DE69917651T2

DE69917651T2 - Hornhautlinse

Info

Publication number: DE69917651T2
Application number: DE69917651T
Authority: DE
Inventors: Ann Beatrice DALTON; Gerard John STEELE; Diana Margaret EVANS; Helen Janet FITTON; Graham Johnson; Kay Ilene GIPSON
Original assignee: Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization CSIRO
Current assignee: Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization CSIRO
Priority date: 1998-08-12
Filing date: 1999-08-10
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2019-08-11
Also published as: EP1105070B1; CA2338033A1; NO20010694D0; JP2002522156A; EP1105070A1; JP4282905B2; NO20010694L; ATE267566T1; DE69917651D1; AR020155A1; US6454800B2; ES2220111T3; WO2000009042A1; AU5732699A; US20010047203A1; CA2338033C

Description

Die Erfindung betrifft ein Hornhaut-Onlay oder Hornhaut-Implantat, wie in der Einleitung von Anspruch 1 beschrieben.
Ein solches Hornhaut-Onlay oder -Implantat ist aus WO 95/13764 (entsprechend EP-A-729323) bekannt. Das Dokument empfiehlt, dass ein Hornhaut-Onlay porös sein muss, um den Durchgang von trophischen Faktoren und Nährstoffen zwischen vorderen und hinteren Seiten der Vorrichtung zu ermöglichen.
Das Dokument lehrt nicht die Anforderungen im Bezug auf die Form der Oberfläche eines synthetischen Polymers zum Ermöglichen des Anhaftens und Wachsens von Gewebezellen oder macht diese vorhersehbar.
Die vorliegende Erfindung verfolgt das Ziel, solche Anforderungen zu definieren und ist dazu so gekennzeichnet, wie es in dem Oberbegriff von Anspruch 1 angegeben wird.
Weitere Ausführungen des Hornhaut-Onlays oder -Implantats werden in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 10 angegeben. Das vorgenannte EP-A-729323 empfiehlt, dass ein Hornhaut-Onlay porös sein muss, um den Durchgang von trophischen Faktoren und Nährstoffen zwischen vorderen und hinteren Seiten der Vorrichtung zu ermöglichen. EP-A-729323 ist aus einer Reihe von Gründen anschaulich. Es erläutert den Stand der Technik auf dem Gebiet, und darin verwendete Definitionen gelten auch für diese Erfindung, soweit Begriffe nicht ausdrücklich anders definiert sind. Es wurden eine Reihe von Polymeren für ein Hornhaut-Onlay, oder sonstiges Hornhaut-Implantat, bei dem Epithelisierung gewünscht wird, vorgeschlagen, wie hydrophobe Materialien wie zum Beispiel Materialien auf Perfluorpolyether-Basis oder Kollagen-Hydrogel-Copolymermaterialien.
Im Hinblick auf die Erfindung wird US-A-4449257 genannt.
Diese Druckschrift beschreibt, nicht wie die vorliegende Anwendung, eine intraokuläre Linse von HEMA, die bei Platzierung wässrigen Humor von ihrer Umgebung zum Ausdehnen aufnimmt. Die Linse besitzt konzentrische Rillen um Umfangsränder herum zum reibschlüssigen Eingriff in die Innenwände der vorderen Kapsel, in die die Linse platziert wird. Die Druckschrift befasst sich nicht mit dem Definieren der Form der Oberfläche eines synthetischen Polymers zum Ermöglichen des Anhaftens und Wachsens von Gewebezellen.
