DE19720682B4

DE19720682B4 - Antithrombogenes Material und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE19720682B4
Application number: DE19720682A
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Wako Suzuki; Aiko Wako Nakao; Masaya Wako Iwaki; Masahiro Kusakabe; Hiroshi Nakajima; Sanzo Kawasaki Kaneko; Hiroyuki Chofu Honda
Original assignee: Institute Of Physical & Chemical Research Wako; RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Current assignee: NAKAJIMA, HIROSHI, TOKIO/TOKYO, JP
Priority date: 1996-05-17
Filing date: 1997-05-16
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2017-05-17
Also published as: US5906824A; DE19720682A1; JP3536051B2; JPH09299474A

Abstract

Antithrombogenes Material, gekennzeichnet durch
einen Schichtträger und
ein biopolymeres Material, mit dem der Schichtträger beschichtet ist,
wobei das antithrombogene Material durch Bestrahlung des biopolymeren Materials mit einem Ionenstrahl so hergestellt ist, daß dessen Haftvermögen gegenüber Zellen erhalten bleibt, dessen Haftvermögen gegenüber Blutplättchen dagegen herabgesetzt ist.

Description

Priorität: 17. Mai 1996 Japan Nr. P8-123475
Hintergrund der Erfindung
Technisches Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein antithrombogenes Material, das ein herabgesetztes Haftvermögen gegenüber Blutplättchen aufweist, sowie ein Verfahren zur Herstellung des antithrombogenen Materials.

Seit einigen Jahren gibt es einen klaren Trend, hybride, in Zellen eingebettete künstliche Organe anstelle von Organen wie Cutis, Mucosa, Blutgefäßen, Leber, Milz oder ähnlichen, deren Funktion nicht allein durch die Verwendung von Ersatzprodukten, die aus einem künstlichen Material hergestellt wurden, ausreichend erfüllt werden kann, einzusetzen. Auch ist die Entwicklung von Biosensoren, Schaltungen, Bioreaktoren und ähnlichen, die unter Verwendung von Zellen arbeiten, zunehmend vorangeschritten.

Bei der Entwicklung dieser Vorrichtungen war es eine wichtige Aufgabe, Matrixmaterialien auszuwählen und zu schaffen, die als Schichtträger für die zu kultivierenden Zellen dienen. Wenn zum Beispiel Blutplättchen auf der Oberfläche des Matrixmaterials adhärieren und ein Thrombus durch deren Koagulation gebildet wird, wird es unmöglich, dieses Matrixmaterial für die zuvor erwähnten künstlichen Organe, insbesondere für künstliche Blutgefäße, zu verwenden. Dies bedeutet, daß es in Fällen, in denen das Matrixmaterial für die Herstellung künstlicher Organe oder für ähnliches verwendet wird, es unbedingt erforderlich ist, dessen Haftvermögen gegenüber Blutplättchen unter Kontrolle zu halten, damit künstliche Organe geschaffen werden können, die ein hohes Leistungsvermögen aufweisen.

Als Beispiele für gängige Materialien, die ein verringertes Haftvermögen gegenüber den Blutplättchen aufweisen (nachfolgend als "antithrombogenes Material" bezeichnet), seien polymere Materialien, an die Heparin gebunden ist, polymere Materialien, an denen Urokinase gebunden ist, ein Blockcopolymer aus Hydroxyethylmethacrylat mit Styrol, oder ähnliches genannt. Diese als antithrom bogene Materialien eingesetzten polymeren Materialien dienen jedoch nicht nur zur Herabsetzung des Haftvermögens gegenüber Blutplättchen, sondern auch zur Herabsetzung des Haftvermögens gegenüber den Zellen.

Weil, wie zuvor beschrieben, die zuvor erwähnten gängigen antithrombogenen Materialien ein reduziertes Haftvermögen sowohl gegenüber Blutplättchen als auch gegenüber Zellen aufweisen, war es wegen der geringen Adhäsion gegenüber Zellen schwierig, diese Materialien für hybride, in Zellen eingebettete künstliche Organe zu verwenden.

