das gebildete zweite Blatt in einer Ebene mit dem ersten Blatt liegt. Die Streifen aus submucosalem Gewebe des zweiten Blattes können so positioniert sein, dass zumindest ein Teil eines Streifens aus submucosalem Gewebe des zweiten Blattes mit mindestens einem Teil eines anderen Streifens aus submucosalem Gewebe des zweiten Blattes überlappt. Weitere Streifen aus submucosalem Gewebe können auf die sich überlappenden Teil des ersten und des zweiten Blattes gelegt werden, so dass weitere Schichten aus submucosalem Gewebe bereitgestellt werden. Die mehreren Schichten aus submucosalem Gewebe werden anschließend unter dehydrierenden Bedingungen verdichtet, so dass eine mehrlagige, heterolaminare Konstruktion aus submucosalem Gewebe mit einer Oberfläche, die größer ist als irgendeine der Oberflächen der einzelnen Streifen aus submucosalem Gewebe, die zur Ausbildung der mehrschichtigen Konstruktionen verwendet wurden, ausgebildet wird.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das submucosale Gewebe in Streifen geschnitten, wobei jeder Streifen in der Regel parallele Seiten aufweist, und zur Ausbildung der mehrschichtigen, heterolaminaren Konstruktion der vorliegenden Erfindung verwendet. In dieser Ausführungsform werden die Streifen aus submucosalem Gewebe des zweiten Blattes auf die sich überlappenden Teile des ersten Blattes gelegt. so dass die Ränder der submucosalen Streifen des ersten Blattes bezogen auf die Ränder der submucosalen Streifen des zweiten Blattes einem Winkel einnehmen. Die sich überlappenden Teile aus submucosalem Gewebe werden unter dehydrierenden Bedingungen verdichtet, so dass sie eine mehrschichtige, heterolaminare Konstruktion ausbilden.
Die mehrfach-laminierten Gewebe-Transplantatkonstruktionen können mit pseudoisotropen Eigenschaften ausgebildet werden. Diese pseudoisotropen Gewebetransplantate werden aus mindestens drei Streifen aus intestinalem, submucosalem Gewebe hergestellt, das aus sowohl der Tunica Muscularis als auch dem luminalen Teil der Tunica Mucosa eines warmblütigen Wirbeltieres delaminiert ist. Jeder Streifen aus intestinalem, submucosalem Gewebe umfasst eine längslaufende Achse, die der vorherrschenden Ausrichtung der Kollagenfasern in den Streifen aus submucosalem Gewebe entspricht. Das Verfahren des Ausbildens der pseudoisotropen Transplantatkonstruktionen umfasst das Anordnen eines ersten Streifens aus submucosalem Gewebe auf einer ersten Oberfläche und das Darauflegen von mindestens zwei weiteren Streifen aus submucosalem Gewebe auf den ersten Streifen, so dass die längslaufenden Achsen jedes einzelnen Streifens aus submucosalem Gewebe mit der längslaufenden Achse von mindestens zwei anderen, das heterolaminierte Transplantat ausbildenden Streifen aus submucosalem Gewebe einen Winkel von etwa 180°/N einnehmen, wobei N = die Gesamtzahl der Streifen aus submucosalem Gewebe ist (siehe 2a-c). Beispielsweise wird eine pseudoisotrope Transplantatkonstruktion, die aus vier (4) Streifen aus submucosalem Gewebe ausgebildet wurde, einen zwischen den längslaufenden Mittelachsen jedes Streifens – bezogen auf zwei der anderen drei, die Transplantatkonstruktion ausbildenden Streifen – gebildeten Winkel von 45° (180°/4 = 45°) einnehmen (siehe 2a-c). Das submucosale Gewebe (zumindest die sich überlappenden Teile) wird dann zwischen der ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche verdichtet. In einer Ausführungsform wird das Gewebe unter Bedingungen, die zumindest das teilweise Dehydrieren des verdichteten, submucosalen Gewebes zulassen, verdichtet und in einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest eine der Oberflächen wasserdurchlässig. Vorteilhafterweise werden die Transplantate aus submucosalem Gewebe gemäß der vorliegenden Erfindung ohne Haftmittel oder Nähte miteinander verbunden.
Großflächige Gewebe-Transplantatkonstruktionen mit pseudoisotropen Eigenschaften können auch aus großflächigen Blättern aus submucosalem Gewebe hergestellt werden. Diese pseudoisotropen Gewebe-Transplantatkonstruktionen umfassen mehrere Schichten aus großflächigen Blättern aus submucosalem Gewebe, wobei die Blätter aus submucosalem Gewebe sich überlappende Streifen aus submucosalem Gewebe umfassen. Wie oben beschrieben, können großflächige Blätter aus submucosalem Gewebe unter Ausbildung von entweder heterolaminaren oder homolaminaren Blättern aus submucosalem Gewebe aus sich überlappendem submucosalem Gewebe ausgebildet werden. Sowohl heterolamiare als auch homolaminare Blätter sind zum Ausbilden von großflächigen, pseudoisotropen Gewebe-Transplantatkonstruktionen gemäß der Erfindung geeignet (siehe 3a-c).
Ein Verfahren des Herstellens einer großflächigen, mehrfach-laminierten Gewebe-Transplantatkonstruktion mit pseudoisotropen Eigenschaften umfasst das Ausbilden eines ersten Blattes aus submucosalem Gewebe aus mehreren Streifen aus submucosalem Gewebe und das Darauflegen von mindestens zwei weiteren Blättern auf das erste Blatt. Die einzelnen Streifen aus submucosalem Gewebe, die jedes Blatt umfasst, besitzen eine längslaufende Achse, die der vorherrschenden Ausrichtung der Kollagenfasern in den Streifen aus submucosalem Gewebe entspricht. Das erste Blatt wird auf einer ersten Oberfläche ausgebildet, indem die einzelnen Streifen aus submucosalem Gewebe so überlappt werden, dass jeder Streifen mit den benachbarten Streifen in einer Linie ausgerichtet und die längslaufende Achse jedes Streifens aus submucosalem Gewebe im Wesentlichen parallel zu den anderen ist. Somit sind die Kollagenfasern des ersten Blattes vorwiegend in eine einzige Richtung ausgerichtet, so dass das Blatt aufgrund der, der vorherrschenden Ausrichtung der Kollagenfasern entsprechenden, längslaufenden Achse gekennzeichnet werden kann. Das Blatt besitzt eine größere Oberfläche als irgendeiner der einzelnen Streifen, die zur Ausbildung des Blattes verwendet wurden.
Nachdem das erste Blatt aus submucosalem Gewebe ausgebildet wurde, werden weitere submucosale Blätter in der gleichen Weise, in der das erste Blatt ausgebildet wurde, oben auf dem ersten Blatt ausgebildet (d.h. jedes Blatt aus submucosalem Gewebe des Mehrfach-Laminats umfasst sich überlappende Streifen aus submucosalem Gewebe, wobei die längslaufenden Achsen der Streifen aus submucosalem Gewebe, die jedes Blatt umfasst, im Wesentlichen parallel zueinander sind). Jedes einzelne Blatt wird auf ein anderes Blatt gelegt, so dass die längslaufenden Achsen der Streifen aus submucosalem Gewebe des darauf gelegten Blattes mit den längslaufenden Achsen der Streifen aus submucosalem Gewebe von mindestens zwei der anderen, die mehrfach-laminierte Konstruktion ausbildenden Blätter einen Winkel von etwa 180°/S (S = Gesamtanzahl an Blättern aus submucosalem Gewebe) einnehmen. Wenn die Gesamtanzahl an Blättern darauf gelegt wurde, werden die Blätter aus submucosalem Gewebe zwischen der ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche unter Bedingungen, die zumindest das teilweise Dehydrieren des verdichteten submucosalen Gewebes zulassen, verdichtet. In bevorzugten Ausführungsformen ist zumindest eine der Oberflächen wasserdurchlässig.
