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Transplantatprothese und Verfahren zur Herstellung
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Die Erfindung betrifft eine tubuläre, vasculäre Kollagen transplantatprothese
und ein Verfahren zu ihrer Iferstellung, wobei die Transplantatprothese einer derartigen
Behandlung unterworfen wird, daß ihre intimale Fläche eine erhöhte negative Oberflächengesamtladung
aufweist, die eine Thrombose verhindert. Es wird gezeigt, daß eine Eehandlung mit
Bernsteinsäureanhydrid ein Weg zur Lösung dieser Aufgabe ist.
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Klappentransplantate werden in gleicher Weise behandelt.
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Es ist bekannt, vasculäre Transplantatprothesen aus Kollagenmaterialien
herzustellen. Derartige Prothesen können von Johnson & Johnson in ew Brunswick,
New Jersey, bezogen werden.
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Neben den Publikationen und Artikeln, die nachstehend erwähnt werden,
ist einschlägiges Material in den folgenden Druckschriften zu finden: Wesolowski,
S. A.: The healing of vascular prostheses. Surgery 57:319, 1965.
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Wesolowski, S . A., Fries, C.C., Domingo, R.T., Fox L . M., und Sawyer,
P.N.: Fate of simple and compound arterial prostheses Experimental and human observations.
In: Fundamentals of Vaskular Graft ing. McGraw-llill, IJew York, 19o3, pp. 252-268.
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Wesolowski, S.A., Henniger, G.R., Fox, L.M., Fries, C.C. und Sauvage,
L.R.: Factors contributing to long term failure in human vascular prosthetic grafts.
Presented at Symposium on Late Results of Arterial Reconstruction. International
Cardiovascular Society Meeting, Rome, September, 1963. J. Cardiov.
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Surg. 5:44, 1964.
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Sawyer, P.N. und Pate, J.W.: A study of electrical potential differences
across the normal aorta and aortic grafts of dogs.
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Research Report NM 007081, 10.06. Naval Medical Research Institute,
Bethesda, Md., 1953.
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Sawyer, P.N und Pate, J.W.: Bioelectric phenomena as etiologic factors
in intravascular thrombosis. Amer. J. Physiol. 175:103, 1953.
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Williams, R.D. und Carey, L.C.: Studies in the production of standard
venous thrombosis. Ann. Surg. 149:381, 1959.
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Schwartz, S.I. und Robinson, J.W.: Prevention of thrombosis with the
use of a negatie electric current. Surg. orum 12:46, 1961.
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Sadd, J.R., Koepke, D.E., Daggett, R.L., Zarnsdorff, W.C., Young,
W.P. und Gott, V.L.: Relative ability of different conductive surfaces to repel
clot formation on intravascular prostheses. Surg. Forum 12:252, 1961.
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Means, G .E. und Feeney, RE.: Chernical Modification of Proteins.
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Kolden-Day, Inc., San Francisco, Calif. 1971, pp. 144-148.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein verhessertes Verfahren zur Herstellung
einer vaskulären Kollagentransplantatprothese vorzusehen.
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Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte vasculäre Transplantatprothesen-Vorrichtung
vorzusehen, die weniger gegen Thrombose und dgl. anfällig ist.
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Schließlich ist es Aufgabe der Erfindung, ein vorbessertes tubuläres,
vasculäres Transplantat vorzusehen, dessen intimale Fläche von Blutplättchen nicht
für Ansammlungen gewählt werden kann (recognized).
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Die vorstehende Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren gemäß
der Erfindung gelöst, bei dem man die intimale Fläche einer vasculären Transplantatprothese
modifiziert, indem man die negative Oberflächengesamtladung der intimalen Fläche
erhöht.
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Vorzugsweise besteht die Prothese aus Kollagen und wird ihre intimale
Fläche durch eine Succinylierungsreaktion behandelt, so daß die freien Aminogruppen
der iollagenoUerfl;iciie abgeschirmt werden.
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Vorzugsweise handelt es sich bei dem Ausgangsmaterial des Transplantats
um ein Kollagen, das aus einem mit Feigenprotease behandelten bzw. abgebauten Rinderkopfschlagadermaterial
(bovine carotid artery material) hergestellt wurde und auch als Dialdeliyd-Stärkegerbkollagen
bekannt ist (dialdehyde starch tanned collagen).
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Wie gezeigt wird, weist das Transplantat im allgemeinen die Forrn
eines Kollagenrohres auf, dessen eines Ende verschlossen und in ein flüssiges Medium
eingesetzt ist, z.B. in Äthanol, wobei ein flüssiges chemisches Reagenz in das Lumen
des Rohres eingesetzt ist, um die negative Oberflächenladung der intimalen Fläche
zu erhöhen. Eei dem Reagenz handelt es sich vorzugsweise (wie nachstehend erläutert
wird) um Bernsteinsäureanhydrid in einer basischen Lösung.
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Insbesondere wird eine NaHCO3-Pufferlösung in cias Lumen portionsweise
in etwa aliquoten 10 nl-cngen eingesetzt, wozu etwa 0,1 g Kristalle von Bernsteinsäureanhydrid
jeweils zugegeben werden.
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Die vorstehende Aufgabe und die Merkmale der Erfindung werden durch
die eingehende beschreibung erläutert, die folgt.
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Bevor jedoch eine eingehende Beschreibung der Erfindung gegeben wird,
wird zunächst eine weitere kurze Zusammenfassung hinsichtlich des Zwecks gegeben,
zu dem die Untersuchung durchgeführt
wurde, die zur vorliegenden
Erfindung führte.
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Es wurden vasculäre Kollagenprothesen erhalten, die durch enzymatische
Behandlung von Rinderkopfarterien mit Feigenprotease hergestellt wurden. Segmente
dieser vasculären Prothesen wurden chemisch modifiziert, um ihre intimale elektrochemische
Oberflächenkonfiguration zu ändern und insbesondere zur Erzielung einer positiven
Oberflächengesamtladung, negativen Oberflächengesamtladung oder neutralen Oberflächengesamtladung.
Diese modifizierten vasculären Transplantate wurden zusammen mit Segmenten von unmodifizierten
vasculären Kollagenprothesen in Kopfschlagadern, äußere Jugularvenen, Femoralarterien
und Femoralvenen von Hunden (Promenadenmischungen) für Zeitspannen von 1 min, 15
min, 30 min und 2 h eingesetzt. Die Transplantate wurden danach entfernt und makroskopisch
auf das Vorhandensein und den Grad thrombotischer Occlusionen untersuciit. Die gleichen
Prothesen wurden weiter unter Veru!endung eines Scanningelektronenmikroskops untersucht,
um die ligatur der occludierenden Thrombi genau zu bestimmen. Es wurde festgestellt,
daß durch die Erhöhung der negativen Oberflächengesamtladungsdichte auf der intimalen
Oberfläche dieser vasculä.rei Prothesen thrombotische Occlusionen im wesentlichen
ausgeschlossen werden konnten, während bei der Ausbildurlm eines mehr positiven
Prothesen-Elut-Grenzflächenpotentials die thrombotischen Fälle stark beschleunigt
wurden.