Die Anforderungen basieren auf den folgenden Erwägungen und berücksichtigen:

(i) die Prozesse der Wanderung von Hornhaut-Epithelgewebe über die Oberfläche eines Implantats;
(ii) die Prozesse des Zusammensetzens eines geschichteten Hornhaut-Epithels nach der Bewegung des Gewebes über die Oberfläche des Materials. Bei der Erwägung dieses Wanderungsprozesses ist zu beachten, dass ein Unterschied zwischen dem okularen Epithel und sonstigen Epithelen für Zellwanderungsprozesse besteht. Bei dem Hornhaut-Epithel entstehen die Epithelzellen, die in der zentralen Region der Hornhaut zu finden sind, ursprünglich aus Stammzellen, die sich in der Limbusregion (die Zone, die der Übergang zwischen der Bindehaut und der Hornhaut ist) befinden. Das heißt, dass es eine Bewegung von Epithelzellen von der Limbusregion zu der zentralen Hornhaut gibt. Dies ist mit der Situation von anderen Epithelen zu vergleichen, wo sich die Stammzellen in den unteren Ebenen der Epidermis befinden und zelluläre Bewegung vor, während oder zum Ermöglichen der Schichtung in Richtung der vorderen Oberfläche erfolgt;
(iii) die Prozesse der Bildung von Hemidesmosomen (an den basalen Epithelzellen) an der nahen Oberfläche des synthetischen Materials und in diese hinein;

Die Nachteile von Hornhaut-Onlays nach dem Stand der Technik werden mit dem Hornhaut-Onlay dieser Erfindung überwunden, die auf der überraschenden Erkenntnis ba siert, dass für die Wanderung des Hornhaut-Epithels zur Abdeckung des Onlays nicht die Poren relevant sind, sondern eine Form, die eine Vielzahl von Vertiefungen umfasst.
Das Hornhaut-Onlay oder Hornhaut-Implantat, das nach der Offenlegung hierin in oder auf der Oberfläche der Hornhaut angeordnet wird, hat eine Oberflächenform, durch die das Überwachsen einer Oberfläche des Implantats mit Hornhaut-Epithel ermöglicht wird. Das Hornhaut-Epithelgewebe, das die Hornhaut-Onlay-Vorrichtung überlagert, weist Merkmale eines geschichteten Hornhaut-Epithels auf, was auch die Präsenz von proteinhaltigen Komponenten von Hemidesmosom-Strukturen in der basalen Epithelzellschicht umfasst.
Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich vom Stand der Technik insofern, dass sie aus der Erkenntnis stammt, dass die Form der Oberfläche, unabhängig von der Porosität des Materials, das Überwachsen eines Hornhaut-Onlays mit Hornhaut-Epithelgewebe fördern kann.
Die Erfindung stellt eine Polymer-Oberfläche zur Verwendung bei einem Hornhaut-Onlay bereit, wobei die Oberfläche eine Form aufweist, die das Überwachsen und Wandern von Hornhaut-Epithelgewebe auf einem Niveau ermöglicht, das dem, das bei einer glatten und nichtporösen Form desselben synthetischen Polymers festgestellt wird, überlegen ist.
Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal gegenüber dem Stand der Technik besteht darin, dass die Oberfläche nach der aktuellen Erfindung diese Form mit Porosität verbindet.
Die Erfindung betrifft daher ein Hornhaut-Onlay oder Hornhaut-Implantat, das in der Hornhaut oder auf der Oberfläche der Hornhaut angeordnet wird und aus einem biokompatiblen, lichtdurchlässigen, synthetischen und biostabilen Polymermaterial besteht, wobei das Material eine Oberfläche umfasst, die das Anhaften und Wachsen von Gewebezellen ermöglicht und wobei die Außenfläche des Implantats, an die Epithelgewebe angezogen und angehaftet werden soll, oder bei einem Hornhaut-Onlay die vordere Fläche des Onlays eine Form hat, die eine Vielzahl von Oberflächenvertiefungen umfasst.
Eine Oberfläche, die das Anhaften und Wachsen von Gewebezellen unterstützt, stellt entweder diese Unterstützung direkt bereit, oder die Oberfläche hat zusätzlich eine Oberflächenbeschichtung, die das Anhaften und Wachsen von Gewebezellen ermöglicht.
Es ist wichtig, anzumerken, dass die Oberflächenvertiefungen Poren umfassen können, aber Poren alleine nicht innerhalb der Bedeutung von Oberflächenvertiefung liegen. Mit anderen Worten, der Wortlaut „Form, die eine Vielzahl von Oberflächenvertiefungen umfasst" umfasst Oberflächen mit Poren plus Vertiefungen, schließt aber Oberflächen mit Poren ohne zusätzliche Vertiefungen aus. Abgesehen von der Tatsache, dass Hornhaut-Onlays, die Poren und keine Vertiefungen aufweisen, wie in EP-A-729323 offengelegt, nicht im Umfang der vorliegenden Erfindung liegen, können die Vertiefungen jede geeignete Form und Geometrie aufweisen.
