NO327816B1 - Fremgangsmate for dehydrering av biologisk vev for fremstilling av konserverte transplantater. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for dehydrering av biologisk vev for fremstilling av konserverte transplantater.

Fremgangsmåter for dehydrering av biologisk vev for fremstilling av konserverte transplantater gir autogene, allogene eller xenogene transplantater som kirurgen til enhver tid har behov for, skal stå til disposisjon.

Transplantater burde vise svært like morfologiske strukturer som naturlig vev, f eks hud, sener, ben, og deres egenskaper burde langt på vei svare til det naturlige vev. Til de nødvendige egenskaper tilhører indre overflate, håndterbarhet og elastisitet. Videre er det for fremstilling av konserverte transplantater også ytterligere kriterier som må tas hensyn til. Transplantatet må i steril tilstand bevare sine egenskaper under praktisk talt hvilken som helst oppbevaring. Videre må det ha en sikker resistens mot nedbrytning gjennom mottakerorganismen, slik at det kan fungere som en ledetråd for spredning av vevet.

En kjent fremgangsmåte for dehydrering av biologisk vev for fremstilling av konservert transplantat benytter seg av frysetørking. Det vannholdige vev blir nedfryst til ca -25 °C til -40 °C og den dannede is fjernes gjennom sublimering i vakuum. Det resulterende vev har et ubetydelig vanninnhold igjen. I steril tilstand kan egenskapene bevares under lang tids oppbevaring og stå til disposisjon ved behov som brukerklart konservert transplantat.

Denne fremgangsmåten er imidlertid forbundet med ulemper. Med fettholdig kollagent vev, f eks Dura mater, oppstår det forholdsvis tykke svampaktige materialer som vanskeliggjør håndteringen. Det originale kollagenvev er i fuktig tilstand et oppsvulmet fiberflettverk og denne tilstanden blir fiksert ved dypfrysing. Iskrystallene som dannes mellom fibrene og fibrillene ved nedfrysning, løsner fiberstrukturen. Med en bindende sublimering oppstår hulrom i vevet og disse egenskapene gjør vevet dårligere sammenlignet med det opprinnelige vevet. I særdeleshet blir elastisiteten betydelig dårligere. Som følge av delvis indusering av fibrillene vil videre den indre overflate bli drastisk dårligere. Derved har det resulterende produkt ved anvendelse som transplantat kun en sterkt forminsket lederskinneeffekt for spredning av bindevevet.

På grunn av ulempene ved frysetørkingen er i DE 2906 650 C2 beskrevet en fremgangsmåte hvor kollagenvevet dehydreres med et organisk, vannblandbart løsningsmiddel. I løpet av den suksessive ekstraksjonen av vann i denne fremgangsmåten, skjer en gradvis oppsvulming av det biologiske vevet, slik at den naturlige fiberstrukturen opprettholdes og sammenliming av fibrillen ikke inntreffer. Følgelig oppfyller de indre overflater på vev dehydrert på denne måten, de som opprinnelig vev utviser. Elastisiteten blir likeledes vesentlig opprettholdt. Ved denne fremgangsmåten er det riktignok for dehydreringen langt på vei nødvendig med et antall ekstraksjonsskritt hvor løsningsmidlet igjen alltid må fornyes. For Spongiosa knokkelen er inntil 20 ekstraksjonstrinn nødvendig. Dette setter en tidsmessig utnyttelse av fremgangsmåten. I tillegg er den hyppige forandringen av løsemidlene arbeids- og kostnadsintensiv. Videre er en miljøvennlig resirkuleringsfremgangsmåte for løsemidlene nødvendig.

I DE 3835 237 Cl blir det beskrevet en fremgangsmåte der "Rinder-Pericard"-vev som er dehydrert med aceton og lufttørket, rehydreres med vann og deretter frysetørkes. For det første er denne fremgangsmåten relativt omstendelig og for det andre opptrer de samme ulempene som de ovenfor beskrevne for frysetørkingsfremgangsmåter, siden det rehydrerte vevet frysetørkes.

De foreliggende oppfinneres oppgave er tilveiebringelsen av en fremgangsmåte for dehydrering av biologisk vev for fremstilling av konservert transplantat, hvor på den ene siden den naturlige struktur til det kollagenholdige vevet langt på vei opprettholdes, og på den andre siden er mindre tidskrevende så vel som mindre arbeids- og kostnadskrevende.

