DE69534083T2

DE69534083T2 - Brustgewebetechnologie

Info

Publication number: DE69534083T2
Application number: DE69534083T
Authority: DE
Inventors: P. Joseph VACANTI; Anthony Atala; J. David MOONEY; S. Robert LANGER
Original assignee: Boston Childrens Hospital; Massachusetts Institute of Technology
Current assignee: Boston Childrens Hospital; Massachusetts Institute of Technology
Priority date: 1994-12-16
Filing date: 1995-12-15
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2015-12-16
Also published as: CA2207757A1; ATE290892T1; US5716404A; EP0797460A1; CA2207757C; AU717861B2; DE69534083D1; JPH10510736A; AU4521796A; WO1996018424A1; MX9704454A; EP0797460B1

Description

Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung betrifft generell das Gebiet der Rekonstruktion und Augmentation von Brustgewebe.
Die Brüste, oder Brustdrüsen, sind modifizierte Schweißdrüsen, die durch eine Bindegewebsschicht am darunterliegenden Muskel der vorderen Brustkorbwand befestigt sind. Im Inneren besteht jede Brustdrüse aus 15–25 Läppchen, die von dichtem Bindegewebe getrennt sind, das in erster Linie durch Fibroblasten und Bündel von Collagenfasern gebildet wird, und aus Fettgewebe, das Adipozyten (Fettzellen) enthält, die von retikulären Fasern und Collagenfasern zusammengehalten werden. Im Inneren eines jeden Läppchens befindet sich ein Milchgang, der extensiv verzweigt ist. An den Enden der kleinsten Verzweigungen liegen die Drüsenepithelzellen (Alveolarzellen), die Milch synthetisieren und in das Gangsystem sezernieren. Die Gänge, die aus einem einfachen kubischen Epithel und einem Zylinderepithel bestehen, und die Alveolarzellen sind in lockeres Bindegewebe eingebettet, das Collagenfasern und Fibroblasten, Lymphozyten und Plasmazellen enthält, die Immunglobulin A in die Milch sezernieren, wodurch beim Neugeborenen eine passive Immunität bewirkt wird. Direkt außerhalb der Alveolarzellen und epithelialen Zellen des Ganges liegen myoepitheliale Zellen, die auf neurale und hormonelle Stimuli mit einer Kontraktion und einem Herauspressen der Milch reagieren. Jeder Milchgang öffnet sich an der Oberfläche der Brust durch die Haut, die die Brustwarze bedeckt.
Die Brustchirurgie kann grob als kosmetisch und therapeutisch eingeteilt werden. Zu kosmetischen Operationen gehören eine Augmentation, zum Beispiel unter Verwendung von Implantaten, eine Reduktion und eine Rekonstruktion. Zu den therapeutischen Operationen, die die primäre Behandlung für die meisten frühen Krebsformen darstellen, gehört die Radikaloperation, die die Entfernung des gesamten weichen Gewebes der vorderen Brustkorbwand und der Lymphknoten sowie der Gefäße, die sich in den Kopf und den Hals erstrecken, umfassen kann, die Lumpektomie, bei der nur ein kleiner Teil der Brust betroffen sein kann, und die Laseroperation zur Zerstörung kleiner Gewebsbereiche. Die rekonstruktive Chirurgie und die Verwendung von Implantaten werden häufig mit Radikaloperationen der Brust kombiniert. Die radikale Mastektomie beinhaltet die Entfernung der Brust, sowohl des großen als auch des kleinen Brustmuskels, sowie der Lymphknoten.
Mehr als 250 000 rekonstruktive Eingriffe werden jedes Jahr an der Brust durchgeführt. Für Frauen, die von Brustkrebs, angeborenen Defekten oder Schäden, die aus Verletzungen resultieren, betroffen sind, gibt es sehr wenige Alternativen zu einer Rekonstruktion. Die Rekonstruktion der Brust wird häufig bei, oder kurz nach, einer Mastektomie wegen Krebs eingesetzt. Rekonstruktive Eingriffe beinhalten häufig das Versetzen vaskularisierter Hautlappen mit darunterliegendem Binde- und Fettgewebe aus einem Bereich des Körpers, z.B. den Gesäßbacken oder dem Unterleibsbereich, in den Brustbereich. Chirurgen setzen auch Brustimplantate für die Rekonstruktion ein.
Es gibt zahlreiche chirurgische Verfahren für die Brustrekonstruktion, einschließlich der Gewebeexpansion mit nachfolgender Siliconimplantation, der Verwendung von Latissimusdorsi-Lappen, von gestielten Lappen des Transversus abdominis myocutaneus (TRAM), eines freien TRAM-Lappens und eines freien Gluteus-Lappens. Eine vollständige Rekonstruktion erfordert häufig zahlreiche Eingriffe zusätzlich zur Mastektomie und primären Rekonstruktion. Zu den Eingriffen gehören der Austausch des Gewebeexpanders gegen das permanente Implantat, die Rekonstruktion der Brustwarze, die Überarbeitung einer Rekonstruktion und die Mastopexie/Reduktion.
Unglücklicherweise haben Siliconprothesen, die für Rekonstruktionen und Augmentationen eingesetzt werden, zu zahlreichen medizinischen Komplikationen geführt. Es wäre wünschenswert, über ein alternatives Material für Implantationen zu verfügen.
Sogar bei den derzeit eingesetzten rekonstruktiven chirurgischen Verfahren ist es extrem schwierig, ein Gewebe zu erzielen, das normal aussieht und sich normal anfühlt, insbesondere wenn eine extensive Entfernung des assoziierten Muskelgewebes voranging.
Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, Verfahren und Zusammensetzungen für die Rekonstruktion und Augmentation von Brustgewebe bereit zu stellen.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, Verfahren und Materialien zur Bereitstellung einer Bruststruktur bereit zu stellen, bei der es sich um Gewebe, und nicht um ein fremdes Material wie Silicon, handelt, und die wie normales Gewebe aussieht.
Zusammenfassung der Erfindung
Es werden hier Zusammensetzungen und ihre Herstellung für die Rekonstruktion oder Augmentation von Brustgewebe beschrieben. Dissoziierte Zellen, vorzugsweise Muskelzellen, werden in Kombination mit einer geeigneten, biologisch abbaubaren, polymeren Matrix implantiert, um neues Gewebe zu bilden. Es gibt zwei Matrixformen, die verwendet werden können: ein polymeres Hydrogel, das aus einem Material wie Alginat besteht und darin suspendierte Zellen enthält, und eine fibröse Matrix mit Zwischenräumen von ungefähr 100 bis 300 Mikrometer. Bevorzugte polymere Materialien sind solche, die sich innerhalb von ungefähr einem Monat bis zwei Monaten zersetzen, wie Polymilchsäure-Glycolsäure-Copolymere. Die Matrices können vor der Implantation besät werden, oder sie werden implantiert, man lässt sie vaskularisieren, und dann werden sie mit Zellen besät. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die Strukturen aus den Zellen und der Matrix zusammen mit Gewebeexpandervorrichtungen implantiert. Wenn die Strukturen aus den Zellen und der Matrix implantiert worden sind, oder die Zellen proliferieren und neues Gewebe bilden, wird die Größe des Expanders verringert, bis er entfernt werden kann und die gewünschte Rekonstruktion oder Augmentation erhalten worden ist. Die bevorzugten Zelltypen sind Muskelzellen, auch wenn andere Typen mesenchymaler Zellen, Fibroblasten, Chondrozyten und Adipozyten eingesetzt werden können. Zellen, die aus Gewebe wie den Labia erhalten wurden, können für spezielle Anwendungen, wie die Bildung eines Gewebes vom Typ der Brustwarzen, eingesetzt werden. Andere Materialien, wie bioaktive Moleküle, die die Vaskularisation des implantierten Gewebes verbessern und/oder das Einwachsen von fibrotischem Gewebe hemmen, können mit der Matrix implantiert werden, um die Entwicklung von normalerem Gewebe zu verbessern.