Die Vielzahl von Vertiefungen haben eine Fläche gleich 500 nm² oder mehr und eine Fläche gleich 0,7 μm² oder weniger in der Ebene der Oberfläche. Vorzugsweise sind sie in der Ebene der Oberfläche im Allgemeinen krummlinig oder kreisförmig und haben einen minimalen Durchmesser, der gleich 0,025 μm oder mehr beträgt, und haben einen maximalen Durchmesser, der gleich 0,95 μm oder weniger beträgt.
Stärker bevorzugte minimale Durchmesser haben einen Durchmesser, der gleich 0,05 μm oder mehr beträgt.
Stärker bevorzugte maximale Durchmesser haben einen Durchmesser, der gleich 0,80 μm oder weniger beträgt, noch stärker bevorzugte haben einen Durchmesser, der gleich 0,50 μm oder weniger beträgt, und am stärksten bevorzugte haben einen Durchmesser, der gleich 0,35 μm oder weniger beträgt.
Eine weitere Reihe bevorzugter Merkmale der Vielzahl von Oberflächenvertiefungen besteht darin, dass sie die äquivalente Fläche in der Ebene der Oberfläche umfassen, die gleich 0,10 % der Fläche in der Ebene der Oberfläche oder mehr ausmacht und gleich 20 % oder weniger der Oberfläche ausmacht. Stärker bevorzugte Werte in diesem Kontext bestehen darin, dass die Oberflächenvertiefungen die äquivalente Fläche in der Ebene der Oberfläche umfassen, die gleich 2 % der Fläche in der Ebene der Oberfläche oder mehr ausmacht und gleich 15 % der Fläche in der Ebene der Oberfläche oder we niger ausmacht, und am stärksten bevorzugt wird ein Bereich der Fläche gleich 3 % der Fläche in der Ebene der Oberfläche oder mehr und gleich 10 % der Fläche in der Ebene der Oberfläche oder weniger.
Es könnte angebracht sein, eine Anmerkung zu der hierin verwendeten Terminologie zu machen: Manche der Größen der hierin zuvor genannten Vertiefungen beziehen sich auf die Größe von individuellen Vertiefungen, und es gibt eine Vielzahl von Vertiefungen dieser Größe. Solche Vertiefungen mögen zwar nicht alle in der Größe identisch sein, würden aber im Allgemeinen in diese Größenbereiche passen. Größen dieser Art sind beispielsweise diejenigen, auf die in Anspruch 1 und 2 verwiesen wird. Im Gegensatz dazu stehen manche der hierin zuvor spezifizierten Größen für die Gesamtheit der zusammengerechneten Vertiefungen. Größen dieser Art sind beispielsweise diejenigen, auf die in Anspruch 3 verwiesen wird. Es wird angenommen, dass die auf diesem Gebiet erfahrene Person diese Differenzierung unter Berücksichtigung des offengelegten absoluten Ausmaßes versteht.
Es wird außerdem bevorzugt, dass die durchschnittliche Tiefe von Oberflächenvertiefungen unterhalb der Ebene der Oberfläche gleich 0,1 μm oder mehr beträgt.
Des Weiteren wird bevorzugt, dass die Oberflächenvertiefungen das Einwachsen von Hornhaut-Epithelgewebe oder -zellen oder zelluläre Prozesse bis in eine Tiefe von mehr als 20 μm von der Ebene der Oberfläche des Implantats aus nicht ermöglichen, oder noch stärker bevorzugt wird, dass die Oberflächenvertiefungen das Einwachsen von Hornhaut-Epithelgewebe oder -zellen oder zelluläre Prozesse bis in eine Tiefe von mehr als 20 μm von der Ebene der Oberfläche des Implantats aus in der optischen Region des Implantats nicht ermöglichen.
Die hierin zuvor beschriebenen Oberflächenvertiefungen können eine Beschichtung oder ein Gel aus biologischen Molekülen oder synthetischen Analoga dazu aufweisen oder nicht, die/das auf oder in der Vielzahl von Oberflächenvertiefungen angeordnet ist.
Das hierin zuvor genannte Gel kann beispielsweise aus Kollagen gefertigt sein, das chemisch mit der Oberfläche vernetzt ist oder nicht und worin die Kollagenmoleküle in dem Gel vernetzt oder unvernetzt sind.
