Tittel: Fremgangsmåte for å oppnå blodkompatibelt komposittmateriale og oppnådd materiale

Transkript

1 1 Tittel: Fremgangsmåte for å oppnå blodkompatibelt komposittmateriale og oppnådd materiale Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for oppnåelse av et blodkompatibelt komposittmateriale, samt et slikt materiale oppnådd gjennom iverksetting av fremgangsmåten. Det er kjent at blod er et levende, flytende, svært sensitivt vev og at det lett forandres i kontakt med kjemiske stoffer eller ved eksponering for mekanisk belastning, for eksempel klipping; det koagulerer i kontakt med de fleste inerte materialer eller ved staser. Faktisk eksisterer det svært få blodkompatible materialer, og de fleste av dem krever at pasienter som bærer et slikt blodkompatible materiale inntar antikoagulanter. 1 Det er dessuten kjent (se for eksempel dokumentet US-A ) at det finnes hjerteproteser hvori de kunstige ventriklene omfatter smidige membraner av blodkompatibelt materiale, som settes i gang gjennom støt av et fluid for å sette blodet i bevegelse. I dette tilfellet er membranenes blodkompatibilitet spesielt kritisk fordi membranene er mobile og i kontakt med en kompleks og ofte turbulent blodstrøm. I teknikkens stand er man kjent med hovedsakelig blodkompatible materialer som enten er syntetiske eller av biologisk opprinnelse. 2 De syntetiske materialene er som regel polyuretan- eller silikonelastomerer; de anvendes enten med glatt overflate, for å redusere plate- eller blodadhesjon, eller med porøs overflate for å tillate adhesjon av et biologisk lag som kan tjene som kontaktflate med blodet. Slike syntetiske materialer har gode smidighets-, ugjennomtrengelighets- og deformerbarhetsegenskaper, men krever anvendelse av antikoagulanter. 3 Materialene av biologisk opprinnelse er dyrevev eller satt sammen igjen med utgangspunkt i biologisk stoff, for eksempel kollagen. Vev av animalsk natur må fikseres kjemisk (som oftest ved hjelp av glutaraldehyd) når de er ment å skulle implanteres i menneskekroppen, for å unngå immunologiske reaksjoner. Slike således behandlede biologiske materialer har generelt utmerkede blodkompatible

2 2 egenskaper og krever for øvrig ikke at pasienten anvender antikoagulanter, men de er absolutt ikke ugjennomtrengelige. Tvert imot har syntetiske såkalte blodkompatible og implanterbare materialer generelt interessante mekaniske - og tetthetstrekk, men tolereres kun i blod- strømmen ved hjelp av streng antikoagulering. For å kunne ha fordel av syntetiske materialers gode mekaniske - og tetthetsegenskaper og de gode blodkompatibilitetstrekkene til materialene av biologisk opprinnelse fastsetter dokumentet US-A å legge en membran av syntetisk materiale og en membran av biologisk opprinnelse oppå hverandre. En slik anbringelse fører dog til danning av et mellomliggende kammer mellom membranene, som kan forårsake infeksjoner eller uønsket væskeoppsamling. 1 For å avhjelpe alle ulempene med ovennevnte kjent teknikk beskriver det europeiske patentet EP et blodkompatibelt materiale omfattende et motstandsdyktig, smidig og tett syntetisk substrat, for eksempel utført i en polyuretan- eller silikonelastomer, og et animalsk biologisk vev, for eksempel animalsk pedikard, hvor det biologiske vevet er satt sammen med substratet gjennom en dispersjon av sistnevntes grunnleggende stoff (fr.: matière constitutuve) i en oppløsning, der det grunnleggende stoffet impregnerer det animalske biologiske vevet. 2 3 Slik, takket være dokumentet EP , oppnås det et komposittmateriale hvis blodkompatibilitet sikres av det biologiske vevet, mens den mekaniske motstandsdyktigheten og tettheten tilveiebringes av det syntetiske substratet. Det bemerkes dessuten at når det biologiske vevet består av animalsk perikard, for eksempel bovin perikard, er dette biologiske vevet motstandsdyktig i seg selv og bidrar til komposittmaterialets mekaniske motstandsdyktighet. For at det animalske biologiske vevet skal kunne festes til det syntetiske substratet ved hjelp av dispersjonen, er det absolutt nødvendig å dehydrere det animalske biologiske vevet. I dette øyemed fastsetter dokumentet EP å frysetørke det animalske biologiske vevet, noe som ikke bare dehydrerer dette, men gjør det også mulig å bevare det biologiske vevets tredimensjonale struktur etter dehydratisering. Når et biologisk vev dehydreres under vanlige forhold,

