DE68918155T2

DE68918155T2 - Chirurgisches Klebstoffmaterial.

Info

Publication number: DE68918155T2
Application number: DE68918155T
Authority: DE
Inventors: Dennis M Brown; Edward E Luck; David H Sierra
Original assignee: PROJECT HEAR; Matrix Pharmaceutical Inc
Current assignee: Cohesion Corp Palo Alto Calif Us Matrix Phar
Priority date: 1988-05-02
Filing date: 1989-04-28
Publication date: 1995-03-02
Anticipated expiration: 2009-04-29
Also published as: CA1339090C; JPH0271747A; ES2064439T3; EP0341007A2; JP2774141B2; ATE111360T1; EP0341007A3; DE68918155D1; EP0341007B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft chirurgische Klebstoffmaterialien.
Frühe chirurgische Klebstofformulierungen auf Fibrinogenbasis wiesen eine Reihe von Nachteilen auf. Die Fibrinlösungen enthielten notwendigerweise einen hohen Anteil an Fibrinogen (etwa 8-10%), das nur mit Schwierigkeiten aus Fibrinogenlyophilisaten hergestellt werden konnte. Dieses sogenannte Kryopräzipitat war relativ instabil und mußte bis zur Verwendung bei Temperaturen von weniger als -20ºC gelagert werden. Formulierungen zur Verbesserung der Stabilität des Kryopräzipitats umfaßten die Zugabe von Plasminogenaktivator- oder Albumin-Inhibitoren. Die Fibrinogenkonzentrate wurden kurz vor dem Auftragen auf die Wunde mit Thrombin vermischt.
Andere Formulierungen chirurgischer Klebstoffe wiesen eine Porenstruktur auf Kollagenbasis zum Abdecken von Wunden auf, wobei ein Vlies aus Kollagenfasern auf die Wunde aufgebracht wurde. Das Vlies wurde unter Verwendung einer Fibrinogen- Thrombin-Mischung an der Wunde fixiert, die entweder auf der Innenseite oder der Außenseite des Kollagenvlieses aufgetragen war. Es stellte sich jedoch heraus, daß das Fibrinogen rasch gerinnt und daher nicht wirksam in das Kollagenvlies eindringen kann.
Die derzeitigen Formulierungen verwenden patienten-autogene Fibrinogenklebstoffe zusammen mit Thrombin. Während die Verwendung von autogenem Fibrinogen Probleme bezüglich der Abstoßung des Materials vermeidet, erfordern die Klebstoffe relativ große Mengen an Patientenblut. Weiters reichen die Verarbeitungszeiten von einer Stunde bis über Nacht und erfordern sowohl die Ausrüstung als auch das Fachwissen ausgebildeter Techniker eines klinischen Blutlabors in einem Krankenhaus. Zusätzlich wird eine Anzahl an Reagenzien in das Blut eingebracht, um das Fibrinogen und verwandte Proteine aus dem Plasma in einigen patienten-autogenen Fibrinklebstoff- (AFG) Formulierungen zu fraktionieren und zu konzentrieren.

Einschlägige Literatur

Die US PS Nr. 4.650.678 beschreibt eine feste Fibrinogenformulierung, die eine Substanz mit einem Harnstoff- oder Guanidinrest enthält, um die Löslichkeit und Viskosität von Fibrinogenlösungen zu erhöhen. Die US PS Nr. 4.600.574 beschreibt einen chirurgischen Klebstoff auf Basis eines flächigen Materials bestehend aus Kollagen, Gelatine oder Polysaccharid, das mit einer Lösung aus Fibrinogen und Faktor XIII imprägniert ist, welches Material zur Bildung einer Matrix lyophilisiert ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt einen chirurgischen Klebstoff bereit, umfassend in einer wässerigen Zusammensetzung autogenes Patientenplasma, Kollagen, Thrombin und gegebenenfalls ein antifibrinolytisches Agens. Der vorliegende Klebstoff wird aus Patientenplasma ohne Verwendung irgendwelcher Reagenzien zur Konzentrierung oder Isolierung des Fibrinogens gebildet. Geeigneterweise wird der Klebstoff als Zweikomponenten-Zusammensetzung formuliert, die knapp vor der Verwendung vermischt wird.