Des Weiteren können manche oder alle der Vielzahl von Oberflächenvertiefungen, wie sie hierin zuvor offengelegt werden, Kontinuität mit anderen Vertiefungen in der Masse des Materials unter der Ebene der Oberfläche aufweisen.
Außerdem ist die Existenz von Poren, zusätzlich zu Oberflächenvertiefungen, durch das Implantat oder Onlay hindurch möglich. In diesem Fall sind die Poren vorzugsweise krummlinig oder kreisförmig und der Durchmesser der Poren liegt im Bereich von gleich 0,025 μm oder mehr und gleich 0,95 μm oder weniger. Stärker zu bevorzugende Werte in diesem Kontext sind Durchmesser von 0,05 μm und Durchmesser von gleich 0,35 μm oder weniger.
Ein bevorzugtes Hornhaut-Onlay hat die folgenden Merkmale: Es verbindet die Elemente der Ansprüche 1 und 2, 1 bis 3, 1 bis 4, 1 bis 5 oder 7 und 9 und 10. Andere Kombinationen von bevorzugten Merkmalen der Erfindung sind ebenfalls möglich und liegen im Umfang dieser Erfindung. Diese Darlegung umfasst Aspekte der Erfindung, die hierin zuvor offengelegt wurden, und solche Aspekte, die hierin noch folgen.
Weitere bevorzugte Aspekte der Erfindung bestehen darin, dass die Form der vorderen Fläche des Onlays Vertiefungen, wie sie hierin zuvor definiert wurden, und Poren, wie sie hierin zuvor definiert wurden, umfasst und dass die Form aus einer Vielzahl von Oberflächenvertiefungen besteht, die eine Fläche von gleich 10.000 nm² oder weniger haben.
Ein weiterer bevorzugter Aspekt der Erfindung besteht darin, dass die Form der vorderen Fläche des Onlays Vertiefungen, wie sie hierin zuvor definiert wurden, und Poren, wie sie hierin zuvor definiert wurden, umfasst und dass die Form aus einer Vielzahl von Oberflächenvertiefungen besteht, die einen maximalen Durchmesser von gleich 0,4 μm oder weniger haben. Stärker zu bevorzugen ist, dass der maximale Durchmesser gleich 0,2 μm oder weniger beträgt.
Die Offenlegung der Erfindung hierin zuvor erfolgte im Besonderen mit Bezug auf intraepitheliale Hornhaut-Onlays und sonstige Hornhaut-Implantatmaterialien. Diese Tatsache ist jedoch nicht als auf irgendeine wesentliche Weise beschränkend zu erachten. Ein Material, das das Überwachsen von Epithelgewebe ermöglicht, kann auch Anwendungen als eine Komponente von anderen Epithelimplantaten, wie perkutane Zugangsvorrichtungen, haben.
Die folgenden Beispiele sind nur für Darstellungszwecke bestimmt und verfolgen in keiner Weise die Absicht, den Umfang der Ansprüche zu beschränken.
Beispiel 1: Dieses Beispiel demonstriert, dass ein Material mit einer Oberfläche, die eine Vielzahl von Oberflächenvertiefungen umfasst, im Vergleich zu derselben Materialzusammensetzung, die jedoch eine Form ohne Oberflächenvertiefungen aufweist, gesteigertes Überwachsen von Hornhautepithel ermöglicht. Der Nachweis wurde in einem Zellkultur-Assay geführt, bei dem die Fähigkeit der Materialoberfläche, das Überwachsen von Hornhaut-Epithelgewebe zu ermöglichen, gemessen wird. Dieses Assay-Format dupliziert somit die Situation einer Hornhaut-Onlay-Vorrichtung im Bezug auf die Anforderung, dass die Oberfläche eines Hornhaut-Onlays die Fähigkeit des Hornhaut-Epithels fördert, über die Oberfläche des Materials zu wandern und diese zu überdecken.