Die Strukturen aus den Zellen und der Matrix können bei der Operation zur Entfernung von bösartigem Brustgewebe, bei der nachfolgenden rekonstruktiven Operation oder innerhalb eines bestimmten Zeitraums, zum Beispiel wöchentlich, wenn aufeinanderfolgende Injektionen von Suspensionen aus Zellen und Hydrogel zur Erzeugung von neuem Gewebe eingesetzt werden, implantiert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Implantation von dissoziierten Zellen auf einer polymeren Matrix in die Brust für die Augmentation von Brustgewebe.
2 ist eine schematische Darstellung einer fibrösen Platte, die mit Stützen in Brustgewebe implantiert wird, um eine Stützung des umgebenden Gewebes und der Haut bereit zu stellen und zu ermöglichen, dass sich nach der Injektion einer Suspension aus Zellen und Hydrogel neues Gewebe innerhalb der Stütze bildet.
3A, 3B und 3C sind schematische Darstellungen der aufeinanderfolgenden Injektionen einer Suspension aus Zellen und Hydrogel nach der Implantation eines Gewebeexpanders, wobei der Gewebeexpander jedes Mal, wenn die Suspension injiziert wird, verkleinert wird. In der 3A ist der Gewebeexpander maximal expandiert. In der 3B ist Flüssigkeit aus dem Expander abgezogen worden, um einen Raum, in den die Suspension den aus Zellen und dem Polymer injiziert wird, zwischen dem angrenzenden Gewebe und dem Expander zu erzeugen. Und in der 3C ist der Expander maximal entleert, wobei sich neues Gewebe in dem Raum bildet, der von einem großen Teil des Gewebeexpanders, so wie er in der 1 expandiert war, besetzt war.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
I. Zellen für die Implantation
Diese Anmeldung beinhaltet nicht die Verwendung von humanem embryonalem Material.
Die Zellen für die Implantation werden mittels Standardtechniken, wie einem Verdau mit einer Collagenase-, Trypsin- oder einer anderen Proteaselösung, dissoziiert. Bevorzugte Zelltypen sind mesenchymale Zellen, speziell glatte Muskelzellen oder Skelettmuskelzellen, Myozyten (Muskelstammzellen), Chondrozyten, Adipozyten, Fibromyoblasten und ektodermale Zellen, einschließlich von Gangzellen und Hautzellen. In einigen Fällen kann es auch wünschenswert sein, Nervenzellen einzuschließen. Die Zellen können normal oder gentechnologisch verändert sein, damit sie zusätzliche oder normale Funktionen bereit stellen.
Die Zellen sind vorzugsweise autologe Zellen, die durch eine Biopsie erhalten und in Kultur vermehrt werden, obwohl Zellen von engen Verwandten oder anderen Spendern der gleichen Spezies bei entsprechender Immunsuppression eingesetzt werden können. Immunologisch inerte Zellen, wie nicht-embryonale Stammzellen, sowie gentechnologisch veränderte Zellen können, um die Notwendigkeit einer Immunsuppression zu umgehen, ebenfalls eingesetzt werden. Verfahren und Arzneimittel für eine Immunsuppression sind Fachleuten auf dem Gebiet der Transplantation bekannt. Eine bevorzugte Verbindung ist Cyclosporin in den empfohlenen Dosierungen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform werden Skelettmuskelzellen oder glatte Muskelzellen durch eine Biopsie gewonnen und in Kultur für die nachfolgende Implantation vermehrt. Skelettmuskel oder glatter Muskel kann leicht über eine Biopsie überall im Körper gewonnen werden, zum Beispiel können Skelettmuskelbiopsien leicht aus dem Arm, dem Unterarm oder den unteren Extremitäten erhalten werden, und glatter Muskel kann aus dem Bereich erhalten werden, der überall im Körper an das subkutane Gewebe angrenzt. Um die beiden Muskeltypen zu erhalten wird der Bereich, in dem eine Biopsie durchgeführt werden soll, mit einer kleinen Menge Lidocain, die subkutan injiziert wird, einer Lokalanästhesie unterzogen. Alternativ kann ein kleines Pflaster aus Lidocaingelee auf den Bereich, in dem eine Biopsie durchgeführt werden soll, aufgetragen und dort für einen Zeitraum von 5 bis 20 Minuten gelassen werden, ehe die Biopsieprobe entnommen wird. Die Biopsie kann mühelos mittels einer Biopsienadel erhalten werden, einer schnell arbeitenden Nadel, die die Prozedur extrem einfach und fast schmerzlos macht. Bei Zusatz des Anästhesiemittels wird die Prozedur vollkommen schmerzlos. Dieser kleine Biopsiekern aus entweder dem Skelettmuskel oder dem glatten Muskel kann dann in ein aus phosphatgepufferter Saline bestehendes Medium transferiert werden. Die Biopsie wird dann in das Labor transferiert, wo der Muskel unter Einsatz der Explantationstechnik gezüchtet werden kann, bei der der Muskel in sehr kleine Stückchen aufgeteilt wird, die sich an die Kulturplatte anheften, und serumhaltiges Medium zugegeben wird. Alternativ kann die Muskelbiopsie mit Mitteln wie Trypsin enzymatisch verdaut werden, und die Zellen können in einer Kulturplatte in einem beliebigen der routinemäßig eingesetzten Medien dispergiert werden. Nach der Vermehrung der Zellen in der Kulturplatte können die Zellen leicht mittels des üblichen Verfahrens passagiert werden, bis eine passende Zahl von Zellen erhalten worden ist.
II. Herstellung der Vorrichtung
Es können drei prinzipielle Typen von Matrices zur Erzeugung neuer Gewebe oder zur Augmentation von Geweben eingesetzt werden. Der Begriff „biologisch erodierbar" oder „biologisch abbaubar", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf Materialien, die in vivo enzymatisch oder chemisch zu einfacheren chemischen Spezies abgebaut werden.