BESCHREIBUNG SPEZIELLER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Es wird ein chirurgisches Klebstoffmaterial unter Verwendung von autogenem Patientenplasma in Verbindung mit Kollagen und Thrombin bereitgetellt. Das Plasma kann direkt oder als Plasmakryopräzipitat verwendet werden, worin das Fibrinogen ohne Verwendung irgendwelcher hinzugefügter Reagenzien konzentriert wurde.
Das chirurgische Klebstoffmaterial umfaßt in einer wässerigen Zusammensetzung autogenes Patientenplasma, Kollagen in einer zum Verdicken der Zusammensetzung ausreichenden Menge, Thrombin in einer Menge, die zum Katalysieren der Polymerisation von im Plasma vorhandenem Fibrinogen ausreicht, und gegebenenfalls ein antifibrinolytisches Agens in einer zum Verlangsamen des Abbaus des resultierenden Klebstoffklumpens ausreichenden Menge. Das chirurgische Klebstoffmaterial ist geeigneterweise als Zweikomponenten-Zusammensetzung formuliert, in der Plasma und Kollagen die erste Komponente und Thrombin gemeinsam mit einem antifibrinolytischen Agens die zweite Komponente darstellen.
Patienten-autogenes Plasma bietet eine Fibrinogenquelle, welche die Klebstoffmaterialkomponente der Zusammensetzung bildet. Nach der herkömmlichen Vorbereitung, welche das Abzentrifugieren von zellulären Blutkomponenten umfaßt, kann es "so wie es ist" verwendet werden. Alternativ dazu kann das Plasma weiterverarbeitet werden, um das Fibrinogen zur Herstellung eines Plasmakryopräzipitats zu konzentrieren. Das Plamakryopräzipitat kann durch Einfrieren des Plasmas über einen Zeitraum von zumindest etwa einer Stunde bei etwa -20ºC und durch anschließendes Lagern des gefrorenen Plasmas über Nacht bei etwa 4ºC zum langsamen Auftauen hergestellt werden. Das aufgetaute Plasma wird zentrifugiert und das Plasmakryopräzipitat durch Entfernung von etwa vier Fünftel des Plasmas geerntet, um ein Kryopräzipitat zu bilden, welches das verbleibende Fünftel des Plasmas umfaßt. Gegebenenfalls kann das Plasmakryopräzipitat mit einem gleichen Volumen von etwa 10% CaCl&sub2;-Lösung vermischt werden. Etwa 0,5 ml bis 1,0 ml entweder des Plasmas oder des Plasmakryopräzipitats bilden 1 bis 2 ml Klebstoffzusammensetzung, die zur Verwendung in der Mittelohrchirurgie ausreicht.
Kollagen, vorzugsweise hypoallergenes Kollagen, ist im Klebstoffmaterial in einer zur Verdickung der Klebstoffmaterialzusammensetzung ausreichenden Menge vorhanden. Das Kollagen kann ein Atelopeptidkollagen sein. Zusätzlich zum Verdicken der Zusammensetzung unterstützt das Kollagen das Fibrin, indem es als makromolekulares Gitterwerk oder Gerüst wirkt, an das sich das Fibrinnetz adsorbiert. Dies verleiht dem resultierenden Klebstoffklumpen mehr Festigkeit und Haltbarkeit mit einer relativ niedrigen Fibrinogen-Konzentration im Vergleich zu verschiedenen konzentrierten autogenen Fibrinogenklebstofformulierungen (d.h. AFGs). Die Menge des Kollagens kann variieren, um je nach der speziellen Anwendung des Klebstoffmaterials Klebstoffe unterschiedlicher Viskosität und Festigkeit zu bilden. Üblicherweise ist das Kollagen eine fließfähige Zusammensetzung, die in phosphatgepufferter Salzlösung dispergiert ist, um eine Endkonzentration in der Klebstofformulierung von 5 mg/ml bis 30 mg/ml, mehr üblich 10 mg/ml bis 20 mg/ml und am üblichsten 15 mg/ml zu ergeben. Kollagen ist aus verschiedenen Quellen im Handel erhältlich, einschließlich Collagen Corporation (die hypoallergenes Kollagen unter der Markenbezeichnung Zyderm verkauft). Kollagen ist im allgemeinen in einer weichen Pastenform und verpackt in einer sterilen Spritze erhältlich. Weitere Beschreibungen von Kollagen finden sich in der US PS Nr. 4.233.360.
Thrombin wirkt für Fibrinogen als Katalysator, um Fibrin, ein unlösliches Polymer, zu bilden. Thrombin ist im chirurgischen Klebstoffmaterial in einer Menge vorhanden, die zum Katalysieren der Polymerisation des im Patientenplasma vorhandenen Fibrinogens ausreicht. Üblicherweise ist das Thrombin in der Klebstoffzusammensetzung in einer Konzentration einer Aktivität von 1 bis 1000 NIH Einheiten (NIHu), mehr üblich 100 bis 500 NIHu und am üblichsten 200 bis 300 NIHu vorhanden. Das Thrombin kann aus einer Vielfalt von Wirtstierquellen, geeigneterweise aus Rindern, stammen. Thrombin ist aus einer Vielzahl an Quellen, darunter bei Parke-Davis, üblicherweise lyophilisiert mit Puffersalzen und Stabilisatoren in Fläschchen erhältlich, die für eine Thrombinaktivität im Bereich von 1000 NIHu bis 10.000 NIHu sorgen. Das Thrombin wird üblicherweise durch Rekonstituieren des Pulvers durch die Zugabe von entweder sterilem destillierten Wasser oder isotonischer Salzlösung hergestellt.
Üblicherweise umfaßt das chirurgische Klebstoffmaterial zusätzlich eine wirksame Menge eines antifibrinolytischen Agens, um die Integrität des Klebstoffklumpens beim Eintreten der Heilungsprozesse zu verbessern. Eine Anzahl an antifibrinolytischen Agenzien ist wohl bekannt; dazu gehören Aprotinin, Cl-Esteraseinhibitor und &epsi;- Aminocapronsäure (EACA). &epsi;-Aminocapronsäure, das einzige durch die FDA genehmigte antifibrinolytische Agens, ist bei einer Konzentration von 5 mg/ml bis 40 mg/ml der endgültigen Klebstoffzusammensetzung, mehr üblich von 20 bis 30 mg/ml, wirksam. EACA ist im Handel als Lösung mit einer Konzentration von 250 mg/ml erhältlich. Geeigneterweise wird die im Handel erhältliche Lösung mit destilliertem Wasser verdünnt, um eine Lösung der erwünschten Konzentration zu ergeben. Diese Lösung wird wünschenswerterweise zum Rekonstituieren der erwünschten Thrombin- Konzentration des lyophilisierten Thrombins verwendet.
Für dentale oder orthopädische Anwendungen können anorganische Mineralien oder eine Mischung anorganischer Mineralien, natürlich vorkommend oder synthetisch, wünschenswerterweise Hydroxyapatit oder Mineralien, die in Knochenpulver oder - spänen vorhanden sind, der Formulierung hinzugefügt werden, am geeignetsten der Plasmafraktion von Komponente 1. Das Mineral oder die Mineralien ist/sind in einem Volumsverhältnis zur Kollagenkomponente von 1:1 bis 4:1 je nach erwünschten Fließeigenschlaften oder beabsichtigten Verwendung und Stelle vorhanden. Zusätzlich können lebensfähige Osteoblasten aus einer Donorstelle geerntet und in die Zusammensetzung, geeigneterweise in Komponente 1, zur Verwendung bei der Transplantation eingearbeitet werden.
Das chirurgische Klebstoffmaterial kann zusätzlich ein Antibiotikum enthalten. Das Antibiotikum kann in die Kollagenkomponente eingearbeitet werden, wenn das Antibiotikum eine Flüssigkeit ist. Alternativ dazu kann das Antibiotikum in der Plasmafraktion von Komponente 2 suspendiert werden, wenn es in Pulverform vorliegt. Die therapeutischen Dosiswerte einer breiten Vielfalt von Antibiotika zur Verwendung in Arzneimittelabgabesystemen sind wohlbekannt. Siehe z.B. Collagen, Band III, Biotechnology; Marcel E. Nimni, Ph.D., Hrsg,. CRC Press, Inc. (1988), S. 209-221, und die hierein zitierten Quellenverweise. Antimikrobielle Agenzien eignen sich insbesondere für Zusammensetzungen, die auf offene Wundwiederherstellungsstellen aufgetragen werden, wie z.B. auf Stellen im Mundbereich oder geschädigte Hautstellen wie z.B. Brandwunden.
Das chirurgische Klebstoffmaterial wird geeigneterweise durch Vermischen der zwei Komponenten knapp vor der Verwendung gebildet. Die erste Komponente umfaßt das autogene Plasma gemeinsam mit Kollagen. Diese Komponente stellt man geeigneterweise durch Vermischung des Plasmas mit Kollagen her, um eine im wesentlichen einheitliche Zusammensetzung unter geringen oder keinen Scherbedingungen bei Umgebungstemperaturen oder tieferen Temperaturen zu bilden. Geeigneterweise kann mittels zweier Spritzen, die durch einen Spritze-zu-Spritze- Verbinder verbunden sind und eine Öffnung mit einem Durchmesser von etwa 1 mm oder weniger aufweisen, im wesentlichen Gleichförmigekit mit einfachen, allgemein erhältlichen Geräten erzielt werden. Im allgemeinen genügen etwa 5 bis 10 Durchgänge durch die Öffnung. Diese Komponente kann während der Operation oder bis zu 8 Stunden vor der Operation hergestellt werden, wenn sie bei Raumtemperatur gelagert wird. Alternativ dazu kann die Plasmafraktion gesammelt und bis zu einer Woche vor dem Vermischen mit der Kollagenfraktion hergestellt werden. Die zweite Komponente umfaßt Thrombin. Wenn ein antifibrinolytisches Agens in der Zusammensetzung vorhanden ist, wird es üblicherweise mit dem Thrombin als Teil von Komponente 2 vermischt. Komponente 2 kann etwa 8 Stunden lang bei Raumtemperatur, etwa 2 Tage lang bei etwa 4ºC oder bis zu einer Woche im gefrorenen Zustand bei -20ºC gelagert werden.
Die zwei Komponenten werden knapp vor ihrer Anwendung am Patienten vermischt. Die Komponenten können mit Konzentrationen formuliert sein, die das Vermischen der Komponenten in im wesentlichen gleichen Volumina ermöglichen, um die endgültige Herstellung des Klebstoffes zu vereinfachen. Geeigneterweise kann eine Zweispritzenhalterung mit einer Einweg-Mischspitze verwendet werden. Alternativ dazu können die zwei Komponenten wie oben beschrieben unter Verwendung von zwei Spritzen vermischt werden.
Das chirurgische Klebstoffmaterial kann bei Anwendungen verwendet werden, wo früher Klebstoffmaterialien des Stands der Technik zum Einsatz kamen. Das Material kann als Weichgewebeverstärker oder Weichgewebesubstitut bei der wiederherstellenden plastischen Chirurgie verwendet werden. Der Klebstoff kann auch zur Befestigung von Hautverpflanzungen an einer Empfängerstelle ohne Verwendung von Nähten oder mit einer verringerten Anzahl an Nähten oder als Wachstumsmatrix für transplantierte intakte Osteoblasten bei der Knochenwiederherstellung und dem Knochenwiederaufbau verwendet werden. Das Klebstoffmaterial eignet sich auch für Anwendungen wie z.B. der Ossikularkettenwiederherstellung, der Nervenanastomose oder anderen Situationen, wo das Wiederherstellen mit Nähten unmöglich oder unerwünscht ist, z.B. beim Wundverbinden. Das chirurgische Klebstoffmaterial kann in mehreren durch die chirurgische Indikation und Technik bestimmten Arten angewendet werden.
Die folgenden Beispiele sind veranschaulichend und keinesfalls einschränkend.