Verfahren: Vereinigen der Materialien zur Verwendung in dem Assay unter Verwendung der Boyden-Kammer: Die zu testenden Materialien wurden in modifizierten „Boyden-Kammern" vereinigt, die eine solche Struktur aufweisen, dass die oberen und unteren Kammern durch Scheiben der zu testenden Materialien mit einem Durchmesser von 25 mm getrennt sind. Diese modifizierten Boyden-Kammern bestehen aus einem Basis- und einem Oberabschnitt, die über und unter dem bei dem Kultur-Assay zu verwendenden Material zusammengeschraubt sind. Die Polycarbonat-Basis (5 cm² und 3,8 cm hoch) umfasst eine innere halbkugelförmige Unterkammer mit 2 ml Fassungsvermögen. Diese Unterkammer ist mit Außen durch 2 Kanäle verbunden, die an gegenüberliegenden Seiten der Kammer angeordnet sind und die Diffusion von Luft so ermöglichen, dass das Medium in der unteren Bohrung durch das 5%ige CO₂ in der Luftatmosphäre in einem Zellkulturinkubator gepuffert werden kann. Im oberen Teil des unteren Abschnitts und in die untere Kammer reichend befindet sich ein 2 mm breiter flacher kreisförmiger Absatz, der die umfänglichen 2 mm der Probe des zu testenden Materials mit einem Durchmesser von 25 mm trägt. Die Basis enthält ein Gewinde, auf das der aus Polytetrafluorethylen hergestellte obere Abschnitt geschraubt wird. Zwischen dem unteren und dem oberen Abschnitt und gestützt von dem Absatz wird die zu testende Materi alprobe platziert, die entweder aus einer einzelnen Schicht oder alternativ aus zwei Materialschichten bestehen kann. Gibt es zwei Materialschichten, werden diese Schichten durch den von dem Schraubmechanismus ausgeübten Druck in sehr enger Apposition gehalten. Eine Silikondichtung mit einem Innendurchmesser von 23 mm und einem Außendurchmesser von 25 mm wird zwischen der Materialprobe und dem oberen Abschnitt platziert, um das Bilden einer fluiddichten Abdichtung zu ermöglichen, und Kulturmedium wird sowohl in die untere als auch in die obere Kammer eingeleitet. Die unteren Abschnitte der Boyden-Kammer wurden vollständig mit Medium gefüllt (circa 2 ml), und 1,5 ml Medium wurde den oberen Abschnitten hinzugefügt.
Beschreibung der getesteten Materialien: im Kernspurverfahren hergestellte Polycarbonat-Membranen (benetzungsmittelfrei, von Poretics Corporation, USA; 0,4 μm nominaler Porendurchmesser). Diese Membranmaterialien enthielten kolumnare Poren mit gemessenen Durchmessern von 0,35 μm. Die in den Assays verwendeten Kontrollmaterialien (dass heißt Probe A) waren nichtporöse Polycarbonate.
Hornhaut-Epithelgewebe-Überwachsungsassay: Hornhäute wurden von frisch enukleierten Rinderaugen exzidiert und die Masse des Stromagewebes und die endotheliale Schicht wurden entfernt. Es wurde eine Hautbiopsiestanze verwendet, um Hornhautgewebeknöpfe von sechs mm Durchmesser von der Peripherie des Gewebes zu entnehmen. Die so entnommenen Explantate enthielten ein intaktes Epithel mit einer kleinen Menge an angehaftetem Stromagewebe, aber mehr als 90 % des Stromagewebes wurde entfernt. Die Explantate wurden (mit der Stromaseite nach unten) auf den Materialoberflächen angeordnet und wurden mit Dulbeccos modifiziertem Eagle-Medium/Hams F12 (ICN Flow) unter Hinzufügung von 5 Mikrogramm/ml Insulin, 5 Mikrogramm/ml Transferrin, 5 Nanogramm/ml seleniger Säure (von Collaborative Research), 60 Mikrogramm/ml Penicillin und 100 Mikrogramm/ml Streptomycin (ICN Flow) bedeckt. Die Kulturen wurden über einen Zeitraum von neun Tagen bei 37 °C in einer befeuchteten Atmosphäre gehalten, die 5 % CO₂ in Luft (V/V) enthielt, wobei am dritten Tag und am sechsten Tag Mediumwechsel erfolgten. Nach diesem Zeitraum wurden die Explantate mit phosphatgepufferter Salzlösung (PBS) gespült und in 10%igem (V/V) Formalin in PBS für 30 min bei Raumtemperatur fixiert, mit destilliertem Wasser gespült und 5 Minuten luftgetrocknet. Die Explantate wurden mit 0,1%igem (W/V) Kristallviolett (Edward Gurr Ltd) in 0,02 M Phospatpuffer (pH 7) für 30 Minuten bei Raumtemperatur befleckt und dann drei Mal mit destilliertem Wasser gespült, um ungebundene Flecken zu entfernen. Die Gesamtfläche des Gewebes (epithelialer Auswuchs + ursprüngliche Fläche des Explantatknopfes) wurde durch Bildanalyse (Quantimet 570, Leica Cambridge) gemessen. Ein Index von Epithelgewebeauswuchs (Gewebeauswuchsindex) wurde durch Teilen der endgültigen Fläche des Auswuchses von jedem Explantat durch die anfängliche Fläche des Gewebeexplantats berechnet. Somit steht ein Gewebeauswuchsindexwert von 1,0 für eine Situation, bei der es keinen Auswuchs von Hornhaut-Epithelgewebe auf die Oberfläche gab. Jedes Experiment wurde zwei Mal wiederholt, und es wurden vier Replikate für jede Behandlung erstellt.