Hydrogelpolymerlösungen
Bei einer Ausführungsform werden Polymere, die ionische Hydrogele bilden können, die geschmeidig sind, als Stütze für die Zellen eingesetzt. Es kann eine Injektion einer Suspension von Zellen in einer Polymerlösung vorgenommen werden, um die Reproduzierbarkeit der Zellaussaat überall in einer Vorrichtung zu verbessern, um die Zellen vor einer durch Scherkräfte oder durch Druck induzierten Nekrose zu schützen, oder um die Festlegung der räumlichen Anordnung der zugeführten Zellen zu erleichtern. Das injizierbare Polymer kann auch für die Zufuhr von Zellen und die Förderung der Bildung von neuem Gewebe ohne den Einsatz irgendeiner anderen Matrix eingesetzt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Hydrogel über die Vernetzung des ionischen Salzes eines Polymers mit Ionen erzeugt, wobei die Stabilität mit steigender Konzentration entweder der Ionen oder des Polymers ansteigt. Die Polymerlösung wird mit den Zellen, die implantiert werden sollen, unter Bildung einer Suspension gemischt, die dann, ehe die Suspension hart wird, direkt einem Patienten injiziert wird. Die Suspension härtet, wenn das Polymer ein Polysaccharid wie Alginat ist, anschließend in vivo innerhalb kurzer Zeit aufgrund des Vorkommens physiologischer Konzentrationen von Ionen wie Calcium aus.
Polymere
Das polymere Material, das für die Implantation in den Körper mit Zellen gemischt wird, sollte ein Hydrogel bilden. Ein Hydrogel ist als eine Substanz definiert, die sich bildet, wenn ein organisches (natürliches oder synthetisches) Polymer über kovalente oder ionische Bindungen oder über Wasserstoffbrückenbindungen unter Erzeugung einer dreidimensionalen Struktur aus einem offenen Gitterwerk vernetzt wird, die unter Ausbildung eines Gels Wassermoleküle einschließt. Beispiele für Materialien, die zur Bildung eines Hydrogels eingesetzt werden können, sind Polysaccharide wie Alginat, Polyphosphazene und Polyacrylate wie Hydroxyethylmethacrylat (HEMA), die ionisch vernetzt werden, oder Blockcopolymere wie Pluronics^TM oder Tetronics^TM, Polyethylenoxid-Polypropylenglycol-Blockcopolymere, die über die Temperatur bzw. den pH vernetzt werden. Zu weiteren Materialien gehören Proteine wie Fibrin, Polymere wie Polyvinylpyrrolidon, Hyaluronsäure und Collagen.
Im Allgemeinen sind diese Polymere wenigstens teilweise in wässrigen Lösungen, wie Wasser, gepufferten Salzlösungen oder wässrigen alkoholischen Lösungen, die geladene Seitengruppen aufweisen, oder einem monovalenten ionischen Salz von diesen löslich. Beispiele für Polymere mit sauren Seitengruppen, die mit Kationen umgesetzt werden können, sind Poly(phosphazene), Poly(acrylsäuren), Poly(methacrylsäuren), Copolymere von Acrylsäure und Methacrylsäure, Poly(vinylacetat) und sulfonierte Polymere, wie sulfoniertes Polystyrol. Copolymere mit sauren Seitengruppen, die durch das Umsetzen von Acryl- oder Methacrylsäure und Vinylethermonomeren oder -polymeren gebildet werden, können ebenfalls eingesetzt werden. Beispiele für saure Gruppen sind Carbonsäuregruppen, Sulfonsäuregruppen, halogenierte (vorzugsweise fluorierte) Alkoholgruppen, phenolische OH-Gruppen und saure OH-Gruppen.
Beispiele für Polymere mit basischen Seitengruppen, die mit Anionen umgesetzt werden können, sind Poly(vinylamine), Poly(vinylpyridin), Poly(vinylimidazol) und einige iminosubstituierte Polyphosphazene. Das Ammoniumsalz oder quartäre Salz der Polymere kann auch über die Stickstoffe des Rückgrats oder die anhängenden Iminogruppen gebildet werden. Beispiele für basische Seitengruppen sind Amino- und Iminogruppen.
Alginate können zur Bildung einer Hydrogelmatrix ionisch mit divalenten Kationen vernetzt werden, und zwar in Wasser und bei Raumtemperatur. Aufgrund dieser milden Bedingungen ist Alginat das für die Verkapselung von Hybridomzellen am häufigsten eingesetzte Polymer, wie es zum Beispiel im US-Patent Nr. 4 352 883 an Lim beschrieben wird. Bei dem Verfahren nach Lim wird eine wässrige Lösung, die die biologischen Materialien, die verkapselt werden sollen, enthält, in einer Lösung eines wasserlöslichen Polymers suspendiert, die Suspension wird zu Tröpfchen geformt, die über den Kontakt mit multivalenten Kationen zu einzelnen Mikrokapseln konfiguriert werden, und dann wird die Oberfläche der Mikrokapseln mit Polyaminosäuren vernetzt, um eine semipermeable Membran um die verkapselten Materialien herum zu bilden.
Polyphosphazene sind Polymere mit Rückgratstrukturen, die aus Stickstoff und Phosphor, die durch alternierende Einfach- und Doppelbindungen getrennt sind, bestehen. Jedes Phosphoratom ist kovalent an zwei Seitenketten („R") gebunden. Die sich wiederholende Einheit in Polyphosphazenen hat die allgemeine Struktur
wobei n eine ganze Zahl ist.
Die für eine Vernetzung geeigneten Polyphosphazene haben eine überwiegende Anzahl von Seitenkettengruppen, die sauer sind und Salzbrücken mit di- oder trivalenten Kationen ausbilden können. Beispiele für bevorzugte saure Seitengruppen sind Carbonsäuregruppen und Sulfonsäuregruppen. Hydrolysestabile Polyphosphazene bestehen aus Monomeren, die Carbonsäureseitengruppen besitzen, die durch divalente oder trivalente Kationen, wie Ca²⁺ oder Al³⁺, vernetzt sind. Es können Polymere synthetisiert werden, die sich über eine Hydrolyse zersetzen, indem Monomere mit Imidazol-, Aminosäureester- oder Glycerolseitengruppen eingearbeitet werden. Zum Beispiel kann ein polyanionisches Poly[bis(carboxylatophenoxy)]phosphazen (PCPP) synthetisiert werden, das mit gelösten multivalenten Kationen in einem wässrigen Medium bei Raumtemperatur oder darunter unter Bildung von Hydrogelmatrices vernetzt wird.
Bioerodierbare Polyphosphazene haben wenigstens zwei unterschiedliche Typen von Seitenketten, saure Seitengruppen, die Salzbrücken mit multivalenten Kationen bilden können, und Seitengruppen, die unter In-vivo-Bedingungen hydrolysieren, z.B. Imidazolgruppen, Aminosäureester-, Glycerol- und Glucosylgruppen. Der Begriff bioerodierbar oder biologisch abbaubar, wie er hier verwendet wird, bedeutet ein Polymer, das sich innerhalb eines Zeitraums auflöst oder zersetzt, der für die gewünschte Anwendung (üblicherweise eine In-vivo-Therapie) annehmbar ist, d.h. von weniger als ungefähr fünf Jahren und am bevorzugtesten von weniger als ungefähr einem Jahr, wenn es einer physiologischen Lösung mit einem pH von 6–8 und einer Temperatur zwischen ungefähr 25°C und 38°C ausgesetzt wird. Die Hydrolyse der Seitenkette führt zur Erosion des Polymers. Beispiele für hydrolysierende Seitenketten sind unsubstituierte und substituierte Imidazole und Aminosäureester, bei denen die Gruppe über eine Aminoverknüpfung an das Phosphoratom gebunden ist (Polyphosphazenpolymere, bei denen beide „R"-Gruppen auf diese Weise befestigt sind, sind als Polyaminophosphazene bekannt). Bei Polyimidazolphosphazenen sind einige der „R"-Gruppen am Polyphosphazen-Rückgrat Imidazolringe, die über ein Stickstoffatom des Rings am Phosphor im Rückgrat befestigt sind. Andere „R"-Gruppen können organische Reste sein, die nicht an der Hydrolyse teilnehmen, wie Methylphenoxygruppen oder andere Gruppen, die in der wissenschaftlichen Veröffentlichung von Allcock et al., Macromolecules 10, 824–830 (1977) gezeigt werden.