Als übliche Materialien, die gegenüber Blutplättchen ein reduziertes Haftvermögen aufweisen, gegenüber Zellen jedoch ihr Haftvermögen beibehalten, sind andererseits Materialien bekannt, die durch eine chemische Modifikation von biopolymeren Proteinen, wie Collagen, hergestellt werden. Insbesondere offenbart die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. Sho-58-165854 ein Verfahren, bei dem die Blutkompatibilität von Collagen und die Pseudobildung einer Intima durch die Succinylierung von Seitenkettenaminogruppen (-NH₂) in der Polypeptidkette von Collagen verbessert wird.

In dem von der japanischen Patentanmeldung offenbarten Verfahren wird chemisch verhindert, daß das biopolymere Material, das Haftvermögen gegenüber Zellen aufweist, Haftvermögen gegenüber Blutplättchen zeigt.

Das in der zuvor erwähnten japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. Sho-58-165854 beschriebene Material wird durch eine chemische Modifikation der Aminogruppen der Seitenketten in der Polypeptidkette hergestellt. Da jedoch die chemische Reaktion, durch die die chemische Modifikation der Aminogruppen erfolgt, schwer zu steuern ist, kann das biopolymere Material nicht gleichmäßig chemisch modifiziert werden. Aus diesem Grund sind die gängigen antithrombogenen Materialien bezüglich ihrer antithrombogenen Eigenschaft und dem Haftvermögen gegenüber Zellen nicht zufriedenstellend. Dementsprechend ergibt sich das Problem, daß die gängigen antithrombogenen Materialien nur eine geringe Verläßlichkeit bezüglich ihrer antithrombogenen Eigenschaft und ihrem Haftvermögen gegenüber Zellen aufweisen.

Außerdem bringt das in der zuvor erwähnten japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. Sho-58-165854 offenbarte Verfahren eine schlechte Steuerbar keit der chemischen Reaktion, mit der die Aminogruppen in der Polypeptidkette chemisch modifiziert werden, sowie komplizierte Herstellungsschritte mit sich. Dies führt zu der Schwierigkeit, antithrombogenes Material herzustellen, das eine gleichmäßige antithrombogene Eigenschaft und Haftvermögen gegenüber Zellen aufweist.

Die Erfindung wurde im Hinblick auf die zuvor erwähnten Probleme des Standes der Technik vollendet.

Zusammenfassung der Erfindung

Demzufolge ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein antithrombogenes Material bereitzustellen, das ein zufriedenstellendes Haftvermögen gegenüber Zellen aufweist, dessen Haftvermögen gegenüber Blutplättchen aber ausreichend gehemmt ist, und das eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen antithrombogenen Materials bereitzustellen.

Als Ergebnis verschiedener Studien der Erfinder zur Lösung der zuvor erwähnten Aufgaben, wurde unerwarteterweise gefunden, daß Biopolymere, die ein gutes Haftvermögen gegenüber Zellen aufweisen, wie Gelatine oder Collagen, ihr Haftvermögen gegenüber Blutplättchen verlieren, wenn man sie mit einem Ionenstrahl bestrahlt. Des weiteren wurde gefunden, daß durch die geeignete Wahl der Bedingungen, wie Art, Beschleunigungsenergie und Menge an für die Bestrahlung verwendetem Ionenstrahl das Biopolymer gezielt so verändert werden kann, daß nur das Haftvermögen des Biopolymers gegenüber Blutplättchen herabgesetzt wird.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird ein antithrombogenes Material bereitgestellt, das einen Schichtträger und ein biopolymeres Material, mit dem dieser Schichtträger beschichtet ist, umfaßt, wobei das antithrombogene Material durch Bestrahlung des biopolymeren Materials mit einem Ionenstrahl herstellbar ist, wodurch dessen Haftvermögen gegenüber Zellen erhalten bleibt, dessen Haftvermögen gegenüber Blutplättchen dagegen herabgesetzt wird.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines antithrombogenen Materials, welches aus einem Schichtträger und einem biopolymeren Material, mit dem der Schichtträger beschichtet ist, zusammengesetzt ist, bereitgestellt, umfassend den Schritt der Bestrahlung des biopolymeren Materials, mit dem der Schichtträger beschichtet ist, mit einem Ionenstrahl, wobei der für die Bestrahlung verwendete Ionenstrahl eine Beschleunigungsenergie von 50 bis 150 keV aufweist und 1 × 10¹⁴ bis 1 × 10¹⁷ Ionen pro cm² enthält.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine Schemazeichnung, in der ein Beispiel für eine Ionenimplantationsvorrichtung gezeigt ist;