3 3 1 kommer kollagenfibrene det består av nemlig i kontakt med hverandre, og det skapes irreversible kjemiske bindinger som gjør senere rehydrering av det biologiske vevet umulig. Frysetørking tillater derimot å gjøre strukturen til det animalske biologiske vevet ubevegelig ved frysing, og deretter å trekkes ut vannet ved svært lavt trykk ved sublimasjon, altså uten å tillate bevegelighet eller omgruppering av fibrene. Imidlertid varer frysetørkingstrinnet lenge (minst 96 timer) og det må iverksettes en spesifikk og kostbar infrastruktur. Dessuten er gjennomføringen av frysetørkingen vanskelig, for dehydreringen må ikke være fullstendig, ellers kan det animalske biologiske vevet skades uopprettelig. Virkningen av dehydratiseringen avhenger imidlertid av det biologiske vevets tykkelse og natur, slik at den er vanskelig å ha kontroll over og slik at frysetørkingstrinnet uungåelig fører med seg en relativt høy avfallsprosent. Dessuten gjør en slik ufullstendig dehydratisering av det animalske biologiske vevet gjør dette ustabilt, slik at lagring og transport i frysetørket tilstand er komplisert og krever vakuumpakking. Den foreliggende oppfinnelsen har som mål å avhjelpe disse ulempene. 2 I den hensikt er fremgangsmåten for fremstilling av et blodkompatibelt materiale omfattende et motstandsdyktig og tett syntetisk substrat og et animalsk biologisk vev som er kjemisk fiksert for å unngå immunologiske reaksjoner, fremgangsmåte ifølge hvilken det animalske vevet dehydreres, det dehydrerte animalske vevet limes på det syntetiske substratet ved hjelp av en dispersjon av det syntetiske substratets grunnleggende stoff i et løsemiddel, slik at det grunnleggende stoffet impregnerer det animalske biologiske vevet, og løsemiddelet så fjernes, ifølge oppfinnelsen, bemerkelsesverdig i det at deshydratiseringen oppnås utelukkende kjemisk ved neddypping av det animalske biologiske vevet i et bad bestående av en oppløsning med minst 80 vekt-% polyetylenglykol. 3 Således gjør oppløsningen med minst 80 vekt-% polyetylenglykol det mulig å raskt (omkring 24 timer) oppnå en membran av animalsk biologisk vev som ikke inneholder vann, noe som er absolutt nødvendig for limingen på det syntetiske substratet, men som er helt rehydrerbar uten forandring av vevet og uten krymping av overflaten. Polyetylenglykolen virker som en maske i vevets tredimensjonale struktur, som således kan lagres ved romtemperatur C (+/-2 C), i en ren forpakning og beskyttet mot støv. Dessuten er polyetylenglykol lett å skylle,

4 4 ikke giftig for miljøet og for operatøren og den er biokompatibel. Til slutt hemmer polyetylenglykolen på ingen måte inntrengingen av elastomeren som spres i det biologiske vevet under utføringen av limingen. Det bemerkes at det i fremgangsmåten til dokumentet EP bestemmes at det animalske biologiske vevet på forhånd behandles i flere dager med polyetylenglykol, for å ytterligere forbedre beskyttelsen av vevsstrukturen under frysetørkingen. Det bemerkes dog at en slik behandling, foretatt over lang tid og altså med en polyetylenglykoloppløsning med lav konsentrasjon (omkring 6 vekt-% polyetylenglykol til 94 vekt-% vann) kun har som formål å fremme beskyttelsen av det animalske biologiske vevets struktur under frysetørkingen og ikke gjelder dehydratiseringen av denne, en dehydratisering som i sin helhet oppnås gjennom frysetørkingen. 1 Det bemerkes dessuten at artikkelen av RAMSHAW J.A.M. et al. «Precipitation of collagens by polyethylene glycols», Analytical Biochemistry, Academic Press Inc, New York, vol. 141, nr. 2, 1. september 1984, side , XP vedrører: kollagen og ikke et animalsk vev; bunnfelling av kollagen i flytende miljø og ikke liming på et underlag, og bunnfelling av kollagen ved polyetylenglykol og ikke dehydratisering av animalsk biologisk vev ved hjelp av polyetylenglykol. 2 Artikkelen beskriver eller foreslår under ingen omstendighet å erstatte dehydratisering av et animalsk biologisk vev ved frysetørking med dehydratisering av det animalske biologiske vevet ved neddypping i et bad bestående av en oppløsning med minst 80 vekt-% polyetylenglykol med samme resultat. For å oppnå det blodkompatible komposittmaterialet i samsvar med den forelig- gende oppfinnelsen, utføres følgende grunntrinn: 3 1. Først fikseres det animalske biologiske vevet, fortrinnsvis bestående av perikard, kjemisk, på kjent måte, med ethvert egnet praparat så som en aldehyd. I det siste tilfellet brukes fortrinnsvis glutaraldehyd, for eksempel med en konsentrasjon på 0,62 %. En slik kjemisk fiksering sikrer det biologiske vevet non-