Foreliggende oppfinnelse omfatter således en fremgangsmåte for dehydrering av biologisk vev for fremstilling av konservert transplantat, kjennetegnet ved at fremgangsmåten omfatter et første trinn der vevet delvis dehydreres med et organisk vannblandbart løsningsmiddel til et vanninnhold i området fra 10 til 25 vekt % og et andre trinn der vevet videre dehydreres gjennom frysetørking.

Med denne to-trinnsfremgangsmåten er det mulig å oppnå en raskere så vel som mer arbeids- og kostnadseffektiv dehydrering og samtidig opprettholde den naturlige strukturen, i særdeleshet den indre overflate så vel som elastisiteten til kollagen-materialet. Antall ekstraksjonstrinn med organisk løsemiddel kan tydelig senkes sammenlignet med en konserveringsfremgangsmåte, ved utelukkende å dehydrere med organisk løsemiddel. Derved blir konserveringsfremgangsmåten vesentlig kortere, løsemiddel spart og følgelig blir mindre løsemiddel tilført resirkulering, så vel som at hyppige arbeidskrevende utvekslinger av vann anriket med løsemiddel mot friskt løsemiddel, innspares. Frysetørkingstrinnet byr på ytterligere fordeler ved enklere håndtering gjennom det fullautomatiserte tørkingsapparatet. De tidligere nevnte ulempene ved frysetørking opptrer overraskende ikke ved den foreliggende oppfinnelses fremgangsmåte.

Som biologisk vev kan ifølge foreliggende fremgangsmåte anvendes vev fra mennesker eller dyr, f eks hud, Dura mater, Fascia lata, sener, årer brusk, pericardialis og ben så vel som benfremstilte plater, nagler, stifter og skruer. Dette vevet består av kollagen eller av kollagen og mineralske bestanddeler. Det ifølge den foreliggende oppfinnelse fremstilte transplantat står til enhver til disposisjon for kirurgen.

Fortrinnsvis dehydreres vevet i det første trinnet med organisk, vannblandbart løsningsmiddel til et vanninnhold på 10 til 25 vekt%. For mykvev som f eks hud, Dura mater, Fascia lata, dehydreres fortrinnsvis vevet til et vanninnhold på i området fra 17 til 20 vekt%. For hardt vev, som ben, spesielt spongiosa ben, dehydreres fortrinnsvis vevet til et vanninnhold i området fra 10 til 15 vekt%. Derved blir som forventet vevets native struktur opprettholdt. Det er imidlertid overraskende at den derpå følgende frysetørkingen i det andre trinnet for ytterligere dehydrering til det ønskelige lavest mulige vanninnholdet på under 8 vekt%, ikke negativt påvirker vevsstrukturen.

Som løsningsmiddel kan de i og for seg kjente måtene med f eks metanol, etanol, propanol, isopropanol, aceton, metyletylketon eller blandinger derav, anvendes. Det er foretrukket at aceton anvendes som organisk vannblandbart løsningsmiddel. Det anvendte løsningsmiddel bør ha et lavest mulig vanninnhold, fortrinnsvis bør det være vannfritt. Dehydreringen med løsningsmidlet gjennomføres ved temperaturer i området fra 0 °C til 70 °C i henhold til anvendte løsningsmiddel. Fortrinnsvis inntreffer dehydreringen i det første trinnet ved romtemperatur.

Fortrinnsvis utsettes vevet etter dehydratiseringen i det første trinnet for vakuum før det dypfryses ved temperaturer fra ca -25 °C til -40 °C. Derved blir det organiske løsningsmidlet langt på vei fjernet fra vevet.

Spesielt kan det være fordelaktig ved dehydrering av spongiosaben at det i det første trinnet under dehydreringen med de organiske løsningsmidler samtidig foretas behandling med ultralyd, vibratorer eller risteapparater. Dette fremmer en bedre inntrengning av løsemidlet i de fine kanalene i spongiosabenet, og derigjennom avmagringen og dehydreringen. For lignende formål kan også et overtrykk, alternativt trykk eller under undertrykk, være viktig. Videre kan det være fordelaktig, før det første og alltid etter ekstraksjonstrinnet, å gjennomføre en vakuumbehandling før det i det siste trinnet dehydratiseres med ferskt løsningsmiddel. Også dette fremmer avmagringen og en bedre utveksling av det vannholdige organiske løsningsmidlet i kanalene med ferskt organisk løsningsmiddel. Alle disse fremgangsmåtene, kan også foretas for bløtvev.