Verfahren zur Synthese und Analyse verschiedener Polyphosphazentypen werden beschrieben bei Allcock, H. R. et al., Inorg. Chem. 11, 2584 (1972), Allcock et al., Macromolecules 16, 715 (1983), Allcock et al., Macromolecules 19, 1508 (1986), Allcock et al., Biomaterials 19, 500 (1988), Allcock et al., Macromolecules 21, 1980 (1988), Allcock et al., Inorg. Chem. 21 (2), 515–521 (1982), Allcock et al., Macromolecules 22, 75 (1989), in den US-Patenten Nr. 4 440 921, 4 495 174 und 4 880 622 an Allcock et al., im US-Patent Nr. 4 946 938 an Magill et al. und bei Grolleman et al., J. Controlled Release 3, 143 (1986).
Verfahren zur Synthese der anderen oben beschriebenen Polymere sind Fachleuten bekannt; siehe zum Beispiel Concise Encyclopedia of Polymer Science und Polymeric Amines and Ammonium Salts, E. Goethals, Herausgeber (Pergamon Press, Elmsford, New York 1980). Viele Polymere, wie Poly(acrylsäure), sind kommerziell erhältlich.
Das wasserlösliche Polymer mit geladenen Seitengruppen wird durch das Umsetzen des Polymers mit einer wässrigen Lösung, die multivalente Ionen mit entgegengesetzter Ladung enthält, und zwar entweder multivalente Kationen, wenn das Polymer saure Seitengruppen hat, oder multivalente Anionen, wenn das Polymer basische Seitengruppen hat, vernetzt. Die bevorzugten Kationen für die Vernetzung der Polymere mit sauren Seitengruppen unter Bildung eines Hydrogels sind divalente und trivalente Kationen, wie Kupfer, Calcium, Aluminium, Magnesium, Strontium, Barium und Zinn, auch wenn di-, tri- oder tetrafunktionelle organische Kationen, wie Alkylammoniumsalze, z.B. R₃N⁺-\/\/\/-⁺NR₃, ebenfalls eingesetzt werden können. Wässrige Lösungen der Salze dieser Kationen werden zu den Polymeren unter Bildung weicher, stark gequollener Hydrogele und Membranen gegeben. Je höher die Konzentration des Kations ist, oder je höher die Valenz ist, desto größer ist das Ausmaß der Vernetzung des Polymers. Für so niedrige Konzentrationen wie lediglich 0,005 M wurde gezeigt, dass sie das Polymer vernetzen. Höhere Konzentrationen sind durch die Löslichkeit des Salzes beschränkt.
Die bevorzugten Anionen für die Vernetzung der Polymere unter Bildung eines Hydrogels sind divalente und trivalente Anionen wie niedermolekulare Dicarbonsäuren, zum Beispiel Terephthalsäure, Sulfationen und Carbonationen. Wässrige Lösungen der Salze dieser Anionen werden unter Bildung weicher, stark gequollener Hydrogele und Membranen zu den Polymeren gegeben, wie es bezüglich der Kationen beschrieben wurde.
Es können verschiedene Polykationen eingesetzt werden, um das Polymerhydrogel zu komplexieren und dadurch zu einer Membran mit einer semipermeablen Oberfläche zu stabilisieren. Beispiele für Materialien, die eingesetzt werden können, sind Polymere, die basische reaktive Gruppen, wie Amino- oder Iminogruppen, aufweisen und ein bevorzugtes Molekulargewicht zwischen 3 000 und 100 000 besitzen, wie Polyethylenimin und Polylysin. Diese sind kommerziell erhältlich. Ein Polykation ist Poly(L-lysin), Beispiele für synthetische Polyamine sind Polyethylenimin, Poly(vinylamin) und Poly(allylamin). Es gibt auch natürliche Polykationen, z.B. das Polysaccharid Chitosan.
Zu Polyanionen, die zur Bildung einer semipermeablen Membran über das Umsetzen mit basischen Oberflächengruppen auf dem Polymerhydrogel eingesetzt werden können, gehören Polymere und Copolymere von Acrylsäure, Methacrylsäure und andere Derivative von Acrylsäure, Polymere mit anhängenden SO₃H-Gruppen, wie sulfoniertes Polystyrol, und Polystyrol mit Carbonsäuregruppen.
Verfahren zur Herstellung von Zellsuspensionen
Das Polymer wird in einer wässrigen Lösung, vorzugsweise einer Lösung aus 0,1 M Kaliumphosphat mit physiologischem pH, in einer Konzentration gelöst, die ein polymeres Hydrogel bildet, für Alginat zum Beispiel von 0,5 bis 2 Gew.-%, vorzugsweise 1 Gew.-%, Alginat. Die isolierten Zellen werden in der Polymerlösung in einer Konzentration von 1 bis 50 Millionen Zellen/ml, am bevorzugtesten von 10 bis 20 Millionen Zellen/ml, suspendiert.
Polymere Matrix
Matrixkonfiguration
Für die Konstruktion eines Organs und seine erfolgreiche Implantation und Funktion müssen die Matrices eine ausreichende Oberfläche und eine ausreichende Exposition gegen Nährstoffe haben, damit vor dem Einwachsen von Blutgefäßen nach der Implantation ein Wachstum und eine Differenzierung der Zellen erfolgen können. Die Zeit, die für eine erfolgreiche Implantation und ein Wachstum der Zellen in der Matrix benötigt wird, ist stark verkürzt, wenn der Bereich, in den die Matrix implantiert wird, prävaskularisiert ist. Nach der Implantation muss die Konfiguration die Diffusion von Nährstoffen und Abfallprodukten und ein fortgesetztes Einwachsen von Blutgefäßen, wenn es zur Zellproliferation kommt, ermöglichen.
Die Organisation des Gewebes kann durch die Mikrostruktur der Matrix reguliert werden. Es können spezifische Porengrößen und Strukturen eingesetzt werden, um das Muster und das Ausmaß des Einwachsens von fibrovaskulärem Gewebe des Wirtes sowie die Organisation der implantierten Zellen zu steuern. Die Oberflächengeometrie und die Chemie der Matrix können zur Steuerung der Adhäsion, der Organisation und der Funktion von implantierten Zellen oder Wirtszellen reguliert werden.
Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht die Matrix aus Polymeren, die eine fibröse Struktur haben, die genügend Raum zwischen den Fasern aufweist, um eine freie Diffusion von Nährstoffen und Gasen zu den auf der Matrixoberfläche haftenden Zellen zu ermöglichen. Dieser Abstand liegt typischerweise im Bereich von 100 bis 300 Mikrometer, auch wenn engere Abstände eingesetzt werden können, wenn man die Matrix implantiert, Blutgefäße die Matrix infiltrieren lässt und dann die Zellen in die Matrix aussät. So wie der Begriff „fibrös" hier verwendet wird, schließt er eine oder mehrere Faser(n), die mit sich selbst verflochten ist bzw. sind, multiple Fasern in einem gewebten oder nichtgewebten Gitter sowie schwammartige Vorrichtungen ein.