5 antigenisitet, kjemisk, biologisk og fysisk stabilitet, og især motstandsdyktighet mot temperaturvariasjon og mekanisk belastning; 1 2. Deretter dehydreres det animalske biologiske vevet kjemisk ved neddypping i et bad bestående av en oppløsning med minst 80 vekt-% polyetylenglykol. Badet er med fordel en vandig oppløsning omfattende minst 90 vekt-% polyetylenglykol eller en vandig oppløsning omfattende minst 80 vekt-% polyetylenglykol og vekt-% alkohol. Dessuten har polyetylenglykolen som anvendes for å danne badet (formel HO-CH 2 -(CH 2 -O-CH 2 ) n -CH 2 -OH) med fordel en molar masse på mellom 0 og 800. Varigheten av neddyppingen av det animalske biologiske vevet i badet er på omkring 24 timer og under denne neddyppingen er det fordelaktig at badet gjennomgår lett omrøring og at badets temperatur er minst lik romtemperatur (for eksempel omkring 37 C). Etter endt neddypping, tas det animalske biologiske vevet opp av badet og den overskytende polyetylenglykoloppløsningen som impregnerer det biologiske vevet forsegles For øvrig avsettes et lag med en dispersjon av det grunnleggende stoffet av substratet i et løsemiddel på det smidige syntetiske substratet, som med fordel er en polyuretan- eller silikonelastomer. For eksempel, dersom substratet er en polyuretanelastomer, inneholder dispersjonen biokompatibel polyuretan i et polyuretanavhengig løsemiddel, som kan være dimetylacetamid. Denne dispersjonen, som kan avsettes på substratet på ethvert kjent vis (belegging, spraying osv.), har som formål å tjene som blodkompatibelt adhesjonsmiddel med det biologiske vevet. Deretter påføres det dehydrerte biologiske vevet - som impregneres med dispersjonen - på laget med blodkompatibelt adhesjonsmiddel, for å sikre mekanisk adhesjon av det biologiske vevet på substratet og oppnå komposittmaterialet; 4. Hvoretter fjerning av det blodkompatible adhesjonsmidlets løsemiddel foretas, for eksempel ved varmtørking, varmtørking i vakuum og/eller ved varmekstraksjon i fysiologisk saltvannsoppløsning. Fortrinnsvis oppnås fjerningen av løsemidlet ved sakte varmekstraksjon (for eksempel omkring 40 C), fulgt av ekstraksjon i vakuum og fullført ved ekstraksjon i fysiologisk serum.