VERSUCHSTEIL

Beispiel 1

Herstellung von Klebstoffmaterial

Zur Herstellung einer bevorzugten Formulierung der Klebstoffzusammensetzung wurde die folgende Vorschrift eingehalten. Blut des Patienten (5 cm³) wurde in einem zitriertem Vakuumblutsammelrohr (Vacutainer) durch Venenpunktur gesammelt. Das Blut wurde 10 Minuten lang bei 4000 U/Min. zentrifugiert. Etwa 0,5 cm³ Plasma wurde aus dem Vacutainer mit einer 1 cm³ Spritze entfernt. Eine Spritze-zu-Spritze-Verbindung (20er-Maß) wurde verwendet, um 0,5 cm³ Kollagen (Zyderm I, Collagen Corporation) mit dem 0,5 cm³ Patientenplasma für etwa 5 bis 10 Durchgänge zu vermischen. Komponente I stand dann zur Verwendung bereit oder wurde bis zu etwa 6 bis 8 Stunden bei Raumtemperatur gelagert.
Komponente 2 wurde durch das Aufziehen von 1 cm³ einer Lösung aus 250 mg/ml Aminocapronsäure in eine 12 cm³ Spritze hergestellt. 9 cm³ Water for Injection, U.S.P., wurde in die gleiche Spritze aufgezogen, um eine Aminocapronsäure-Konzentration von 25 mg/ml zu ergeben. 2 cm³ dieser Lösung wurden 1000 NIH-Einheiten Rinderthrombin (Thrombostat, Parke-Davis) hinzugefügt und in eine 1 cm³ Spritze aufgezogen. Komponente 2 stand zur Verwendung bereit oder wurde wie oben beschrieben gelagert.
Zu diesem Zeitpunkt wurden entweder die zwei Spritzen in eine Zweispritzen- Ausgabe/Mischvorrichtung montiert, oder es wurden modifizierte Lumbalpunktionsnadeln an den einzelnen Spritzen angebracht, um die Komponenten zu vermischen und anzuwenden.