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Segmente dieser vasculren Prothesen wurden ferner in das vasculäre
System von Promenadenmischungen eingepflanzt und es wurden in vivo Arterien- und
Venenströmungspotentialmessungen durchgeführt. Die Polarität des Strömungspotentials
spiegelt das Grenzflächenpotential zwischen der vasculären Prothese und dem Blutstrom
durch das Transplantat wieder, wobei ein positives Strömungspotential an der stromabwärts
angeordneten Elektrode eine negative Oberflächengesamtladungsdiehte an der intimalen
Oberfläche des Transplantats gegenüber den Blutkomponenten anzeigt. Die in vivo
gemessenen Arterien- und Venenströmungspotentiale, die bei "negativ" modifizierten
vascularen Kollagenprothesen erhalten wurden, zeigten eine gleichmäßig positive
Polarität, während
die Strömungspotentiale, die bei "positivs' modifizierten
Transplantaten erhalten wurden, gleichmäßig negativ waren.
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Es wurde gleichfalls festgestellt, daß die Strömungspotentiale, die
bei Transplantaten erhalten wurden, die chemisch zum Neutralisieren der intimalen
Oberflächenladung beim physiologischen p-Wert modifiziert worden waren, eine positive
Polarität (jedoch geringerer Größe) als die negativ modifizierten Transplantate
besaßen. Die unmodifizierten mit Feigenprotease abgebauten Rinderkopfarterien besaßen
Strömungspotentiale mit leicht negativer Polarität. Diese Strömungspotentialmessungen
dienten dazu, die chemischen Modifiziervorgänge zu prüfen und zu gewährleisten,
daß die elektrische Modifizierung der Oberflächenladungsdichte wie vorausgesagt
ablief.
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Figur 1 erläutert schematisch eine Vorrichtung zum Durchführen der
Erfindung; Figur 2 erläutert schematisch eine Technik zum Messen von Strömungspotentialen
gemäß der Erfindung; und Figur 3 erläutert schematisch einen Ausschnitt aus Figur
2 in vergrößertem Maßstab.
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Es wurden Beweise für die Bildung eines Komplexes zwischen unvollständigen
Kohlenhydratketten im Kollagen und Glucosyltransferase, die in der Außenfläche von
Blutplättchen vorliegt, als erste Stufe geliefert, die zu einer Anziehung der Plättchen
und einer folgenden Adhäsion am Kollagen führt. (Jamieson, G.A., Urban, L.C., und
Barber, A.J.: Enzymatic basis for platelet: collagen adhesion as the primary step
in haemostasis. Nature New Biology 234:5 (1971); Barber, A.J. und Jamieson, G.A.:
Platelet collagen adhesion characterization of collagen glucosyltransferase of plasma
membrane of human blood platelets.
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Biochim. Biophys. Acta 252:533 (1971).) Die Reaktion schließt das
efizymatische Kuppeln von Glucose an Galactosylreste ein, die an Hydroxylysinseitenketten
gebunden sind, die in die Kollagenpeptide einverleibt sind. Die Glucose wird von
den
Plättchen als Uridindiphosphoglucose (UDPG) gemäß der folgenden
Gleichung geliefert:
| v (- Aminogruppe des Hydroyy;'Ts ins |
| III |
| 2 |
| o\ 0d |
| \${ |
| Galetoton |
| WR. |
| II |
| U3)i?ts' Gluc osyltrans feras 0 |
| UDIu > Glucosyltransferase |
| UDP |
| a |
| X 112H |
| c112011 ) |
| Ru Kollazen t |
| - 0 |
| 11½ |
| Glucose |
Es wurde gezeigt, daß die Plättchenaggregationsaktivität von Kollagen
in vitro die strukturelle Integrität der 6-Jiydroxymethylgruppe der Galactose und
der epsilon-Aminogruppe des Lysins und Rydroxylysins des Kollagenmoleküls erfordert.
Es wurde postuliert, daß die Substratspezifität der Plättchen-Glucosyltransferase
für diese beobachteten, von der Plättchenaggregation abhängenden bzw. damit zusammenhängenden
Phänomene verantwortlich ist (Chesney, C., Harper, E., und Coleman, R.W.: Critical
role of the carbohydrate side chains of collagen in platelet aggregation. RIEG 72-43
(1972); Wilner, G . D., Nossel, IJ.L.
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und LeRoy, E.C.: Aggregation of platelets by collagen, J.Clin.
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Invest. 47:2616 (1968) ).
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Es wurde bereits die Verwendung von modifizierten Rinderarterienheterotransplantaten
als vasculäre Prothesen beschrieben und ihre physikalischen Eigenschaften und ihr
Verhalten als Arterientransplantate eingehend erörtert. ei neuen Untersuchungen
wurde festgestellt, daß die Erhöhung der Elektronegativität der Innenfläche der
Prothese beträchtlich die Herstellung eines günstigen Transplantats fördert.
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Einige der vorstehenden Feststellungen werden in den folgenden Druckschriften
erörtert: Bothwell, J . W., Lord, G.ff., Rosenberg, N., Burrowes, C . B., Wesolowski,
S.A., und Sawyer, P.N.: Modified arterial heterograft relationship of processing
techniques to interface characteristics. In: Biophysical Mechansms in Vascular Homeostasis
and Intravascular Thrombosis, P.N. Sawyer, Ed.
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Appleton-Century-Crofts, New York, 1965, S. 306-313; Rosenberg, N.,
Henderson, J., Douglas, J.F., Lord, G.H., und Gaughran, E.R.L.: Use of arterial
implants prepared by enzymatic niodification of arterial heterografts. II. Physical
properties of the elastica and collagen components of the arterial wall. Arch.
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Surg. 74:89 (1957); Rosenberg, N., Henderson, J., Lord, G.P., und
Bothwell, J.W.: Use of enzyme treated heterografts as segrnental arterial substitutes.
V. Influence of processing factors on strength and invasion by host. Arch. Surg.
85:192 (1962);
Rosenberg, N., Henderson, J., Lord, G.H., und Bothwell,
J.W.: An arterial prosthesis of heterologous vascular origin. JAMA 187:741 (1964);
Rosenberg, N., Tenderson, J., Lord G.H. und Bothwell, J . W.: Collagen arterial
prosthesis of heterologous vascular origin: physical properties and behavior as
an arterial graft. In: Biophysical Mechanismus in Vascular tlomeostasis and Intravascular
Thrombosis PN. Sawyer, Ed. Appleton-Century-Crofts, New York, 1965, S.314-321.
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Es hat sich gezeigt, daß ein Succinylieren von solubilisiertem Kollagen
zu einer etwa 95 zeigen Umwandlung von epsilon-Aminogruppen zu freien Carboxylgruppen
führt (Gustavson, K. II.: Akiv. For Kemi 17:5141 (1961)). Ferner wurde gezeigt,
daß ein Blockieren der freien Aminogruppen des Kollagens durch Deaminieren, N-Acetylieren
oder durch eine Behandlung mit Dinitrofluorbenzol zu einer mehr als 90 %-igen herabsetzung
der Plättchenaggregationsaktivität in vitro führt.