Frysetørkingen i det andre trinnet foretas i et vanlig frysetørkingsanlegg. Deri blir det delvis dehydrerte vevet gradvis brakt til temperaturer på eksempelvis -25 °C til -40 °C og isen som oppstår i vevet, fjernes gjennom sublimasjon gjennom et vakuumanlegg. Slik som allerede utført ovenfor, blir fortrinnsvis vakuumbehandlingen gjennomført før frysetørkingen, dvs. før avkjølingen av vevet til dybdetemperatur. Derved fjernes en del av løsningsmidlet fra vevet. Derved avsluttes frysetørkingen.

Oppfinnelsen vil ved de følgende eksempler og figurene 1 og 2 belyses nærmere.

Figurene 1 og 2 er diagrammer som viser det tidsmessige dehydreringsforløpet til vevet i eksemplet. Tid i timer, hhv. dager, er angitt på abscissen og på ordinaten er vanninnhold i vekt% beregnet ut fra det dehydrerte materialets bruttovekt nedtegnet.

Eksempel 1

Dura mater ble tatt fra den menneskelige kropp og på en egnet måte kjent for fagmannen, befridd fra enzymer og antistoffer. For konservering ble det slik rensede vevsstykket lagt i vannfritt aceton i to ganger 6 timer ved romtemperatur. Løsemiddelmengden er til enhver tid 500 % av vevets våtvekt. Derved inntreffer en oppsvulming av vevet på 0,65 mm til 0,57 mm. Vanninnholdet etter avslutning av det første dehydreringstrinnet er 20 vekt%.

I det andre trinnet ble vevet værende i et frysetørkingsanlegg i 3 timer til det var avkjølt til -40 °C. Deretter ble et vakuum på 1,2 mbar etablert for å fjerne isen som var dannet i vevet gjennom sublimeringen. Platestedstemperaturen viste 35 °C. Vanninnholdet viste etter det siste trinnet, som til sammen varte i 15 dager, 6 vekt%. Tykkelsen på vevet viste 0,54 mm og den indre overflaten m lg. Dehydreringsforløpet er vist i figur 1.

Etter pakking i fuktighetstette poser og sterilisering med gammastråler med i det minste 15 kgry, var Dura mater praktisk, uinnskrenket og lagringssikkert konservert og klare til bruk for transplantasjoner.

Dersom dehydreringen av Dura mater i stedet avslutningsvis gjennomføres med aceton med det samme vanninnholdet på 6 %, må tre ekstraksjonstrinn på 12 timer hver gjennomføres.

Eksempel 2

Et spongiosaben blir klargjort på en passende måte kjent for fagmannen. For konservering blir det klargjorte benet behandlet i fem ganger 24 timer med vannfritt aceton ved romtemperatur. Løsemiddelmengden utgjør til enhver tid 500 % av våtvekt. Etter denne behandlingen var vanninnholdet 12 vekt%. Avslutningsvis ble benet i det andre trinnet avkjølt ved oppbevaring ved -40 °C i 3 timer og deretter under vakuum ved 1,2 mbar for å fjerne den dannede isen i benet under sublimeringen. Platestedstemperaturen viste 35 °C. Vanninnholdet viste etter det andre trinnet, som varte i til sammen 48 timer, 2 vekt%. Dehydreringsforløpet er vist i figur 2.

Dersom i stedet dehydreringen av spongiosabenet avslutningsvis gjennomføres med aceton, er inntil 20 ekstraksjonstrinn på hver 24 timer nødvendig, for å oppnå det samme vanninnholdet. Derved er ca 60 liter aceton per 1 kg ben nødvendig.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for dehydrering av biologisk vev for fremstilling av konservert transplantat, karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter et første trinn der vevet delvis dehydreres med et organisk vannblandbart løsningsmiddel til et vanninnhold i området fra 10 til 25 vekt% og et andre trinn der vevet videre dehydreres gjennom frysetørking.

2. Fremgangsmåte ifølge kravene 1, karakterisert ved at det i det første trinnet dehydreres med metanol, etanol, propanol, isopropanol, aceton, metyletylketon eller blandinger derav.

3. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 2, karakterisert ved at temperaturen i det første trinnet av dehydreringen er fra 0 °C til 70 °C.

4. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 3, karakterisert ved at vevet i det andre trinnet underkastes vakuumbehandling.

5. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 4, karakterisert ved at vevet i det første trinnet før det første og etter hvert ekstraksjonstrinn med organisk løsningsmiddel underkastes vakuumbehandling.

6. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 5, karakterisert ved at vevet i det første trinnet gjennom ekstraksjonen med det organiske løsningsmiddel underkastes en behandling med ultralyd, vibrator eller risteanordning.

7. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 5, karakterisert ved at vevet i det første trinnet ved ekstraksjon med det organiske løsningsmiddel pålegges overtrykk, alternerende trykk eller undertrykk.