DE19623440A1

DE19623440A1 - Immobilised organic material with defined release of active agent

Info

Publication number: DE19623440A1
Application number: DE19623440A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dr Med Wagner; Herbert Dr Rer Nat Naarmann
Original assignee: WAGNER KARL HEINZ DR MED
Current assignee: WAGNER KARL HEINZ DR MED
Priority date: 1996-06-12
Filing date: 1996-06-12
Publication date: 1997-12-18

Abstract

An immobilised organic material, or material from an organ, is claimed, with defined release of active agent, for implantation into a living human.

Description

Von den 4 Millionen Diabetikern sind nach neueren Schätzungen etwa 160.000 Diabetiker vom Typ 1. Sie sind schon im jugendlichen Alter auf multiple tägliche Insulininjektionen angewiesen. Auch die primär nicht auf Insulin angewiesenen Typ 2-Diabetiker benötigen mit zunehmender Erkrankungsdauer Insulin. Selbst wenn man nur den manifesten Diabetes als singulären Risikofaktor zugrunde legt, bedeutet dies bei einem zehn Jahre alten Typ 1- Diabetiker eine Verkürzung der Lebenserwartung um circa 21 Jahre, da daß diabetische Spätsyndrom zu multiplen Organschäden führt. Die periphere und autonome Neuropathie. Retinopathie, Mikro- und Makroangiopathien von eingeschränkter Leistungsbreite bis hin zur Dialysepflichtigkeit dokumentieren die sozialpolitische und volkswirtschaftliche Relevanz.According to recent estimates, of the 4 million diabetics, around 160,000 are diabetic Type 1. You are at a young age on multiple daily insulin injections reliant. Type 2 diabetics who are not primarily dependent on insulin also need help increasing insulin duration. Even if you only manifest diabetes as singular risk factor, this means for a ten year old type 1 Diabetics shorten life expectancy by approximately 21 years because that is diabetic Late syndrome leads to multiple organ damage. Peripheral and autonomic neuropathy. Retinopathy, micro- and macroangiopathies from a limited range of services to Dialysis requirements document the socio-political and economic relevance.

Das Auftreten oder die Progredienz des "Diabetischen Spätsyndroms" kann nur durch eine normale oder nahe-normale Blutzuckereinstellung verhindert werden, wie dies von der amerikanischen DCCT-Studie nochmals belegt wird.The occurrence or the progression of the "diabetic late syndrome" can only be caused by one normal or near-normal blood sugar control can be prevented, as is done by the American DCCT study is confirmed again.

Die nahe-normale Blutzuckereinstellung läßt sich nur mit einer intensivierten Insulintherapie erzielen, allerdings mit dem Kalkül dreifach erhöhter hypoglykämischer Stoffwechselreaktionen. Das eigentliche Ziel muß daher nach wie vor sein:
zeit- und bedarfsgerechte Insulinfreisetzung zu erzielen.The near-normal blood sugar setting can only be achieved with an intensified insulin therapy, however with the calculation of triple increased hypoglycemic metabolic reactions. The real goal must therefore still be:
to achieve timely and needs-based insulin release.

Künstlich endokrines Pancreas (KEP) Eine rein technische Alternative hierzu ist das künstlich endokrine Pancreas (KEP), wobei der Glucosesensor auf der Basis der GOD- Methode mit einer Insulinpumpe gekoppelt ist. Die Grenzen des gesamten Systems sind durch die interstitielle Messung des "Gewebezuckers" und die Applikation des Insulins in das s.c. Gewebe vorgegeben. Nach maximal 25 Minuten tritt erst die effektive Insulinwirkung auf, so daß eine echte Rückkopplung (closed loop system) nicht möglich sein wird.Artificially endocrine pancreas (KEP) is a purely technical alternative to this the artificially endocrine pancreas (KEP), whereby the glucose sensor based on the GOD Method is coupled with an insulin pump. The limits of the entire system are over the interstitial measurement of the "tissue sugar" and the application of the insulin in the s.c. Tissue specified. The effective insulin effect only occurs after a maximum of 25 minutes, so that a real feedback (closed loop system) will not be possible.

Da mit der Effektivität des sogenannten closed loop-Systems der physiologischen Regulation die organischen Spätschäden entsprechend verzögert werden können, ist auch mit der rein technischen Lösung noch kein Durchbruch erzielt worden.As with the effectiveness of the so-called closed loop system of physiological regulation The late organic damage can be delayed accordingly, is also with the pure technical breakthrough has not yet been achieved.

Eine Normoglykämie mit dem Ziel einer bedarfs- und zeitgerechten Release von Insulin läßt sich nur durch biologischen Ersatz des zerstörten insulinproduzierenden Inselzellapparates durch Pancreas- oder Inselzelltransplantation erzielen.A normoglycemia with the aim of releasing insulin as and when required only through biological replacement of the destroyed insulin-producing islet cell apparatus by pancreas or islet cell transplantation.

Freie allogene Transplantate bedürfen einer intensiven Immunsuppression. Daher könnte die erfolgreiche Entwicklung eines "Bioartefiziellen Pancreas" mittels biologischen Organersatzes, d. h. durch die Verwendung von isolierten Inselzellen des Schweines ein größerer Patientenkreis erschlossen werden. Darüber hinaus kann durch die Verwendung immunseparierender Membranen auf die oben erwähnte Immunsuppression verzichtet werden.Free allogeneic grafts require intensive immunosuppression. Therefore, the successful development of a "bioartificial pancreas" using biological organ replacement, d. H. a larger one by using isolated pig islet cells Patient group can be opened up. In addition, by using immune-separating membranes can be dispensed with the above-mentioned immunosuppression.

Goal setting Bioartificial pancreas

Insulinproduzierende Zellen die auf einen Glucosereiz mit einer zeit- und bedarfsgerechten Freisetzung von Insulin reagieren, werden in einen diabetischen Organismus eingepflanzt. Die freien Inselzellen allogener oder xenogener Herkunft werden durch künstliche Membranen vor einer Zerstörung durch das Immunsystem des Empfängers geschützt. Zur Zeit werden zwei unterschiedliche auf diffusem Stofftransport beruhende Membranformen diskutiert:Insulin-producing cells that respond to a glucose stimulus with a timely and need-based approach Release of insulin will be implanted in a diabetic organism. The Free islet cells of allogeneic or xenogeneic origin are represented by artificial membranes protected from destruction by the recipient's immune system. There are currently two Different membrane shapes based on diffuse mass transport are discussed:

1. Macroencapsulation in capillary membranes ( Fig. 1 :)

Hierbei werden Inseln in eine 0.5-4 mm im Durchmesser und 2-3 cm lange Kapillarmembran verkapselt und in die freie Bauchhöhle implantiert. Diese Methode, die bislang lediglich tierexperimentell realisiert wurde, hat den Vorteil der exakten Reproduzierbarkeit sowie Charakterisierbarkeit auch im "in vitro Modell". Limitierend ist die niedrige Packungsdichte von Inseln in der Kapillarmembran, was in einem relativ großen zu implantierenden Volumen resultiert. Das Dilemma besteht vor allem darin, daß das in Bezug auf Volumen geeignete Kompartiment, nämlich das Peritoneum wegen der Gefahr einer Peritonitis nicht in Frage kommt.Here are islands in a 0.5-4 mm in diameter and 2-3 cm long capillary membrane encapsulated and implanted in the free abdominal cavity. This method, so far only animal experiments has the advantage of exact reproducibility as well Can also be characterized in the "in vitro model". The low packing density of Islands in the capillary membrane, resulting in a relatively large volume to be implanted results. The main dilemma is that it is the most appropriate in terms of volume Compartment, namely the peritoneum is out of the question because of the risk of peritonitis is coming.