In einer Ausführungsform werden, nachdem mehrere Streifen aus submucosalem Gewebe miteinander überlappt wurden, die sich überlappenden Teile so manipuliert, dass eingeschlossene Luft und große Mengen bzw. die Hauptmenge an Wasser entfernt werden, bevor die Streifen miteinander zu einem einzigen Blatt aus submucosalem Gewebe verbunden werden. In der Regel werden die eingeschlossenen Luftbläschen und große Mengen an Wasser mit Hilfe einer Verdichtungskraft, die über die Oberfläche der sich überlappenden Teile geleitet wird, herausgedrückt. Die Verdichtungskraft kann die Form eines Zylinders, der über die Oberfläche _ der sich überlappenden Teile gerollt wird, haben, oder alternativ dazu können die sich überlappenden Teile zwischen zwei oder mehreren Walzen durchgeführt werden, wobei der Abstand zwischen der Oberfläche der entgegenlaufenden Walzen kleiner als die Dicke des submucosalen Blattes ist. Die sich überlappenden Teile können dann, falls erforderlich, eine weitere Zeit lang unter dehydrierenden Bedingungen verdichtet werden, um die mehreren Streifen zu einem einzigen Blatt aus submucosalem Gewebe gemäß der vorliegenden Erfindung zu verbinden.
Die überschüssigen Teile der pseudoisotropen, Mehrfach-laminierten Transplantate (d.h. jene Teile des Transplantats, die weniger als N oder S Laminate haben), können nach der Ausbildung des Mehrfach-Laminats entfernt werden. Ferner können die mechanischen Eigenschaften des mehrfach-laminierten, submucosalen Materials durch Einstellen des Prozentteils der Überlappung zwischen benachbarten Streifen aus submucosalem Gewebe, Verändern der Anzahl an Schichten aus submucosalem Gewebe, Variieren des Winkels zwischen benachbarten Schichten, Änderung der Wasserdurchlässigkeit der verdichtenden Oberflächen und/oder der Zusammensetzung der verdichtenden Oberflächen, Auswählen der Form der verdichtenden Oberflächen und Variieren der Last, die zur Verdichtung des sich überlappenden submucosalen Gewebes aufgebracht wird, an die Erfordernisse der medizinischen Anwendung angepasst werden.
Die vorliegende Erfindung ist auf eine Modifikation gerichtet, welche die Wirksamkeit großflächiger und mehrfach-laminierter, submucosaler Transplantatkonstruktionen als implantierbare Transplantatmaterialien verbessert. Neuere Versuche haben gezeigt, dass der Vorgang des Remodelling mit implantierten mehrfach-laminierten Transplantatkonstruktionen aus submucosalem Gewebe langsamer abläuft als der bei Transplantaten aus submucosalem Gewebe mit einer einzigen oder zwei Schichten. Daneben neigen mehrfach-laminierte Transplantatkonstruktionen aus submucosalem Gewebe dazu, während der ersten 14-28 Tage nach der Implantation Gewebeflüssigkeiten in zystenartigen Taschen zwischen benachbarten Laminae in weichen Gewebeorten (wie beispielsweise der Körperwand-Muskulatur bei Ratten) anzusammeln. Flüssigkeitstaschen schaden der Wundheilung, da sie das Zusammenwachsen von Bindegewebe verzögern, eine für das Wachstum von Bakterien förderliche Umgebung bereitstellen und die Anlagerung von natürlichen (nativen) Körpergeweben, die eine Heilung und Dehnbarkeit fördert, verhindern.
Die vorliegende Erfindung verringert die mit mehrfach-laminierten Transplantatkonstruktionen aus submucosalem Gewebe in Verbindung stehenden Nachteile, da sie Perforationen in den Transplantatkonstruktionen ausbildet. Es hat sich herausgestellt, dass eine Perforation der Transplantatkonstruktionen die Eigenschaften des Transplantats zu Remodelling in vivo und das Anhaften der Gewebe-Transplantatschichten aneinander verstärkt. Vermutlich fördern die Perforationen den Kontakt des submucosalen Gewebes mit endogenen Flüssigkeiten und Zellen (da sie die Oberfläche des implantierten Transplantats erhöhen) und die Perforationen dienen auch als eine Art Kanal, der einen Durchtritt extrazellulärer Flüssigkeiten durch das Transplantat zulässt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Begriff „Perforat" ein Loch, das sich durch die gesamte Transplantatkonstruktion erstreckt. Gewebe-Transplantatkonstruktionen mit „Öffnungen", die hier als in das Gewebe dringende, sich aber nicht durch die gesamte Transplantatkonstruktion erstreckende Aushöhlung definiert sind, sind jedoch im Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten. Der Abstand und die Größe der Perforationen, sowie die Tiefe, bis zu der die Perforationen in das Gewebe dringen, werden entsprechend der gewünschten mechanischen Festigkeit, der Porosität, der Größe und Dicke (Anzahl an Schichten) und anderen Faktoren, die mit der medizinischen Anwendung der Gewebetransplantate verbunden sind, variiert werden. Die Größe der Perforationen reicht von 0,5 bis 3 mm, besonders bevorzugt von 0,6 bis 2 mm. Die Perforationen sind voneinander in einem Abstand von 2 bis 20 mm, besonders bevorzugt von 3 bis 7 mm, beabstandet, und in einer Ausführungsform sind die Perforationen einheitlich voneinander beabstandet.
Die Perforationen werden in dem submucosalen Gewebe ausgebildet, während das Gewebe zumindest teilweise hydriert bleibt. In großflächigen Blättern oder mehrfach-laminierten Konstruktionen aus submucosalem Gewebe, welche mehrere, miteinander verbundene Streifen aus submucosalem Gewebe umfassen, werden die Perforationen vorzugsweise nach der Ausbildung des großflächigen Blattes/der mehrfach-laminierten Konstruktion und wenn das Gewebe auf einen Wassergehalt von etwa 10 bis 20 Gew.-% Wasser (10 bis 20 % hydriert) getrocknet wurde, hergestellt. Ein ausreichendes Trocknen des Gewebes kann durch Wiegen des frischen Gewebes und Trocknen des Gewebes auf 10 bis 20 % des Frischgewichts bestimmt werden, oder das ausreichende Trocknen kann, wie vorher beschrieben, durch Messung der Impedanz bestimmt werden. Nach der Perforation des Gewebes wird das submucosale Gewebe, wie oben beschrieben, einer abschließenden Sterilisation unterzogen und eingelagert.
In einer Ausführungsform können Öffnungen (die sich nur teilweise durch das Gewebe erstrecken) oder Perforationen auf beiden Seiten des Gewebetransplantats ausgebildet werden. Daneben kann das Gewebe so modifiziert werden, dass es Perforationen sowie Öffnungen, die sich nur teilweise durch das Gewebe erstrecken, enthält. Ferner kann das submucosale Gewebe so modifiziert werden, dass es eine Vielzahl an Öffnungen enthält, wobei sich verschiedene Untergruppen an Öffnungen, bezogen auf andere ausgebildete Öffnungen, verschieden tief in das Gewebe erstrecken. Dies kann beispielsweise durch Perforieren der einzelnen Schichten aus submucosalem Gewebe vor dem Überlappen der Schichten zur Ausbildung der mehrfach-laminierten Konstruktion erreicht werden. Wenn einige Schichten nicht perforiert sind oder wenn die Perforationen der einzelnen Schichten nicht in eine Linie gebracht werden, wird die ausgebildete, mehrfach-laminierte Konstruktion Öffnungen haben, die sich verschieden tief in das Gewebe erstrecken. Vorzugsweise wird das Gewebe mit einheitlicher Verteilung über die Oberflächen des Gewebetransplantats perforiert, wodurch eine Reihe von Löchern ausgebildet wird, die ein Fließen der Flüssigkeit von einer ersten ebenen Oberfläche zu einer zweiten, gegenüber liegenden, ebenen Oberfläche der Transplantatkonstruktion zulässt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Transplantatkonstruktion mit mindestens 2,0 Perforationen pro cm² perforiert.