Die Zellen können entweder nach dem Aussäen auf eine Matrix implantiert werden, oder sie können in eine Matrix injiziert werden, die schon an der gewünschte Stelle implantiert wurde. Das Letztere hat den Vorteil, dass die Matrix dafür eingesetzt werden kann, die Stelle zu prävaskularisieren. In diesem Falle sind das Design und die Konstruktion des Gerüstes von großer Bedeutung. Die Matrix sollte eine elastische, nicht-toxische, injizierbare, poröse Matrix für das Einwachsen von Gefäßen sein. Die Poren sollten das Einwachsen von Gefäßen und die Injektion von Zellen, wie Muskelzellen, ohne eine Schädigung der Zellen oder des Patienten erlauben. Es handelt sich dabei generell um miteinander verbundene Poren im Bereich von ungefähr 100 bis 300 Mikrometer. Die Matrix sollte so geformt sein, dass die Oberfläche maximiert wird, um eine adäquate Diffusion von Nährstoffen und Wachstumsfaktoren zu den Zellen zu ermöglichen und das Einwachsen von neuen Blutgefäßen und Bindegewebe zu ermöglichen. Derzeit wird eine poröse Struktur, die einer Kompression standhält, für die Implantation, die Prävaskularisation und das nachfolgende Aussäen bevorzugt.
Bei der Ausführungsform, bei der die Matrix prävaskularisiert ist, kann es wünschenswert sein, in die Matrix Vorrichtungen für das Dispergieren von Zellen an allen Stellen der Matrix einzuarbeiten, zum Beispiel durch die Verwendung von Katethern, die nach dem Aussäen entfernt werden können.
Die gesamte oder äußere Konfiguration der Matrix hängt von dem Gewebe ab, das rekonstruiert oder vergrößert werden soll. In den meisten Fällen wird die Struktur aus Zellen und Matrix derjenigen der derzeit eingesetzten Siliconimplantate, die im Wesentlichen Scheiben sind, die sich aufgrund der Schwerkraft verformen und dabei die Form eines Tränentropfens annehmen, ähnlich sein. Die Form kann auch erhalten werden, wenn Stützen verwendet werden, wie es unten beschrieben wird, um eine Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischen Kräften bereit zu stellen und dadurch die gewünschte Form zu erzielen. Die Form der Matrix per se wird nicht scheibenförmig sein, aber sie wird scheibenförmig erscheinen, wenn sie mit den Zellen, die implantiert werden sollen, besät worden ist, oder sie wird nach der Implantation den Umriss einer Scheibe oder die Form eines Tränentropfens annehmen.
Polymere Es können entweder natürliche oder synthetische Polymere zur Bildung der Matrix eingesetzt werden, auch wenn synthetische Polymere aus Gründen der Reproduzierbarkeit und einer kontrollierbaren Freisetzungskinetik bevorzugt werden. Zu synthetischen Polymeren, die eingesetzt werden können, gehören bioerodierbare Polymere, wie Poly(lactid) (PLA), Poly(glycolsäure) (PGA), Poly(lactid-co-glycolid) (PLGA), Poly(caprolacton), Polycarbonate, Polyamide, Polyanhydride, Polyaminosäuren, Polyorthoester, Polyacetale, Polycyanoacrylate und abbaubare Polyurethane, und nicht-erodierbare Polymere, wie Polyacrylate, Ethylen-Vinylacetat-Polymere und andere acylsubstituierte Celluloseacetate und Derivative davon, nicht-erodierbare Polyurethane, Polystyrole, Polyvinylchlorid, Polyvinylfluorid, Poly(vinylimidazol), chlorsulfonierte Polyolefine, Polyethylenoxid, Polyvinylalkohol, Teflon^® und Nylon. Es können zwar nicht-abbaubare Materialien zur Bildung der Matrix oder eines Teils der Matrix eingesetzt werden; aber sie werden nicht bevorzugt. Das bevorzugte nicht-abbaubare Material für die Implantation einer Matrix, die vor der Implantation von dissoziierten Zellen prävaskularisiert ist, ist ein Polyvinylalkoholschwamm oder ein alkyliertes und acyliertes Derivat davon, einschließlich von Estern. Ein nicht-absorbierbarer Polyvinylalkoholschwamm ist kommerziell als Ivalon^TM bei Unipoint Industries erhältlich. Verfahren zur Herstellung dieses Materials werden in den US-Patenten Nr. 2 609 347 an Wilson, 2 653 917 an Hammon, 2 659 935 an Hammon, 2 664 366 an Wilson, 2 664 367 an Wilson und 2 846 407 an Wilson, beschrieben. Diese Materialien sind alle kommerziell erhältlich.
Beispiele für natürliche Polymere sind Proteine wie Albumin, Collagen, synthetische Polyaminosäuren und Proyamine und Polysaccharide wie Alginat, Heparin sowie andere natürlich vorkommende, biologisch abbaubare Polymere von Zuckereinheiten.
PLA, PGA und PLA/PGA-Copolymere sind besonders nützlich für die Bildung der biologisch abbaubaren Matrices. PLA-Polymere werden üblicherweise aus den zyklischen Estern von Milchsäuren hergestellt. Sowohl L(+)- als auch D(–)-Formen von Milchsäure sowie die optisch inaktive DL-Milchsäuremischung aus D(–)- und L(+)-Milchsäure können zur Herstellung der PLA-Polymere eingesetzt werden. Verfahren zur Herstellung von Polylactiden sind in der Patentliteratur gut dokumentiert. Die folgenden US-Patente beschreiben detailliert geeignete Polylactide, ihre Eigenschaften und ihre Herstellung: 1 995 970 an Dorough, 2 703 316 an Schneider, 2 758 987 an Salzberg, 2 951 828 an Zeile, 2 676 945 an Higgins sowie 2 683 136 und 3 531 561 an Trehu.
PGA ist das Homopolymer von Glycolsäure (Hydroxyessigsäure). Bei der Umwandlung von Glycolsäure in Poly(glycolsäure) wird die Glycolsäure zunächst mit sich selbst unter Bildung des zyklischen Esterglycolids umgesetzt, das in Gegenwart von Wärme und eines Katalysators in ein hochmolekulares, geradkettiges Polymer umgewandelt wird. PGA-Polymere und ihre Eigenschaften werden detaillierter in „Cyanamid Research Develops World's First Synthetic Absorbable Suture", Chemistry and Industry, 905 (1970) beschrieben.
Die Erosion der Matrix steht in Beziehung zum Molekulargewicht von PLA, PGA oder PLA/PGA. Die höheren Molekulargewichte, Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 90 000 oder höher, führen zu Polymermatrices, die ihre strukturelle Integrität über längere Zeiträume bewahren, während niedrigere Molekulargewichte, Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 30 000 oder darunter, sowohl zu einer langsameren Freisetzung als auch zu kürzeren Lebenszeiten der Matrix führen. Ein bevorzugtes Material ist Poly(lactid-co-glycolid) (50:50), das sich innerhalb von ungefähr sechs Wochen nach der Implantation (zwischen einem Monat und zwei Monaten) zersetzt.