Eine andere Form der Makroverkapselung ist der Anschluß eines "Bioartefiziellen Pancreas" über Gefäßprothesen an den Blutkreislauf, wobei das Blut die Kapillarmembranen durchströmt und die Inseln in einem künstlich geschaffenen Raum um die Kapillarmembranen herum liegen über diese Methode wurden partielle Erfolge berichtet (Abb. 2).Another form of macroencapsulation is the connection of a "bioartificial pancreas" to the bloodstream via vascular prostheses, whereby the blood flows through the capillary membranes and the islands lie in an artificially created space around the capillary membranes. This method has been partially successful ( Fig. 2) .

Mikroverkapselung: Bei der Mikroverkapselung werden einzelne Inseln in kleinste Kapseln aus Polylysin-komplexiertem Alginat eingeschlossen und transplantiert. Die Mikrokapseln haben einen Durchmesser von 0.5 mm. Diese Technik ist weit vebreitet, da tierexperimentell eine deutliche Verlängerung der Transplantat-Überlebenszeit gegenüber nicht verkapselten Inseln in den Kontrollversuchen festzustellen war. Die Ergebnisse sind allerdings nicht einheitlich reproduzierbar, da die Verkapselungstechnologie bisher wenig standardisiert ist (siehe Abb. 1).Microencapsulation: In microencapsulation, individual islands are enclosed in the smallest capsules made of polylysine-complexed alginate and transplanted. The microcapsules have a diameter of 0.5 mm. This technique is widespread, since animal experiments showed a significant increase in graft survival compared to non-encapsulated islets in the control experiments. However, the results cannot be consistently reproduced, since the encapsulation technology has so far been little standardized (see Fig. 1).

Gründe hierfür sind:The reasons for this are:

1. The alginates are not standardized extracts from brown algae with polyvalent Cations, analogously their affinity can be complexed more or less reversibly. The alginates can be caused by mitogenic factors after implantation Trigger foreign body reactions.
2. The immune separating membrane is encapsulated in the presence of the Fabric performed. The membrane remodeling processes run under physiological conditions and are therefore insufficiently controllable, just like the complexation process.
3. Most of the microcapsules half a millimeter in diameter have one multiple of the volume of the enclosed 50-300 mµ Langerhann Islands. The closer the membrane is to an island, or the smaller a microcapsule is the better for nutrition and Insulin release to demanding diffusion conditions. That also means that thin and tight membranes in other compartments with better Oxygenation can be implanted.

Vor einer Anwendung eines bioartefiziellen Pancreas oder anderen endokrinen Organes als therapeutisches Prinzip nicht nur bei Insulin-Mangel-Diabetes sondern auch bei anderen endokrinen Defizit-Syndromen sind grundlegende Untersuchungen durchzuführen.Before using a bioartificial pancreas or other endocrine organ other than therapeutic principle not only for insulin-deficient diabetes but also for others Endocrine deficit syndromes require basic research.

1. Definition and control of the encapsulation process and materials
2. Investigation to optimize the microcapsule membranes under the Aspect of biocompatibility and immunology or immune separation.
3. Examination on large animals
a) Exact description of glucose metabolism after transplantation
b) Evidence of the absence of the "late diabetic syndrome"
c) Evidence and function of the "bioartificial pancreas".

discussion

Der Grund für die eingeschränkte klinische Verwendbarkeit aller bisheriger. Untersuchungsmodelle sind als Membranbildungsprozesse bis hin zu Verklebungen, die dann über zunehmend eingeschränkte Oxygenierung bzw. nutritive Versorgung die Effektivität der Transplantation in Frage stellen. Die bislang bevorzugten Kompartimente, wie z. B. das Peritoneum, eignet sich zwar zum Studium patho-morphogenetischer Prinzipien, sind aber wegen der Gefahr der Peritonitis grundsätzlich beim Menschen nicht geeignet. Nierenkapsel bzw. mesenteriales Fettgewebe limitieren ebenfalls den Erfolg wegen der genannten Grundprobleme.The reason for the limited clinical usability of all previous ones. Investigation models range from membrane formation processes to gluing, which then through increasingly restricted oxygenation or nutritional supply, the effectiveness of Question transplant. The previously preferred compartments, such as. B. that Peritoneum, although suitable for studying patho-morphogenetic principles, but are basically unsuitable for humans due to the risk of peritonitis. Kidney capsule or mesenteric adipose tissue also limit success because of the aforementioned Basic problems.

Ausgehend vom Vascularisierungsmodell mit Anschluß an den Blutkreislauf wird den haemodynamischen Parametern die Bedeutung beigemessen, daß membranadhärente Plasmafaktoren durch entsprechende Strömungsverhältnisse ihre funktionsbehindernde Wirkungen nicht mehr entfalten können. Anders ausgedrückt: Verklebungen können nur verhindert werden, wenn in dem Kompartiment eine ausreichende Strömung vorherrscht bzw. die haemodynamischen Parameter eine ausreichende Oxygenisierung und nutritive Versorgung gewährleisten, ohne daß das Kompartiment selbst einer Beeinträchtigung unterzogen wird. Aus diesen Grundüberlegungen folgt, daß der rechte Herzinnenraum als geeignetes Kompartiment in Frage kommt. Analog dem transvenösen Zugang eines endocardial fixierten Katheters handelt es sich um ein leicht zugängiges Kompartiment. Ein problemloser Austausch ist ebenfalls gewährleistet, wenn man eine flexible katheterförmige Verkapselungsstruktur mit proximalen und distalen Pexiemöglichkeiten zugrunde legt.Starting from the vascularization model with connection to the bloodstream, the Haemodynamic parameters attached the importance that membrane-adherent Plasma factors by appropriate flow conditions their function-impairing Can no longer develop effects. In other words, gluing can only can be prevented if there is sufficient flow in the compartment prevails or the hemodynamic parameters are sufficient oxygenation and Ensure nutritive supply without impairing the compartment itself is subjected. From these basic considerations it follows that the right interior of the heart as suitable compartment comes into question. Analogous to the transvenous approach of one endocardially fixed catheter is an easily accessible compartment. On Easy exchange is also ensured if you have a flexible catheter-shaped Encapsulation structure based on proximal and distal pexia.

Ein Schwerpunkt dieser Erfindung liegt darin, den wirkungshemmenden Einfluß der Blutbestandteile auf die Membranoberfläche zu antagonisieren. Hier liegen interessante Vorteile für extravasculäre Systeme, die darin bestehen, mit nur geringem operativem Aufwand Device-Konstruktionen zu plazieren.A focus of this invention is the anti-effects of Antagonize blood components on the membrane surface. Lay here interesting benefits for extravascular systems that consist of using only to place device constructions with little operational effort.

Der Einfluß elektrisch leitfähiger Polymere auf Interaktionen zwischen Blut und Blutbestandteilen sowie künstlichen Oberflächen entspr. Patentanspruch 5.The influence of electrically conductive polymers on interactions between blood and Blood components and artificial surfaces according to claim 5.

Bisher bekannte Einflüsse des Blutes auf künstliche OberflächenKnown influences of blood on artificial surfaces

1. Protein adsorption
2. Platelet reaction
3. Erythrocytes
4. Leukocytes
5. Complement activation
6. Fibrinolytic activity
7. Objectives and variations of the test parameters.

Im folgenden Abschnitt werden die Membranbildungsprozesse zwischen Blut und künstlichen Oberflächen im einzelnen beschrieben, um dann anschließend die Möglichkeit zu erörtern, welche Veränderungen im Sub-Mikrometerbereich notwendig und möglich sind, um plasmatische Systeme und Moleküle im Hinblick auf ihre Membran-adhäsive Wirkung zu beeinflussen. Am Ende wird ein vorläufiger Katalog mit wissenschaftlichen Fragestellungen zur Polymercharakterisierung, Funktionsuntersuchungen sowie Biokompatibilitätsprüfungen stichwortartig skizziert.In the following section the membrane formation processes between blood and artificial surfaces described in detail, then the possibility to discuss what changes in the sub-micrometer range are necessary and possible to plasmatic systems and molecules with regard to their membrane adhesive effect influence. In the end, a preliminary catalog with scientific questions on Polymer characterization, functional tests and biocompatibility tests outlined in brief.