In einer Ausführungsform werden die Perforationen senkrecht zu der Oberfläche der Gewebe-Transplantatkonstruktion ausgebildet, d.h. die längslaufende Achse der Perforation/Öffnung bildet einen 90°-Winkel mit der Ebene aus, die die Oberfläche des Transplantats definiert. Alternativ dazu können die Perforationen so ausgebildet werden, dass die Achse der Perforation nicht senkrecht auf der Oberfläche des Transplantats steht (d.h. dass eine längslaufende Achse parallel zu der Wand, die Perforation/Öffnung definiert, einen Winkel mit der Ebene der Transplantatoberfläche ausbildet, der anders als 90° ist). Gemäß einer Ausführungsform werden die Perforationen, bezogen auf die Oberfläche des Transplantats, in einem Winkel von 45° bis 90° ausgebildet.
Die Perforation des submucosalen Gewebes hat voraussichtlich die größte Auswirkung bei mehrfach-laminierten, submucosalen Transplantatkonstruktionen. Mehrfach-laminierte Gewebetransplantate können, ohne sich aufzutrennen, geschnitten werden und delaminieren nicht, wenn sie für einen Zeitraum (von mehr als einer Stunde), was der zur Implantation des Blattes in einen Wirt erforderlichen Zeit entspricht, in Wasser eingeweicht werden. Mehrfach-laminierte Gewebekonstruktionen neigen jedoch dazu, während der ersten 14-28 Tage nach der Implantation Gewebeflüssigkeit in zystenartigen Taschen zwischen benachbarten Laminae in weichen Gewebeorten (wie beispielsweise der Körperwand-Muskulatur bei Ratten) anzusammeln. Die Perforationen der mehrfach-laminierten Transplantatkonstruktion werden die Ansammlung von Flüssigkeiten zwischen den Schichten der mehrfach-laminaren Konstruktion verringern, da sie eine Art Kanal bereitstellen, durch den die Flüssigkeit aus dem Gewebe herausfließen kann. Daneben werden die Perforationen eine „verklammernde" Wirkung haben, die das Anhaften der Laminae untereinander fördern wird.
Das Einbringen von Öffnungen über die gesamte Dicke oder einen Teil der Dicke in die mehrfach-laminierten Gewebetransplantate stellt dementsprechend die folgenden Vorteile gegenüber nicht-perforierten, mehrfach-laminierten Blättern bereit:

1. Erhöhtes Durchtreten von Flüssigkeiten (einschließlich Gewebeflüssigkeiten) durch das Material; und
2. Erhöhte Haftkraft zwischen benachbarten Schichten.

Das submucosale Gewebe kann unter Verwenden einer breiten Vielfalt an Vorrichtungen, welche Fachleuten bekannt sind, perforiert werden. Das zum Perforieren des submucosalen Gewebes verwendete Verfahren ist nicht entscheidend, vorausgesetzt, dass die gesamte strukturelle Unversehrtheit des submucosalen Gewebes erhalten bleibt.
In bevorzugten Ausführungsformen führt die Perforation des submucosalen Gewebes nicht zur Entnahme wesentlicher Mengen an Gewebe. Die Perforationen werden beispielsweise durch Drücken eines spitzen, festen Gegenstands durch das Gewebe ausgebildet, so dass das Gewebe während des Einschiebens eines festen Gegenstandes beiseite gedrückt wird, statt das Material auszubohren. Andere Möglichkeiten zum Perforieren des Gewebes schließen den Einsatz von Ballistik, Schneidegeräten, Laserstrahlen oder enzymatischen oder chemischen Behandlungen ein.
In einer Ausführungsform wird das submucosale Gewebe perforiert, indem man einen Stift oder eine feste Nadel in/durch das Gewebe drückt. In der Regel wird eine feste Nadel mit einem Nadelkaliber von 20-23 zur Ausbildung der Perforationen verwendet. So wird während des Vorgangs des Ausbildens der Perforationen keine wesentliche Menge an Gewebe entfernt, jedoch wird ein Teil jeder Schicht herausgerissen und in eine benachbarte Schicht gedrückt, was eine verklammernde Wirkung bereitstellt. Diese „verklammernde" Wirkung kann weiter verstärkt werden, indem ein Teil der Perforationen von einer Seite des Transplantats aus und die übrigen Perforationen von der gegenüber liegenden Seite des Transplantats aus ausgebildet werden.
4 stellt eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Perforieren der Transplantatkonstruktionen aus submucosalem Gewebe dar. Die Vorrichtung umfasst einen Grundkörper (1) und eine Vielzahl von Edelstahlstiften (2), die in den Grundkörper (1) integriert sind und über die Oberfläche des Grundkörpers herausragen. Der Grundkörper umfasst Teile aus Epoxid (E) und Delrin^® (D) und ist 3,2 Inch (8,2 cm) lang, 1,85 Inch (4,74 cm) breit und 0,5 Inch (1,3 cm) dick. Die Teile aus Epoxid und Delrin^® sind jeweils 3,2 Inch (8,2 cm) lang, 1,85 Inch (4,74 cm) breit und 0,25 Inch (0,64 cm) dick. Gemäß dieser Ausführungsform sind die Stifte (2) im Wesentlichen zueinander parallel und bilden einen 90°-Winkel mit der Oberfläche des Grundkörpers aus. Die Stifte (2) haben einen Durchmesser von 0,040 Inch (0,1 cm), sind in einem Abstand von 0,264 Inch (0,67 cm) voneinander (von Mitte zu Mitte benachbarter Stifte) und mit einem Abstand von 0,4 Inch (1 cm) von dem Rand der Vorrichtung beabstandet und ragen 0,25 Inch (0,64 cm) aus dem Grundkörper heraus. Die Vorrichtung enthält somit insgesamt fünfzig Stifte.
Beispiel 1
Submucosales Gewebe wurde gemäß der im U.S. Patent Nr. 4,902,508 beschriebenen Vorgehensweise aus intestinalem Gewebe von Wirbeltieren hergestellt. Streifen aus submucosalem Gewebe wurden aus einem Abschnitt aus intestinalem Gewebe eines warmblütigen Wirbeltieres ausgebildet, wobei dieser Abschnitt die Tunica Mucosa umfasst, die aus sowohl der Tunica Muscularis als auch zumindest dem luminalen Teil der Tunica Mucosa dieses Abschnitts aus intestinalem Gewebe, delaminiert ist. Der Abschnitt aus intestinalem Gewebe wurde entlang der längslaufenden Achse des Abschnitts geschnitten und flach ausgelegt. Dann wurde das Gewebe weiter in mehrere Streifen mit hauptsächlich parallelen Seiten geschnitten.
Mehrere Streifen aus submucosalem Gewebe wurden auf einer 12 mal 12 Inch (31 mal 31 cm) großen, perforierten, Edelstahlplatte angeordnet, wobei ein Teil eines Streifens aus submucosalem Gewebe einen Teil des benachbarten Streifens aus submucosalem Gewebe überlappt. Eine zweite 12 mal 12 Inch (31 cm mal 31 cm) große perforierte Edelstahlplatte wurde anschließend oben auf das submucosale Gewebe gelegt. Die in dieser Ausführungsform verwendeten, perforierten Edelstahlplatten haben 0,045 Inch (0,11 cm) große Perforationen, die geradlinig und 0,066 Inch (0,17 cm) voneinander entfernt angeordnet sind. Ein 50-100 Pfund (22,7-45,5 kg) schweres Gewicht wurde oben auf die zweite Edelstahlplatte gelegt und das Gewebe wurde 24 Stunden lang bei Raumtemperatur verdichtet.