Alle Polymere, die in der Matrix eingesetzt werden sollen, müssen mit den mechanischen und biochemischen Parametern vereinbar sein, die für die Bereitstellung einer adäquaten Stütze für die Zellen mit nachfolgendem Wachstum und nachfolgender Proliferation erforderlich sind. Die Polymere können bezüglich ihrer mechanischen Eigenschaften, wie der Zugfestigkeit, mittels eines Instron-Testgeräts charakterisiert werden, bezüglich des Molekulargewichts des Polymers mittels Gelpermeationschromatographie (GPC), bezüglich der Glasübergangstemperatur mittels Differential Scanning Calorimetry (DSC) und bezüglich der Bindungsstruktur mittels Infrarotspektroskopie (IR-Spektroskopie), hinsichtlich der Toxikologie über initiale Screening-Tests, einschließlich von Ames-Tests und In-vitro-Teratogenitätstests, und über Implantationsstudien an Tieren bezüglich Immunogenität, Entzündung, Freisetzung und Abbau.
Polymerbeschichtungen
Bei einigen Ausführungsformen wird die Anheftung der Zellen an das Polymer durch das Beschichten der Polymere mit bestimmten Verbindungen verstärkt, wie Komponenten der Basalmembran, Agar, Agarose, Gelatine, Gummi arabicum, Collagenen des Typs I, II, III, IV, und V, Fibronectin, Laminin, Glycosaminoglykanen, Polyvinylalkohol, Mischungen davon und anderen hydrophilen Materialien und Materialien zur Peptidanheftung, die Fachleuten auf dem Gebiet der Zellkultur bekannt sind. Ein bevorzugtes Material zur Beschichtung der polymeren Matrix ist Polyvinylalkohol oder Collagen.
Stützen
Bei einigen Ausführungsformen kann es wünschenswert sein, eine zusätzliche Struktur mittels Vorrichtungen, die als Verstärkungen bereit gestellt werden und hier als „Stützen" bezeichnet werden, zu erzeugen. Diese können biologisch abbaubare oder nicht-abbaubare Polymere sein, die eingefügt werden, um eine definiertere Form zu bilden als diejenige, die bei Verwendung der Zell-Matrices, speziell der Suspensionen aus Hydrogel und Zellen, erhalten wird. Es kann eine Analogie zu einem Korsett gesehen werden, wobei die Stützen als „Korsettstangen" fungieren, die das umgebende Gewebe und die Haut nach oben und weg von den implantierten Zellen schieben. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die Stützen vor der Implantation oder zum Zeitpunkt der Implantation der Struktur aus Zellen und Matrix implantiert. Die Stützen bestehen aus einem polymeren Material des gleichen Typs, wie es zur Bildung der Matrix eingesetzt werden kann und wie es oben aufgelistet wurde, das genügend Stabilität besitzt, um den auftretenden mechanischen Kräften zu widerstehen.
Gewebeexpander
Alternativ, oder zusätzlich, können Gewebeexpander eingesetzt werden, um zusätzlichen Raum für die Implantation der Strukturen aus den Zellen und der Matrix zu schaffen. Gewebeexpander sind kommerziell erhältlich, und sie werden routinemäßig für die Dehnung der Haut leingesetzt, zum Beispiel vor einer plastischen Operation, wie es in Übersichtsarebeiten dargestellt wird bei Cohen, J. Dermatol. Surg. Oncol. 19, 614–615 (1993), Bennett und Hirt, J. Dermatol. Surg. Oncol. 19, 1066–1073 (1993), Hammond et al., Plastic and Reconstructive Surgery 92 (2), 255–259 (1993), Walton und Brown, Annals of Plastic Surgery 30 (2), 105–110 (Februar 1993) und Kenna et al., Annals of Plastic Surgery 32, 346–349 (1994). Wenn Haut über längere Zeiträume, Wochen bis Monate, gespannt wird, dann reagiert sie mit einer sehr signifikanten Dehnung. Das ist mit metabolischer Aktivität und Gewebewachstum assoziiert. Nach der allgemein akzeptierten Definition eines Gewebeexpanders ist er eine Vorrichtung, die unter der Hautoberfläche sitzt und die eingesetzt wird, um die Haut zu dehnen. Ein sphärischer Gewebeexpander ist ein mehrdimensionaler Expander, der typischerweise eingesetzt wird, indem ein subkutaner Raum mit einer aufblasbaren Vorrichtung volumetrisch ausgedehnt wird. Alternativ können mehrere Materialien in Form größerer Kugeln implantiert werden, und die Vorrichtung kann über eine Entfernung einer oder mehrerer der Kugeln geschrumpft oder ersetzt werden.
Der Einsatz von Gewebeexpandern in der Brustrekonstruktion ist gut etabliert (siehe zum Beispiel Hammond et al., 1993). Es sind mehrere unterschiedliche Typen von anatomisch orientierten oder geformten Expandern, die der rekonstruierten Brust eine natürlichere Kontur verleihen, entworfen worden. Solche Vorrichten sind kommerziell zum Beispiel bei McGhan Medical Corporation, Santa Barbara, Kalifornien, Dow Corning-Wright, Arlington, Tennessee, und Mentor Corporation, Goleta, Kalifornien, erhältlich.
Es ist wichtig, den Druck, der die Zellen abtöten kann, von den Zellen wegzunehmen. Zum Beispiel wird bei einer bevorzugten Ausführungsform, die unten detaillierter beschrieben wird, eine Suspension aus Hydrogel und Zellen in den Bereich, wo das Gewebe erzeugt werden soll, injiziert. Der Raum für die Injektion der Suspension aus Zellen und dem Polymer wird durch die Implantation eines Gewebeexpanders vor der Injektion der Suspension aus Hydrogel und Zellen geschaffen. Der Gewebeexpander wird über eine Implantation einer gewünschten Zahl von Modulen gedehnt oder expandiert, um den Raum und die Haut, die für die Bildung von Gewebe benötigt werden, zu maximieren. Wie es detailliert in den 3A, 3B und 3C gezeigt ist, wird jedes Mal, wenn Zellen und Matrix injiziert werden, der Gewebeexpander abgelassen, oder es wird ein Modul entfernt, um Raum für ein äquivalentes Volumen der injizierten Zellen und der Matrix bereit zu stellen. Sobald der Raum praktisch mit neuem Gewebe oder der Suspension aus den Zellen und der Matrix gefüllt ist, wird der Gewebeexpander entfernt, wobei in den meisten Fällen ein Lokalanästhetikum verwendet und ein kleiner Einschnitt vorgenommen wird.
Zusätze zu Polymermatrices
Bei einigen Ausführungsformen kann es wünschenswert sein, bioaktive Moleküle zu den Zellen zu geben. Es können verschiedene bioaktive Moleküle mit den hier beschriebenen Matrices zugeführt werden. Sie werden hier ganz allgemein als „Faktoren" oder „bioaktive Faktoren" bezeichnet.
Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die bioaktiven Faktoren Wachstumsfaktoren, angiogene Faktoren, Verbindungen, die selektiv das Einwachsen von Fibroblastengewebe hemmen, wie Entzündungshemmer, sowie Verbindungen, die selektiv das Wachstum und die Proliferation von transformierten Zellen (Krebszellen) hemmen. Diese Faktoren können dazu eingesetzt werden, das Wachstum und die Funktion implantierter Zellen, das Einwachsen von Blutgefäßen in die sich bildenden Gewebe und/oder die Ablagerung und Organisation von fibrösem Gewebe um das Implantat herum zu kontrollieren.
Beispiele für Wachstumsfaktoren sind der Heparin-binding Growth Factor (hbgf), der Transforming Growth Factor alpha oder beta (TGFβ), der alpha Fibroblastic Growth Factor (FGF), der Epidermal Growth Factor (TGF) und der Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF), von denen einige auch angiogene Faktoren sind. Zu anderen Faktoren gehören Hormone wie Insulin, Glucagon und Östrogen. Bei einigen Ausführungsformen kann es wünschenswert sein, Faktoren wie den Nerve Growth Factor (NGF) oder den Muscle Morphogenic Factor (MMP) einzuarbeiten.
Steroidale Entzündungshemmer können dazu eingesetzt werden, entzündliche Reaktionen auf die implantierte Matrix abzuschwächen und dadurch die Menge an Fibroblastengewebe zu verringern, das in die Matrix einwächst.
Wenn selektive chemotherapeutische Mitteln verfügbar sind, die das Wachstum normaler Zellen nicht hemmen, wie chemotherapeutisch Mittel, die über Antikörper gezielt eingesetzt werden, dann können diese in die Matrix eingearbeitet und dazu eingesetzt werden, möglicherweise vorhandene restliche Krebszellen zu hemmen, die nach der Mastektomie übrig blieben.
Diese Faktoren sind Fachleuten auf diesem Gebiet bekannt, und sie sind kommerziell erhältlich oder werden in der Literatur beschrieben. In-vivo-Dosierungen werden auf der Basis von In-vitro-Freisetzungsstudien mit Zellkulturen berechnet. Eine wirksame Dosis ist diejenige Dosis, die die Zellproliferation oder das Überleben im Vergleich zu Kontrollen erhöht, wie es in den folgenden Beispielen detaillierter beschrieben wird. Vorzugsweise werden die bioaktiven Faktoren in einer Menge zwischen einem und 30 Gew.-% eingearbeitet, auch wenn die Faktoren in einer Menge zwischen 0,01 und 95 Gew.-% eingearbeitet werden können.
Bioaktive Moleküle können in die Matrix eingearbeitet und mit der Zeit über eine Diffusion und/oder einen Abbau der Matrix freigesetzt werden, sie können in der Zellsuspension suspendiert werden, sie können in Mikrokügelchen eingearbeitet werden, die mit den Zellen suspendiert oder an der Matrix befestigt oder in sie eingearbeitet werden, oder es kann eine Kombination dieser Verfahren eingesetzt werden. Mikrokügelchen würden typischerweise aus Materialien hergestellt, die denjenigen, die die Matrix bilden, ähnlich sind, und sie würden hinsichtlich ihrer Freisetzungseigenschaften und nicht hinsichtlich ihrer strukturellen Eigenschaften ausgewählt werden. Die Freisetzungseigenschaften können auch über die Größe und physikalischen Charakteristika des Mikrokügelchen festgelegt werden. Geeignete Mikrokügelchen und Verfahren zu ihrem Einsatz bei der Erzeugung von Gewebe werden beschrieben in der US-Serien-Nr. 08/358 235 von David J. Mooney, Robert S. Langer und Joseph P. Vacanti mit dem Titel „Localized Delivery of Factors Enhancing Survival of Transplanted Cells", gleichzeitig mit der vorliegenden Anmeldung beim US-Patent- und Markenamt eingereicht am 16. Dezember 1994.
III. Implantationsverfahren
Wie weiter oben allgemein diskutiert wurde, gibt es drei Verfahren, die zur Erzeugung von neuem Brustgewebe eingesetzt werden können. Diese können einzeln oder in verschiedenen Kombinationen eingesetzt werden. Zu Variationen gehört der Fall, bei dem die Zelle, die in Form einer Hydrogellösung oder einer festen fibrösen Matrix vorliegen kann, vor der Implantation oder nach der Implantation der Matrix nacheinander eingeführt wird, um eine Prävaskularisation der Matrix zu ermöglichen. Die Form des konstruierten Gewebes kann durch den Einsatz eines Gewebeexpanders zur Erzeugung des gewünschten Raums für die Bildung des Gewebes und das wiederholte Entleeren des Gewebeexpanders, während die interessierenden Zellen in diesen neu geschaffenen Raum eingeführt werden, reguliert werden. Das ermöglicht es, die Form des Gewebes bereits vorher festzulegen, und es ermöglicht das wiederholte Einführen von Zellen zur Bildung von neuem Gewebe. Alternativ kann man eine vorgeformte Matrix implantieren, sie vaskularisieren lassen und dann mit dissoziierten Zellen besäen, die neues Gewebe bilden, und zwar vorzugsweise während sich die Matrix zersetzt. Die Wahl des geeigneten System hängt vom Ausmaß der erforderlichen Augmentation ab und bestimmt, ob die gesamte Injektion auf einmal durchgeführt werden kann, oder ob sie, alternativ, wiederholt durchgeführt wird, um eine Gewebebildung mit adäquater Vaskularisation zu ermöglichen, ehe weitere Injektionen durchgeführt werden.
Die Auswahl des Zelltyps kann dazu eingesetzt werden, die Textur des implantierten Materials sowie dessen Aussehen zu variieren. Zum Beispiel kann Knorpel verwendet werden, wenn ein steiferes Implantat gewünscht ist. Bei einigen Ausführungsformen kann es wünschenswert sein, ein weicheres Gewebe zu erzeugen, zum Beispiel durch die Verwendung von Adipozyten oder anderen Komponenten des weichen Gewebes.
1 ist eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Implantation von dissoziierten Zellen 10 auf einer polymeren Matrix 12 in die Brust 14 zur Augmentation von Brustgewebe. Die Zellen heften sich auf der Matrix 12 an, die ursprünglich scheibenförmig ist, sich nach der Implantation jedoch zur Form eines Tränentropfens verformt. Mit dem Fortschreiten der Vaskularisation und dem Abbau der Matrix wird neues Gewebe gebildet.
2 ist eine schematische Darstellung einer fibrösen Platte 20, die in Brustgewebe 22 mit Stützen 24 implantiert ist, um eine Unterstützung des umgebenden Gewebes und der Haut bereit zu stellen und zu ermöglichen, dass sich nach der Injektion einer Suspension aus Zellen und Hydrogel (nicht gezeigt) neues Gewebe innerhalb des Stütze bildet.
3A, 3B und 3C sind schematische Darstellungen der aufeinanderfolgenden Injektionen einer Suspension aus Zellen und Hydrogel nach der Implantation eines Gewebeexpanders (3A), wobei der Gewebeexpander jedes Mal, wenn die Suspension injiziert wird, verkleinert wird (3B), so dass sich neues Gewebe in dem Raum bildet, der zurückbleibt, wenn das Volumen des Expander verkleinert wird (3C).