2 ist eine Schemazeichnung, in der die Zustände, in denen eine in die Ionenimplantationsvorrichtung eingebrachte Probe vorliegt, gezeigt sind; und

3 ist eine Schemazeichnung, in der die Zelladhäsion auf der Probe, welche Ionenstrahl-bestrahlte Anteile und nicht-Ionenstrahl-bestrahlte Anteile aufweist, gezeigt ist.

Genaue Beschreibung der Erfindung

Entsprechend den von den Erfindern durchgeführten Versuchen wurde bestätigt, daß Gelatine oder Collagen, mit welchen ein Schichtträger aus Polystyrol beschichtet worden war, einen Oberflächenanteil erhielten, der kein Haftungsvermögen gegenüber Blutplättchen aufwies, wenn sie einem sogenannten Ionenimplantationsverfahren unterzogen wurden, das heißt, wenn sie mit einem Ionenstrahl aus O⁺, Ne⁺, Na⁺, Ar⁺, K⁺ oder ähnlichem bestrahlt wurden.

In diesem Fall kann der Oberflächenanteil, der kein Haftvermögen gegenüber Blutplättchen aufweist, zusätzlich zu dem zuvor erwähnten Collagen oder der Gelatine aus Fibronectin, Laminin und Vitronectin bestehen.

Die Beschleunigungsenergie des zur Bestrahlung verwendeten Ionenstrahls kann im Bereich von 50 bis 150 keV liegen, und die Menge (Zahl) des eingestrahlten Ionenstrahls kann im Bereich von 1 × 10¹⁴ bis 1 × 10¹⁷ Ionen pro cm² liegen.

Wenn insbesondere mit einem He⁺-Ionenstrahl, der eine Beschleunigungsenergie von 150 keV aufweist, mit einer Menge von 1 × 10¹⁴ bis 1 × 10¹⁷ Ionen pro cm² bestrahlt wird, kann das Biopolymer einen Oberflächenanteil aufweisen, der kein Haftvermögen gegenüber Blutplättchen mehr besitzt, aber dessen Haftvermögen gegenüber Zellen bestehen bleibt.

Über ein solches Phänomen wurde bislang noch nicht berichtet. Dieses wurde zuerst von den Erfindern entdeckt.

Bei dem zuvor erwähnten antithrombogenen Material und dem zuvor erwähnten Verfahren zur Herstellung des antithrombogenen Materials gemäß der Erfindung kann, wenn das Haftvermögen des biopolymeren Materials, wie Collagen oder Gelatine, welche als Bestandteile der extrazellulären Matrix bekannt sind, gegenüber Zellen durch die Bestrahlung mit einem Ionenstrahl nur an der Stelle zerstört wird, welche in Kontakt mit den Blutplättchen steht, darauf der Abschnitt, der ein gehemmtes Haftvermögen gegenüber Blutplättchen aufweist, gebildet werden.

Insbesondere wird durch die geeignete Wahl von Art, Beschleunigungsenergie und Menge des zur Bestrahlung eingesetzten Ionenstrahls nur die Stelle des Abschnittes, der Haftvermögen gegenüber Zellen aufweist, zerstört, die mit den Blutplättchen in Kontakt kommt, so daß das Biopolymer mit einer Oberfläche, die nur Haftvermögen gegenüber Zellen zeigt, gebildet werden kann.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle experimentelle Ergebnisse genauer beschrieben.

