Packaging and Delivery of Bone Induction Factors in a Collagenous Implant

Deatherage, Joseph R.; Miller, Edward J.

doi:10.1016/s0174-173x(87)80012-2

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“…To solve this problem, several delivery modalities have previously been reported, including collagen matrix (2,5,6,11,14,17). Processed collagen matrix products have been used as a means of permitting a sustained release of BMP fractions (2,6,11,17 (2), it is unclear whether collagen was a necessary component, since the impurities in the crude BMP fraction may have acted as a carrier(s) for BMP. These authors used 60 mg of the BMP fraction to elicit bone formation, whereas only 300 pg was used in the present study.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Telopeptide‐depleted bovine skin collagen as a carrier for bone morphogenetic protein

Takaoka¹,

Koezuka²,

Nakahara³

1991

Journal Orthopaedic Research

130

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The telopeptide of type I collagen is thought to be responsible for causing immunogenic response when introduced into xenogenic hosts. To eliminate this problem, solubilized bovine skin collagen was filtered through a millipore membrane, digested repeatedly with pepsin to remove telopeptides, and used as a carrier for a water-soluble, partially-purified fraction of bone morphogenetic protein (BMP) in mice. Composite implants of this telopeptide-depleted collagen and the partially-purified BMP fraction consistently elicited ectopic bone formation in mice 3 weeks postimplantation. When implanted alone, collagen or BMP failed to show this response. Collagens, prepared by use of conventional methods (acid-solubilized collagen, or collagen-digested once with pepsin) were also assessed as carriers for BMP, but were found to be inferior in terms of consistency of bone formation and amount of induced bone mass. The results suggest that telopeptide-depleted collagen permitted a gradual release of purified BMP for induction of bone, with minimal immunogenic interference. Consequently, this collagen carrier represents an important development for future clinical application of BMP.

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Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Telopeptide‐depleted bovine skin collagen as a carrier for bone morphogenetic protein

Takaoka¹,

Koezuka²,

Nakahara³

1991

Journal Orthopaedic Research

130

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“…Den Kollagenen natürlichen Ursprungs haften zwar immunologische und infektiöse Risiken an, die unter entsprechenden Vorkehrungen aber zu vernachlässigen sein dürften. Nach Deatherage et al (1987) ist Kollagen nur wenig immunogen [56]. Es wurden aber gelegentlich erhöhte Antikörper-titer gegen allogene oder xenogene Kollagenimplantate berichtet, die allerdings zu keiner Störung der Knochenneubildung führten [57,58].…”

Section: Vergleich Der Verschiedenen Trägermaterialienunclassified

Extrahiertes Xenogenes Knochenkollagen (EXKK) Neues Knochenersatzmaterial mit besonderer Eignung als Träger für induktive Proteine

Würzler¹,

Käding²,

Kübler³

et al. 2004

BIOmaterialien

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EinleitungKnochenersatz insbesondere Knochenersatzmaterialien haben eine relativ lange und häufig sehr wechselvolle Historie. Bereits Ende des 19. Jahrhunderts wurde Elfenbein unter der Vermutung, dass es in vivo degradiert und durch eigenen Knochen ersetzt wird, als xenogenes Material verwandt [1]. In der Folgezeit wurde eine Vielzahl alloplastischer Stoffe für die Auffüllung knöcherner Defekte eingesetzt und eine nicht mehr überschaubare Anzahl von Arbeiten über die mehr oder weniger erfolgreiche Anwendung von z. B. Gips, Tri-und Tetrakalziumphosphat, Magnesium, Chitosan, Straußeneierschalen und unterschiedlichen Präparationsfor-men von xenogenem bzw. allogenem Knochen publiziert. Als einziges wirklich sicheres Verfahren hat sich seit den ersten Beschreibungen durch von Walter (1821), Sykoff (1900) und Albee (1911) das freie autologe Knochentransplantat mit oder ohne mikrochirurgische Revaskularisierung bewährt [2, 3]. Bereits 1917 fanden sich Hinweise in der Literatur auf die Fähigkeit des Körpers, auf entsprechende Stimuli mit einer Knochenbildung auch außerhalb des Skelettsystems zu reagieren [4, 5, 6]. Es ist das besondere Verdienst von Marshall Urist, die Bedeutung des osteoinduktiven Prinzips für die rekonstruktive Knochenchirurgie erkannt und für die klinische Anwendung erschlossen zu haben. Sein Interesse lag in der IdentifizieFür die klinische Anwendung von BMPs (bone morphogenetic proteins) ist ein geeignetes Trägermaterial unabdingbar. Es erleichtert die Handhabung, dient dem regenerativen Blastem als Leitschiene und übernimmt eine wichtige Platzhalterfunktion bei der Auffüllung knöcherner Defekte. Sieben typische Vertreter der derzeit angewandten Knochenersatzmaterialien wurden mit einem von uns neu entwickelten Kollagen (EXKK) verglichen. Nach intramuskulärer Implantation mit und ohne Zusatz von BMP-2 wurde die zelluläre Reaktion feingeweblich analysiert. Weiterhin wurden Materialien alleine oder mit BMP-2 dotiert in Defekte kritischer Größe in der Kalotte, dem Femur und dem Unterkiefer von Ratten eingebracht. Die erzielte knöcherneDefektfüllung wurde mikroradiographisch quantifiziert sowie histologisch analysiert. Die Femurproben wurden biomechanisch auf ihre Biegefestigkeit getestet. Von den untersuchten Materialien scheiden viele aufgrund unerwünschter Eigenschaften als Träger für BMPs aus: Bioglas inhibierte die Mineralisation der neu gebildeten Knochenmatrix. BioOss  und das verwendete vollsynthetische HA sind nicht resorbierbar. Kollagen Typ-I kollabiert bei Kontakt mit Flüssigkeiten und Ethisorb  ist nicht osteokonduktiv. Algipore  und α-TCP zeigen eine gute knöcherne Inkorporation aufgrund positiver osteokonduktiver Eigenschaften. Ihre Resorptionszeit erscheint jedoch zu lang. Insbesondere bei Bioglas und Ethisorb  besitzt das Knöcherne Regenerat schlechte biomechanische Eigenschaften. Hier erwies sich EXKK als bestes Trägermaterial. Neben der beobachteten direkten Mineralisation ist EXKK vollständig abbaubar und wird in idealer Weise in den neu gebildeten Knochen integriert.

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“…It has been recognized that in many clinical applications, osteoinductive activity may serve to enhance the efficacy of the implant materials [24,25]. Investigations are in progress to use bonemorphogenetic protein (BMP) for this purpose [26].…”

Section: Osteogenic and Bone Filling Materialsmentioning

confidence: 99%

Recent developments of collagen-based materials for medical applications and drug delivery systems

Rao

1996

Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition

109

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Packaging and Delivery of Bone Induction Factors in a Collagenous Implant

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Telopeptide‐depleted bovine skin collagen as a carrier for bone morphogenetic protein

Telopeptide‐depleted bovine skin collagen as a carrier for bone morphogenetic protein

Extrahiertes Xenogenes Knochenkollagen (EXKK) Neues Knochenersatzmaterial mit besonderer Eignung als Träger für induktive Proteine

Recent developments of collagen-based materials for medical applications and drug delivery systems

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