Beispiel 2
Streifen aus submucosalem Gewebe wurden, wie in Beispiel 1 beschrieben, hergestellt. Mehrere Streifen aus submucosalem Gewebe wurden so zwischen zwei perforierten Edelstahlplatten ausgelegt, dass ein Teil eines Streifens aus submucosalem Gewebe einen Teil des benachbarten Streifens aus submucosalem Gewebe überlappt. Die Einrichtung aus „Platte-Submucosa-Platte" wurde auf eine flache Oberfläche gelegt und mit einem saugfähigen Material, um Wasser aufzusaugen, und einer Belüftungsdecke, um eine Durchströmung mit Luft zuzulassen, bedeckt. Anschließend wurde die Einrichtung in einem Nylonbeutel, der einen Vakuumanschluss hat, eingeschlossen. Um die Luft aus der Vakuumtasche zu ziehen, wurde ein Vakuum (größer als 28 Inch (71,8 cm) Hg) angelegt und der resultierende Abfall des Atmosphärendrucks verdichtete und dehydrierte gleichzeitig das submucosale Gewebe. Nach Anlegen des Vakuums für 24 Stunden war das hergestellte Blatt feucht und sehr biegsam. Es war keine Nahtlinie aus der Schichtung des submucosalen Gewebes zu sehen und die Festigkeit eines Blattes mit der Dicke 8 als Prototyp betrug 80 Pfund (36,3 kg), wie in einem Bersttest mit einer Kugel bestimmt wurde.
Beispiel 3
Streifen aus submucosalem Gewebe wurden, wie in Beispiel 1 beschrieben ist, hergestellt. Die Streifen aus submucosalem Gewebe wurden so auf einem Netz angeordnet, dass ein Teil eines Streifens aus submucosalem Gewebe einen Teil des benachbarten Streifens aus submucosalem Gewebe überlappte. Als das Netz mit einer Schicht aus submucosalem Gewebe bedeckt war, wurde eine zweite Schicht aus submucosalem Gewebe so oben auf die erste Schicht gelegt, dass die Ränder der submucosalen Streifen der zweiten Schicht bezogen auf die Ränder der submucosalen Streifen der ersten Schicht einen Winkel ausbildeten.
Nachdem alle Streifen aus submucosalem Gewebe auf dem Netz angeordnet worden waren, wurde ein anderes Netz oben auf die Schichten aus submucosalem Gewebe gelegt und die Sandwich-Anordnung aus „Netz-submucosalem Gewebe-Netz" wurde mit einer Last verdichtet und getrocknet. Dieser Prozess erzeugte ein getrocknetes, großflächiges, submucosales Blatt, das als einheitliche Transplantatkonstruktion von dem Netz abgelöst wurde.
Beispiel 4
Sterilisation von submucosalem Gewebe mit Peressigsäure
Submucosales Gewebe wird 2 Stunden lang bei Raumtemperatur in einer Lösung von Peressigsäure und Ethanol mit einem Verhältnis von 20:1 (ml Peressigsäure zu Gramm submucosalem Gewebe) oder höher eingeweicht. Die Peressigsäure/Ethanol-Lösung umfasst 4 % Ethanol, 0,1 % (Volumen:Volumen) Peressigsäure und als Rest Wasser. Der Bestandteil der 0,1 %-igen Peressigsäure ist eine Verdünnung einer kommerziell erhältlichen 35%-igen Peressigsäure-Stammlösung und so, wie in Tabelle 1 angegeben, definiert. Vorzugsweise wird das submucosale Gewebe, während es in der Peressigsäurelösung eingeweicht wird, auf einer Rotationsvorrichtung geschüttelt. Nach zwei Stunden wird die Peressigsäurelösung abgegossen und gegen eine äquivalente Menge an Ringer-Laktat-Lösung oder phosphatgepufferter Kochsalzlösung (phospate buffered saline, PBS) ausgetauscht und (unter Schütteln) 15 Minuten lang eingeweicht. Das submucosale Gewebe wird vier weiteren Waschvorgängen mit Ringer-Laktat-Lösung oder PBS unterzogen und anschließend für weitere 15 Minuten mit sterilem Wasser gespült.
Tabelle 1: Chemische Zusammensetzung der 35%-igen Peressigsäurelösung
Sterilisation von submucosalem Gewebe mit Ethylenoxid
Nach der Herstellung der mehrfach-laminierten Konstruktionen unter sterilen Bedingungen, wird das Material verpackt und einer zweiten Sterilisation (abschließende Sterilisation) unterzogen. Das Gewebe kann in für Ethylenoxid durchlässiges Plastik eingepackt werden und einer Sterilisation mit Ethylen gemäß Fachleuten bekannten Verfahren unterzogen werden. Das verpackte Material wird im Wesentlichen vier Stunden lang bei 115 °F (46 °C) Ethylenoxid ausgesetzt. Während der Sterilisation wird das Gewebe für mindestens 75 Minuten der vierstündigen Behandlung auch mit einer relativen Feuchtigkeit von 65 % für versorgt. Die hohe Luftfeuchtigkeit verstärkt die Aufnahme von Ethylenoxid durch das Gewebe. Nach den vier Stunden werden das Ethylenoxid, Ethylenchlorhydrin und Ethylenglykol mit Stickstoff und Luft ausgeschwemmt.
Beispiel 5
Bersttest mit einem Ball zum Testen der Festigkeit mit Hilfe eines Druckkäfigs und eines MTS-Zugfestigkeitsprüfgeräts
Die Festigkeit der mehrfach-laminierten Transplantate aus submucosalem Gewebe wird durch die Verwendung eines Materialprüfsystem-(material testing system, MTS)Zugfestigkeitsprüfgeräts bestimmt. Die mehrfach-laminierte Gewebekonstruktion wird so in einer vierseitigen Bügelklammer (Probenklammer) befestigt, dass die Spannung gleichmäßig über die Gewebekonstruktion verteilt ist. Die anfängliche Spannungshöhe wird so eingestellt, dass das Obere der Stahlkugel direkt unter der eben ausgelegten Versuchsprobe positioniert ist. Der Griff der Probenklammer wird so auf seine oberste Position angehoben, dass die Klemmbacken der Klammer die Versuchsprobe aufnehmen können. Die Konstruktion aus submucosalem Gewebe wird auf die Einpassung der Probenklammer zugeschnitten, wobei die Öffnung der Klammer einen Durchmesser von 1 ¾ Inch (1,9 cm) hat. Um den Umriss der Versuchsprobe herum sollte ein halbes Inch (1,3 cm) überschüssiges Material vorhanden sein, so dass eine ausreichende Fläche für die Einklammerung gewährleistet ist. Das submucosale Gewebe wird in den Klemmbacken der Klammer positioniert und befestigt, wobei die Klemmkraft mit Hilfe von auf der oberen Klammer angebrachten Einstellrädern gesteuert wird.
Das eingeklammerte, submucosale Gewebe wird dann mit einer kontrollierten Geschwindigkeit auf eine Metallkugel herabgedrückt, wobei eine Software-Bedienoberfläche des Zugfestigkeitsprüfgeräts zur Steuerung und Messung der auf die Versuchsprobe aufgegebenen Kraft verwendet wird. Die Kraft wird so lange erhöht, bis ein Versagen der Probe eintritt. Das Versagen wird als die maximale Belastung definiert, die dem ersten Durchscheinen der Kugel durch sichtbare, nicht-natürlich vorkommende Unregelmäßigkeiten in der eben ausgelegten Probe entspricht. Wenn die oberste Position der Befestigung vor dem Versagen erreicht wird, werden die vorgegebenen Begrenzungen der Software eingreifen und den Versuch unterbrechen. Der auf dem Microprofiler 458.01 angezeigte Wert für den Belastungspeak wird aufgenommen und die Probe wird entfernt.