Es ist unerläßlich, sämtliche Möglichkeiten der Interaktion zwischen Blutplasma und künstlichen Oberflächen zu kennen, um gezielte Änderungen an der polymeren Oberfläche vorzunehmen. Sprachlich ist es sehr bequem, Blutgerinnung in festen schematischen Begriffen darzustellen, wenn man nur die systematischen Anteile charakterisiert wie: Plättchenaktivierung, intrinsic-extrinsic system, gemeinsame Gerinnungsstrecke und die Kontrollsysteme, die an der Thrombushemmung und der Fibrinolyse partizipieren (Abb. 3).It is essential to know all the possibilities of interaction between blood plasma and artificial surfaces in order to make targeted changes to the polymer surface. Linguistically, it is very convenient to describe blood coagulation in fixed schematic terms if you only characterize the systematic components such as: platelet activation, intrinsic-extrinsic system, common coagulation pathway and the control systems that participate in thrombus inhibition and fibrinolysis ( Fig. 3).

Die genannten Vorgänge kann man sich auch zu eigen machen, um die Interaktionen zu beschreiben, die nach Blutkontakt mit einer künstlichen Oberfläche auftreten, wenn man dabei zwei grundlegende Unterschiede berücksichtigt:The above-mentioned processes can also be adopted to make the interactions describe that occur after blood contact with an artificial surface when you are there takes two fundamental differences into account:

1. An artificial membrane surface is not able without modification Activation of local coagulation, as can endothelial structures, too prevent. Artificial surfaces are also not able to achieve that adhesive effect unfold how endothelia are able to do so.
2. While endothelium is unable under physiological conditions To adsorb proteins, protein adsorption is an essential process of Blood polymer interaction.

Die obligatorische Antwort des Blutes auf eine künstliche Oberfläche kann als Adsorption von Proteinen angesehen werden. Ebenfalls zum Teil fakultativ assoziiert ist die Plättchenadhäsion einschließlich Faktorenfreisetzung und Aggregation, Aktivierung des intrinsic pathway, Mitwirkung der Fibrinolyse des Komplement- und des Kallikrein-Kinin-Systems sowie zellulärer Elemente. Dies alles führt unausweichlich zur Thrombusentstehung, so daß bei klinischer Anwendung eine Pharmakotherapie mit Antikoagulantien, Plättchenaggregationshemmern und Plasminogenaktivatoren als simultane Begleitbehandlung notwendig ist.The mandatory response of the blood to an artificial surface can be called adsorption of Proteins. The platelet adhesion is also partly facultatively associated including factor release and aggregation, activation of the intrinsic pathway, Participation of the fibrinolysis of the complement and the kallikrein-kinin system as well cellular elements. All this leads inevitably to the formation of thrombus, so that clinical use, pharmacotherapy with anticoagulants, Platelet aggregation inhibitors and plasminogen activators as simultaneous accompanying treatment necessary is.

1. Protein adsorption on artificial surfaces

Die Proteinadsorption auf künstlichen Oberflächen ist ein spontanes Ereignis im Rahmen der Blut-Oberflächen-Interaktion. Diese Adhärenz ist von erheblicher Bedeutung, da er auf alle nachfolgenden Erscheinungen Einfluß hat. Die wichtige Rolle der adsorbierten Proteine wird im Sinne des Terminus konditionierender Belag wissenschaftlich reflektiert. Dieser Belag verhält sich allerdings nicht passiv. Es besteht die Möglichkeit temporärer Adhärenz. Denaturierungen, Konformitätsänderungen des Moleküls, sowie fortlaufende Änderung der Art des Proteinbelages inclusive physikalischer und biologischer Eigenschaften. Das Verhalten der Proteine sich spontan an künstliche Membranen zu heften, hat mit dem amphipathischen Charakter (zwitterionisch) der Proteine zu tun, nämlich im sauren bzw. basischen Milieu polare Gruppen zu bilden und im Bereich des isoelektrischen Punktes (Dielektrizitätskonstante) ladungsneutral zu sein. (Elektrophoretische Mobilität 0 bei isoelektrischem Punkt) Anmerkung: (Isoionisch sind Moleküle, die in salzfreier Lösung keine Ladung aufweisen). Dieser zwitterionische Charakter der Proteine bildet die treibende Kraft für die Konzentrationsansammlung in den polymeren Spalt räumen. Die geringe Löslichkeit der Proteine liegt an dem hohen Molekulargewicht der Makroglobuline. Eine Abnahme der freien Energie des Systems, kann aus der Enthalpieabnahme resultieren, wenn die Reaktion exergonisch verläuft. Die andere Möglichkeit ist die Entropiezunahme verursacht durch Hydrolyse in Proteinnähe oder der künstlichen Oberfläche. Die Natur der künstlichen Oberfläche bestimmen Art und Umfang der Proteinbindung (protein attachement). An Glasoberflächen ist die Adsorption elektrostatischer Natur. Auf Polymer-Oberflächen wird die Adhäsion und Bindung durch hydrophobe Oberflächen ausgelöst, wobei die Interaktion zwischen non-polaren Proteingruppen und non-polaren künstlichen Oberflächen erst durch das polare wäßrige Medium zustande kommt. Im allgemeinen ist die Bindung auf hydrophoben Oberflächen stärker als auf hydrophilen Oberflächen. Hydrophobe Eigenschaften der Polymere beeinflussen auch die sterische Konformation in adsorbierten Proteinen. Die Adsorption auf hydrophilen Oberflächen ist stärker und schneller reversibel als auf hydrophoben Oberflächen. Die Reversibilität beschreibt das Bindungsgleichgewicht. Bei Blutkontakt an einer künstlichen Oberfläche lagert sich das Protein selektiv in Form eines Mono-Layers mit einer Schichtdicke von circa 100 nm an, der ebenfalls in dieser Form eine Kontrollfunktion auf sämtliche nachfolgenden Interaktionen aus. Unter dem Aspekt des Einflusses auf Blutplättchen sind folgende Proteine am meisten untersucht worden: 1. Albumin, 2. Fibrinogen, 3. gamma- Globulin (IgG). Eine Erkenntnis daraus ist, daß nach vorheriger Adsorption von Albumin die nachfolgende Plättchenadhäsion nicht stattfindet, aber umgekehrt bei primärer Adsorption von Fibrinogen oder gamma-Globulin (IgG) die Plättchenadhäsion gefördert wird.Protein adsorption on artificial surfaces is a spontaneous event in the context of Blood-surface interaction. This adherence is of great importance as it affects everyone subsequent phenomena has an impact. The important role of adsorbed proteins is scientifically reflected in the term conditioning coating. This topping does not behave passively. There is a possibility of temporary adherence. Denaturations, changes in conformity of the molecule, as well as continuous changes in the type of the protein coating including physical and biological properties. The behavior of the With the amphipathic one, proteins spontaneously attach themselves to artificial membranes Character (zwitterionic) to do the proteins, namely polar in the acidic or basic milieu Form groups and in the area of the isoelectric point (dielectric constant) to be charge neutral. (Electrophoretic mobility 0 at isoelectric point) Note: (Isoionic are molecules that have no charge in a salt-free solution). This zwitterionic character of the proteins is the driving force for the Clear concentration accumulation in the polymer gap. The low solubility of the Protein is due to the high molecular weight of the macroglobulins. A decrease in free System energy, can result from the decrease in enthalpy when the reaction runs exergonically. The other possibility is the increase in entropy caused by Hydrolysis close to protein or the artificial surface. The nature of the artificial The surface determines the type and extent of protein binding (protein attachement). At Glass surfaces are electrostatic in nature. On polymer surfaces, the Adhesion and bonding triggered by hydrophobic surfaces, the interaction between non-polar protein groups and non-polar artificial surfaces only through the polar aqueous medium comes about. Generally the binding is hydrophobic Surfaces stronger than on hydrophilic surfaces. Hydrophobic properties of the polymers also influence the steric conformation in adsorbed proteins. The adsorption on hydrophilic surfaces are stronger and more reversible than on hydrophobic surfaces. The reversibility describes the bond balance. With blood contact on an artificial The protein is selectively stored on the surface in the form of a mono-layer with a layer thickness from around 100 nm, which in this form is also a control function for all subsequent interactions. Under the aspect of influence on platelets are the following proteins have been studied the most: 1. albumin, 2. fibrinogen, 3. gamma Globulin (IgG). One finding from this is that after prior adsorption of albumin, the subsequent platelet adhesion does not take place, but vice versa with primary adsorption of Fibrinogen or gamma globulin (IgG) which promotes platelet adhesion.