Beispiel 2

Auswirkungen der Konzentrationen und Gelbildungszeiten in vitro

Die folgenden Materialien wurden zur Bestimmung der Gelbildungszeit in vitro verwendet:
- lyophilisiertes Fibrinogen von Sigma Chemical Company, Rinderquelle, Kat.Nr. 4753, mit Ringer'scher Lösung zu erwunschten Konzentrationen rekonstituiert;
- Kollagen Zyderm Kollagen Implant 1 ohne Lidocain, hergestellt durch Collagen Corporation mit 35 mg/ml, durch Ringer'sche Lösung nach Bedarf verdünnt; und
- lyophilisiertes Thrombin Thrombostat hergestellt durch Parke-Davis, mit Sterile Water for Injection, U.S.P., zu 100 NIH-Einheiten pro ml rekonstituiert. (1 NIH-Einheit (10 ul) wurde in jede Versuchsformulierung gefüllt.)
Menschliches Plasma wurde mittels zitrierter Vacutainer gesammelt und anschließend bei 4000 U/Min. zentrifugiert. Eine 1 ml Versuchslösung jeder Formulierung wurde unter Verwendung eines zirkulierenden Wasserbades in jedem Assay bei 37ºC gehalten.
Tabellen 1 und 2 zeigen die Ergebnisse. Wie in den Tabellen verwendet zeigen (Fibro) und (Collagen) die Konzentration von gerinnbarem, lyophilisiertem Fibrinogen bzw. von Kollagen aufgelöst in Ringer'scher Lösung an; Gelzeit ist die zur Gelbildung des Gerinnsels erforderliche Zeit. Die Kollagen- und Fibrinogenkonzentrationen sind die Endkonzentrationen in der Versuchsklebstoffmischung. TABELLE 1 LYOPHILISIERTES FIBRINOGEN OHNE KOLLAGEN [Fibro] (mg/ml) Gelzeit (Sek.) Bemerkungen festes Gerinnsel fluidförmiges Gerinnsel, durchsichtig keine sichtbare Gerinnselbildung TABELLE 2 LYOPHILISIERTES FIBRINOGEN MIT KOLLAGEN BEI 6 mg/ml [Fibro] (mg/ml) Gelzeit (Sek.) Bemerkungen festes Gerinnsel keine offensichtliche Gerinnungswirkung
Wie durch die Verwendung von Fibrinogen ohne Kollagen (Tabelle 1) gezeigt wurde, konnte man bei einer Fibrinogenkonzentration von 0,07 und 0,035 mg/ml eine gewisse Gerinnungswirkung beobachten. Aufgrund der Brüchigkeit und Fluidität der resultierenden Gerinnsel und des Vergleichs der Viskosität einer Kontrolle mit Kollagen alleine (6 mg/ml Kollagen) war es schwierig, bei diesen niedrigen Fibrinogenkonzentrationen jegliche Gerinnungswirkung festzustellen. Wie aus Tabelle 2 ersichtlich, erreichte man feste Gerinnsel bei Fibrinogenkonzentrationen von 2,5 bis 0,15 mg/ml unter Verwendung von 6 mg/ml Kollagen. TABELLE 3 LYOPHILISIERTES FIBRINOGEN MIT KOLLAGEN BEI 15 mg/ml [Fibro] (mg/ml) Gelzeit (Sek.) Bemerkungen unmittelbare Gelbildung festes Gerinnsel fluidförmiges und brüchiges Gerinnsel keine offensichtliche Gelbildung
Diese Daten zeigen die praktischen Grenzen für Konzentrationen, die unter diesen Versuchsbedingungen für rekonstituiertes lyophilisiertes Rinderfibrinogen verwendet werden können. Insbesondere gelierten Zusammensetzungen mit Konzentrationen von lyophilisiertem Fibrinogen von bis zu 2,5 mg/ml sofort und waren nicht brauchbar. Konzentrationen von 0,07 mg/ml oder weniger erzeugten ein fluides und brüchiges Gerinnsel. Formulierungen mit zwischen 1,25 und 0,15 mg/ml Fibrinogen gemeinsam mit 15 mg/ml Kollagen erzeugten brauchbare Klebstoffzusammensetzungen. Höhere Konzentrationen als 15 mg/ml Kollagen können erfolgreich verwendet werden. Es ist jedoch schwierig, aufgrund der Einschränkung derzeitiger Versuchsgeräte zur Bewertung von Versuchslösungen relativ hoher Viskosität die Gelbildungszeit objektiv anzugeben.
Eine Untersuchung wurde durchgeführt, um die Plasmaverdünnungen zu bestimmen, die zur richtigen Gerinnselbildung ausreichten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 ersichtlich. Abgesehen von der Plasmaverdünnung waren die Bedingungen die gleichen wie bei den für die in den Tabellen 1-3 veranschaulichten Untersuchungen beschrieben. TABELLE 4 PLASMA MIT RlNGER'SCHER LÖSUNG ALS VERDÜNNUNGSMITTEL Plasma ml Ringer'sche Lösung Gelzeit Sek. Bemerkungen festes Gerinnsel fluidförmiges Gerinnsel keine Gelbildung, kleine Gerinnsel
Zweck dieser Untersuchung war ein Vergleich der Auswirkung verschiedener Plasmaverdünnungen. Da eine Untersuchung im wesentlichen in der Verdünnung des Plasmas mit Kollagen zur Bildung des Klebstoffmaterials besteht, wurde die Wirkung von Kollagen im Vergleich zur Pufferlösung als Verdünnungsmittel auf die Gelbildungszeit und die Qualität der Gerinnsel untersucht. Das Plasma wurde mit ZCl- Kollagen (35 mg/ml) vermischt, um geeignete Bereiche von Plasmafibrinogenkonzentrationen zu bestimmen. TABELLE 5 PLASMA MIT ZCl-KOLLAGEN BEI EINER KONZENTRATION VON 35 mg/ml Plasma (ml) Kollagen (ml) Gelzeit (Sek.) Bemerkungen festes Gerinnsel kleine Gerinnsel *Kollagen gerann zu einem kleinen Gerinnsel innerhalb des Gels, das schwierig zu bewerten war.
Wie aus Tabelle 5 ersichtlich, ergab das Kombinieren von Plasmavolumina mit 35 mg/ml Kollagen in Verhältnissen zwischen 1:1 und 1:2 Plasma:Kollagen brauchbare Klebstoffmaterialien. Diese Untersuchung zeigte, daß es die Gegenwart von Kollagen als Plasma-"Verdünnungsmittel" dem Plasmafibrinogen erlaubt, ein festes Gerinnsel bei niedrigeren Fibrinogenkonzentrationen zu bilden als Plasmafibrinogen bei der gleichen Konzentration, jedoch ohne Kollagen.
Die Wirkung der Kalziumionenkonzentration sowohl auf die Gelbildungszeit als auch auf die Qualität der Blutgerinnsel wurde untersucht. Lyophilisiertes Rinderfibrinogen (3 mg/ml) wurde in verschiedenen CaCl&sub2; Lösungen solubilisiert. Bei dieser Untersuchung wurde kein Kollagen verwendet. Es herrschten Standardbedingungen (d.h. 37ºC Versuchstemperatur, 1 ml Versuchslösung pro (Ca&spplus;&spplus;) Dosiswert, 1 NIHu Thrombin). TABELLE 6 WIRKUNG VON Ca&spplus;&spplus; AUF DIE GELBILDUNGSZElT Gelzeit (Sek.) Bemerkungen Ringer'sche Lösung als Kontrolle rascher Beginn, erhärtet langsam, brüchig festes Gerinnsel weiches Gerinnsel bei 25 Sek., dann fest kleine Gerinnsel auf Röhrenseite, dann Gels der gesamten Versuchslösung
Die in Tabelle 6 veranschaulichten Ergebnisse zeigen, daß die Kalziumionenkonzentration für eine optimale Gelbildungszeit und Qualität der Blutgerinnsel zwischen 0,02M und 0,04M liegt. Dies stimmt mit früher veröffentlichten Untersuchungen überein.