Aufbau der Ionenimplantationsvorrichtung

In 1 ist schematisch eine Ionenimplantationsvorrichtung gezeigt, die bei einer bevorzugte Ausführungsform der Erfindung verwendet wird. Es handelt sich um eine Ionenimplantationsvorrichtung vom sogenannten Frontabschnittbeschleunigungstyp, welche aus einer Ionenquelle 1, von der die zur Bestrahlung dienenden Ionen durch Ionisierung erzeugt werden, einem Beschleunigungssystem 2 zur Beschleunigung der erzeugten Ionen, einem Massentrennungssystem zur Abtrennung der zur Bestrahlung dienenden Ionen vom Rest und einer Zielkammer, in die die Ionen zur Bestrahlung des Zielobjekts eingestrahlt werden, besteht.

Die Ionenquelle 1 enthält eine Heizkammer 11, einen Glühfaden (Kathode) 12, eine Anode 13, eine Spule 14 und ähnliches. Ein geeignetes, in die Heizkammer 11 eingebrachtes Material wird zur Erzeugung des Plasmas des gewünschten Ions verdampft.

Das zuvor erwähnte Beschleunigungssystem 2 enthält Führungselektroden, Fokussierungselektroden oder ähnliches. Der Ionenstrahl erhält beim Durchtritt durch dieses Beschleunigungssystem 2 die erforderliche Energie.

Des weiteren enthält das Massentrennungssystem 3 einen Magneten, der zur Ablenkung der Flußrichtung des Ionenstrahls um 90° dient, wodurch selektiv verunreinigende Ionen von den gewünschten Ionen abgetrennt werden. Hierzu wird der räumliche Abstand zwischen diesen Ionen ausgenutzt, welcher wiederum auf dem Unterschied der Massen beruht.

Auf der anderen Seite sind eine Y-Strahl-Ablenkeinheit (Ablenkelektrode) 41 und eine X-Strahl-Ablenkeinheit zwischen das Massentrennungssystem 3 und die Zielkammer 4 eingefügt. Mit diesen Strahlablenkeinheiten wird eine elektrische Rasterablenkung des Ionenstrahls, der vom Massentrennungssystem 3 eintritt, erzielt, wodurch eine gleichmäßige Ionenimplantation, bezogen auf ein Zielobjekt 43, das in der Zielkammer 4 plaziert wird, ermöglicht wird. Das in der Zielkammer 4 plazierte Zielobjekt 43 ist im übrigen eine Probe unter Verwendung des im nachfolgenden näher beschriebenen röhrenförmigen Schichtträgers.

Das Ionenimplantationsverfahren, das unter Verwendung der zuvor erwähnten Ionenimplantationsvorrichtung durchgeführt wird, hat die Eigenschaft, daß mit Hilfe des Massentrennungssystems 3 ein einzelner Ionenstrahl erhalten werden kann, der eine extrem hohe Reinheit aufweist, und daß der Ionenstrahl eine hohe kinetische Energie von 50 keV oder höher aufweist.

Probe

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Probe aus einem wie oben beschriebenen röhrenförmigen Schichtträger. Als röhrenförmiger Schichtträger wird zum Beispiel ein Polystyrolröhrchen (PS-Röhrchen), das einen Innendurchmesser von 2 mm aufweist, oder ein gestrecktes Polytetrafluore thylenröhrchen (ePTFE-Röhrchen), das einen Innendurchmesser von 3 mm aufweist, verwendet. Bei der Probe gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine innere Oberfläche des PS- oder ePFTE-Röhrchens mit Collagen oder Gelatine als dem biopolymeren Material beschichtet.