Über bevorzugte Adsorption von Fibrinogen gegenüber Albumin und gamma-Globulin wurde berichtet. Diese Präferenz gegenüber Fibrinogen hat man ebenfalls bei Lipoproteinen und anderen Gerinnungsfaktoren beobachtet. Fibrinogen übt auf Plättchen eine starke Anziehungskraft aus und die Plättchenreaktivität korreliert mit dem Grad der bevorzugten Fibrinogen-Adsorption, obwohl der Einfluß des Proteins sich nach rascher Konformitätsänderung verringert. Die enge physiologische Beziehung zwischen Fibrin und Plättchen ist vor allem durch die Tatsache belegt, daß defibriniertes oder afibrinogenämisches Plasma die Plättchenakkumulation nicht mehr unterstützt, bis zu dem Zeitpunkt, wo Fibrinogen dem Plasma wieder zugefügt wird.Preferred adsorption of fibrinogen over albumin and gamma globulin has been reported reported. This preference for fibrinogen is also found in lipoproteins and other coagulation factors were observed. Fibrinogen has a strong effect on platelets Attraction and the platelet reactivity correlates with the degree of preferred Fibrinogen adsorption, although the influence of the protein wanes faster Change in conformity reduced. The close physiological relationship between fibrin and Platelet is mainly evidenced by the fact that defibrinated or afibrinogenemic Plasma no longer supports platelet accumulation until the point when fibrinogen is added to the plasma again.

Die Anwesenheit von Fibrinogen ist nötig, um die ADP-induzierte Plättchenaggregation in Gang zu setzen (zwei Klassen von ADP-stimulierenden Plättchenrezeptoren). Dadurch ist es möglich, daß die Adsorption von Fibrinogen auf künstlichen Oberflächen nicht unabhängig von Plättchenablagerungen ist, die mit spezifischen Rezeptoren der adhärenten Plättchen reagiert. The presence of fibrinogen is necessary to control ADP-induced platelet aggregation Gear (two classes of ADP-stimulating platelet receptors). That’s it possible that the adsorption of fibrinogen on artificial surfaces is not independent of Is platelet deposits that react with specific receptors of the adherent platelets.

Die vorübergehende Aufrechterhaltung der Fibrinogenadsorption wird als "Vromann-Effekt" bezeichnet. Von teilweisem Interesse ist der Austausch von adsorbiertem Fibrinogen durch hochmolekulares Kininogen, ein Protein welches in der Kontaktaktivierung der intrinsic coagulation eine entscheidende Rolle spielt. Zum Beispiel bedeutet ein niedriger "Vromann- Effekt", wenn aufgrund der Fibrinretention die intrinsic coagulation weniger aktiviert wird, während ein hoher "Vromann-Effekt" mit Fibrinogenaustausch einhergeht und damit geringeren Einfluß auf die Plättchenreaktion entfaltet. Dies hat eine wichtige klinische Bedeutung bei der Thromboseentstehung auf künstlichen Oberflächen, die ebenfalls im Zusammenhang der Interaktionen zwischen Fibrinogen und Leukozyten zu sehen ist.The temporary maintenance of fibrinogen adsorption is called the "Vromann effect" designated. The exchange of adsorbed fibrinogen by is of some interest high molecular weight kininogen, a protein that is used in contact activation of intrinsic coagulation plays a crucial role. For example, a lower "Vromann- Effect "if intrinsic coagulation is less activated due to fibrin retention, while a high "Vromann effect" goes hand in hand with fibrinogen exchange and thus less Influence on the platelet reaction unfolds. This has important clinical significance in the Thrombosis on artificial surfaces, which is also related to the Interactions between fibrinogen and leukocytes can be seen.

Die Adsorption von gamma-Globulinen auf künstlichen Oberflächen fördert die Plättchenadhäsion und stimuliert die Plättchenfreisetzungsreaktion. Der gamma- Globulinadsorption folgt die Leukozytenadhäsion.The adsorption of gamma globulins on artificial surfaces promotes the Platelet adhesion and stimulates the platelet release response. The gamma Globulin adsorption follows leukocyte adhesion.

Albumin wird rasch an künstliche Oberflächen adsorbiert, obwohl es nicht die Hauptproteinkomponente ist, welche in die Interaktion miteinbezogen ist. Adsorbiertes Albumin besitzt die Fähigkeit Plättchen- und Leukozytenadhärenz abzuschwächen und damit die Thrombusbildung insgesamt zu hemmen. Die Herstellung derartiger Oberflächen weisen eine erhöhte Blutkompatibilität auf. Auch andere Proteinarten als die bisher genannten können in Spuren an der Interaktion eine physiologische Rolle spielen. Adsorbierte Proteine die identifiziert wurden: Fibronectin (möglicher Einfluß auf die Leukozytenadhärenz), Lipoproteine, IgA, IgM, IgD, von Willebrand Faktor XIII Multi-Proteinkomplex. Letzterer ist ein mögliches Bindeglied bei verstärkter Plättchenadhäsion, sowie Plasminogen mit einem möglichen Effekt auf Oberflächen-assoziierte fibrinolytische Aktivität.Albumin is rapidly adsorbed onto artificial surfaces, although it is not The main protein component is which is involved in the interaction. Adsorbed Albumin has the ability to weaken platelet and leukocyte adherence and thus inhibit thrombus formation overall. Show the manufacture of such surfaces increased blood compatibility. Types of protein other than those mentioned so far can also play a physiological role in traces of the interaction. Adsorbed proteins identified: fibronectin (possible influence on leukocyte adherence), Lipoproteins, IgA, IgM, IgD, from Willebrand Factor XIII multi-protein complex. The latter is a possible link for increased platelet adhesion, as well as plasminogen with one possible effect on surface-associated fibrinolytic activity.

Nach Exposition mit Blut leiten proteinbeladene Oberflächen die intrinsische Koagulation durch die Kontaktaktivierungsphase unter Einbeziehung des Kontaktproteins Faktor XII (Hagemann-Faktor), Faktor XI, high molecular weight kininogen (HMWK) und Präkallikrein. Eine Kaskade enzymatischer Reaktionen resultiert aus der Adsorption von HMWK und Faktor XII. Komplexierter HMWK bildet mit Präkallikrein einen Komplex. Dieser Komplex spaltet Faktor XII in Faktor XIIa, der wiederum die Konversion von Präkallikrein in Kallikrein, der wiederum im HMWK-Komplex partizipiert. Der Reaktionszyklus in dem Kallikrein Faktor XII aktiviert, sichert seine schnelle Verfügbarkeit nahe der künstlichen Oberfläche. HMWK ist auch in der Lage einen Komplex mit Faktor XI zu bilden, um auf diese Weise den Faktor XI für den Faktor XII zu erhalten, damit die Gerinnungskaskade ihren Verlauf nehmen kann.After exposure to blood, protein-laden surfaces guide intrinsic coagulation through the contact activation phase including the contact protein factor XII (Hagemann factor), factor XI, high molecular weight kininogen (HMWK) and precallikrein. A cascade of enzymatic reactions results from the adsorption of HMWK and factor XII. Complexed HMWK forms a complex with precallikrein. This complex divides Factor XII in factor XIIa, which in turn is the conversion of precallikrein to kallikrein, which again participates in the HMWK complex. The reaction cycle in the Kallikrein factor XII activated, ensures its rapid availability close to the artificial surface. HMWK is also able to form a complex with factor XI in order to factor XI for the factor XII so that the coagulation cascade can take its course.