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Es wurden nun Untersuchungen durchgeführt, um die Antiplättchenaktivität
und die antithrombogenetische Aktivität von chemisch modifiziertem Kollagen aufzuklären,
indem man in vivo mit Feigenprotease behandelte bzw. abgebaute vasculäre Rinderarterienheterotransplantatprothesen
bewertete, die in das vasculäre System von Promenadenmischungen eingesetzt waren.
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Für das chemische Modifizieren von mit Feigenprotease behandelten
Rinderkopfschlagadern wurde die Vorrichtung für das chemische Nodifizieren von mit
Feigenprotease behandelten Rinderkopfschlagadern gemäß Figur 1 vorgesehen. Sie weist
einen Behalter 10 mit einer Öffnung 12 auf, durch die sich der Schaft 14 eines elektrischen
Rührers 16 erstreckt. EinGlassperrhahn bzw. -küken 18 ist am unteren Ende der mit
Feigenprotease behandelten Rinderkopfschlagader 20 vorgesehen, die beispielsweise
in 140 %-iges Äthanol eingetaucht wird.
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Um die positive Oberflächengesamtladungsdichte der intimalen Oberfläche
der vasculären Kollagenprothesen zu erhöhen, wurde
eine durch Cyanamid
geförderte Amidbildungsreaktion durchgeführt, um die Hauptquelle der negativen Gesarntladungen
(freie Carboxylgruppen von Asparaginsäure und Glutaminsäure) in Amidgruppen überzuführen.
Die Arbeitsweise schließt die Behandlung des Proteins mit einem Überschuß EDC (1-Äthyl-3,3'-dimethylaminopropylcyanamid.EICl)
und einem Amin (NH4Cl) in Gegenwart einer hohen Konzentration eines denaturierenden
Mittels (Harnstoff) ein. Diese Reaktion (Means, G.E. und Feeney, R.E.: Chemical
Modification of Proteins. Holden-Day, Inc., San Francisco, Calif., 1971, . 144-148)
wurde für die nahezu quantitative Umwandlung von Proteincarboxylgruppen in Amide
zur Bestimmung der Anzahl von Carboxylgruppen in Proteinen angewendet (Hoare, D.G.
und Koshland, D.E.: J. Biol. Chem. 242:2447 (1967).) Die chemische Reaktion läuft
bei Raumtemperatur folgendermaßen ab:
| o o |
| Protein-C-O + nur3. HCl R-N=C=N-R' |
| 3 73t Protein-C |
| harnstoff |
wobei R = CH3CH2-
ist.
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Es wurden 100 ml einer Reaktionslösung bei Raumtemperatur mit einem
Gehalt an 0,5 m EDC (7,75 g/100 ml), 7,5 m Harnstoff (45 g/100 ml) und 5,0 m NII4Cl
(26,75 g/100 ml) in dreifach destilliertem Wasser hergestellt (eingestellt auf pH
5) und in das Lumen der vasculären Prothese in aliquoten 10 ml-Nengen gegeben, wobei
das Transplantat in 40 %-igem Äthanol suspendiert wurde, wie in Figur 1 dargestellt
ist. Die Reaktionslösung wurde jede Stunde ausgetauscht, wobei die letzte aliquote
Menge im Lumen über Nicht verblieb. Nach einer Z4-stündigen Reaktionsdauer wurde
die vasculäre Prothese aus der Modifiziervorrichtung entfernt und in eine sterile
Salzpfanne
(pan of sterile saline) gegeben, in der die langen Rohre
zu Segmenten einer Länge von 3,5 cm für Implantationsuntersuchungen oder einer Länge
von 10,0 cm für Strömungspotentialmessungen zerschnitten wurden.
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Um die negative Oberflächengesamtladungsdichte der intimalen Oberfläche
der vasculären Kollagenprothesen zu erhöhen, wurde eine Acylierung der freien Aminogruppen
(insbesondere des Lysins und des Hydroxylysins) des Proteins mit Bernsteinsäureanhydrid
in einer Lösung durchgeführt, die basischer war, als es einem pH von 7,0 entspricht.
Diese Reaktion blockiert nicht nur die Hauptquelle der freien positiven Ladungen,
sondern führt sie auch in anionische Reste über (Means, G.E., und Feeney, R.E.:
Chemical Modification of Proteins. Holden-Day, Inc., San Francisco, Calif., 1971,
5. 74, 75). Die chemische Reaktion läuft folgendermaßen ab:
| 0 + + Q $i |
| ffi¼I>7 Protein-Hi{-C-CH2CH2-C-O |
| 0 |
Es wurde eine basische Lösung aus 75 ml 100 %-igem Äthanol und 25 oil einer 1 m
NaHCO3-Pufferlösung hergestellt und in das Lumen der vasculären Prothese in aliquoten
10 ml-Mengen im Verlauf von 5 h gegeben, wobei das Transplantat in 40 %-igem Äthanol
suspendiert wurde, wie in Figur 1 dargestellt ist.
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Zu jeder dieser aliquoten 10 ml- Portionen der basischen Lösung wurden
Kristalle von Bernsteinsäureanhydrid zugegeben. Es wurde 1,0 g Bernsteinsäureanhydrid
gleichmäßig über die 10 aliquoten Fortionen verteilt. Am Ende der Reaktionsdauer
wurde die vasculäre Prothese aus der Modifiziervorrichtung entfernt und in eine
sterile Salzschale gegeben, wo die langen Rohre zu Segmenten einer Länge von 3,5
cra für Implantationsstudien und einer Länge von 10,0 cm für Strömungspotentialmessungen
zerschnitten wurden.
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Um die elektrischen Oberflächenladungen auf der intimalen Fläche
der
vasculären Kollagenprothesen zu neutralisieren, wurde eine durch Cyanamid geförderte
innere Amidbildungsreaktion durchgeführt, um die freien Carboxylgruppen und Aminogruppen
benachbarter Peptidketten zu verbinden. Eine derartige Reaktion entfernt die auptquelle
der Elektronegativität (Carboxylgruppen ) und Elektropositivität (freie Aminogruppen).
Die chemische Reaktion läuft folgendermaßen ab:
| 0 0 |
| ,I +iN'Protein O,Tj m tr |
| Protein-C-O + +H3N-Protein O 5 m EDC Protein-C-IJET-Pt |
| 3 |
Es wurden 100 ml einer Lösung von 0,5 m EDC (7,75 g/100 ml) in dreifach destilliertem
Wasser hergestellt und in das Lumen der vasculären Prothese in aliquoten 10 ml-lIengen
geL;eben, obei das Transplentat in 40 %-igem Äthanol suspendiert wurde, wie in Figur
1 dargestellt ist. Die Reaktionslösung; wurde jede Stunde ausgetauscht, wobei die
letzte aliquote Menge im Lumen über Nacht verblieb. Nach einer 24-stündigen Reaktionsdauer
wurde die vasculäre Prothese aus der Modifiziervorrichtung entfernt und in eine
sterile Salzschale gegeben, wo die langen Rohre zu Segmenten einer Länge von 3,5
cm für Imnlantationsstudien und 10,0 cm für Strömungspotentialmessungen zerschnitten
wurden.