Der zuvor erwähnte röhrenförmige Schichtträger kann außer aus Polystyrol und Polytetrafluorethylen auch aus anderen Materialien wie Glas oder Metall bestehen. Des weiteren können gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auch andere biopolymere Materialien, die ein Haftvermögen gegenüber Zellen aufweisen, wie Fibronectin, Laminin, Vitronectin oder ähnliche, ebenso wie das zuvor erwähnte Collagen und die zuvor erwähnte Gelatine als biopolymere Materialien verwendet werden.

Verfahren zur Einstrahlung des Ionenstrahls

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die in der zuvor erwähnten Weise hergestellte Probe mit Hilfe der Ionenimplantationsvorrichtung, die wie zuvor beschrieben aufgebaut ist, mit einem Ionenstrahl bestrahlt. Hierzu wird, wie in 2 gezeigt, während die röhrenförmige Probe unter Verwendung eines Goniometers in einer geneigten Lage gehalten wird, der Ionenstrahl auf das Collagen oder die Gelatine eingestrahlt, mit der die innere Oberfläche der Probe beschichtet ist.

Genauer gesagt wird die röhrenförmige Probe in einer solchen Weise angeordnet, daß deren Mittelachse Z um ±1,7 Grad in einer vertikalen Ebene YZ, relativ zu einer horizontalen Ebene XZ, geneigt ist, wie durch eine gepunktete Linie in 2 angegeben ist. Während die röhrenförmige Probe in dem zuvor erwähnten Zustand gehalten wird, wird die Probe mit dem Ionenstrahl aus entgegengesetzten Richtungen bestrahlt. Des weiteren wird die röhrenförmige Probe um 90 Grad um die Mittelachse Z gedreht, während der Ionenstrahl in der zuvor erwähnten Weise auf die röhrenförmige Probe eingestrahlt wird.

Zuerst wird die röhrenförmige Probe in eine solche Position gedreht, daß die Mittelachse Z um –1,7 Grad in der vertikalen Ebene YZ relativ zur horizontalen Ebene XZ geneigt ist, und anschließend aus entgegengesetzten Richtungen mit dem Ionenstrahl bestrahlt.

Anschließend wird die röhrenförmige Probe in eine solche Position gedreht, daß die Mittelachse Z um + 1,7 Grad in der vertikalen Ebene YZ relativ zur horizontalen Ebene XZ geneigt ist, und dann aus entgegengesetzten Richtungen mit dem Ionenstrahl bestrahlt.

Durch diese Behandlungen wird die Schicht aus Collagen oder Gelatine, mit der die innere Oberfläche der Probe beschichtet ist, gleichmäßig als Ganzes mit dem Ionenstrahl bestrahlt.