2. Platelet reactions on artificial surfaces

Im Rahmen der Blut-Biomaterial-Interaktionen führt der Blutkontakt unausweichlich zur Adhäsion und Plättchenaggregation. Wie ausgedehnt diese stattfindet ist stark abhängig von der Natur des adsorbierten Proteinbelages. Unter Beachtung der Kollagen-induzierten Plättchenreaktion ist es bekannt, daß die Plättchen-Interaktion mit adsorbiertem Fibrinogen oder gamma-Globulin zur Bildung eines Komplexes beitragen kann, der sich biochemisch zwischen Glycosyl-Transferasen der Plättchenmembran und inkompletten Heterosacchariden des Fibrinogens oder des gamma-Globulins abspielt. Aus diesem Grund scheint die Hemmung der Plättchenadhäsion durch adsorbiertes Albumin in Abwesenheit von Saccharid-Brücken in analoger Weise zu funktionieren. Die Adhärenz zirkulierender Plättchen an Protein ummantelten Oberflächen führt zu einer Änderung der Plättchenform und zwar von kernlosen Scheiben zu kernlosen Sphärozyten mit langen filiformen Pseudopodien (visköse Metamorphose). Mit zunehmender Plättchenadhäsion an den unregelmäßigen Belägen der künstlichen Oberfläche findet eine zunehmende Vernetzung von Leukozytenwällen mit Erythrozyten mit Fibrin statt. Nach der Plättchenadhäsion kann man erwarten, daß die Plättchenfreisetzungsreaktion in den adhärenten Plättchen stattfindet mit nachfolgender Aggregation an der Oberfläche. Folgende Plättchenbestandteile stellen daher im Hinblick auf ihre Freisetzung unter dem Einfluß der Membranoberfläche. Die Freisetzung von Serotonin (5- OH-Tryptamin) ist weniger abhängig von der eigentlichen Plättchenadhärenz als von hydrophilen Oberflächeneigenschaften der Biomembran. Beta-Thromboglobulin (beta-T-G) wird in vitro freigesetzt durch Oberflächeneigenschaften und man fand erhöhte Spiegel von beta-T-G und Plättchenfaktor 4 (PF4) nach Implantation von Herzklappen und während Haemodialyse. Über Freisetzung von Thromboxanen (TXB2) während intra-aortaler Ballondilatation wurde berichtet. Erhöhte TXB2-Spiegel während aorto-pulmonalem Bypass wurden beobachtet. Der Verlauf der Blutgerinnung an einer künstlichen Oberfläche bedeutet, daß die Interaktion zwischen Plättchen und intrinsischem Verlauf der Gerinnung wahrscheinlich ist. Die intrinsische Koagulation mag induziert worden sein durch Thromboplastine, die aus Plättchen freigesetzt wurden oder durch Faktor XII-Aktivierung verursacht durch aus Plättchen freigesetztem ADP. Thrombinbildung, die aus intrinsischer Aktivierung resultiert, führt zu einer raschen Produktion von Fibrin-Monolayern an der künstlichen Oberfläche und zur Begünstigung von Plättchenadhäsion und -aggregation. Thrombinerzeugung mag ebenfalls die Plättchenfreisetzungsreaktion einschließlich der Sekretion von PF4, TXB2 und Thrombospondin aktivieren. Es ist möglich, daß Thrombospondin eine wichtige Rolle bei der Vermittlung der Plättchenaggregation auf einer künstlichen Oberfläche spielt. Die Plättchenantwort im Rahmen der Blut-Biomaterial- Interaktion wird beeinflußt durch Diffusion und Scherkräfte.In the context of blood-biomaterial interactions, blood contact inevitably leads to Adhesion and platelet aggregation. How extensive this takes place depends heavily on the nature of the adsorbed protein layer. Taking into account the collagen-induced Platelet reaction is known to interact with adsorbed fibrinogen or gamma globulin can contribute to the formation of a complex that is biochemical between platelet membrane glycosyl transferases and incomplete heterosaccharides of fibrinogen or gamma globulin. For this reason, the inhibition seems platelet adhesion by adsorbed albumin in the absence of saccharide bridges in to function in an analogous manner. The adherence of circulating platelets to protein coated surfaces leads to a change in the shape of the platelet and that of coreless ones Disks to coreless spherocytes with long filiform pseudopods (viscous Metamorphosis). With increasing platelet adhesion to the irregular deposits of the artificial surface is increasingly networking with leukocyte walls Erythrocytes with fibrin instead. After platelet adhesion, one can expect that The platelet release reaction in the adherent platelets takes place with the following Surface aggregation. The following platelet components therefore represent: their release under the influence of the membrane surface. The release of serotonin (5- OH-tryptamine) is less dependent on the actual platelet adherence than on hydrophilic surface properties of the biomembrane. Beta thromboglobulin (beta-T-G) is released in vitro by surface properties and increased levels of beta-T-G and platelet factor 4 (PF4) after implantation of heart valves and during Hemodialysis. Over release of thromboxanes (TXB2) during intra-aortic Balloon dilation has been reported. Increased TXB2 levels during aorto-pulmonary bypass have been observed. The course of blood clotting on an artificial surface means that the interaction between platelets and intrinsic course of coagulation is likely. The intrinsic coagulation may have been induced by Thromboplastins released from platelets or by factor XII activation caused by ADP released from platelets. Thrombin formation resulting from intrinsic Activation results in rapid production of fibrin monolayers on the artificial surface and to promote platelet adhesion and aggregation. Thrombin generation also likes the platelet release reaction, including the Activate secretion of PF4, TXB2 and thrombospondin. It is possible that Thrombospondin plays an important role in mediating platelet aggregation on one artificial surface plays. The platelet response in the context of blood biomaterial Interaction is affected by diffusion and shear forces.

3. Erythrocytes

Durch Blutkontakt mit einer künstlichen Oberfläche lagern sich auch Erythrozyten an adsorbierten Protein-Layern an, wobei unter bestimmten Bedingungen eine Haemolyse im Zusammenhang mit der Plättchenfreisetzungsreaktion durch freigesetztes ADP und Erythrozytenfragmenten stattfindet.Erythrocytes also accumulate through blood contact with an artificial surface adsorbed protein layers, whereby under certain conditions hemolysis in Relation to the platelet release reaction by released ADP and Erythrocyte fragments takes place.