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Als Ausgangsmaterial im vorstehenden Fall wurden beispielsweise vasculäre
Dialdehyd-Stärkegerbkollagenprothesen unter Einschluß von vasculären Dialdehyd-Stärkegerbrinderkollagenheterotransplantaten
verwendet, die im Handel erhältlich waren und von Johnson & Johnson, New Brunswick,
Ne Jersey, bezogen wurden.
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Eine chirurgische Implantation von modifizierten vasculären Kollagenprothesen
umfaßte eine Kopfschlagaderimplantation und eine Jugularvenenimplantation. Promenadenmischungen
mit einem Gewicht von 10 bis 28 kg (durchschnittlich 18,6 kg) wurden mit Nembutal
(Natriumpentabarbital) in einer Menge von 0,5 ml/k£ durch intravenöse Injektion
anäChesiert . Die Tiere wurden auf den Operationstisch in der Rückenlage gelegt
und es wurde ein
schräger zervicaler Schnitt durchgeführt, der
dem Vorderrand des sternocleidomastoiden Muskels angepaßt war. Es wurde die Platysmamuskelschicht
zusammen mit der vorderen Schicht der tiefen zervicalen Faszie eingeschnitten; nach
dem Eintreten der Hämostase wurden diese Strukturen zurückgezogen, um die äußere
Jugularvene feizulegen. Am Winkel der Nandibula wurden die vordere Auricularvene,
die Facialvene (common facial vein) und dae Retromandibularvene identifiziert; es
wurden jeweils freigelegte Segmente mit einer lockeren Ligatur mit NabeiCharumhüllt.
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Die hintere äußere Jugularvene wurde mit Seide (3-0) abgebunden und
nahe ihres Eintritts zertrennt. Die äußere Jugularvene wurde danach von ihrem Fascialanhang
bis herunter zu der Stelle getrennt, wo sie hinter dem hinteren Rand des sternocleidomastoiden
Muskels verschwindet, wo eine andere lockere Ligatur mit Nabelschnurangebracht wurde.
Alle kleinen perforierenden Abzweigungen der äußeren Jugularvene wurden mit Seide
(3-0) abgebunden und nahe ihrem Eintritt zerschnitten. Der vordere Rand des sternocleidomastoiden
Muskels wurde zurückgezogen, um den Schnitt der Faszie und der fibroareolaren Gewebeschichten
freizulegen, die über der Kopfschlagaderhülle liegen. Die Kopfschlagaderhülle wurde
eingeschnitten und nach der Identifizierung des Vagusnerven wurde eine lockere Ligatur
mit Nabelscbnur angebracht, um die Kopfschlagader in Höhe des dritten Trachealringes
zu umhüllen. Der Schnitt in der I;opfschlagaderhülle wurde in Richtung des Kopfes
(cephalad) bis zur Gabelung der Kopfschlagader (oder der oberen thyroiden Arterie)
fortgesetzt, wo eine weitere lockere Ligatur mit Nabelsdçnrangebracht wurde.
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Das Einsetzen der jeweiligen modifizierten vasculären Kollagenprothese
wurde folgendermaßen durchgeführt: Es wurden "ttanschetten" (Booties) aus 2 cm-Segmenten
aus schwerem Kautschukrohr hergestellt und rund um die freien Enden der lockeren
Ligaturen der Nabelschnur angeordnet. Diese Manschetten wurden danach die Ligaturen
heruntergezogen, um eine Strömung im jeweiligen Gefäß zu verhindern, und mit Kelly-Klammern
festgehalten. Es wurden zwei transversale Einschnitte in einer Entfernung von etwa
2,5 cm im jeweiligen Blutgefäß mit einer fein
geschwungenen Metzenbaum-Schere
vorgenommen. Die vasculären Prothesen (mit einer Länge von 3,5 cm für makroskopische
Untersuchungen und einer SFM-Dewertung und 10,0 cm für Strömungspotentialmessungen),
die auf mit Salzsäure gereinigten rostfreien Stahlkanülen (Länge 1,5 cm) mit einer
doppelten Ligatur mit Seide (3-0) befestigt waren, wurden mit ihren freien Kanülenenden
in die Öffnungen der Gefäße eingesetzt und dort durch zwei Ligaturen mit Seide (3-0)
befestigt. Die beiden Anastomosen, die auf diese Weise hergestellt wurden, wobei
das verbindende Stück des Blutgefäßes durchgetrennt war, ermöglichten es auf diese
Weise, daß das Transplantat flach in seinem "Faszienbett" lag. Die Kelly-Klammern
wurden danach entfernt, wodurch die Spannung von den "Manschetten" auf den Nabelschnüren
weggenommen wurde (distal zum Blutstrom zuerst entfernt) und das Blut durch die
vasculäre Prothese fließen konnte. Die vasculären Transplantate wurden an ihrem
Ort die vorgegebenen Zeitspannen lang gelassen, wobei die Wunde mit salzgetränkten
Gazebinden bedeckt wurde.
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Die Innendurchmesser der Blutgefäße und der Prothesen wurden in der
Weise berechnet, daß man die Außendurciimesser der Gefäße und der Transplantate
mit einem Mikrometer maß, wobei Blut durch das System floß, und zwei Wandstärken
von diesen Durchmessern abzug. Die Differenz zwischen dem Innendurchmesser der aufnehmenden
Blutgefäße und der prothetischen Blutgefäße läßt sich Tabelle 1 entnehmen.
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Tabelle 1 Unterschied zwischen dem Innendurchmesser des aufnehmenden
und des prothetischen, Blutgefäßes Gefäß + I.D. des aufnehmen- + I.D. des prothe-
Änderung den Gefäßes (min) tischen Gefäßes des Innen-(mm) durchmessers Kopfschlag-
4 10 6 ader 5 9 4 5 10 5 5 8 3 4 10 6 x = 4,6 x = 9,4 x = 4, Jugularvene 8 10 2
7 9 2 8 10 2 8 10 2 8 10 2 x = 77 x = 9,8 x = Femoralarterie 4 10 6 5 9 4 4 10 6
5 8 3 4 10 6 x = 4,4 x = 9,4 x = 5, Femoralvene 7 10 3 7 8 1 7 9 2 8 10 2 7 10 3
x = 7,2 x = 9,4 x = 2, I.D. = Innendurchmesser
Für Femoralarterien-
und Femoralvenenimplantationen wurde ein Schnitt über den Femoralwinkel caudat (caudad)
über den Mittelbereich (rnedial aspect) des Schenkels bis zur höhe des Kniegelenks
verlängert. Die superfizielle Femoralfaszie wurde von ihrer lockeren Bindung zur
darunterliegenden Pemoralhülle getrennt, wodurch die Femoralarterie und -vene freigelegt
wurden, die in der Hülle an der Fossa ovalis liegen. Die Femoralgefäße wurden von
ihren Füllen freigelegt und die Verzweigungen der Femoralarterie (superfizielle
Arteria circumflexa ilica, äußere Pudendalarterie, mittlere Arteria femoralis circumflexa
und seitliche Arteria feoralis circumflexa) wurden identifiziert, mit Seide (3-0)
abgebunden und nahe ihrem Ursprung getrennt. Es wurde eine lockere Ligatur mit Nabelband
um den Ursprung der Femoralarterie gewickelt. Die rostralen Verzweigungen der Pemoralvene
wurden in gleicher Weise identifiziert, mit Seide (3-0) abgebunden und nahe ihrem
Eintritt getrennt; die Pemoralvene wurde gleichfalls mit einer lockeren Ligatur
aus Nabelband umwickelt. Der Sartoriusmuskel wurde seitlich zurückgezogen und der
Adductor longus-Muskel wurde mittig durch ein Paar selbsthaltender Wundhaken zurückgezogen,
wodurch die absteigende Geniculararterie und -vene freigelegt wurden. Es wurde ein
stumpfer Schnitt sorgfältig tief zu den absteigenden Geniculargefäßen durchgeführt,
um die caudate Fortsetzung der Femoralarterie und -vene freizulegen. Kleine perforierende
Gefäße und Nuskelverzweigungen wurden mit Seide (3-0) abgebunden und nahe ihrem
Ursprung bzw. Eintritt getrennt. Es wurden lockere Ligaturen aus Nabelband rund
um das jeweilige Feinoralgefäß und seine absteigende Genicularverzweigung befestigt.