Die Erfindung wird nachfolgend durch Beispiele näher beschrieben.
Versuchsbeispiel 1:
Experiment zur Beurteilung der antithrombogenen Eigenschaft
Ein Versuch zur Beurteilung der antithrombogenen Eigenschaft der Probe wurde unter Verwendung der in 1 gezeigten Ionenimplantationsvorrichtung durchgeführt. Der Ionenstrahl aus He⁺, Ne⁺, Na⁺, Ar⁺ oder K⁺, der eine Beschleunigungsenergie von 150 keV aufweist, wurde auf die innere Oberfläche der Probe in einer Menge (Zahl) von 1 × 10¹⁴ bis 1 × 10¹⁷ Ionen pro cm² auf die zuvor erwähnte Weise eingestrahlt. Mit der so behandelten röhrenförmigen Probe wurde ein Stück einer Femoralarterie und einer Femoralvene einer als Versuchstier dienenden ausgewachsenen Promenadenmischung ersetzt. Anschließend wurde diese röhrenförmige Probe im Hinblick auf den Zustand ihrer inneren Oberfläche beobachtet. Des weiteren wurde in einem Langzeitexperiment die röhrenförmige Probe 17 Tage und 30 Tage nach Ersetzen eines Stücks der Karotisarterie eines Hundes durch diese Probe im Hinblick auf den Zustand ihrer inneren Oberfläche untersucht.
Der in dem Versuchsbeispiel 1 verwendete röhrenförmige Schichtträger war ein PS-Röhrchen, das mit dem biopolymeren Material beschichtet war. Genauer gesagt war die innere Oberfläche des röhrenförmigen Schichtträgers mit vier Arten von biopolymeren Materialien, wie Collagen, Fibronectin, Laminin und Vitronectin, beschichtet.
Im Versuchsbeispiel 1 wurde, nachdem die so erzeugten Probe in dieser Lage ge halten wurde, die Flußrate des Blutes mit einem elektromagnetischen Durchflußmesser, der an einer peripheren Seite des Blutgefäßes angebracht war, in Abhängigkeit von der Zeit gemessen. Des weiteren wurde die Probe zu vorbestimmten Zeitpunkten aus dem Versuchstier entnommen. Zu jedem dieser Zeitpunkte wurde die innere Oberfläche der Probe mit einer heparinhaltigen physiologischen Salzlösung gewaschen, und anschließend visuell beurteilt, ob sich darauf ein Thrombus gebildet hat oder nicht. Außerdem wurde die innere Oberfläche der Probe mit Hilfe eines Rasterelektronenmikroskops untersucht, um festzustellen, ob eine Adhäsion von Blutplättchen stattgefunden hat oder nicht.
Die Öffnungszustände der inneren Oberfläche der jeweiligen Proben, deren antithrombogenen Eigenschaften oben getestet und ausgewertet wurden, sind in Tabelle 1 wiedergegeben.
Tabelle 1
Wie anhand der Tabelle 1 deutlich wird, wurde bestätigt, daß die beiden Proben auch nach dem Verweilen in der Femoralarterie und der Femoralvene über den zuvor erwähnten Zeitraum noch immer eine geöffnete innere Oberfläche aufwiesen. Darüber hinaus wurde durch die Auswertung des Haftvermögens der jeweiligen Probe gegenüber Blutplättchen mit Hilfe eines Rasterelektronenmikroskops bestätigt, daß eine geringe Menge von Blutplättchen auf der inneren Oberfläche jeder Probe verteilt war, daß jedoch keine pseudopodiumartigen Ausläufer durch Adhäsion der Blutplättchen gebildet wurden. Die innere Oberfläche derjenigen Probe, mit welcher eine Karotisarterie ersetzt worden war, lag selbst nach 17 bis 30 Tagen noch in einem geöffneten Zustand vor. Dies zeigt, daß die Proben gute antithrombogene Eigenschaften besitzen.
Wie den obigen Ergebnissen entnommen werden kann, wies das antithrombogene Material gemäß der Erfindung auch nach 24 Stunden noch kein Haftvermö gen gegenüber Blutplättchen auf und zeigte daher gute antithrombogene Eigenschaften.
Vergleichsbeispiel 1
Es wurde wie unter Versuchsbeispiel 1 beschrieben vorgegangen, außer daß die Proben nicht mit dem Ionenstrahl bestrahlt worden waren. Die Öffnungszustände der inneren Oberfläche der jeweiligen untersuchten Proben sind in Tabelle 2 wiedergegeben.
Tabelle 2
Wie anhand der Tabelle 2 deutlich wird, waren die inneren Oberflächen der beiden Proben, die in die Femoralarterie und die Femoralvene eingebracht worden waren, bereits nach einer Verweildauer von 20 Minuten verschlossen. Darüber hinaus wurde nach Beurteilung der Proben des Vergleichsbeispiels 1 mit Hilfe eines Rasterelektronenmikroskops bestätigt, daß Blutplättchen an der inneren Oberfläche der Proben adhäriert waren, und daß ein Fibrinnetzwerk darauf gebildet worden war.
Wie den obigen Ergebnissen entnommen werden kann, wird, wenn die Proben nicht mit einem Ionenstrahl bestrahlt werden, ein Thrombus auf den Proben gebildet, so daß die Blutzirkulation erheblich gehemmt wird.
Versuchsbeispiel 2:
Test zur Beurteilung des Haftvermögens gegenüber Zellen
In diesem Versuchsbeispiel 2 wurde als Probe eine Petrischale verwendet, die mit Collagen beschichtet war. Der Ionenstrahl, der eine Beschleunigungsenergie von 150 keV aufwies, wurde in einer Menge von 1 × 10¹⁴ bis 1 × 10¹⁷ Ionen pro cm² auf die Oberfläche der Probe eingestrahlt. Eine Nährlösung (Markenname "RPMI-1640", hergestellt von Nissui Yakuhin Co., Ltd.), welche 10 % Rinderserum und 8 × 10⁴ Zellen/ml eines aus einer Rinderaorta stammenden Blutgefäß endothels enthielt, wurde zu der so vorbehandelten Probe gegeben. Die Probe wurde mit Hilfe eines Phasenkontrastmikroskops bezüglich ihres Haftvermögens gegenüber dem Rindergefäßendothel untersucht.