Bespiel 3

Haltbarkeitswirkung auf die Gelbildung

Die in dieser Untersuchung verwendeten Reagenzien und Gelbildungsbedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 2 beschriebenen.
Lyophilisiertes Fibrinogen wurde in den folgenden Konzentrationen in Ringer'scher Lösung rekonstituiert:

Konzentrationen der Versuchslösungen

- Fibrinogen: 3 mg/ml in Versuchslösung;
- Fibrinogen mit Kollagen:
Kollagen: 17,5 mg/ml in Versuchslösung;
Fibrinogen: 1,5 mg/ml in Versuchslösung.

Angewendete Standard-Gelbildungsbedingungen

Versuchstemperatur: 37ºC
Menge Versuchslösung: 1 ml
Thrombinmenge: 1 NIHu
(10ul einer 100 NIHu-Lösung in sterilem Injektionswasser) TABELLE 7 RINDERFIBRINOGEN-GELBILDUNGSZElT Lagertemperatur Zeit Temp. Ausg. (h) *Das Fibrinogen scheint gelförmig, selbst wenn es vor der Zugabe von Thrombin auf 37 ºC aufgetaut wird.
Zeit Temp Ausg (h) = Zeit, welche die Versuchslösung den angegebenen Temperaturen (entweder 22ºC oder 4ºC) ausgesetzt oder bei denen sie gelagert ist
-ZClI = ohne ZClI, (Rinderfibrinogenlösung ohne Kollagen)
+ZClI = mit ZClI (Rinderfibrinogenlösung vermischt mit Kollagen) TABELLE 8 MENSCHLICHES PLASMA-GELBILDUNGSZElT Lagertemperatur Zeit Temp ausg. (h) *Versuchslösung schien vor der Zugabe von Thrombin gelförmig geworden zu sein.
Wie aus den Tabellen ersichtlich war lyophilisiertes Fibrinogen mehr als 120 Stunden lang bei 4ºC stabil. Menschliches Plasma (der normale Fibrinkonzentrationsbereich in Plasma ist etwa 2 bis 4 mg/ml) mit Kollagen wurde bei 4ºC in weniger als einer Stunde von selbst gelförmig. Bei Raumtemperatur (22ºC) war die Mischung bis zu etwa 8 Stunden lang stabil.

Beispiel 4

Gerinnselstabilität in vitro

1 ml Klebstoffmaterial wurde in etwa 30 ml Ringer'sche Lösung gelegt und bei 37ºC ungestört stehengelasen, bis sich das Gerinnsel vollständig auflöste. Die verglichenen Klebstoffmaterialien waren:
Nr.1: 0,5 ml menschliches Plasma + 0,5 ml ZClI Kollagen + 100 NIH-Einheiten Rinderthrombin in 1 ml 25 mg/ml &epsi;-Aminocapronsäure;
Nr.2: 0,5 ml menschliches Plasma+ 0,5 ml ZClI Kollagen + 100 NIH-Einheiten Rinderthrombin in 1 ml Sterile Water for Injection, U.S.P.;
Nr.3: 1,0 ml menschliches Plasma + 100 NIH-Einheiten Rinderthrombin in 1 ml 25 mg/ml &epsi;-Aminocapronsäure; und
Nr.4: 1,0 ml menschliches Plasma + 100 NIH-Einheiten Rinderthrombin in 1 ml Sterile Water for Injection, U.S.P.
Es wurden für jede der vier Gruppen sechs parallele Gerinnsel gebildet. Eine Ringer'sche Lösung wurde für eine Trübungsbewertung als Kontrolle verwendet.
Die Daten zeigen, daß nach 35 Tagen Gruppe Nr.1 die geringste Zersetzung zeigte, worin 2 von 6 Gerinnsel sehr kleine Mengen an flockenförmigem Material abgaben. Gruppe Nr.2 war die zweithaltbarste Gruppe der Gerinnsel, wobei 4 von 6 Gerinnsel flockenförmiges Material abgaben. Gruppe Nr.3 war weniger stabil als Gruppe Nr.2, wobei 6 von 6 Gerinnseln flockenförmiges Material abgaben. Gruppe Nr.4 zeigte die größte Zersetzung, wobei sich 2 von 6 Gerinnsel vollständig zersetzten und die übrigen Gerinnsel weitaus fluid- und flockenförmiger waren als die anderen Gruppen.