Ergebnisse: Der Grad an Hornhaut-Epithelgewebeüberwachsung wurde für drei unterschiedliche Polycarbonatmaterialien verglichen:

Probe A: eine glatte, nichtporöse Polycarbonat-Oberfläche.
Probe B: eine Oberfläche, die aus demselben Material hergestellt war, jedoch mit einer Vielzahl von Oberflächenvertiefungen mit einem gemessenen Durchmesser von 0,35 μm auf dem Material; die Vielzahl von Oberflächenvertiefungen umfassen die äquivalente Fläche in der Ebene der Oberfläche, die gleich 9 % der Fläche in der Ebene der Oberfläche ausmacht. Diese Probe wurde durch eine im Kernspurverfahren hergestellte Polycarbonatporenmembran mit einem nominalen Durchmesser von 0,4 μm bereitgestellt. Bei Probe B wurde dieses Material in enger Apposition zu einem nichtporösen Material auf der Unterseite verbunden, und daher wurde kein Fluss von Proteinen oder Fluids durch das obere Membranmaterial hindurch gestattet.
Probe C: eine Oberfläche mit einer Vielzahl von Oberflächenvertiefungen auf dem Material und zusätzlich mit Poren, die einen Fluss von Fluids und Proteinen und Nährstoffen durch das Membranmaterial hindurch gestatteten.

Der Grad an Hornhaut-Epithelgewebeüberwachsung auf diese Proben während eines neuntägigen Kulturzeitraums wurde gemessen als:
Wenn dies einem statistischen Test nach Student-Newman-Keuls Multiple Comparisons unterzogen wurde, ergab sich die folgende Schlussfolgerung: Probe B und C wiesen einen statistisch signifikant höheren Wert für den Gewebeauswuchsindex auf als Probe A (beide auf dem Niveau von P < 0,05), aber es gab keinen statistisch signifikanten Unterschied zwischen Probe B und Probe C (P > 0,05).
Dieses Experiment zeigt, dass bei einem Material, dass das Überwachsen von Hornhaut-Epithelgewebe auf eine im Allgemeinen glatte Oberfläche (Gewebeauswuchsindex von mehr als 1 für Probe A) ermöglichte, dieses Material, wenn es die Form einer Oberfläche mit einer Vielzahl von Vertiefungen mit einem nominalen Durchmesser von 0,4 μm und einer Fläche in der Ebene der Oberfläche von 0,12 μm aufwies, einen signifikant höheren Grad an Auswuchs von Hornhaut-Epithelgewebe ermöglichte (Probe B und C). Dieses höhere Niveau an Hornhaut-Epithelgewebeauswuchs konnte auch in dem Fall festgestellt werden, wo das Material den Fluss von Fluid und Proteinen und Nährstoffen durch die Poren des Materials hindurch ermöglichte, war aber nicht von dieser Fluid- oder Molekularbewegung abhängig, da es auch in dem Fall beobachtet werden konnte, wo die Poren an der Oberfläche des Materials einen solchen Fluss von Fluid und Proteinen und Nährstoffen nicht ermöglichen konnten.