Durch Zugabe von Erythrozyten in Proteinlösungen konnte eine Herabsetzung der adsorbierten Proteinmenge festgestellt werden. Dieser "red cell effect" wird dem Erythrozytenoberflächenkontakt zugeschrieben resultierend in Ablagerung von Membranbestandteilen und einer neuen, weniger adsorptiven Oberfläche. Seitdem ähnliche Reduktionen in der Adsorption erzielt werden konnten z. B. mit Zellfragmenten primär Membran- oder Partikel-bezogen, obwohl ein möglicher Effekt durch kompetetive Adsorption von freigesetztem Haemoglobin herrührt. Bei hoher Oberflächenaktivität von Haemoglobin ist seine Adsorption wahrscheinlich. Der klinische Gebrauch von Membran Oxygenatoren und beim künstlichen Herzen wird die Thrombusbildung auf den künstlichen Oberflächen durch die Haemodynamik roter Zellen gefördert durch Reduktion der Adsorption von protektiven Faktoren oder Anlagerungen einer adhäsiven Substanz durch Haemolyse wird durch Scherkräfte gefördert mit Einleitung der Koagulation unter geringen Scherkräften, so daß Erythrozyten und Fibrin zusammen den roten Thrombus bilden.By adding erythrocytes in protein solutions it was possible to reduce the adsorbed Amount of protein can be determined. This "red cell effect" is the Erythrocyte surface contact attributed to deposition of Membrane components and a new, less adsorptive surface. Since then, similar Reductions in adsorption could be achieved e.g. B. primary with cell fragments Membrane- or particle-related, although a possible effect through competitive adsorption from released hemoglobin. With high surface activity of hemoglobin its adsorption likely. The clinical use of membrane oxygenators and in the artificial heart, the formation of thrombus on the artificial surfaces is caused by the Hemodynamics of red cells promoted by reducing the adsorption of protective factors or deposits of an adhesive substance Haemolysis is promoted by shear forces with the initiation of coagulation under low Shear forces so that erythrocytes and fibrin together form the red thrombus.

4. Leukocytes

Die Adhäsion von Leukozyten an einer künstlichen Oberfläche wurde vor einer beachtlichen Zeit schon erkannt. Die adhäsive Potenz der PMN-Leukozyten war im Vergleich zu der der Lymphozyten stärker (Leukophereseuntersuchungen). Die Leukozytenadhäsion wird ebenfalls beeinflußt durch adsorbierte Proteinbeläge (Mono-Layer) Oberflächen, die mit IgG, Thrombin und Prothrombin ummantelt waren, zeigten eine verstärkte leukozytäre Adhärenz. Mit Vorbehalt auf die Empfindlichkeit der Leukozyten bei mechanischer Alteration zeigt die Leukozytenansammlung an den künstlichen Oberflächen ein ähnliches Verhalten wie die Blutplättchen. Scherkräfte beeinflussen die Leukozytenaggregation und die Inkorporation von Leukozyten in die micro-aggregierten Plättchen. Die Thrombinbildung auf künstlichen Oberflächen kontrastiert zu dem vergleichsweise passiven Verhalten der Erythrozyten gegenüber den Leukozytenaktionen. Leukozyten werden vom Thrombus angezogen und in den Thrombosierungsprozeß miteinbezogen. Leukozyten beeinflussen die Plättchenrekrutierung durch lysosomale Enzyme um dann anschließend in der Fibrinolyse zu partizipieren.The adhesion of leukocytes to an artificial surface has been remarkable Time already recognized. The adhesive potency of the PMN leukocytes was compared to that of the Lymphocytes stronger (examinations of leukopheresis). Leukocyte adhesion is also influenced by adsorbed protein deposits (mono-layer) surfaces with IgG, thrombin and prothrombin were encased showed increased leukocytic adherence. With Reservation on the sensitivity of the leukocytes to mechanical alteration shows the Leukocyte accumulation on the artificial surfaces behaves similarly to that Platelets. Shear forces affect leukocyte aggregation and incorporation of Leukocytes in the micro-aggregated platelets. Thrombin formation on artificial Surfaces contrast with the comparatively passive behavior of the erythrocytes against the leukocyte actions. Leukocytes are attracted to the thrombus and into the Thrombosis process involved. Leukocytes affect platelet recruitment by lysosomal enzymes to then subsequently participate in fibrinolysis.

Die direkte Rolle der Leukozyten bei der Thrombusbildung auf künstlichen Oberflächen resultiert aus der Adhäsion der Leukozyten und dessen Effekt auf die Plättchenaggregation, wobei sich dieser Prozeß aus der Bindung endogener pro-koagulatorischer und pro aggregatorischer Aktivitäten in den Leukozyten entfaltet. Die Interaktionen zwischen Leukozyten und künstlicher Oberfläche führen zu einer Schwächung der Immun-Phagozytose mit verminderter Infektabwehr. Die Leukozytenadhäsion führt zu einer gesteigerten Proteinbildung im Rahmen spezifischer Zellfunktionen. Dies führt zur Freisetzung von Superoxidradikalen, Leukotrienen, Interleukine, Tumor-Nekrose-Faktor, Plasminogenaktivator, Prostaglandine, Histamine und Plättchenaktivierungsfaktor. Ein Teil der Interaktionen bezieht sich auf die Komplementaktivierung, die im nächsten Punkt erörtert wird.The direct role of leukocytes in thrombus formation on artificial surfaces results from the adhesion of the leukocytes and its effect on platelet aggregation, this process resulting from the binding of endogenous pro-coagulant and pro aggregatory activities unfolded in the leukocytes. The interactions between Leukocytes and artificial surfaces weaken the immune phagocytosis with reduced defense against infections. The leukocyte adhesion leads to an increased Protein formation in the context of specific cell functions. This leads to the release of Superoxide radicals, leukotrienes, interleukins, tumor necrosis factor, Plasminogen activator, prostaglandins, histamines and platelet activation factor. A part of Interactions refers to complement activation, which is discussed in the next point.

5. Complement activation

Der Einfluß künstlicher Oberflächen auf die Komplementaktivierung kann bei Haemodialyse mit regenerierten Zellulosemembranen beobachtet werden. Bemerkenswert ist die Spaltung des C3-Moleküls, wobei der klassische Reaktionsablauf dann über C1-C2-C4 abläuft. Der alternative pathway zeigt, daß C3 die vorherigen Komplement-Komponenten nicht involviert. Die Tatsache, daß Polysaccharide Aktivatoren des alternative pathway sind, zeigt sich im Einklang mit der Beobachtung, daß Zellulosemembranen diesen Weg (alternative pathway) aktivieren können (cardio-pulmonale Bypass-Operation). Im Gegensatz dazu zeigen Leukopheresestudien, daß künstliche Oberflächen den common pathway aktivieren. Folgende Komplement-Komponenten sind von Interesse: Anaphylatoxin Molekül C3a, C4a, C5a. Diese fungieren als Entzündungsmediatoren. Die klinische Bedeutung der Komplementaktivierung liegt in der Vermittlung der Leukozyten- und Plättchenadhäsion auf polymeren Oberflächen.The influence of artificial surfaces on the complement activation can be with hemodialysis can be observed with regenerated cellulose membranes. The splitting of the C3 molecule, with the classic reaction sequence then taking place via C1-C2-C4. Of the alternative pathway shows that C3 does not involve the previous complement components. The fact that polysaccharides are activators of the alternative pathway is shown in Consistent with the observation that cellulose membranes follow this path (alternative pathway) can activate (cardio-pulmonary bypass surgery). In contrast, show Leukopheresis studies that artificial surfaces activate the common pathway. The following Complement components are of interest: anaphylatoxin molecule C3a, C4a, C5a. This act as inflammation mediators. The clinical importance of complement activation lies in the mediation of leukocyte and platelet adhesion on polymer surfaces.

6. Fibrinolytic activity (see Fig. 3) 7. Objectives and variations of the test parameters

Das Ziel dieser Erfindung besteht in der Modifizierung der Implantat-Oberfläche um die Blutkompatibilität so zu verbessern, daß die Diffusionsbedingungen für verkapselte Inselzellen (siehe Einleitung) optimal sind.The aim of this invention is to modify the implant surface around the To improve blood compatibility so that the diffusion conditions for encapsulated Islet cells (see introduction) are optimal.

Die Verbesserung der Kompatibilität erfolgt durch:Compatibility is improved by:

1. Change of the physical surface properties (texture improvement of rough surfaces).
2. Enhancement of the hydrophilic properties.