Beispiel 5

Klinische Versuche am Menschen

Klinische Versuche am Menschen wurden mit 24 Patienten durchgeführt, die sich einer Vielzahl an chirurgischen Mittelohreingriffen sowie einem neurologischen Eingriff unterzogen. Die 24 Fälle wurden in zwei Phasen aufgeteilt. Phase I umfaßte die Verwendung von autologem Plasmakryopräzipität der Patienten mit Kollagen, Thrombin und einem antifibrinolytischen Agens. 21 Versuchspersonen wurden der ersten Phase zugeteilt. Phase II umfaßte die Verwendung von autologem zitriertem Patientenplasma (ohne jegliche Fibrinogenkonzentration) mit Kollagen, Thrombin und einem antifibrinolytischen Agens. Drei Versuchspersonen wurden dieser Phase zugeteilt. Die chirurgischen Eingriffe und die Ergebnisse für jede Versuchsperson sind weiter unten beschrieben. Die vorbereitenden Schritte für jede Phase sind wie folgt. Für Phase wurden 10 cm³ Patientenblut in zwei zitrierten 5 cm³ Vacutainern gesammelt. Das Blut wurde 10 Minuten lang bei 4000 U/Min. zentrifugiert. Das Plasma wurde aus jedem Rohr gesammelt und unter Verwendung einer Größe 20 x 3" Lumbalpunktionsnadel und einer 12 cm³ Spritze in einen silikonisierten Vacutainer gefüllt. Das Plasma wurde 1 Stunde lang bei -20ºC entweder in einem Kryogefriergerät oder einem zirkulierenden Acetonbad gelagert. Gefrorenes Plasma wurde über Nacht bei 4ºC gelagert, um bei 4ºC langsam aufzutauen.
Am Morgen der Operation wurde aufgetautes Plasma mit Präzipitat 10 Minuten lang bei 4000 U/Min. zentrifugiert. Die Spitze von etwa 4,5 ml klarer Plasmafraktion wurde mit einer 20-er Maß x 3" Lumbalpunktionsnadel und 12 cm³ Spritze entfernt, wobei die 0,5 ml Plasma am Boden mit dem Kryopräzipitat in der Vacutainer-Röhre verblieben. Danach wurde 0,5 ml 10% CaCl&sub2;-Lösung dem Kryopräzipitat-hältigen Plasma hinzugefügt und mittels eines Wirbelmischers vermischt. Nach dem Mischen wurden 0,5 ml der Kryopräzipitat/CaCl&sub2;-Lösung mittels einer 1 cm³ Tuberculin-Spritze entfernt. Diese Spritze wurde mittels eines Spritze-zu-Spritze-Verbinders mit einer weiteren 1 cm³ Spritze verbunden, die 0,5 ml ZClI Kollagen ohne Lidocain enthielt (35 mg/ml) und 5 bis 7 Durchgänge lang vermischt, bis die Mischung einheitlich war. Somit war die Herstellung von Komponente 1 abgeschlossen. Komponente 2 wurde so wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt.
Für Phase II wurden während des chirurgischen Eingriffs etwa 5 cm³ Patientenblut in einem zitrierten 5 cm³ Vacutainer gesammelt. Üblicherweise wurde das Blut aus einer Katheterzugangsöffnung durch den Anästhesisten gesammelt. Das gesammelte Blut im zitrierten Vacutainer wurde dann in einer klinischen Zentrifuge 10 Minuten lang bei 4000 U/Min. zentrifugiert. 0,5 cm³ der Plasmafraktion wurden dann mit einer 20g x 3" Lumbalpunktionsnadel und einer 1 cm³ Tuberculin-Spritze entnommen. Die Lumbalpunktionsnadel wurde entfernt und ein steriler Spritze-zu-Spritze-Verbinder befestigt. Die 1 cm³ (ohne Lidocain) enthaltende Spritze wurden dann am anderen Ende des Verbinders befestigt. 0,5 cm³ des Kollagens wurde dann zur 0,5 cm³ zitriertes Plasma enthaltenden Spritze geschickt. Die kollagenhältige Spritze wurde aus dem Verbinder entfernt und eine leere 1 cm³ Spritze befestigt. Die Plasma/Kollagenmischung wurde durch Vor- und Zurückschicken über 5 bis 10 Durchgänge vermischt, bis sie einheitlich war. Komponente 2 wurde wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt. Die zwei Komponenten tragenden Spritzen wurden dann an einer Zweispritzen- Abgabevorrichtung befestigt, oder es wurden modifizierte Lumbalpunktionsnadeln an jeder einzelnen Spritze befestigt. TABELLE 9 ÜBERSICHT DER CHIRURGISCHEN EINGRIFFE, PHASE I Patientenfall Nr. Chirurgischer Eingriff Patientenalter (zum Zeitpunkt der Operation) Patientengeschlecht Zahl postoperativer Untersuchungen (bis heute) Tympanossikuloplastie Ossiculoplastie-Überprüfung Tympanoplastie mit Mastoidektomie Ossiculoplastie-Überprüfung mit Meatoplastie Überprüfung Laserstapedotomie Ossiculoplastie Exotosen des äußeren Gehörgangs Tympanomastoide Wiederherstellung TABELLE 10 ÜBERSICHT DER CHIRURGISCHEN EINGRIFFE, PHASE II Patientenfall Nr. Chirurgischer Eingriff Patientenalter (zum Zeitpunkt der Operation) Patientengeschlecht Zahl postoperativer Untersuchungen (bis heute) Laserstapedotomie Ossikuloplastie Gehörneurom

Beschreibung der chirurgischen Eingriffe

Exotosen des äußeren Gehörgangs:

Die Haut der hinteren Gehörgangwand wurde hochgehoben und die Knochenexotosen mittels einer pneumatischen, in der Hand gehaltenen Knochenfräse entfernt. Die Haut der Gehörgangwand wurde dann unter Verwendung des chirurgischen Klebstoffmaterials wieder abgesenkt, um sie an der Knochenwand anzukleben und um etwaige Spalte in den Hautlappen der Gehörgangwand zu füllen.

Laser-Stapedotomie:

Das Trommelfell wurde gemeinsam mit einem Teil der angrenzenden Haut der Gehörgangwand teilweise aus dem Sulcus ausgeschnitten. Die Cruces des Steigbügels wurde durch Lasersektion von der Fußplatte entfernt. Ein kleines Loch wurde dann durch Laser in den Mittelpunkt der Steigbügelfußplatte gebohrt. Das Teflonende einer Steigbügelprothese wurde dann in das Loch eingeführt und mit dem chirurgischen Klebstoffmaterial in richtiger Lage angeklebt. Das Platindrahtende der Prothese wurde um den Amboß gewickelt. Anschließend wurde der Trommelfellappen wieder im Sulcus angeordnet und mit dem chirurgischen Klebstoffmateriel in richtiger Lage festgeklebt. Es wurde keine Gehörgangpackung verwendet, um das Trommelfell festzuhalten.