6 6. Til slutt rehydreres komposittmaterialet med fysiologisk saltvannsoppløsning. I tillegg til grunntrinnene 1 til beskrevet ovenfor kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatte, etter trinn 2 med neddypping av det animalske biologiske vevet i polyetylenglykolbadet og før trinn 3 med adhesjon av det animalske biologiske vevet på det smidige syntetiske substratet, ett eller begge de to følgende ekstra trinn: 6. Tørking av det animalske biologiske vevet som er gjennomvætet med polyetylenglykol under kontrollert atmosfære i flere timer (for eksempel 24 timer) og ved en temperatur minst lik romtemperatur (for eksempel 37 C); 1 7. Påføring av et flyktig fettfjernende og uttørkende løsemiddel, så som aceton eller eter, på den siden av det animalske biologiske vevet som skal limes på det syntetiske substratet. For øvrig kan trinn av rehydratiseringen av komposittmaterialet enten utføres umiddelbart, eller utsettes til etter trinn 4 hvor løsemiddelet fjernes. Dersom rehydratiseringen utsettes til etter trinn 4, kan komposittmaterialet: 2 - oppbevares i dehydrert tilstand frem til anvendelsen og rehydreres like før denne; eller - oppbevares i en polyetylenglykoloppløsning, lignende oppløsningen i dehydratiseringstrinnet 2 frem til anvendelsen, hvor rehydreringen i trinn utføres like før anvendelsen. Uansett ovennevnt oppbevaringsmetode, kan oppbevaringen forbedres gjennom et steriliseringstrinn, for eksempel med etylenoksid eller med Y/β-stråling.

7 7 P a t e n t k r a v 1 1. Fremgangsmåte for fremstilling av et blodkompatibelt materiale omfattende et motstandsdyktig og tett syntetisk substrat og et animalsk biologisk vev, som er kjemisk fiksert for å unngå immunologiske reaksjoner, ifølge hvilken fremgangsmåte det animalske biologiske vevet dehydreres, det dehydrerte animalske biologiske vevet limes på det syntetiske substratet ved hjelp av en dispersjon av det syntetiske substratets grunnleggende stoff i et løsemiddel på en slik måte at det grunnleggende stoffet impregnerer det animalske biologiske vevet, og løsemiddelet deretter fjernes, k a r a k t e r i s e r t v e d a t dehydratiseringen av det animalske biologiske vevet oppnås uten frysetørking, kun kjemisk ved neddypping av det animalske biologiske vevet i et bad bestående av en oppløsning med minst 80 vekt-% polyetylenglykol, hvor neddyppingen av det animalske biologiske vevet i badet varer omkring 24 timer. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d a t badet er en vandig oppløsning omfattende minst 90 vekt-% polyetylenglykol. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d a t badet er en vandig oppløsning omfattende minst 80 vekt-% polyetylenglykol og vekt-% alkohol Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3, k a r a k - t e r i s e r t v e d a t oppløsningens polyetylenglykol har en molar masse på mellom 0 og Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 4, k a r a k t e r i s e r t v e d a t badet har en temperatur minst lik romtemperatur og omrøres under neddyppingen av det animalske biologiske vevet Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til, k a r a k t e r i s e r t v e d a t den overskytende polyetylenglykol- oppløsningen som impregnerer det animalske biologiske vevet etter neddypping i

8 8 badet forsegles før liming av det animalske biologiske vevet på det syntetiske substratet. 7. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 6, k a r a k t e r i s e r t v e d a t det animalske biologiske vevet, etter neddypping i badet og før liming på det syntetiske substratet, tørkes i flere timer ved en temperatur minst lik romtemperatur. 8. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 7, k a r a k t e r i s e r t v e d a t den siden av det animalske biologiske vevet som vender mot det syntetiske substratet, etter neddypping i badet og før liming på det syntetiske substratet, påføres et flyktig fettfjernende og uttørkende løsemiddel Fremgangsmåte ifølge krav 8, k a r a k t e r i s e r t v e d a t det fettfjernende og uttørkende løsemidler er valgt blant aceton og eter.. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 9, k a r a k t e r i s e r t v e d a t det blodkompatible materialet rehydreres umiddelbart etter at løsemiddelet er fjernet fra dispersjonen av det syntetiske substratets grunnleggende stoff Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 9, k a r a k t e r i s e r t v e d a t det blodkompatible materialet rehydreres på et senere tidspunkt etter at løsemiddelet er fjernet fra dispersjonen av det syntetiske substratets grunnleggende stoff. 12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, k a r a k t e r i s e r t v e d a t det blodkompatible materialet, etter at løsemiddelet er fjernet fra dispersjonen av det syntetiske substratets grunnleggende stoff, oppbevares i dehydrert tilstand og rehydreres like før anvendelse Fremgangsmåte ifølge krav 11,

9 9 k a r a k t e r i s e r t v e d a t det blodkompatible materialet, etter at løsemiddelet er fjernet fra dispersjonen av det syntetiske substratets grunnleggende stoff, oppbevares i en polyetylenglykoloppløsning og rehydreres like før anvendelse.