Hydrophile Oberflächen vermindern sowohl die Protein- als auch die zelluläre Adsorption. Die meisten hydrophilen Oberflächen sind als polymere Hydrogele darstellbar mit leider nur geringer mechanischer Konsistenz (Aufquallung in wäßriger Lösung). Hier können Verbesserungen erzielt werden mit coating oder Co- Polymerisation. Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) wurde durch Polyäthylenoxyd (PEO) ersetzt weil es gegenüber HEMA eine reduzierte Komplementaktivierung aufweist.Hydrophilic surfaces decrease both protein and cellular Adsorption. Most hydrophilic surfaces are as polymeric hydrogels can be represented with unfortunately only a low mechanical consistency (swelling in water Solution). Improvements can be achieved here with coating or co- Polymerization. Hydroxyethyl methacrylate (HEMA) was replaced by polyethylene oxide (PEO) replaced because it has a reduced complement activation compared to HEMA.

Eine Modifikation an polymeren Oberflächen ist das Konzept der partiellen Ladungsübertragung durch Komplexierung (Dotierung) auf konjugierte Polymere. (Lit. Ullmann′s Encyclopedia of Industrial Chemistry Vol A 21, 429-445 (1992) Verlag Chemie, Weinheim.A modification to polymeric surfaces is the concept of partial Charge transfer by complexation (doping) on conjugated polymers. (Lit. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry Vol A 21, 429-445 (1992) Verlag Chemistry, Weinheim.

principle

Der Zusatz von Elektronen-Donatoren oder Akzeptoren bewirkt unter Reduktion bzw. Oxidation des polymeren Grundgerüstes den Umschlag von Isolatoreigenschaften in metallische Leitfähigkeit. Durch diese Redoxreaktion wird eine deutliche Erhöhung der Elektronenbeweglichkeit und hohe elektrische Leitfähigkeit erreicht. Voraussetzung für das Zustandekommen der elektrischen Leitfähigkeit ist neben dem hohen Ordnungsgrad der Charge-Transfer Partner vor allem der partielle Ladungsübergang vom Donor zum Akzeptor.The addition of electron donors or acceptors brings about reduction or Oxidation of the polymeric backbone Insulator properties in metallic conductivity. This redox reaction results in a significant increase in electron mobility and high electrical conductivity achieved. In addition to the high level, a prerequisite for establishing electrical conductivity Order level of the charge transfer partner, especially the partial charge transfer from Donor to acceptor.

Ziel ist es, mit der Modifizierung und Einführung von interessanten Seitengruppen nach Bedarf hydrophil/hydrophobes Verhalten autoregulatorisch zu gestalten. Dies würde bedeuten, daß die entscheidenden Interaktionen wie Proteinadhärenz in Mono-Layer Form mit den konsekutiv involvierten Thrombogenitätsmechanismen wie Plättchenaktivierung und -adhärenz, intrinsische Aktivierung der Gerinnung, Leukozytenadhärenz etc. durch die dotierte artifizielle Oberfläche antagonisiert werden kann. The goal is to modify and introduce interesting page groups as needed To make hydrophilic / hydrophobic behavior autoregulatory. This would mean that crucial interactions such as protein adherence in mono-layer form with the consecutive involved thrombogenicity mechanisms such as platelet activation and adherence, intrinsic activation of coagulation, leukocyte adherence etc. by the doped artificial Surface can be antagonized.

Variations in the test parameters 1. Permeability

Polymerfolien verschiedene Typen:Different types of polymer films:

- polyamides <
- polyester <
- polyolefins <
- polysilicones <
- polystyrene <
- copolymerization <
- Polyflour <
(f) thickness; Gas pressure; O₂ / N₂ / CO₂ moisture, H₂O, isotonic liquids, blood and. a.

2. O₂ content in the blood via ESR, NMR

Radikale im BlutRadicals in the blood

(f) arterial, venous

3. Additions to permeability z. B. filled with electrically conductive materials (f)

Polymere z. B. Ruß oder andere leitfähige Partner, intrinsisch leitfähige Polymere z. B. PPY.Polymers e.g. B. carbon black or other conductive partners, intrinsically conductive polymers such. B. PPY.

4. Surface behavior

O₂O₂

a) reversible: e.g. B. pump out
b) fixed
c) chemically reacted: peroxide, hydroxide, COOH, CHO, OH, e.g. B. with ESCA, IR or similar
(f) time, pressure, conditions also physiological.

5. covering polymer surfaces with oxygen (or similar air N₂, CO₂, CO)

Kontrolle per ELF
Oberfläche: trocken, feucht (d. h. spezielle Lösungsmittelsysteme).Control by ELF
Surface: dry, moist (ie special solvent systems).

6. Active ingredient release

a) Correlation: carrier material
electr. conductive polymers
neutral materials
(indifferent)
b) type of active ingredient (e.g. insulin), different types of preparation, Degree of release

7. Polymer depot materials: type variations and wrappings

In VIVO und In VITRO Doppelexperiment über die Funktion von isolierten Langerhanns′schen Inselzellen in Silikonkathetern.In VIVO and In VITRO double experiment on the function of isolated Langerhann's islet cells in silicone catheters.

Einführung: Aus strömungsphysikalischer Sicht beruht die rasch eintretende funktionelle Immobilisierung verkapselter Inselzellen im Vaskularisationsmodell mit Anschluß an den Blutkreislauf (offenporiger Kapillaren zirkulär im textilen Träger einer Gefäßendoprothese) auf einem laminaren Strömungsprofil, bei der die dynamische Viskosität die Adhärenz molekularer Strukturen begünstigt. Gegenüber dem Gefäßsystem des Kreislaufs haben wir im Herzen nicht mehr die Symmetrie eines laminaren Geschwindigkeitsprofils, so daß die Proteinadhärenz unterbleibt. Aus diesem Grund ist die re. Herzkammer sowohl vom einfachen peripheren Zugang als auch strömungs-physikalisch ein geeigneter Implanatationsort für verkapselte Gewebe.Introduction: From a fluid physics point of view, the rapidly occurring one is based Functional immobilization of encapsulated islet cells in the vascularization model with Connection to the blood circulation (open-pore capillaries circular in the textile carrier of a Vascular endoprosthesis) on a laminar flow profile, in which the dynamic Viscosity favors the adherence of molecular structures. Compared to the Vascular system of the circulation we no longer have the symmetry of a heart laminar velocity profile, so that protein adherence is avoided. For this The reason is the right. Ventricle both from simple peripheral access as well A suitable implantation site for encapsulated tissues in terms of flow physics.

Material und Methode: Die immunologischen Aspekte der immunseparierenden Membranen blieben bei dieser Arbeit unberücksichtigt. Aus ethischer Verantwortlichkeit gegenüber Großtierversuchen haben wir ein Modell angewendet, wo eine in Vitro und eine in Vitro Aussage miteinander gekoppelt sind. Dadurch konnte eine experimentell bedingte irreversible Krankheitserzeugung vermieden werden ohne daß die Aussagekraft über den in Vitro Teil qualitativ beeinträchtigt wäre.Material and method: The immunological aspects of the immune-separating Membranes were not considered in this work. Out of ethical responsibility compared to large animal experiments, we used a model where one in vitro and a coupled in vitro statement. This allowed an experimental conditional irreversible disease generation can be avoided without the Meaningfulness about which would be qualitatively impaired in vitro.

Folgendes Vorgehen: Wir haben jeweils 3000 Inselzellen von Lewis Ratten in 2 mikro porösen Silikonkatheter mit einem molekularen "cut-of" zw. 50-140 Kilo-dalton und einem Kapillardurchmesser zw. 500-600 µ implantiert.The following procedure: We each have 3000 islet cells from Lewis rats in 2 micro porous silicone catheter with a molecular "cut-of" between 50-140 kilodaltons and implanted with a capillary diameter between 500-600 µ.