Claims

Verwendung einer Zusammensetzung, die umfasst eine wirksame Menge dissoziierter menschlicher Zellen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus mesenchymalen Zellen, Myozyten, Chondrozyten, Adipozyten, Fibromyoblasten und ektodermalen Zellen besteht, in Kombination mit einer polymeren Matrix, die so geformt ist, dass sie Brustgewebe bildet, oder einer polymeren Matrix, die ein polymeres Hydrogel umfasst, in dem die Zellen suspendiert sind, für die Herstellung eines Medikaments oder Gegenstands zur Verwendung bei einer Behandlung, die eine Vergrößerung oder Rekonstruktion einer Brust erfordert, wobei die Matrix vor der Implantation mit den Zellen besät wird und die Zellen anschließend auf oder in der Matrix unter Bildung oder Vermehrung von Gewebe proliferieren, wobei die Textur, die Form und das generelle Aussehen den entsprechenden Eigenschaften einer normalen Brust ähnlich sind und das ganze sich ähnlich wie eine normale Brust anfühlt.
Verwendung gemäß Anspruch 1, wobei die Zellen glatte Muskelzellen oder Skelettmuskelzellen sind.
Verwendung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Zusammensetzung außerdem bioaktive Moleküle umfasst, die aus der Gruppe von Molekülen ausgewählt sind, die die Vaskularisation, das Überleben von Zellen, die Proliferation oder die Differenzierung fördern, das Einwachsen von fibrotischem Gewebe hemmen, das Wachstum von Krebszellen hemmen und entzündungshemmend wirken.
Verwendung gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Matrix aus biologisch abbaubaren Polymeren gebildet ist.
Verwendung gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Zusammensetzung außerdem Nervenzellen umfasst.
Verwendung gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1–5, wobei die Matrix ein biokompatibles, biologisch abbaubares Hydrogel ist.
Verwendung gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1–6, wobei die Matrix eine fibröse, polymere Matrix ist.
Verwendung gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1–7, wobei die Behandlung das Implantieren von Stützen in den Patienten an der Stelle umfasst, an der die Matrix implantiert werden soll, um das umgebende Gewebe zu stützen und das Gewebe daran zu hindern, die Matrix zu deformieren.
Verwendung gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1–8, wobei die Behandlung das Implantieren bioaktiver Moleküle, die die Vaskularisation, das Überleben von Zellen, die Proliferation oder die Differenzierung fördern, das Einwachsen von fibrotischem Gewebe hemmen, das Wachstum von Krebszellen hemmen und entzündungshemmend wirken, in den Patienten umfasst.
Verwendung gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1–9, wobei die Behandlung das Implantieren eines Gewebeexpanders in den Patienten an der Stelle umfasst, an der die Matrix und die Zellen implantiert werden sollen, wobei der Expander vor dem Implantieren der Zellen oder der Matrix implantiert wird.
Verwendung gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1–10, wobei die Matrix außerdem mit Nervenzellen besät wird.
Zusammensetzung, die umfasst eine wirksame Menge dissoziierter menschlicher Zellen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus mesenchymalen Zellen, Myozyten, Chondrozyten, Adipozyten, Fibromyoblasten und ektodermalen Zellen besteht, in Kombination mit einer polymeren Matrix, die so geformt ist, dass sie Brustgewebe bildet, oder einer polymeren Matrix, die ein polymeres Hydrogel umfasst, in dem die Zellen suspendiert sind, wobei die Zellen anschließend auf oder in der Matrix unter Bildung oder Vermehrung von Gewebe proliferieren, wobei die Textur, die Form und das generelle Aussehen den entsprechenden Eigenschaften einer normalen Brust ähnlich sind und das ganze sich ähnlich wie eine normale Brust anfühlt.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 12, wenn sie gemäß einem beliebigen der Ansprüche 2 bis 7 modifiziert ist.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 12 oder 13, wenn sie gemäß Anspruch 7 modifiziert ist, und wobei die fibröse Matrix die Form einer Scheibe hat oder tropfenförmig ist.
Zusammensetzung gemäß einem beliebigen der Ansprüche 12 bis 14 zur Verwendung in der Medizin.
Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung, die umfasst eine wirksame Menge dissoziierter menschlicher Zellen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus mesenchymalen Zellen, Myozyten, Chondrozyten, Adipozyten, Fibromyoblasten und ektodermalen Zellen besteht, in Kombination mit einer polymeren Matrix, die so geformt ist, dass sie Brustgewebe bildet, oder einer polymeren Matrix, die ein polymeres Hydrogel umfasst, in dem die Zellen suspendiert sind, wobei das Verfahren umfasst: (i) Besäen der Matrix mit Zellen vor der Implantation, so dass die Zellen anschließend auf oder in der Matrix unter Bildung oder Vermehrung von Gewebe proliferieren, wobei die Textur, die Form und das generelle Aussehen den entsprechenden Eigenschaften einer normalen Brust ähnlich sind und das ganze sich ähnlich wie eine normale Brust anfühlt.
Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei die Zusammensetzung gemäß einem beliebigen der Ansprüche 2 bis 7 oder gemäß Anspruch 14 modifiziert ist.
Verwendung dissoziierter, nicht-embryonaler menschlicher Zellen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus mesenchymalen Zellen, Myozyten, Chondrozyten, Adipozyten, Fibromyoblasten und ektodermalen Zellen besteht, für die Herstellung eines Medikaments zur Verwendung bei einer Behandlung, die eine Vergrößerung oder Rekonstruktion einer Brust erfordert, wobei das Medikament für die Implantation in eine polymere Matrix vorgesehen ist, die so geformt ist, dass sie Brustgewebe bildet, oder für die Suspension in einer polymeren Matrix, die ein polymeres Hydrogel umfasst, und wobei die Zellen anschließend auf oder in der Matrix unter Bildung oder Vermehrung von Gewebe proliferieren, wobei die Textur, die Form und das generelle Aussehen den entsprechenden Eigenschaften einer normalen Brust ähnlich sind und das ganze sich ähnlich wie eine normale Brust anfühlt.
Verwendung einer polymeren Matrix, die so geformt ist, dass sie Brustgewebe bildet, oder einer polymeren Matrix, die ein polymeres Hydrogel umfasst, für die Herstellung eines Medikaments zur Verwendung bei einer Behandlung, die eine Vergrößerung oder Rekonstruktion einer Brust erfordert, wobei das Medikament für die Aufnahme dissoziierter, nicht-embryonaler menschlicher Zellen vorgesehen ist, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus mesenchymalen Zellen, Myozyten, Chondrozyten, Adipozyten, Fibromyoblasten und ektodermalen Zellen besteht, und wobei die Zellen anschließend auf oder in der Matrix unter Bildung oder Vermehrung von Gewebe proliferieren, wobei die Textur, die Form und das generelle Aussehen den entsprechenden Eigenschaften einer normalen Brust ähnlich sind und das ganze sich ähnlich wie eine normale Brust anfühlt.
Verwendung gemäß Anspruch 18 oder 19, wenn sie gemäß einem beliebigen der Ansprüche 2, 4 oder 6–11 modifiziert ist.
Verwendung gemäß einem beliebigen der Ansprüche 18 bis 20, wobei die Matrix für eine Implantation und Vaskularisation vor dem Besäen mit Zellen geeignet ist, gekennzeichnet durch Mittel für das Dispergieren von Zellen in der gesamten Matrix nach der Implantation, und wobei sie widerstandsfähig gegenüber einer Kompression ist.