Beispiel 6
Eine mehrfach-laminierte Gewebe-Transplantatkonstruktion wurde wie folgt hergestellt: Eine ausreichende Menge submucosales Gewebe wird aus dem Darm eines Wirbeltieres hergestellt, geschnitten und verflacht und mit Peressigsäure desinfiziert, wie es in Beispiel 4 beschrieben ist (es werden etwa 70 Gramm submucosales Gewebe für eine 10 cm × 15 cm große Vorrichtung benötigt). Chirurgenhandschuhe, Gesichtsmaske und Haube sollten nach der Sterilisation des Gewebes mit Peressigsäure getragen werden, um eine Kontamination mit organischen Substanzen und aus der Luft stammenden Teilchen zu minimieren.
Die Streifen aus submucosalem Gewebe werden oben auf einer ersten perforierten Edelstahlplatte in der gewünschten Ausrichtung angeordnet. Die verwendeten Edelstahlplatten sind perforierte Edelstahlplatten mit 0,045 Inch (0,11 cm) runden Perforationen, die geradlinig und 0,066 Inch (0,17 cm) voneinander entfernt angeordnet sind. Nach der Ausbildung einer Schicht aus submucosalem Gewebe wird das submucosale Gewebe ausgestrichen, um Luftbläschen zu entfernen. Weitere Schichten werden darauf gelegt, bis die Einrichtung vollständig ist. Sich um die mehrfach-laminierte Struktur herum befindendes, überschüssiges Material wird mit einer Schere entfernt. Das Gewicht des submucosalen Mehrfach-Laminats wird aufgenommen. Eine zweite Edelstahlplatte (mit 0,045 Inch (0,11 cm) runden Perforationen, die geradlinig und 0,066 Inch (0,17 cm) voneinander entfernt angeordnet sind) wird oben auf die mehrfach-laminierte Konstruktion gelegt.
Die mehrfach-laminierte Konstruktion kann gegebenenfalls mit einem „Andruckroller ausgerollt" werden, so dass eingeschlossene Luft und eingeschlossenes Wasser entfernt werden.
Für das Ausrollen des Materials mit einem Andruckroller, werden die beiden, das submucosale Gewebe umgebenden, perforierten Metallplatten zwischen zwei Blätter aus Polypropylen (Kimberly Clark, Klasse 100 „Crew Wipe") gelegt und die gesamte Einrichtung wird zwischen zwei Schichten einer Abdeckfolie aus Nylon (Zip Vac, Auburn WA), die größer als 1 ° × 1 ° sind, angeordnet. Anschließend wird ein gewogener Zylinder mehrere Male (mindestens dreimal) über die Einrichtung gerollt.
Um die mehrfach-laminierte Transplantatkonstruktion aus submucosalem Gewebe zu perforieren, wird die Einrichtung teilweise zerlegt, so dass die oberste Oberfläche des Gewebetransplantats freigelegt wird, und ein Stück Abdeckfolie aus Nylon wird direkt auf die oberste Schicht aus Submucosagewebe gelegt. Die mehrfach-laminierte Transplantatkonstruktion aus submucosalem Gewebe wird dann umgedreht auf eine Werkstückoberfläche aus Styrofoam^® gelegt, und die erste Edelstahlplatte wird vorsichtig entfernt. Die freigelegte Oberfläche der Submucosa wird dann mit einem Stück Abdeckfolie aus Nylon bedeckt. Anschließend wird die Gewebe-Transplantatkonstruktion perforiert und sodann die obere Abdeckfolie aus Nylon entfernt. Danach wird die mehrfach-laminierte Transplantatkonstruktion aus submucosalem Gewebe wieder umgedreht und zurück auf die perforierte Edelstahlplatte gelegt. Die Abdeckfolie aus Nylon wird von der obersten Oberfläche der Submucosa entfernt, und eine zweite perforierte Edelstahlplatte wird oben auf die mehrfach-laminierte Transplantatkonstruktion aus submucosalem Gewebe gelegt.
Die mehrfach-laminierte Transplantatkonstruktion aus submucosalem Gewebe wird dann unter dehydrierenden Bedingungen wie folgt verdichtet:
Eine Schicht aus saugfähigem Material (NuGauze), die größer als die perforierten Platten ist, wird auf eine Tischoberfläche (oder einen anderen glatten, ebenen Untergrund) gelegt. Die Edelstahlplatten – mit der mehrfach-laminierten Transplantatkonstruktion aus submucosalem Gewebe zwischen sich – werden oben auf das saugfähige Material gelegt. Eine weitere Schicht aus saugfähigem Material (das etwa genauso groß wie das erste Blatt aus saugfähigem Material ist) wird oben auf die Edelstahlplatten gelegt. Eine Belüftungsdecke (Zip Vac, Auburn WA) wird oben auf das saugfähige Material gelegt. Vorzugsweise ist die Belüftungsdecke ein wenig größer als die Gegenstände, die sie bedeckt.
Gegebenenfalls können Elektroden mit dem submucosalen Gewebe in Kontakt gebracht werden, um die Messung der Impedanz über das Gewebe zu ermöglichen. In der Regel wird das Gewebe eine für die Erzeugung eines steifen, aber biegsamen Materials ausreichende Zeit lang verdichtet. Ein ausreichendes Dehydrieren des Gewebes zeigt sich durch einen Anstieg der Impedanz von durch das Gewebe fließendem, elektrischem Strom. Wenn sich die Impedanz um 100-200 Ohm erhöht hat, ist das Gewebe ausreichend dehydriert und der Druck kann abgebaut werden.
Auf der Tischoberfläche wird eine Einfassung aus Chromatklebeband um die Einrichtung und die Fläche, die vakuumverdichtet werden soll, aufgebracht. Der Schutzstreifen wird von dem Band abgezogen und ein Stück Abdeckfolie aus Nylon mit dem bereits daran gehefteten Anschlussstutzen wurde oben auf die vom Chromatband eingefasste Fläche gelegt (siehe 3a und 3b) und an das Band geklebt. Die Belüftungsdecke, wenn sie verwendet wird, und die Vakuumpumpe werden eingeschaltet. Der Beutel sollte auf Falten (wenn welche vorhanden sind, sollten sie geglättet werden) und eine ungenügende Abdichtung zwischen dem Farbklebeband und der Abdeckfolie aus Nylon (wenn dies der Fall ist, sollte es ausgebessert werden) überprüft werden. Ein Vakuum sollte bis zu einer Höhe von 25 bis 30 psi_vac (1,72 bis 2,07 bar) gesaugt werden. Nach dem Ansaugen des Vakuums bis zum gewünschten Hydrierungsgrad (etwa 24 Stunden), wird die Abdichtung des Beutels an einem festgeklebten Bereich aufgebrochen, die Vakuumpumpe ausgeschaltet und die einheitliche, perforierte, mehrfach-laminierte Transplantatkonstruktion aus submucosalem Gewebe entnommen. Mit Hilfe einer Schere kann jeder Teil des Gewebetransplantats, der nicht das vollständige Ausmaß an Überlappung erreicht hat, abgeschnitten werden.