Die Implantation der jeweiligen vasculären Prothese aus modifiziertem Kollagen wurde
wie vorstehend beschrieben durchgeführt.
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Für Strömungspotentialmessungen wurde ein Paar Silber/Silberchlorid-Elektroden
22 und 24 (Figuren 2 und 3) im Lumen 26 der vasculären Prothese 27 durch die Mitte
von zwei Taschen" (purse-strings) 28 und 30 aus Dacron (5-0) eingesetzt, die in
die obere Fläche eingenäht wurden und dadurch einen Abstand getrennt
waren,
der mindestens 10 Radien entsprach. Die Elektroden wurden über in üblicher Weise
abgeschirmtes Blei mit einem Kiethley-Elektrometer 32 verbunden (Saweyer, P.N.,
Himmelfarb, E., Lustrin, I., und Ziskind, fl.: Measurement of streaming potential
of mammalian blood vessels, aorta, and vena cava, in vivo. Biophys. J. 6: 641 (1966)).
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Zur Entfernung, Fixierung und makroskopischen Beobachtung am Ende
der Jeweiligen Zeitspanne wurden die Blutgefäße stromaufwärts und stromabwärts sowohl
des Arterientransplantats als auch des Venentransplantats doppelt iiber Kreuz mit
üblichen Kelly-Klammern ab geklammert und zwischen den beiden Klammern getrennt.
Beide Prothesen (Arterienprothese und Vencnprothese), die mit Blut gefüllt und an
beiden inden mit den Kelly-Klammern verschlossen waren, wurden sofort entfernt und
in eine 10 -ige Formalinlösung gegeben. Unter dem Flüssigkeitsspiegel des Formalins
wurden die Kelly-Klammern zusammen mit den rostfreien Stahlkanülen und den Seideligaturen
(3-0) entfernt und die vasculären Transplantate wurden in entsprechend beschriftete
Röhrchen gegeben, die 10 % es Formalin enthielten. Der Grad der thrombotischen Okklusion
wurde aufgrund einer Skala von O bis 4 + durch drei unabhängige Beobachter in einem
Einzelblindtest bewertet (single-blind manner). Der Durchschnitt aller drei ermittelten
Werte für jedes Gefäß und jede Zeitspanne ist in Tabelle 2 angegeben.
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Tabelle 2 Makroskopische Betrachtung von vasculctren Prothesentransplantaten
aus modifiziertem Kollagen + Zeit Blut- unmodi- positiv negativ neutral Dialdehydgefäß
fiziert Stärkegerbung 0 min LFA 0 2+ 0 0 0 O min LFV 0 4+ 0 0 0 15 min LCA 1+ 4+
0 1+ 0 15 min LJV 2+ 4+ 0 1+ 1+ 30 min RFA 1+ 4+ 1+ 2+ 1+ 30 min RFV 4+ 4+ 1+ 2+
2+ 2 h RCA 3+ 4+ 1+ 3+ 2+ 2 h RJV 3+ 4+ 1+ 3+ 3+ Grad der thrombotischen Okklusion
auf Basis einer Skala von O bis 4+ durch drei unabhängige Beobachter. 0 = makroskopisch
saubere intimale prosthetische Fläche; 1+ = zusammenhängende Thrombi (junctional
thrombi) an der Grenzflache zwischen der Kanüle aus rostfreiem Stahl und der Prothese;
2+ = zusammenhängende Thrombi und makroskopisch evidente Wandthrombi an der Prothesenwand;
3+ = zusammenhängende Thrombi und makroskopisch evidente Wandthrombi, die ausreichen,
um eine merkliche Verengung des Transplantatlumens zu bewirken; 4+ = totale thrombotische
Okklusion des vasculären Prothesenlumens. Alle bewerteten Beobachtungen wurden nach
einem "Einzelblindtest" durchgeführt.
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(LFA = linke Femoralarterie; LFV = linke Femoralvene; LCA = linke
Kopfschlagader; LJV = linke Jugularvene; RFA = rechte Femoralarterie; RFV = rechte
Femoralvene; RCA = rechte Kopfschlagader; RJV = rechte Jugularvene) Der Grad der
thrombotischen Okklusion der in verschiedener Weise modifizierten, mit Feigenprotease
behandelten vasculären Rinderheterotransplantate kann der vorstehenden Tabelle 2
entnommen
werden. Unmodifizierte Arterien- und Venenheterotransplantate
führten nicht sofort zu einer Thrombose, wenn sie den Blutkomponenten ausgesetzt
wurden. Bei steigender Implantationsdauer kann jedoch festgestellt werden, daß sowohl
die vasculären Arterienprothesen als auch in größerem Ausmaß die vasculären Venenprothesen
thrombotisch verschlossen wurden. Es wurde festgestellt, daß eine entsprechende
Folge von Vorgängen bei neutral modifizierten Kollagenprothesen und den Dialdehyd-Stärkegerbgefäßen
eintritt. Im letzten Fall liefen die thrombotischen Vorgänge langsamer ab.
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Die chemische Behandlung, die durchgeführt wurde, um eine Erhöhung
der positiven Oberflächengesamtladungsdicbte auf der intimalen Oberfläche vasculärer
Heterotransplantate zu bewirken, führte zu einer Beschleunigung der thrombotischen
Vorgänge.
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Aus Tabelle 2 kann entnommen werden, daß bereits der Kontakt der Blutkomponenten
mit der vasculären Prothesenoberfläche zu einer merklichen Okklusion des Gefäßlumens
führte (deutlicher im Venentransplantat mit langsamerem Fluß). Eine totale thrombotische
Okklusion trat sofort im Venentransplantat ein und wurde nach 15 Minuten in den
Arterientransplantaten beobachtet.
