Ziel der Entwicklung
Aus ethischen und kommerziellen Beweggründen ist es unerlässlich, Tierversuche zur Prüfung des Abbauverhaltens biologisch abbaubarer Medizinprodukte durch Laborversuche (In-vitro-Tests) zu ersetzen. Die bestehenden in vitro-Verfahren zur Degradationsprüfung nach EN ISO 10993 sind jedoch nicht geeignet, die verschiedenen Applikationsbedingungen im menschlichen Organismus hinreichend abzubilden. Deshalb sollte eine Prüfapparatur etabliert werden, die eine flexible Anpassung der Prüfbedingungen ermöglicht und dadurch in der Lage ist, die natürlichen Degradationsbedingungen verschiedener Implantationsareale (Schleimhaut, Knochen) künstlich nachzubilden. Die Prüfapparatur soll modular aufgebaut und erweiterbar sein, um eine parallele Prüfung mehrerer Prüfkörper zu ermöglichen oder unterschiedliche Prüfbedingungen gleichzeitig abzubilden. Zur Effizienzsteigerung soll die Prüfapparatur auch eine beschleunigte Abbauprüfung ermöglichen.
Vorteile und Lösungen
Die Abbauprüfung erfolgt im Kreislaufverfahren. Aus dem Vorlaufbehälter der Prüfapparatur wird ein flüssiges Prüfmedium unter definierten Bedingungen über das zu prüfende Medizinprodukt geführt. Das Medizinprodukt befindet sich dazu auf einem austauschbaren Probenhalter, der in einem mehrteiligen zylindrischen Reaktionsgefäß (Prüfeinheit) platziert ist. Das Prüfmedium wird über eine regelbare Dosierpumpe in die Prüfeinheit geführt und über eine Düse auf den Prüfkörper aufgebracht, wo degradierbare Produktbestandteile in das Prüfmedium übertreten. Nach Passage der Prüfeinheit tritt das beladene Prüfmedium in ein Sammelgefäß mit Probenahmevorrichtung über. Von hier wird das Medium über eine Pumpvorrichtung in das Vorlaufgefäß zurückgeführt. Dieser Kreislaufprozess wird so lange fortgesetzt, bis eine applikationsspezifisch festgelegte Prüfdauer erreicht ist oder das zu prüfende Medizinprodukt vollständig abgebaut ist. Mit geeigneten Nachweisverfahren erfolgt eine regelmäßige quantitative Bestimmung der abgebauten Produktbestandteile, aus denen der Verlauf des Abbauvorgangs (Degradationskinetik) ermittelt wird. Durch eine bedarfsgerechte Perfussionsrate und Zusammensetzung des Prüfmediums kann das Prüfverfahren flexibel an unterschiedliche Applikationsbedingungen angepasst werden. So wird der zellvermittelte Abbau der Strukturproteine in einem Knochenimplantat durch einen definierten Enzymzusatz simuliert. Gleichzeitig wird der pH-Wert abgesenkt, um den zellvermittelten Abbau des Knochenminerals durch zu simulieren. Durch den Abgleich der ermittelten Degradationskinetik mit bekannten Daten aus dem Tierversuch können die Parameter des Prüfverfahrens flexibel an jede gewünschte Prüfsituation angepasst werden.
Zielgruppe und Zielmarkt
Der Zielmarkt liegt im Bereich der Entwicklung von Zell- und Gewebekulturartikeln, Medizinprodukten und Arzneimitteln aus bioresorbierbaren Rohstoffen. Alle Produkte, während deren Applikation ein biologischer Abbau vorgesehen oder zu erwarten ist, müssen im Rahmen der Produktentwicklung und biologischen Sicherheitsbewertung einer Reihe von Degradationsprüfungen unterzogen werden. Auch die zyklische Re-Validierung zum Erhalt der Produktzulassung erfordert entsprechende Tests. Beispiele für betroffene Produktklassen sind Substrate für die 3-dimensionale Zell- und Gewebekultur, resorbierbare Materialien für die Wundversorgung, implantierbare Gewebeersatzmaterialien für die regenerative Medizin und pharmazeutische Wirkstoffträger, wie antibiotische Wundeinlagen oder implantierbare Wirkstoffträger für die Hormontherapie. Die Zielgruppe umfasst damit vor allem pharmazeutische und biopharmazeutische Unternehmen, Medizinprodukteentwickler sowie Forschung- und Entwicklungseinrichtungen aus dem biologischen und medizinischen Bereich (Forschungsinstitute, Universitäten, Kliniken). Eine weitere Zielgruppe sind Auftragsforschungsinstitute (CRO), welche Unternehmen der pharmazeutischen Industrie und Medizinproduktehersteller im Entwicklungsprozess unterstützen und die im Rahmen der Produktzulassung erforderlichen Degradationsprüfungen durchführen.