Beispiel 7
Die Transplantatkonstruktion aus submucosalem Gewebe kann auch, wie folgt, nach der Ausbildung der einheitlichen, mehrfach-laminierten Konstruktion perforiert werden. Die mehrfach-laminierte Konstruktion wird gemäß Beispiel 3 ausgebildet. Das Sandwich aus Netz und submucosalem Gewebe wurde aus der Trockeneinrichtung genommen und das Gewebe wurde perforiert. Das Transplantat wurde perforiert, indem ein Nagel zwischen den Draht des Netzes hindurch geführt wurde und der Nagel an mehreren Stellen auf der Transplantatoberfläche durch das Gewebe gedrückt wurde. Das perforierte, mehrfach-laminierte, submucosale Gewebe wurde sodann in Quadrate (4 ½ × 4 ½ Inch) (11,4 cm × 11,4 cm) geschnitten und zum Zweck der Kennzeichnung markiert.
Beispiel 8
Eine perforierte, pseudoisolaminierte Konstruktion wurde wie folgt hergestellt: Streifen aus submucosalem Gewebe wurden in 4 Schichten auf einem Drahtnetz angeordnet. Die erste Schicht wurde direkt auf dem Netz ausgelegt und die übrigen drei Schichten wurden in einem Winkel von 45°, 90° bzw. 135°, bezogen auf die erste Schicht, oben auf die erste Schicht gelegt (siehe 2a-c). Ein zweites Netz wurde oben auf das submucosale Gewebe gelegt, und das Gewebe wurde zwischen dem Netz in einem Sandwich eingelegt und mit C-Klammern an dem Trockengestell befestigt. Vor dem Gestell wurde ein Ventilator aufgestellt und eingeschaltet. In einem Schachbrettmuster wurden Öffnungen durch das Gewebe gebohrt, wobei das Netz als Orientierung verwendet wurde. (D.h. jeder alternierende Abstand im Netz wurde zum Perforieren des Gewebes verwendet.) Entsprechend ergab sich folgendes Muster:
Die Perforierung des Gewebes wurde vor der Fertigstellung gestoppt, weil das Gewebe zerrissen wurde. Daher wurde das submucosale Gewebe 25 Minuten lang mit dem Ventilator auf höchster Stufe getrocknet. Dann wurden die restlichen Perforationen im Gewebe gemäß dem Originalmuster gemacht.
Das Blatt wurde über Nacht trocknen gelassen, entnommen, in Quadrate geschnitten und zur Kennzeichnung markiert.
Beispiel 9
Vergleich der Festigkeit von perforiertem und nicht-perforiertem, submucosalem Gewebe
Achtschichtige, pseudoisotrope, mehrfach-laminierte Gewebe-Transplantatkonstruktionen wurden gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt. Die Konstruktionen wurden (einheitlich) perforiert und die Festigkeit dieser Konstruktionen wurde in dem in Beispiel 5 beschriebenen Bersttest mit einer Kugel mit nicht-perforierten Konstruktionen verglichen. Es wurden drei getrennte Versuche durchgeführt und die beim Versagen aufgebrachte Kraft (in Pfund) wurde aufgenommen.

a) Die perforierte Konstruktion umfasste 1,0 mm Perforationen, die einheitlich 6,71 mm voneinander entfernt beabstandet waren. Vier nicht-perforierte Konstruktionen und vier perforierte Konstruktionen wurden untersucht und die Mittelwerte bestimmt. Die nicht-perforierte Konstruktion versagte bei 94,11 ± 7 Pfund (42,7 kg), während die perforierte Konstruktion bei 83,572 ± 6 Pfund (37,9 kg) versagte.
b) Die perforierte Konstruktion umfasste 1,0 mm Perforationen, die einheitlich 6,71 mm voneinander entfernt beabstandet waren. Vier nicht-perforierte Konstruktionen und vier perforierte Konstruktionen wurden untersucht und die Mittelwerte bestimmt. Die nicht-perforierte Konstruktion versagte bei 73,71 ± 9 Pfund (33,4 kg), während die perforierte Konstruktion bei 62,35 ± 2 Pfund (28,3 kg) versagte.
c) Bei diesem Versuch wurden zwei perforierte Konstruktionen mit der nicht-perforierten Kontrolle verglichen: die erste perforierte Konstruktion mit 1,0 mm Perforationen, die einheitlich 6,71 mm voneinander entfernt beabstandet waren, und die zweite mit 1,0 mm Perforationen, die einheitlich 3,35 mm voneinander entfernt beabstandet waren. Zwei nicht-perforierte Konstruktionen, zwei der ersten perforierten Konstruktion und sieben der zweiten perforierten Konstruktion wurden untersucht und die Mittelwerte bestimmt. Die nicht-perforierte Konstruktion versagte bei 70,17 ± 12 Pfund (31,8 kg), während die erste perforierte Konstruktion bei 79,94 ± 8 Pfund (36,3 kg) und die zweite Konstruktion bei 62,39 ± 7 Pfund (28,3 kg) versagte.

Vergleich von perforiertem und nicht-perforiertem, submucosalem Gewebe als Gewebe-Transplantatkonstruktionen
In dem folgenden Beispiel wurden acht Schichten umfassende, mehrfach-laminierte Gewebe-Transplantatkonstruktionen in sowohl perforierter als auch nicht-perforierter Form hergestellt. Die perforierten Konstruktionen wurden mit Hilfe der in 4 gezeigten Vorrichtung perforiert. Die resultierenden perforierten Gewebekonstruktionen hatten Löcher mit einem Durchmesser von 0,40'', die in einem regelmäßigen Abstand (6,7 mm voneinander entfernt) beabstandet waren.
Bei der durchgeführten Studie wurden 24 Ratten verwendet. Die Ratten wurden in zwei Gruppen von jeweils 12 Tieren eingeteilt. In die erste Gruppe wurde ein 8-schichtiges, nicht-perforiertes, mehrfach-laminiertes Blatt aus submucosalem Gewebe implantiert. In die zweite Gruppe wurde ein 8-schichtiges, perforiertes, mehrfach-laminiertes Blatt implantiert. Die 12 Ratten in jeder Gruppe wurden weiter in kleinere Gruppen unterteilt, welche sich nur durch das Verfahren der abschließenden Sterilisation unterschieden.

1. Untergruppe #1 in jeder Hauptgruppe erhielt keine in der letzten Einrichtung durchgeführte, abschließende Sterilisation.
2. Untergruppe #2 erhielt 2,5 mrad Gammabestrahlung, die als abschließendes Sterilisationsverfahren auf die letzte Einrichtung aufgebracht wurde.
3. Untergruppe #3 erhielt 1,5 mrad Gammabestrahlung, die als abschließendes Sterilisationsverfahren auf die letzte Einrichtung aufgebracht wurde.
4. Untergruppe #4 erhielt 1,5 mrad Elektronenstrahl-Bestrahlung als abschließendes Sterilisationsverfahren in der letzten Einrichtung.
5. Untergruppe #5 erhielt 1,5 Ethylenoxid (durchgeführt an der Purdue University), das als abschließendes Sterilisationsverfahren auf die letzte Einrichtung aufgebracht wurde.
6. Untergruppe #6 erhielt 1,5 Ethylenoxid (durchgeführt bei Centurion Labs), das als abschließendes Sterilisationsverfahren auf die letzte Einrichtung aufgebracht wurde.

Die Ergebnisse dieser Untersuchungen (ausschließlich der abschließenden Sterilisation als Variable) zeigten, dass eine Perforierung die Ansammlung von Flüssigkeit zwischen den mehrfach-laminierten Blättern während der Remodelling-Phase deutlich verminderte. Am Tag 14 wurde aus jeder Untergruppe ein Tier getötet und ein zweites Tier aus jeder Untergruppe wurde am Tag 28 getötet. Am Tag 14 hatten sich bei den Tieren, die die Gewebetransplantate ohne Perforationen erhalten hatten, zahlreiche „Zysten" aus serosanguinöser Flüssigkeit zwischen den mehrfach-laminierten Blättern und um das Transplantat herum angesammelt. In den Tieren, die die perforierten Gewebetransplantate erhalten hatten, war das Ausmaß der Ansammlung von Flüssigkeit, beides sowohl im Hinblick auf die Anzahl der Zysten als auch die Größe der Zysten, deutlich geringer.