Beispiel 2: Dieses Experiment zeigte, dass bei einer Serie von Materialien mit denselben Oberflächenchemien im Bezug auf die chemische Zusammensetzung der synthetischen Polymeroberfläche das Material, dass eine Vielzahl von Vertiefungen aufweist, einen signifikant höheren Grad an Auswuchs von Hornhaut-Epithelgewebe ermöglichte als die äquivalente glatte Oberfläche. Dies konnte sowohl bei einer synthetischen Polymeroberfläche als auch bei Materialien, die kovalent angehaftetes Kollagen auf der Oberfläche aufwiesen, festgestellt werden. Die Vielzahl von Vertiefungen in der Oberfläche hatten bei diesen Materialien einen nominalen Durchmesser von 0,075 μm und 7850 nm² an Fläche in der Ebene der Oberfläche. Die Vielzahl von Oberflächenvertiefungen und Poren umfassten die äquivalente Fläche in der Ebene der Oberfläche, die gleich 2,5 % der Fläche in der Ebene der Oberfläche ausmachte.
Beispiel 3: Bei diesem Beispiel wurde die Rolle der Polymeroberflächenform in der Verbindung von Basalmembran und Hemidesmosomen (die zusammen dafür bekannt sind, dass sie für die beständige Adhäsion des geschichteten Epithels an seinem darunter liegenden Stroma bei intakter Hornhaut verantwortlich sind) durch Epithelzellen an der Gewebe/Material-Grenzfläche getestet. Jedes Hemidesmosom wird umfasst von Keratin-Intermediärfilamenten und hemidesmosomalem Plaque auf dem hinteren Aspekt der basalen Epithelzellen, die sich durch die Basalmembran hindurch mit verankernden Fibrillen verbinden, die das vordere Stroma durchdringen, wodurch das Epithel sicher an seinem Bindegewebe befestigt wird.
Verfahren und Materialien:

Probe A: wie im vorgenannten Beispiel 1 beschrieben.
Probe C: eine Oberfläche, die aus demselben Polycarbonatmaterial hergestellt wurde, aber mit einer Vielzahl von Oberflächenvertiefungen mit einem gemessenen Durchmesser auf dem Material von 0,35 μm („Wert A" in der nachfolgenden Tabelle) und mit zusätzlichen Poren, die einen Fluss von Fluids und Proteinen und Nährstoffen durch das Membranmaterial hindurch ermöglichten. Diese Probe wurde durch eine im Kernspurverfahren hergestellte Polycarbonatporenmembran mit einem nominalen Durchmesser von 0,4 μm („Wert B" in der nachfolgenden Tabelle) bereitgestellt. Die Vielzahl von Oberflächenvertiefungen und Poren umfassen die äquivalente Fläche in der Ebene der Oberfläche, die gleich 9 % der Fläche in der Ebene der Oberfläche ausmacht („Wert C" in der nachfolgenden Tabelle).
Die Proben D, E und F sind die gleichen wie Probe C, mit der Ausnahme, dass die Werte A, B und C verändert sind, wie aus der folgenden Tabelle ersichtlich wird.

Knöpfe von explantiertem Hornhautgewebe wurden auf dreifachen Proben von jeder Kultur angeordnet und für 21 Tage in der Kultur gehalten, wobei während dieser Zeit E pithelgewebe in direkten Kontakt mit dem darunter liegenden Polymer auswuchs. Ultradünne Abschnitte der Epithelgewebe/Polymer-Grenzfläche wurden unter Verwendung von Transmissions-Elektronen-Mikroskopie untersucht, und die Formation entlang der Grenzfläche von Basalmembran und hemidesmosomalem Plaque (durch ultramikroskopische Merkmale erkannt) wurde aufgezeichnet.
Ergebnisse: Zellen, die die basale Schicht von Epithelzellen auf dem Material der Probe A (eine glatte und nichtporöse Polycarbonatoberfläche) bildeten, befanden sich in enger Apposition zu der Polymeroberfläche, und es gab wenig oder keine Anzeichen von Basalmembran entlang dieser Gewebe/Polymer-Grenzfläche und keine Anzeichen von hemidesmosomalen Plaquekomponenten.