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Die negative Modifizierreaktion, die an den Kollagenrohren durchgeführt
wurde, führte zur günstigsten Rerstellung dieser Transplantate. Es kann aus Tabelle
2 entnommen werden, daß die thrombotischen Vorgänge, die an der intimalen Oberfläche
der vasculären Prothesen auftreten, teträchtlich hinausgezögert wurden. Es wurde
eine makroskopisch saubere intimale Oberfläche sowohl bei Arterientransplantaten
als auch bei Venentransplantaten bei einem Blutstrom von bis zu 15 min erzielt.
Nach zweistündigem Kontakt mit den Komponenten des Blutstroms wurden lediglich zusammenhängende
Thrombi an der Grenzfläche zwischen der Kanüle aus rostfreiem Stahl und der Prothese
festgestellt.
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Die Ergebnisse von in vivo durchgeführten Arterien- und Venenströmungspotentialmessungen
bei Impiantationen von vasculären
Prothesen aus modifiziertem Kollagen
sind in Tabelle 3 angegeben.
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Tabelle 3 Strömungspotentialmessungen (in vivo) von vasculären Prothesen
aus modifiziertem Kollagen vasculäre Arterienströmungs- Venenströmungs-Prothese
potential (mV) potential (mV) Dialdehyd-Stärke- +0,1 -0,1 gerbung +0,2 -0,1 +0,1
+0,1 x = +0,13 x = -0,03 Positive Behandlung -0,8 mit Feigenprotease -0,5 -0,4 -0,8
-0,4 x = -0,7 x = -0,4 Negative Behandlung +0,7 +0,3 mit Feigenprotease +0,4 +0,3
+o,7 +0,6 x = +0,6 x = +0,4 Neutrale Behandlung +0,3 +0,1 mit Feigenprotease +0,2
+0,2 +0,2 +0,1 x = +0,23 x = +0,13 Unmodifiziert, mit -0,2 -0,1 Feigenprotease behandelt
Die
Polarität des Strömungspotentials spiegelt das Grenzflächenpotential zwischen der
vasculären Prothese und dem Blutstrom durch das Transplantat wieder, wobei ein positives
Strömungspotential, das an der stromabärts gelegenen Elektrode aufgezeichnet wird,
eine negative Oberflächengesamtladungsdichte an der intimalen Oberfläche des Transplantats
gegenüber den Blutkomponenten anzeigt.
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Die Polarität der in vivo durchgeführten Arterien- und Venenströmungspotentialmessungen,
die bei der Irnplantation der vasculären, unmodifizierten, mit Feigenprotease behandelten
Rinderheterotransplantate erhalten wurde, lag in der Größenordnung von -0,2 bzw.
-0,1 mV. Diese Werte zeigen, daß ein leicht positives Grenzflächenpotential zwischen
der intimalen Oberfläche des vasculären Transplantats und den strömenden Blutkomponenten
besteht. Ein noch größeres negatives Strömungspotential (positives Grenzflächenpotential)
wurde an Arterien-und Venenheterotransplantaten festgestellt, die chemisch modifiziert
worden waren, um die positive Oberflachenladungsdichte zu erhöhen (-0,7 mV - arteriell;-0,4
mV - venös).
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Vasculäre Kollagenheterotransplantate, die chemisch zum Neutral lisieren
der elektrischen Oberflächenladungen an der prothetischen intimalen Wandung modifiziert
worden waren, lieferten Arterien- und Venenströmungspotentiale in der Größenordnung
von +0,23 bzw. +0,13 mV. Diese vasculären Kollagentransplantate, die chemisch zum
Erhöhen der negativen Oberflächenladungsdichte modifiziert worden waren, lieferten
positive Strömungspotentialmessungen größerer Beträge (+0,6 mV - arteriell; +0,4
mV -venös). Diese letzteren Werte zeigen, daß ein deutlich negatives Grenzfläcbenpotential
tatsächlich an der intimalen Oberfläche der vasculären Transplantate durch die chemische
Modifizierung ausgebildet wurde.
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Eine ideale vasculäre Prothese würde die Puffereigenschaften (recoil
characteristics) eines intakten elastischen Materials
und die Festigkeit
eines Kollagengerüsts besitzen. Die Festigkeit dieses Kollagengerüsts, viele Monate
lang wiederkehrenden pulsierender Arteriendrucken zu widerstehen und als prothetisches
vasculäres Heterotransplantat zu dienen, ist bekannt (Rosenberg, N., Henderson,
J., Lord, G.ll. und Bothwell, J.W.: Collagen arterial prosthesis of heterologous
vascular origin; physical properities and behavior as an arterial graft. Tn: Biophysical
Mechanisms in Vascular IIomeostasis and Intravascular Thrombo s i s , P.l4. Sawyer,
Ed. Appleton-Century-Crofts, New York 1965, S. 314-321). Ferner werden viele der
erwünschten Merkmale einer vasculären Prothese (Wesolowski, S.A., Fries, C.C., und
Sawyer, P.N.: Some desirable physical characteristics of prosthetic vascular grafts.
In: Biophysical Mechanismus in Vascular Homeostasis and Intravascular Thrombosis,
P.N. Sawyer, Ed. Appleton-Century-Crofts, New York, 1965, S.322-336) durch mit Feigenprotease
behandelte Rinderkopfschlagaderpräparate geboten. Eine Enzymbehandlung entfernt
die Parenchymelemente, die einer Nekrose unterliegen, und verhindert somit die damit
zusammenhängende Entzündungsreaktion, die die Integrität der Transplantatwandung
beeinträchtigt und eine intimale Thrombose begünstigt. Sie liefert ferner ein gewisses
Maß an Porosität der vasculären Prothesenwandung, die das richtige Eindringen von
Bindegewebe des Wirts begünstigt; infolge des relativen Ausbleibens einer Entzündungsreaktion
begünstigt sie auch eine frühe Endothelialisation.
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Eine frühe Thrombose nach dem Einsetzen dieser Transplantate kann
dadurch inhibiertwerden, daß man die negative Oberflächenladungsdichte auf ihren
intimalen Oberflächen erhöht. Die vorstehenden Ergebnisse beweisen die Bedeutung
der negativen intimalen Oberflächenladungsdichte beim Verhindern früher thrombotischer
Okklusionen von vasculären Kollagenheterotransplantatprothesen. Es wurde festgestellt,
daß die chemische Modifizierung zum Erhöhen der negativen Oberflächenladungsdichte
auf der Innenwandung von mit Feigenprotease behandelten Rinderarterienheterotransplantaten
Okklusionen des Lumens bei
Wandungsthrombosen beträchtlich verhindert.
Es wurde festgestellt, daß eine chemische Modifizierung durch eine durch Cyanamid
geförderte Amidbildungsreaktion zur Erhöhung der positiven Oberflächenladungsdichte
auf der intimalen Oberfläche stark thrombotische Vorgänge beschleunigt (Tabelle
2).