Isolation und Präparation: Die Inselzellen wurden bei Lewis Ratten durch duktale Erweiterung isoliert. (10 ml Krebs-Ringer Lösung und einer 2-Schrift Kollagenase Verdauung (1.2 und 0.7 mg/ml Sigma Typ XI St. Louis USA, n. van Suylichem et. al.). Der Reinheitsgrad wurde durch diskontinuierlichen Dextran-Gradienten erzielt. Vor der Transplantation wurden die Zellen über Nacht mit RPMI-1640 Medium und 10%iger fetalem Rinderserum inkubiert (Gibco, Karlsruhe). Isolation and preparation: The islet cells in Lewis rats were ductal Extension isolated. (10 ml Krebs-Ringer solution and a 2-letter collagenase Digestion (1.2 and 0.7 mg / ml Sigma Type XI St. Louis USA, n. Van Suyischem et. Al.). The degree of purity was achieved by discontinuous dextran gradients. Before the The cells were transplanted overnight with RPMI-1640 medium and 10% fetal bovine serum incubated (Gibco, Karlsruhe).

Dann wurden die Organzellen in das Kapillarmembransystem des Silikonkatheters eingefüllt. Anschließend erfolgte die Implantation des 1. Katheters via V.jugularis externa in das re. Kammersystem eines nicht diabetischen Schäferhundorganismus. Nach externer Fixierung verweilte der Katheter für ca. 4 Wochen im Organismus des Hundes. Der 2. Katheter wurde extravskulär unter die Bauchdecke plaziert. Zur Durchführung einer statischen Glukosebelastung haben wir die Katheter in jeweils 6 kleine Segmente zerteilt und in Petrischalen mit 50 mg % Glukose äquilibriert für die Dauer von 60 min. (in 5 ml Krebs-Ringer-buffer pH 7.41%ige RIA grade bovine albumin sigma Heidelberg). Nach einer Stunde wurden die Inselzellen mit 300 mg % Glucose für 2 Stunden stimuliert. Um die Fähigkeit der Insulinsekretion zur "down regulation" nach der Stimulation beurteilen zu können, wurden die Inselzellen am Ende wieder in 50%iges Glucosemedium umgefüllt. Das Medium wurde nach 30, 60, 180 und 210 min. gewechselt. Die Proben wurden nach 30, 60,180, 210 und 240 min. zur Insulinmessung entnommen. Die Insulinkonzentration wurde mit einem Radioimmunassay bestimmt. (RIA Gnost Behring Werke Marburg) Ratten Insulinstandard, Novo Koepenhavn). Jeder Wert repräsentiert 2 Werte.Then the organ cells were placed in the capillary membrane system of the silicone catheter filled. The first catheter was then implanted via the jugular vein externa in the right. Chamber system of a non-diabetic sheepdog organism. After external fixation, the catheter stayed in the organism of the Dog. The second catheter was placed extravscularly under the abdominal wall. For We performed a static glucose load in 6 catheters each cut up small segments and equilibrated in petri dishes with 50 mg% glucose for the Duration of 60 min. (in 5 ml Krebs-Ringer-buffer pH 7.41% RIA grade bovine albumin sigma Heidelberg). After an hour, the islet cells were treated with 300 mg% glucose stimulated for 2 hours. The ability of insulin secretion to "down regulation" after being able to assess the stimulation, the islet cells were finally in again Transferred 50% glucose medium. The medium was after 30, 60, 180 and 210 min. changed. Samples were taken after 30, 60, 180, 210 and 240 minutes. to Insulin measurement taken. The insulin concentration was Radioimmunoassay. (RIA Gnost Behring Werke Marburg) rats Insulin Standard, Novo Koepenhavn). Each value represents 2 values.

Ergebnisse: Bei 50%iger Glucosebelastung betrug der 30 min Wert der Insulinsekretion 250 in U/L. Aus dem extravaskulären Kontrollsegment (Katheter in Bauchdecke) konnte keine Insulinsekretion mehr nachgewiesen werden. Der 60 min Wert betrug ebenfalls 250 m U/L. Bei der 300 mg % Glucosebelastung zeigte sich ein 2 Stundenwert von 750 m U/L. (Kontrolle: keine Insulinfreisetzung). Der 180 min Wert zeigte mit 1600 m U/L den höchsten Wert. (Kontrolle neg.). Die Insulinsekretion des 4 Stundenwertes war auf 200 m U/L abgesunken (down regulation).Results: With a 50% glucose load, the 30 min value was Insulin secretion 250 in U / L. From the extravascular control segment (catheter in Abdominal wall), insulin secretion could no longer be detected. The 60 min The value was also 250 m U / L. With the 300 mg% glucose load, a 2 Hourly value of 750 m U / L. (Control: no insulin release). The 180 min value showed the highest value with 1600 m U / L. (Control neg.). The insulin secretion of the 4th Hourly values had dropped to 200 m U / L (down regulation).

Diskussion: Die nach einer statischen Glucosebelastung in vitro gemessenen Insulinwerte des in einem nicht diabetischen Hundeorganismus mit verkapselten Inselzellen implantierten Silikonkatheters sind nach 4-wöchiger Verweildauer ein Beweis für die ausreichende Nutrition bzw. Oxygenierung in einem venösen Kompartiment. Aus diesem Grund können wir die Strömung als einen wichtigen adhäsionsverhindernden Faktor ansehen. Der Funktionsausfall im extravaskulären Kontrollsystem ist ebenfalls ein hinreichender Gegenbeweis.Discussion: Those measured after a static glucose load in vitro Insulin levels of the encapsulated in a non-diabetic canine organism Silicone catheters implanted in islet cells are on after a 4-week stay Proof of adequate nutrition or oxygenation in a venous Compartment. Because of this, we can see the flow as an important one Look at the anti-adhesion factor. The functional failure in the extravascular Control system is also a sufficient counter evidence.

Claims

1. Immobilized organic material with a defined active ingredient release, thereby characterized in that the material according to the invention in the living organism a person is implanted.

2. Claim corresponds to 1, characterized in that the implantation in a The path of the recipient organism is inserted and / or attached.

3. Claim corresponding to 1 and 2, characterized in that as an organic immobilized material insulin, proinsulin, preproinsulin and / or organ cells (Langerhans islands, APVD amine precursor uptake decarboxylating) Systems of xenogeneic, autogenous origin can be used.

4. Claim corresponding to 1, 2 and 3, characterized in that the immobili sation of the organic material with the help of synthetic and / or native high molecular compounds.

5. Claim corresponding to 1, 2, 3 and 4, characterized in that the property contains defined polar groups, which are created by creating a electrical voltage that allow a defined delivery of the active ingredient.

6. Claim corresponding to 1, 2, 3, 4 and 5, characterized in that the Immobilization system contains components that agglomerate the blood suppress or prevent.

7. Claim corresponding to 6, characterized in that as an agglomeration car gonists, heparin, hirudin, Marcumar® or their derivatives and / or modifications tions are used.

8. Claim corresponding to 1, 2, 3, 4, 5, 6 and 7, characterized in that the Immobilization system made of porous or hollow material consists.

9. Claim according to 8, characterized in that the immobilization System made of polymeric material with a large inner or outer surface consists.

10. Claim corresponding to 9, characterized in that as immobilization System hollow bodies, such as hoses, tubes, carbon fibers or microcapsules as well Sponges and open-cell foams and / or foils, fabrics and / or nonwovens with micropores or large surfaces.

11. Claim corresponding to 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 and 10, thereby characterized in that the release of the active ingredient as required and / or zeitge quite done.

12. Claim corresponding to 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 and 11, thereby characterized in that for the open-pore immune-separating invention Immunization system a permanent antagonization of membrane-adherent blood components and the mutual exchange of substances (O₂ uptake, active ingredient gabe) between donor tissue and recipient organism is guaranteed.