In-vitro-Analytik und tierexperimentelle Untersuchung oberflächenmodifizierter biodegradierbarer Polylactidureterstents

Zusammenfassung

Mit der Zielsetzung eine biodegradierbare Harnleiterschiene zu entwickeln, wurden verschiedene Polylaktide untersucht und mit einer organadaptierten Oberfläche versehen. Zur Formgebung kam das neuartige CESP-Verfahren zum Einsatz (controlled expansion of saturated polymers), bei dem das Polymerpulver in einer Kavität nicht, wie in der Kunststoffverarbeitung sonst üblich durch Wärme, sondern durch Aufschäumen unter hohem Gasdruck geformt wird. Im Rahmen der Materialauswahl wurden die synthetischen, hydrolytisch biodegradierbaren Homo- und Kopolymere Poly (D,L-Lactid: PDLLA), Poly (D,L-Lactid-co-Trimethylencarbonat: PDLLA-co-TMC), Poly (D,L-Lactid-co-Glycolid: PDLLA-co-Gly), allesamt Derivate der Milch- bzw. Glykolsäure und Oberflächenmodifizierungen mit Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) und Oligoethylenoxidmonomethacrylat (OEOMA) hinsichtlich ihrer Zytotoxizität und Zelladhäsion analysiert.

Methacrylate zeichnen sich insbesondere durch minimierte Protein- und Zelladhäsion aus und erzeugen ebenfalls bei der Degradation nicht toxische Produkte. Es zeigte sich eine Biokompatibilität der Materialien und eine deutliche Reduktion der Zelladhäsion nach HEMA-Beschichtung. Ein 3 cm langer und 7 Ch messender Prototyp der Schiene wurde aus PDLLA-co-TMC mit Hilfe des CESP-Verfahrens hergestellt und durch die Pfropfkopolymerisation mit einer HEMA-Oberfläche versehen.

Im Tierexperiment wurde dieser Stent unilateral nach Ureterotomie in den distalen Harnleiter von Schafen implantiert. Die wöchentlich durchgeführten Blut- und Urinkontrollen, sowie Ultraschalluntersuchungen waren über den gesamten Versuchszeitraum ebenso wie die abschließende Sektion unauffällig. Histologisch fand sich ein regelrechtes Urothel ohne jegliche Veränderung durch den Kontakt mit dem Stent und eine gute Regeneration aller Wandschichten im Bereich der Anastomose.

Abstract

With the objective of developing a biodegradable ureteric stent, various polylactides were analyzed and grafted with a clinically adapted surface. Stent moulding was performed by CESP technology (Controlled Expansion of Saturated Polymers), which is not based on high temperature but gas-loading under high pressure which induces a foamy bulk structure. The hydrolytically biodegradable, synthetic homo- and copolymers poly(D,L-lactide) (PDLLA), poly(D,L-lactide-co-trimethylene-carbonate) (PDLLA-co-TMC), poly(D,L-lactide-co-glycolide) (PDLLA-co-Gly) as derivatives of lactic acid or glycolic acid and surface modifications with hydroxyethylene-methacrylate (HEMA) and oligoethyleneoxidemonomethacrylate (OEOMA) were analyzed with regard to cytotoxicity and cell adhesion. Methacrylates have minimized protein and cell adhesion and degradation of non-toxic products. All polymers exhibited a high degree of biocompatibility and cell adhesion was markedly reduced following HEMA grafting. A 3 cm and 7 Charrière prototype of the stent was moulded from PDLLA-co-TMC by CESP-technology, and grafted with HEMA by means of plasma-induced polymerization. Finally, the stents were implanted into female sheep, following unilateral ureterotomy. Regular blood and urine analysis as well as ultrasound and the final autopsy revealed no pathological findings. Histopathological analysis exhibited a regular epithelium without any changes being determined by contact to the stent, and a good regeneration of all layers in the area of anastomosis.