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Die Polarität der Arterien- und Venenströmungspotentiale, die durch
die Lumina dieser vasculären Prothesen gemessen wurden, dienten dazu, die chemischen
Modifizierbehandlungen zu überprüfen und zu bestätigen, daß die elektrische Modifizierung
der Oberflächenladungsdichte mit der gewünschten Polarität vor sich ging. Aus Tabelle
3 kann entnommen werden, daß die Arterien- und Venenströmungspotentiale, die durch
die Lumina dieser Transplantate gemessen wurden, die zur Erhöhung der intimalen
Oberflächenelektronegativität modifiziert worden waren, gleichmäßig positiv waren,
während solche Transplantate, die eine positiv geladene Oberfläche den Komponenten
des strömenden Bluts bieten sollten, Strömungspotentiale mit negativer Polarität
lieferten. Auf diese Weise waren die chemischen Modifizierverfahren beim Modulieren
der Polarität der Grenzflächenpotentiale zwischen der Lumenoberfläche der vaskulären
Prothesen und der in ihnen strömenden Blutelemente wirksam.
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Mit Feigenprotease behandelte vaskuläre Rinderkopfschlagaderheterotransplantate
wurden auch in das vasculäre System von Promenadenmischungen im unmodifizierten
Zustand uidin einem chemisch modifizierten Zustand eingesetzt, um die elektrischen
Oberflächenladungen auf dem Transplantat zu neutralisieren.
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Tabelle 2 kann entnommen werden, daß beide Transplantate beim Einsatz
unterlegen waren, wenn man sie mit der negativ modifizierten Oberfläche vergleicht,
sie waren jedoch dem mehr positiv geladenen Transplantat überlegen.
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Die Strömungspotentialmessungen, die mit den unmodifizierten, mit
Feigenprotease behandelten Kollagentransplantaten erhalten
wurden,
zeigen, daß ihre Grenzflächenpolarität leicht positiv ist, während die der neutral
modifizierten Transplantate leicht negativ ist (Tabelle 3). Aus diesen Ergebnissen
kann entnommen werden, daß die chemische Arbeitsweise, die die leicht positive Oberflächenladung
der mit Feigenprotease behandelten Oberflächen (unmodifiziert) neutralisieren soll,
tatsächlich über die elektrische Neutralität hinausgeht und eine Oberfläche mit
einer leicht überschüssigen negativen Ladung liefert. Obgleich die Überschußladungen
auf den Oberflächen dieser beiden vasculären Prothesen eine entgegengesetzte Polarität
besaßen, war ihr Funktionieren als vasculäres Transplantatmaterial - makroskopisch
gesehen - vergleichbar. Dieser offensichtlich fehlende Unterschied beim Einsatz
der beiden Prothesen kann wahrscheinlich ihrer relativ kleinen Oberflächenladungsdichte
zugeschrieben werden (verglichen mit den positiv und negativ modifizierten vasculären
Prothesen - vergleiche Tabelle 3).
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Ein weiterer Typ von mit Feigenprotease behandeltem vasculären Rinderheterotransplantat
wurde gleichfalls ausgewertet. Von dieser DialdehyiStarkegerbwothese wurde zuvor
angegeben, daß sie sich bei Langzeituntersuchungen (drei Jahre) gut verhält (Bothwell,
J.W., Lord, G.H., Rosenberg, N., Burrowes, C.B., Wesolowski, S.A. und Sawyer, P.N.:
Modified arterial heterografts relationship of processing techniques to interface
characteristics, In: Biophysical Mechanisms in Vascular Homeostasi: and Intravascular
Thrombosis, P.N. Sawyer, Ed. Appleton-Century-Crofts, New'York, 1965, S. 306-313).
Tabelle 2 kann entnommen werden, daß dieses Transplantatmaterial den negativ modifizierten
Kollagenprothesen merklich unterlegen war, jedoch mit den unmodifizierten und neutral
modifizierten Kollagenen vergleichbar war. Die Strömungspotentialmessungen, die
mit diesen Transplantaten erhalten wurden, waren recht mehrdeutig. Die Arterienströmungspotentiale
besaßen eine gleichmäßig positive Polarität, die anzeigte, daß die Prothese eine
leicht negative Oberfläche dem fließenden Blut bietet. Die Venenströmungspotentiale
waren jedoch nicht gleichmäßig, wobei zwei von drei Messungen zeigten, daß das Transplantat
praktisch eine leicht positive Oberfläche dem Blutstrom bietet.
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Die kritische Rolle von Plättchen bei intravasculären Thrombosen wird
im folgenden dokumentiert: Mitchell, J.R.A.: Chapter XVI Platelets and Thrombosis,
Sci.
-
Basis Med. Ann. Rev., 266-288 (1968); Hampton, J.R.: The study of
platelet behavior and its relation to thrombosis. J. Atheroscler. Res., 7:729 (1967).
-
Mustard, J.F., Packham, M.A., Rowsell, TI.C., und Jorgens, L.: The
role of platelets in thrombosis and aterosclerosis. Thromb.
-
Diath. Haemorrh. Suppl., 23:261 (1967).
-
Verschiedentlich wird angenommen, daß es sich beim Startvorgang, der
zur Bildung einer intravasculären Wandthrombose führt, um ein Demaskieren von subintimalem
Kollagen und das folgende Aufspüren des Kollagens durch Zirkulieren der Plättchen
handelt was zur Adhäsion und Aggregation der Plättchen führt (diese Ansicht wird
nicht allgemein geteilt). Es ist jedoch bekannt, daß Kollagen eine Plättchenadhäsion
am Kollagen einleiten kann und daß diese Adhäsion zu einer Plättchenaggregation
führen kann. Es wurde gezeigt, daß der exakte biochemische Mechanismus, durch den
Plättchen Kollagen aufspüren und danach an ihm haften, die Bildung eines Komplexes
zwischen inkompletten Kohlenhydratseitenketten im Kollagen und Glucosyltransferase
umfaßt, die an der Außenfläche der Plättchen vorliegt (vgl. Fig. 1). Die Reaktion
umfaßt die enzymatische Kupplung von Glucose (die durch die Plättchen als Uridindiphosphoglucose
geliefert wird) an Galactosylreste, die an die Hydroxylysinseitenketten gebunden
sind, die in die Kollagenpeptide einverleibt sind.
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Bei der Reaktion, die zur Erhöhung der negativen Oberflächengesamtladungsdichte
auf der intimalen Oberfläche der vasculären Kollagenprothesen angewendet wurde,
handelte es sich um eine Succinylierungsreaktion, die die freien Aminogruppen des
Proteins abschirmen bzw. blockieren sollte. Es wurde gezeigt, daß die Succinylierung
von solubilisiertem Kollagen zu einer etwa 95 %-igen Umwandlung der epsilon-Aminogruppen
zu freien Carboxylgruppen führt (Gustayson, K.H.; Akiv. For Kemi 17:541 (1961)).
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Es wurde beobachtet, daß diese Reaktion zur Herstellung einer vasculären
Prothese führt, die beim Einpflanzen in das vasculäre System von Promenadenmischungen
im geringsten Ausmaß zur Plättchenabscheidung und zur nachfolgenden thrombotischen
Okklusion führt. Den vorstehenden biochemischen Daten kann entnommen werden,daß
die Succinylierungsreaktion, die die epsilon-Aminogruppen des Proteins blockiert,
ausreichend das Substrat der Plättchenglucosyltransferase modifiziert, so daß die
spezifische Komponente (specificity) dieses Enzyms das Heterotransplantatkollagen
als solches nicht mehr anspricht. Ohne Ansprechen der Plättchen kann es zu keiner
Adhäsion an der prothetischen intimalen Oberfläche und somit zu keiner thrombotischen
Okklusion kommen.