Am Tag 28 lagen praktisch keine Anzeichen für eine Ansammlung von Flüssigkeit in dem Transplantat der Gruppe, die die perforierten Gewebetransplantate erhalten hatte, vor, wohingegen Gruppen, die die nicht-perforierten Gewebetransplantate erhalten hatten, noch immer kleine Taschen aus Flüssigkeit aufwiesen.
Dementsprechend hat das Perforieren des submucosalen Gewebes vor der Implantation in den Wirt eine erhebliche Auswirkung auf die Heilung und das Remodelling. Die Perforationen schienen als eine Art Kanal zu dienen, durch den die Flüssigkeit durch das gesamte Transplantat fließen konnte, anstatt sich zwischen den Blättern zu sammeln. Daneben war keine sichtbare Auftrennung der Schichten der perforierten, mehrfach-laminierten Gewebetransplantate zu erkennen, was zumindest zum Teil den Perforationen zugerechnet werden konnte.
Beispiel 10
Vergleich von submucosalem Gewebe, Dexon^® und Marlex^® als Gewebe-Transplantatkonstruktionen zur Verwendung bei Bruchoperationen
Die Wirksamkeit von submucosalem Gewebe, Dexon^® und Marlex^® als Gewebe-Transplantatkonstruktionen wird in zwei separaten Tierstudien untersucht werden. Die Studie Nr. 1 verwendet ein Hunde-Modell und die Studie Nr. 2 ein Rattenmodell.
Studie Nr. 1 – Hundemodell
Dreißig Hunde werden per Zufall in drei Gruppen mit jeweils zehn Hunden eingeteilt. Ein über die gesamte Dicke der Körperwand reichender Defekt wird in der bauchwärts gesehen lateralen Abdominalwand jedes Hundes erzeugt. Der Defekt misst 5 cm × 5 cm (B × L) und lässt das Bauchfell unversehrt. Der Defekt wird lateral zur Mittellinie, an der linken Seite, erzeugt werden und betrifft hauptsächlich die Sehnenplatte des Bauchs. Der laterale Teil des Defekts erreicht den distalen Teil der abdominalen Skelettmuskelschichten. Die defekte Stelle wird mit einer der drei Vorrichtungen repariert: kleine intestinale Submucosa, Dexon^® oder Marlex^®-Netz. In jeder Gruppe werden zehn Tiere verwendet (d.h. zehn Tieren wird eine der drei Vorrichtungen implantiert). Aus jeder Gruppe werden zwei Tiere an jedem der folgenden Zeitpunkte getötet: eine Woche, ein Monat, drei Monate, sechs Monate und zwei Jahre nach der Implantation. Den Endpunkt der Studie bildet die Morphologie (sowohl makroskopisch als auch mikroskopisch) der Transplantatmaterialien und des umgebenden Gewebes zum Zeitpunkt der Tötung.
Studie Nr. 2 – Rattenmodell
Der Versuchsaufbau für die Studie mit Ratten entspricht demjenigen, der oben bei der Studie mit Hunden beschrieben ist, mit einer Ausnahme: in jeder Gruppe sind dreißig Tiere und aus jeder Gruppe werden zu jedem Zeitpunkt sechs Tiere getötet. Der Endpunkt der Studie wird der gleiche sein; d.h. das makroskopische und mikroskopische Erscheinungsbild des Transplantatmaterials und des umgebenden Gewebes zum Zeitpunkt der Tötung.
Probenvorbereitung
Die Vorrichtungen für die Bruchoperationen werden wie folgt hergestellt werden:

1. Intestinales, submucosales Gewebe: die Transplantatkonstruktionen aus submucosalem Gewebe für die Implantation werden, wie in Beispiel 3 beschrieben ist, hergestellt werden. Das Rohmaterial wird unter Verwenden eines axialen Bersttests überprüft werden. Nur Chargen mit einer mittleren Berstkraft von 3,0 lbs (13,3 N) oder höher, werden im Herstellungsverfahren verwendet werden. Die Parameter der Beschaffenheit der Vorrichtung umfassen die folgenden:
a) Die Streifen aus submucosalem Gewebe werden unter Ausbildung eines zweischichtigen, großflächigen Blattes aus submucosalem Gewebe mit benachbarten Streifen überlappt werden (50 % Überlappung).
b) Ein zweites Blatt aus submucosalem Gewebe wird ausgebildet und in einem Winkel von 45°, bezogen auf das erste Blatt aus submucosalem Gewebe, auf das erste Blatt gelegt.
c) Ein drittes Blatt aus submucosalem Gewebe wird ausgebildet und in einem Winkel von 45°, bezogen auf das zweite Blatt, auf das erste Blatt gelegt.
d) Ein viertes Blatt aus submucosalem Gewebe wird ausgebildet und, bezogen auf das dritte Blatt, auf das erste Blatt aus submucosalem Gewebe gelegt.

Auf die Weise wird eine homolaminierte Konstruktion, die acht Schichten intestinales, submucosales Gewebe (das aus der Tunica Muscularis und dem luminalen Teil der Tunica Mucosa einer Wirbeltierspezies delaminiert ist) umfasst, hergestellt. Die Konstruktion ist im Wesentlichen rechteckig geformt und hat eine Größe von 10 cm × 15 cm Länge mal Breite. Die Transplantatkonstruktion wird mit einem Andruckroller gerollt, so dass Luft und Wasser zwischen den Laminatschichten entfernt werden, und das Gewebe wird mit festen Nadeln mit einem Nadelkaliber von 20 perforiert. Die Perforationen sind gleichmäßig in einem Abstand von 6-7 mm voneinander beabstandet. Die Konstruktion wird unter dehydrierenden Bedingungen verdichtet und mit Ethylenoxid sterilisiert.

2. Dexon^®: das für die Bruchoperationen verwendete Material wird von Owens & Minor aus Indianapolis erhalten werden.
3. Marlex^®: das für die Bruchoperationen verwendete Material wird von Owens & Minor aus Indianapolis erhalten werden.

Die physikalischen Eigenschaften der Transplantate aus submucosalem Gewebe werden wie folgt charakterisiert werden: Fünf mehrfach-laminierte Gewebe-Transplantatkonstruktionen werden, wie in diesem Beispiel beschrieben ist, hergestellt werden. Zunächst werden die Transplantatkonstruktionen jeweils mit NAmSA (Northwood, OH) auf Sterilität und Pyrogene untersucht werden. Eine Transplantatkonstruktion aus jeder Charge der Vorrichtungen wird in einem Bersttest mit einer Kugel, wie in Beispiel 7 beschrieben ist, überprüft werden. Eine Konstruktion wird als Reserveprobe für das Archiv eingelagert werden. Drei der Transplantatkonstruktionen werden verwendet werden. Jede Transplantatkonstruktion wird anhand ihres Herstellungsdatums und der Nummer der Transplantatkonstruktion identifiziert werden. Bei Dexon^® und Marlex^® werden die Vorrichtungen anhand der Chargennummer und des Herstellungsdatums, die auf der Markierung auf der Vorrichtung angegeben sind, charakterisiert werden.
Die in dieser Studie verwendeten Hunde werden bei LBL Kennels gekauft werden und die in dieser Studie verwendeten Ratten werden bei Harlan Sprague Dawley, Inc. gekauft werden.