Ossikuloplastie (Überprüfung):

Im allgemeinen erfolgte der Einschnitt unmittelbar hinter dem Ohr. Das Trommelfell sowie ein Lappen der angrenzenden Haut der Gehörgangwand wurden eingeschnitten und nach oben gefaltet, um ein gutes Offenliegen und einen Zugang zum Mittelohrbereich zu erzielen. Je nach Zustand der Gehörknöchelchen wurde eine Prothese, die entweder ein, zwei oder alle drei Knöchelchen ersetzte, entweder am Trommelfell und/oder den Knöchelchen befestigt und mit dem chirurgischen Klebstoffmaterial in der richtigen Lage festgeklebt. Das Trommelfell und der befestigte Hautlappen der Gehörgangwand wurden wieder in ihrer ursprünglichen Konfiguration angeordnet und festgeklebt. Der hinter der Ohrmuschel erfolgte Einschnitt wurde mit Nähten geschlossen. Keine Gehörgangpackung wurde verwendet, um das Trommelfell in richtiger Lage zu halten. Eine Prüfung ergab, daß dies für einen Patienten eine Wiederholung eines bestimmten Eingriffs war.

Ossikuloplastie (Überprüfung) mit Meatoplastie-Überprüfung:

Die Vorgangsweise war die gleiche wie oben beschrieben, doch vor der Ersetzung des/der Gehörknöchelchen(s) erfolgten einige kleine Einschnitte in der Knorpelöffnung des Gehörgangs (dem Mectus) sowie entlang der Gehörgangwand. Knorpelstücke und kleine Hautstücke wurden in geeigneter Weise ausgeschnitten, um einen verformten Gehörgang und Meatus eine andere Form und Kontur zu verleihen. Die Einschnitte wurden umpositioniert und mit dem chirurgischen Klebstoffmaterial angeklebt. Frei liegende Spalten in den Hautverschlüssen wurden mit dem Klebstoff gefüllt, um die Wunden zu schließen. Die Ossikuloplastie wurde wie oben beschrieben fortgesetzt. Nach dem Ossikuloplastie- Eingriff wurde die Meatoplastie erneut überprüft, um sicherzustellen, daß die erwünschte Meatus- und Gehörgangkonfiguration aufrechterhalten und mit einem in Antibiotika getränkten Verband bepackt werden.

Tympanossikuloplastie:

Dies ist eine weitere Version der zuvor beschriebenen Ossikuloplastie. Das Trommelfell wurde jedoch entweder mit einem Trommelfell- Homotransplantat oder einem Stück autologer, getrockneter und manchmal Formaldehyd-fixierter Faszie des Patienten aus dem Schläfenmuskel ersetzt. Die Gehörknöchelchenprothese wurde am Trommelfellersatz angeordnet und angeklebt. Die Ersatzmembran wurde im Sulcus mittels des chirurgischen Klebstoffmaterials ebenfalls in Anordnung angeklebt. Es wurde keine Gehörgangpackung verwendet.

Tympanossikuloplastie mit Mastoidektomie:

Zusätzlich zur Durchführung der oben beschriebenen Tympanossikuloplastie wurde ein Teil des Mastoidknochens unmittelbar hinter der Gehörgangwand und dem Mittelohrbereich wieder aufgebaut. Nach dem Offenlegen der Stelle durch einen Einschnitt hinter dem Ohr wurde der infizierte Mastoidknochen durch einen pneumatischen in der Hand gehaltenen Bohrer abgetragen. Der so geformte Hohlraum wurde vom Mittelohrbereich abgeschlossen und gleichzeitig die hintere Gehörgangwand durch ein Stück vorgeformter, Formaldehydfixierter Duramater wiederaufgebaut. Osteoblasten wurden aus einer Donorstelle im Mastoidknochen geerntet und mit dem chirurgischen Klebstoff entweder in situ oder während der Herstellung des Klebstoffmaterials vermischt. Diese Klebstoff/Osteoblastenmischung diente dann zum Halten der Duramater in richtiger Lage. Die Haut der Gehörgangwand wurde nach dem Ankleben der Gehörknöchelchenprothese und des Trommelfellhomotransplantats mit dem chirurgischen Klebstoffmaterial wieder an der Duramaterwand in richtiger Lage angeordnet und daran angeklebt.

Tympanomastoider Wiederaufbau:

Diese Vorgangsweise war die gleiche wie bei der Tympanossikuloplastie mit Mastoidektomie, mit der Ausnahme, daß kein Ersetzen der Gehörknöchelchen stattfand.

Gehörneurom:

Ein Loch mit einem Durchmesser von etwa 5 cm wurde hinter dem Ohr in den Schädel gebohrt. Die Duramater unmittelbar unter der Öffnung wurde eingeschnitten und weggebogen, um das Kleinhirn und den Hirnstamm freizulegen. Die Tumorgeschwulst auf dem Gehörnerv (dem 8. Schädelnerv) wurde lokalisiert und mit einem Laser und Mikrosezierinstrumenten weggeschnitten. Ein autologes Muskel- und Faszierstück des Patienten wurden mit dem chirurgischen Klebstoff beschichtet und in den inneren Gehörgang eingesetzt. Zusätzliches Klebstoffmaterial diente zum Schaffen einer flüssigdichten Dichtung, um ein Austreten der Gehirn- und Rückenmarksflüssikgeit zu verrindern, da der Gehörnerv während dieses Eingriffs entfernt wurde.
Die Verwendung des erfindungsgemäßen chirurgischen Klebstoffmaterials erleichtert die schnellere Heilung von TM und Gehörgangeinschnitten. Weiters ist zu beachten, daß bei einem informellen Vergleich von MIPs, die mit und ohne das chirurgische Klebstoffmaterial verwendet wurden, eine verhältnismäßig höhere Anzahl an verrutsenten Prothesen auftrat, wenn der sie zu verankernde Klebstoff nicht verwendet wurde.
Die einzigen beobachteten Nachteile bestanden darin, daß eine Empfindlichkeitsreaktion des Patienten auf die Kollagenkomponente auftreten kann. Aktuelle Reaktionsraten auf Zyderm I sind etwa 2%.
Die Daten zeigten die folgenden Vorteile der erfindungsgemäßen chirurgischen Klebstofformulierung im Vergleich zu verschiedenen autogenen Fibrinogenklebstoff- (AFG) Formulierungen des Stands der Technik. Das chirurgische Klebstoffmaterial wies eine höhere Viskosität als AFG auf, wodurch eine genauere Plazierung des Klebstoffes und bessere Säuberung von überschüssigem Material möglich war. Die Viskosität variierte und hing von der Menge des Kollagens ab, das hinzugefügt wurde, um eine Vielzahl an Anwendungen zu ermöglichen. Die weißliche Farbe des chirurgischen Klebstoffmaterials sticht im chirurgischen Bereich hervor, da AFG eine rötliche oder strohfarbene Farbe aufweist.
Ein größeres Haftvermögen und eine bessere allgemeine Haltbarkeit erlaubten einen gröberen Umgang mit dem Klebstoffmaterial. In vitro-Daten zeigten eine größere Beständigkeit des Gerinnsels, wodurch besseres Heilen ermöglicht wird.Der chirurgische Klebstoff erwies sich bei der plastischen Wiederherstellung im Bereich der Ohrchirurgie als guter Gewebefüllstoff. Ein Material niedriger Viskosität (wie in den Formulierungen ohne Kollagen) konnte nicht verwendet werden, um eine Metoplastie mit Packung angemessen zu halten.
Das chirurgische Klebstoffmaterial konnte viel leichter und rascher als derzeitig verwendete AFG-Formulierungen hergestellt werden, insbesondere wenn Plasma anstelle von Kryopräzipitat verwendet wurde, wie in Phase II der klinischen Versuche. Das chirurgische Klebstoffmaterial wurde im OP vorbereitet, während der Patient anästhesiert wurde; im Gegensatz dazu stehen derzeitige AFG-Formulierungen, die über Nacht verarbeitet werden müssen. Der chirurgische Klebstoff brauchte viel weniger Patientenblut als derzeit angewendete AFG-Formulierungen, die zumindest etwa 40 bis 80 cm³ erfordern. Im Gegensatz dazu waren nur 5 cm³ Plasma für Mengen erforderlich, die für die Mittelohrchirurgie mit Knochen- und/oder Weichgewebewiederherstellung ausreichend sind. Es kann dem chirurgischen Klebstoffmaterial ein topisches antimikrobielles Agens zum perkutanen oder äußeren Lappenverschluß oder Unterstützung hinzugefügt werden.
Alle in dieser Beschreibung erwähnten Veröffentlichungen und Patentanmeldungen legen Zeugnis vom Wissen der Fachleute auf dem Gebiet ab, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht.
Nach dieser ausführlichen Beschreibung der Erfindung ist es für Fachleute auf dem Gebiet offenkundig, daß viele Veränderungen und Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist oder Umfang der beigelegten Ansprüche abzuweichen.

Claims

1.Chirurgisches Klebstoffmaterial, das sich zur Behandlung eines Patienten eignet, umfassend in einer wässerigen Zusammensetzung:

(a) Plasma vom Patienten;

(b) Kollagen von zumindest 5 mg/ml und in einer Menge, die größer ist als die Menge an Fibrinogen in der Zusammensetzung und ausreicht, die genannte Zusammensetzung zu verdicken; und

(c) Thrombin zum Katalysieren der Polymerisation des im genannten Plasma vorhandenen Fibrinogens, um Gerinnung hervorzurufen.

2. Chrirugisches Klebstoffmaterial, das sich zur Behandlung eines Patienten eignet, umfassend in einer wässerigen Zusammensetzung:

(a) Plasma vom Patienten;

(b) Kollagen in einer Konzentration von 5 mg/ml bis 30 mg/ml; und

(c) von 1 bis 1000 NIH-Thrombineinheiten.

3. Chirurgisches Klebstoffmaterial nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin die Kollagen-Konzentration 10 mg/ml bis 20 mg/ml beträgt.

4. Chirurgisches Klebstoffmaterial nach Anspruch 1, Anspruch 2 oder Anspruch 3, das zusätzlich ein antifibrinolytisches Agens umfaßt.

5. Chirurgisches Klebstoffmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das zusätzlich ein antimikrobielles Agens umfaßt.

6. Chirurgisches Klebstoffmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das zusätzlich ein anorganisches Mineral umfaßt.

7. Chirurgisches Klebstoffmaterial nach Anspruch 6, worin das Mineral Hydroxyapatit ist.

8. Chirurgisches Klebstoffmaterial nach Anspruch 6, worin das anorganische Mineral durch Knochenpulver oder Knochenspäne bereitgestellt ist.

9. Chirurgisches Klebstoffmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das zusätzlich Osteoblasten vom Patienten umfaßt.

10. Verfahren zum Herstellen eines chirugischen Klebstoffmaterials zur Behandlung eines Patienten umfassend:

(a) das Vermischen von Plasma vom Patienten mit Kollagen in einer Menge von zumindest 5 mg/ml, wobei die Menge ausreicht, das Plasma zu verdicken, um eine verdickte Zusammensetzung zu bilden und größer ist als die Menge an Fibrinogen in der Zusammensetzung;

(b) das Kombinieren der verdickten Zusammensetzung mit Thrombin, um die Polymerisation von im Plasma vorhandenen Fibrinogen zu katalysieren, und wahlweise mit einer wirksamen Menge eines antifibrinolytischen Agens, wodurch das genannte Fibrinogen polymerisiert wird, um das chirurgische Klebstoffmaterial zu bilden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, worin Thrombin in einer Konzentration von 100 bis 500 NIH-Einheiten/ml vorhanden ist.

12. Satz umfassend in einem ersten Behälter fließfähiges, dispergierbares Kollagen und in einem zweiten Behälter Thrombin, wahlweise vermischt mit einem antifibrinolytischen Agens.