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Ferner wurde gezeigt, daß das Blockieren der freien Carboxylgruppen
des Kollagens zu einer erhöhten Plättchenaggregationsaktivität in vitro führt. Es
wurde postuliert, daß dieses Ergebnis aus der Potenzierung der Effekte der freien
epsilon-Aminogruppen folgt (Wilner, G.D., Nossel, H.L. und LeRoy, E.C.: Aggregation
of platelets by collagen. J. Clin. Invest., 47:2616 (1968)). Die Ergebnisse, die
bei dieser Untersuchung dieser Reaktion zur Erhöhung der positiven Oberflächengesamtladungsdichte
auf der intimalen Oberfläche von vasculären Kollagenprothesen durch Amidieren der
freien Carboxylgruppen erhalten wurden, stimmen vollkommen mit den Untersuchungen
in vitro überein. Die positive Modifizierreaktion führte zu einer raschen und totalen
thrombotischen Okklusion dieser vasulären Heterotransplantate, wenn sie in das vasculäre
System von Promenadenmischungen eingesetzt wurden.
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Eine negative intimale Oberflächenladungsdichte führt zu einem günstigen
Verhalten des vasculären Heterotransplantats, indem eine frühe thrombotische Okklusion
des Prothesenlumens verhindert wird. Es wird eine einfache chemische Modifizierarbeitsweise
angegeben, mit der eine intimale Oberfläche von mit Feigenprotease behandelten Rinderkopfschlagadern
mit dieser zusätzlichen Elektronegativität erzielt werden kann.
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Zusätzlich wird erfindungsgemäß eine neue Prothesenart vorgesehen,
bei der es sich um eine mit Feigenprotease behandelte Arterie handelt, die mit anionischer
DialdehgWStärke modifiziert ist. Diese Prothese wird gegerbt; ihr werden negative
Ladungen in einer Stufe einverleibt. So wird das resultierende Produkt durch Modifizieren
(Gerben) mit Dialdehyd-Stärke verstärkt und besitzt überschüssige negative Ladungen,
so daß eine bessere, weniger thrombogene Oberfläche vorgesehen wird. Bei dem erforderlichen
Dialdehyd-Stärke-Derivat handelt es sich um das 6-Carboxymethylderivat I:
Dieses Material ist entweder im Handel erhältlich oder kann hergestellt werden.
Es ist als Produkt mit der Bezeichnung Mater Soluble Anionic Polymeric Dialdehyde",
bekannt als DASOL A,von den Miles Laboratories, Inc. beziehbar; es ist als Gerbmittel
und geeigneter Ladungsträger von Interesse.
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Als Modifizierung einer verfügbaren Prothese zur Einführung negativer
Ladung kann ein mit Feigenprotease behandelter, mit Dialdehyd-Stärke modifizierter
Gegenstand weiter mit Bernsteinsäureanhydrid zur Einführung negativer Ladungen modifiziert
werden. Die Reaktion der Dialdehyd-Stärke mag hauptsächlich mit den epsilon-Aminogruppen
des Lysins unter Gerb- bzw.
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Modifizierbedingungen ablaufen (pH 8,8). Eine gewisse Reaktion tritt
mit den Guanidinogruppen des Arginins ein, da bekannt ist, daß diese Gruppen mit
benachbarten Dicarboxylgruppen reagieren; es handelt sich um eine Möglichkeit, auf
Dialdehyd-Stärke zu achten. Wie dem auch sein mag, so mag es Stellen geben, die
noch für einen Angriff durch Bernsteinsäureanhydrid
zur Verfügung
stehen. Das führt zu einer gegerbten, negativ geladenen Prothese.
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Ferner findet eine erschöpfende Entkationisierung einer mit Bernsteinsäureanhydrid
behandelten Prothese statt. Bernsteinsäureanhydrid reagiert hauptsächlich mit den
epsilon-Aminogruppen des Lysins, wodurch eine negativ geladene C-arboxypropeonoylgruppe
eingeführt wird. Wenn man annimmt, daß alle Lysingruppen blockiert sind, liegen
Stellen mit positiver Ladung an den Argininresten und an den Histidinresten vor
(bei einigen Imidazolgruppen des Histidins kann die positive Ladung beim pH 7,4
entfernt sein). Ein Modifizieren der Argininreste kann mit Phenylglyoxal erzielt
werden, das unter milden Bedingungen mit den positiv geladenen Guanidiniumgruppen
reagiert, wobei ein neutrales Derivat erhalten wird. Histidin kann in ein neutrales
Derivat durch Umsetzung mit Diäthylpyrocarbonat umgewandelt werden, wobei ein Äthoxyformylderivat
am Imidazolring erhalten wird.
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Zu den vorstehenden Techniken gehören das negativ aufladende Modifizieren
bzw. Gerben von Kollagen zum Schutz gegen intravasculäre Thrombosen. Es ist möglich,
diese Techniken auf andere Bereiche des Körpers anzuwenden, wenn Kollagenprothesen
und insbesondere Heterotransplantatmaterialien verwendet werden, die von verschiedenen
Tierarten gewonnen und beim Menschen eingesetzt werden. Die bemerkenswertesten prothetischen
Vorrichtungen sind Homotransplantatklappen, die von einem Menschen gewonnen werden
und bei einem anderen Menschen eingesetzt werden, und Heterotransplantatklappen,
die üblicherweise von Schweinen gewonnen werden und im Aortaklappenbereich eingesetzt
werden. Es ist bekannt, daß diese Klappen bestimmte Vorteile bieten, da ihre Blätter
einen zentralen Durchfluß ermöglichen.
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Das Grundproblem bei verschiedenen Aspekten ihrer Anwendung ist stets,
daß stets einige Fragen bezüglich ihrer Brauchbarkeit im Mitralklappenbereich bleiben,
während sie befriedigend in der Aortastellung arbeiten. Das negativ aufladende Modifizieren
bzw. Gerben dieser Klappen vergrößert ihre Brauchbarkeit.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine Heterotransplantatklappe
unter halbsterilen Bedingungen aus einem Schweineherzen entfernt. Sie wird unter
Anwendung der negativ aufladenden Gerbtechniken gegerbt bzw. modifiziert, die vorstehend
beschrieben wurden. Die Itodifizierarbeitsweise wird durchgeführt, indem man entweder
Bernsteinsäureanhydrid oder Dasol zum Erzielen einer hoch negativ geladenen Kollagenoberfläche
auf der Klappe verwendet, wodurch die Prothese einen mehr antikoagulierenden Charakter
erhält, als es bei üblichen Bedingungen der Fall sein würde. Die Ladung sieht nicht
nur eine zusätzliche Antithrombogenese vor, sondern erhöht auch die Lebensdauer
der eingesetzten Heterotransplantatklappe infolge ihrer Beständigkeit gegen Fibrinabscheidung
und Abbau.
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Das gleiche gilt auch für lIomotransplantatklappen.
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L e e r s e i t e