Vergleichsbeispiel 2
Es wurde wie unter Versuchsbeispiel 2 beschrieben vorgegangen, außer daß der Ionenstrahl nur auf kreisförmige Bereiche der Probe eingestrahlt wurde, so daß ein Bereich erhalten blieb, der nicht mit dem Ionenstrahl bestrahlt wurde. Bei diesem Versuch wurde bestätigt, daß das Blutgefäßendothel sowohl an den bestrahlten wie auch an den nichtbestrahlten Bereichen in ähnlichem Ausmaß adhärierte, wie in 3 gezeigt ist.
Wie den obigen Ergebnissen entnommen werden kann, tritt bei den Proben keine Hemmung der Adhäsion von Zellen auf, wenn die Proben, die mit dem biopolymeren Material beschichtet sind, mit dem Ionenstrahl bestrahlt werden, das heißt, das Haftvermögen gegenüber Zellen bleibt nach der Bestrahlung erhalten. Übrigens kann natürlich als biopolymeres Material, mit dem die Petrischale beschichtet wird, nicht nur Collagen, sondern auch andere biopolymere Materialien verwendet werden, die Adhäsionseigenschaften gegenüber Zellen zeigen, wie Gelatine, Fibronectin, Laminin, Vitronectin oder ähnliche.
Wie aus den oben erwähnten Versuchsbeispielen 1 und 2 entnommen werden kann, kann das antithrombogene Material gemäß der Erfindung ein inhibiertes Haftvermögen gegenüber Blutplättchen aufweisen, während andererseits die Adhäsionseigenschaften gegenüber Zellen erhalten bleiben. Des weiteren kann das antithrombogene Material eine gute antithrombogene Wirkung, zurückzuführen auf das unterdrückte Haftvermögen gegenüber Blutplättchen, aufweisen. Außerdem ist es möglich, Zellen, die an eine solche Oberfläche adhärieren, zu inkubieren oder zu kultivieren, weil das antithrombogene Material weiterhin Haftvermögen gegenüber Zellen besitzt. Folglich ist das antithrombogene Material nützlich für die Herstellung von hybriden, in Zellen eingebetteten künstlichen Organen, deren Verwendung im Körper sich über einen langen Zeitraum erstreckt.
Wie sich aus der bisherigen Diskussion ergibt, ist es, gemäß der Erfindung, möglich, ein antithrombogenes Material bereitzustellen, dessen Haftvermögen gegenüber Blutplättchen stark unterdrückt ist, dessen Haftvermögen gegenüber Zellen jedoch ausreichend aufrechterhalten bleibt, so daß dieses antithrombogene Material eine hohe Verläßlichkeit zeigt. Dementsprechend ist ein solches erfindungsgemäßes antithrombogenes Material ausgesprochen nützlich bei der Entwicklung von Biosensoren, Schaltungen, Bioreaktoren oder ähnlichen, welche mit Zellen zusammenwirken, genauso wie die zuvor erwähnten hybriden, in Zellen eingebetteten künstlichen Organe.
Es ist zu erwarten, daß das erfindungsgemäße antithrombogene Material für die folgenden Anwendungen verwendet wird.
1) Entwicklung von künstlichen Blutgefäßen mit kleinem Durchmesser:
Wenn zum Beispiel bei einem Katheterverfahren oder ähnlichem im Frühstadium eines akuten Myocardinfarkts an einer verschlossenen Koronararterie ein perkutaner koronarer plastisch-chirurgischer Eingriff durchgeführt wird, kann das erfindungsgemäße antithrombogene Material auf einer inneren Oberfläche eines künstlichen Blutgefäßes mit kleinem Durchmesser, welches an der von der Stenose betroffenen Stelle eingebaut wird, angebracht werden. Dies kann nicht nur verhindern, daß in dem von der Stenose betroffenen Bereich erneut eine Stenose auftritt, sondern kann auch einen akuten Koronarverschluß verhindern, der als Komplikation in Folge des perkutanen koronaren plastischchirurgischen Eingriffs auftreten kann.
Auch kann zum Beispiel bei einem akuten Koronarverschluß, der durch die Durchtrennung einer Koronararterie als einer schweren Komplikation eines eine Koronararterie betreffenden plastisch-chirurgischen Eingriffs verursacht wird, das erfindungsgemäße antithrombogene Material auf einer inneren Oberfläche eines künstlichen Blutgefäßes mit kleinem Durchmesser, das an der durchtrennten Stelle eingesetzt wird, angebracht werden. Dies kann einen Blutstrom durch den von der Durchtrennung betroffenen Abschnitt gewährleisten und die Blutzirkulation stabilisieren, bis eine Notoperation durchgeführt wird.
2) Entwicklung von Ersatzstücken für die Therapie geschädigter Blutgefäße:
Wenn zum Beispiel Blutgefäße, die von einem Aneurysma oder von Arteriosklerose betroffen sind, therapiert werden, kann das erfindungsgemäße antithrombogene Material an einer inneren Oberfläche eines Ersatzstückes, das in den Abschnitt eines Blutgefäßes eingefügt wird, aus dem der beschädigte Bereich durch Dissektion entfernt wurde, angebracht werden. Das erfindungsgemäße antithrombogene Material ermöglicht die Schaffung von Ersatzstücken, mit denen beschädigte Blutgefäße geheilt werden, und welche gegenüber Blutgefäßendothel Adhäsionseigenschaften zeigen können, aber an denen sich kein Thrombus bildet.