Chirurgische Vorgehensweise
Hunde: Jedes Tier wiegt zwischen 18 und 25 kg. Jedes Tier wird mit intravenös verabreichtem Thiopentalnatrium betäubt, intubiert und mit Isofluran und Sauerstoff unter Inhalationsanästhesie gehalten werden. Unter einer chirurgischen, flachen Betäubung wird die Operationsstelle abgeklammert und gewaschen werden. Die Operationsstelle wird mindestens 3 cm lateral (links) zur Mittellinie lokalisiert und in einer Kaudalposition sein, so dass die Stelle nur distale Fasern des Muskels zwischen Rektum und Unterleib umfasst.
Es wird ein längslaufender Schnitt in die Haut gemacht werden, wobei eine Zerlegung des subcutanen Gewebes durchgeführt wird, um eine Fläche von 5 cm × 5 cm offen zu legen. Ein über die gesamte Dicke reichender Defekt wird in der Abdominalwand erzeugt werden, wobei alle Gewebe außer der Haut, der Subcutis und des Bauchfells entfernt werden. Das Bauchfell und die darüber liegende Transversalis Fascia werden unversehrt gelassen.
Die Stelle des Defekts wird entweder mit der Konstruktion aus submucosalem Gewebe, der Vorrichtung zur Bruchoperation aus Dexon^® oder der Vorrichtung zur Bruchoperation aus Marlex^®-Netz repariert werden. Die Stelle des Defekts wird mit einem Abschnitt von jeder dieser Vorrichtungen, der jeweils die gleiche Größe wie der Defekt hat, aufgefüllt werden. Die Vorrichtungen werden mit dem benachbarten normalen Gewebe der Körperwand mit dem Nahtmaterial 2-0 Prolene vernäht werden. Das darüber liegende, subcutane Gewebe wird nach der Einführung eines Penrose-Drains, der neben der Nahtlinie aus der Haut kommt, geschlossen werden.
Ratten: Jedes Tier wird mit einer intraperitoneal verabreichten Injektion von Pentobarbitalnatrium (40 mg/kg) betäubt, worauf eine Inhalation (Nasendüse) von Methoxyfluran und Sauerstoff, die zur Aufrechterhaltung einer chirurgischen, flachen Betäubung nötig sind, erfolgt. Die chirurgische Vorgehensweise wird derjenigen, die oben für die Hunde beschrieben worden ist, entsprechen, mit der folgenden Ausnahme: die Stelle des Defekts misst 1,5 cm × 1,5 cm. Die Position des Defekts wird in der gleichen relativen Position sein, die in der Hundestudie beschrieben wurde; auf der bauchwärts gesehen lateralen Abdominalwand. Die Naht, die hier zur Befestigung der Reparaturvorrichtungen verwendet wird, wird 2-0 Prolene sein.

Claims

Einheitliche, mehrfach-laminierte Gewebe-Transplantatkonstruktion, umfassend mehrere Streifen Submucosa, wobei jeder der mehreren Streifen erste und zweite ebene Oberflächen besitzt und jeder Streifen Submucosagewebe eines warmblütigen Wirbeltieres umfasst, wobei die Transplantatkonstruktion eine ebene Oberfläche mit einer Oberfläche größer als die Oberfläche irgendeiner planaren Oberfläche der einzelnen Streifen besitzt, die verwendet wurden, um die Konstruktion zu bilden, wobei die Transplantatkonstruktion des weiteren mit einer Vielzahl von Perforationen versehen ist, die einer Flüssigkeit erlauben, durch die Transplantatkonstruktion hindurchzutreten.
Transplantatkonstruktion gemäß Anspruch 1, wobei die Submucosa intestinale Submucosa ist.
Transplantatkonstruktion gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei jede der Perforationen eine längslaufende Perforationsachse definiert und jede Perforation so ausgebildet ist, dass die Perforationsachse nicht senkrecht zur ebenen Oberfläche ist.
Transplantatkonstruktion gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Transplantatkonstruktion eine einheitliche, heterolaminare Transplantatkonstruktion ist.
Transplantatkonstruktion gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Transplantatkonstruktion eine einheitliche, homolaminare Transplantatkonstruktion ist.
Transplantatkonstruktion gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Submucosastreifen so aufbereitet sind, dass sie eine Dehnung von nicht mehr als 20 % besitzen.
Transplantatkonstruktion gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Perforationen einheitlich über die Oberfläche der Transplantatkonstruktion verteilt sind.
Transplantatkonstruktion gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Perforationen jeweils mit einem Abstand von ungefähr 2 bis ungefähr 20 mm beabstandet sind.
Transplantatkonstruktion gemäß Anspruch 8, wobei die Perforationen einheitlich über die Oberfläche der Transplantatkonstruktion verteilt sind.
Transplantatkonstruktion gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Perforationen im Wesentlichen einheitliche Größe besitzen und einen Durchmesser von ungefähr 0,5 bis 3 mm besitzen.
Gewebetransplantatkonstruktion gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Streifen des Submucosagewebes im Wesentlichen aus der Tunica Submucosa, der Muscularis Mucosa und dem Stratum Compactum der Tunica Mucosa bestehen.
Gewebetransplantatkonstruktion gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Streifen aus Submucosagewebe, die die Konstruktion bilden, so orientiert sind, dass die Konstruktion pseudoisotrope Eigenschaften besitzt.
Gewebetransplantatkonstruktion gemäß Anspruch 4, wobei die Blätter des Submucosagewebes, die die Konstruktion bilden, so orientiert sind, dass die Konstruktion pseudoisotrope Eigenschaften besitzt.
Verfahren zum Herstellen einer verbesserten, einheitlichen, mehrfach-laminierten Gewebe-Transplantatkonstruktion, wobei das Verfahren umfasst: Überlappen mindestens eines Teils eines Streifens aus Submucosagewebe mit einem anderen Streifen aus submucosalem Gewebe, wobei die Streifen aus submucosalem Gewebe aus sowohl der Tunica Muscularis als auch dem luminalen Teil der Tunica Mucosa eines warmblütigen Wirbeltiers delaminiert sind; Verdichten mindestens des überlappenden Teils der Streifen aus submucosalem Gewebe unter Bedingungen, die zumindest das teilweise Dehydrieren des verdichteten submucosalen Gewebes erlauben, sodass die Oberfläche der Transplantatkonstruktion größer als die Oberfläche irgendeines der einzelnen Streifen, die zum Ausbilden der Konstruktion verwendet wurden, ist, und Perforieren mindestens des überlappenden Teils aus submucosalem Gewebe.
Verfahren gemäß Anspruch 14, gekennzeichnet durch das einheitliche Verteilen der Perforationen auf der Oberfläche der Transplantatkonstruktion.
Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei die Perforationen in dem Gewebe durch Eindrücken von Stiften (2) in das Gewebe hergestellt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei die Stifte (2) in das Gewebe unter einem anderen Winkel, als 90° zur Ebene der Oberfläche des Transplantats eingedrückt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei das Gewebe bis auf einen Wassergehalt von ungefähr 10 bis 20 Gew.-% zu dem Zeitpunkt, wenn das Gewebe perforiert wird, getrocknet wurde.
Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei die Streifen aus Submucosagewebe, die die Konstruktion bilden, so ausgerichtet sind, dass die Konstruktion pseudoisotrope Eigenschaften besitzt.
Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei die Submucosateilstreifen so aufbereitet sind, dass sie eine Dehnung von nicht mehr als 20 % besitzen.
Verfahren gemäß Anspruch 14, das des Weiteren die Schritte des Ausbildens mehrerer Blätter aus submucosalem Gewebe aus den überlappenden Streifen; und Überlappen eines ersten Blattes aus submucosalem Gewebe mit einem weiteren Blatt aus submucosalem Gewebe umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 21, wobei die Blätter aus submucosalem Gewebe als homolaminierte Blätter ausgebildet sind.
Gewebetransplantatkonstruktion gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Transplantatkonstruktion mit mindestens 2,0 Perforationen pro cm² perforiert ist.