Zellen in Kontakt mit der Oberfläche, die eine Vielzahl von Vertiefungen mit einem Durchmesser von 0,075 μm enthielt (Probe D), überbrückten diese Porenöffnungen konsistent. Mit den Oberflächenvertiefungen dieser Größe gab es eine kontinuierliche Basalmembranformation und ein regelmäßiges Muster hemidesmosomaler Plaqueverbindung, selbst über die Vertiefung hinweg. Zellen in Kontakt mit den Oberflächen, die eine Vielzahl von Vertiefungen mit nominalen Durchmessern von 0,4, 0,8 oder 1 μm enthielten (Probe C, E und F), überbrückten die Poren wirksam, obwohl beobachtet wurde, dass Zellzytoplasma leicht in die Mündung von manchen Oberflächenvertiefungen hinein vorstand. Im Gegensatz zu den Membranen mit der Oberfläche, die eine Vielzahl von Vertiefungen mit einem Durchmesser von 0,075 μm enthielt, mangelte es jedoch der Formation von Basalmembran und hemidesmosomalem Plaque auf jeder dieser Oberflächen an Kontinuität, und sie war auf diejenigen Regionen beschränkt, wo der feste Anteil des Polymers (zwischen den Poren) unmittelbar unter den Zellen lag. Das heißt, die Oberflächenvertiefungen unterbrachen die Kontinuität der Basalmembran und Verbindung von hemidesmosomalem Plaque, wenn die Oberflächenvertiefungen eine Größe mit einem Durchmesser von 0,4 μm und mehr aufwiesen.
Diese Arbeit zeigt, dass die Verbindung von Strukturen, die für beständige Epitheladhäsion (einschließlich einer kontinuierlichen Basalmembran und hemidesmosomalem Plaque, wie dies an der Epithel/Stroma-Grenzfläche bei intaktem Hornhautgewebe erkennbar ist) verantwortlich sind, auf einer Oberfläche ermöglicht werden, die Vertiefun gen mit einem Durchmesser von nicht mehr als 0,4 μm bei einem Material enthält, dass Porosität gegenüber Gewebefaktoren und Nährstoffen aufweist.

Claims

Hornhaut-Onlay oder Hornhaut-Implantat, das in der Hornhaut oder auf der Oberfläche der Hornhaut angeordnet wird und aus einem biokompatiblen, lichtdurchlässigen, synthetischen und biostabilen Polymermaterial besteht, wobei das Material eine Oberfläche umfasst, die das Anhaften und Wachsen von Gewebezellen ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass: die Außenfläche des Implantats, an die Epithelgewebe angezogen und angehaftet werden soll, oder bei einem Hornhaut-Onlay die vordere Fläche des Onlays eine Form hat, die eine Vielzahl von Oberflächenvertiefungen umfasst, wobei die Form das Überwachsen eines Hornhaut-Onlays oder -Implantats mit Hornhaut-Epithelgewebe fördern kann, und die Vertiefungen eine Fläche gleich 500 nm² oder mehr und eine Fläche gleich 0,7 μm² oder weniger in der Ebene der Oberfläche haben.
Onlay oder Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Vertiefungen in der Ebene der Oberfläche im Allgemeinen krummlinig oder kreisförmig sind und einen minimalen Durchmesser haben, der gleich 0,025 μm oder mehr beträgt, und einen maximalen Durchmesser haben, der gleich 0,95 μm oder weniger beträgt.
Onlay oder Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Vertiefungen die äquivalente Fläche in der Ebene der Oberfläche umfassen, die gleich 0,10% der Fläche in der Ebene der Oberfläche oder mehr ausmacht und gleich 20% oder weniger der Oberfläche ausmacht.
Onlay oder Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Tiefe der Oberflächenvertiefungen unterhalb der Ebene der Oberfläche gleich 0,1 μm oder mehr beträgt.
Onlay oder Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Vertiefungen das Einwachsen von Hornhaut-Epithelgewebe oder -zellen oder zelluläre Prozesse bis in eine Tiefe von mehr als 20 μm von der Ebene der Oberfläche des Implantats aus nicht ermöglichen.
Onlay oder Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Vielzahl von Vertiefungen eine Beschichtung oder ein Gel aus biologischen Molekülen oder synthetischen Analoga dazu auf oder in der Vielzahl von Oberflächenvertiefungen angeordnet ist.
Onlay oder Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es Poren durch das Implantat oder das Onlay hindurch umfasst.
Onlay oder Implantat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren krummlinig oder kreisförmig sind und der Durchmesser der Poren im Bereich von gleich 0,025 μm oder mehr und gleich 0,95 μm oder weniger liegt.
Onlay oder Implantat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Vertiefungen eine Fläche von gleich 10000 nm² oder weniger haben.
Onlay oder Implantat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Vertiefungen einen maximalen Durchmesser haben, der gleich 0,4 μm oder weniger beträgt.