Claims

Antithrombogenes Material, gekennzeichnet durch einen Schichtträger und ein biopolymeres Material, mit dem der Schichtträger beschichtet ist, wobei das antithrombogene Material durch Bestrahlung des biopolymeren Materials mit einem Ionenstrahl so hergestellt ist, daß dessen Haftvermögen gegenüber Zellen erhalten bleibt, dessen Haftvermögen gegenüber Blutplättchen dagegen herabgesetzt ist.
Antithrombogenes Material nach Anspruch 1, bei dem das biopolymere Material mindestens eines aus der Gruppe bestehend aus Gelatine, Collagen, Fibronectin, Laminin und Vitronectin ist.
Verfahren zur Herstellung eines antithrombogenen Materials, zusammengesetzt aus einem Schichtträger und einem biopolymeren Material, mit dem der Schichtträger beschichtet ist, gekennzeichnet durch die Bestrahlung des biopolymeren Materials, mit dem der Schichtträger beschichtet ist, mit einem Ionenstrahl, wobei der für die Bestrahlung verwendete Ionenstrahl eine Beschleunigungsenergie von 50 bis 150 keV aufweist und 1 × 10¹⁴ bis 1 × 10¹⁷ Ionen pro cm² enthält.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das biopolymere Material mindestens eines aus der Gruppe bestehend aus Gelatine, Collagen, Fibronectin, Laminin und Vitronectin ist.