EP2164384A2 - Hydrogel-implantat für sensorik von metaboliten in körpergewebe - Google Patents

Hydrogel-implantat für sensorik von metaboliten in körpergewebe

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Publication number
EP2164384A2
EP2164384A2 EP08759965A EP08759965A EP2164384A2 EP 2164384 A2 EP2164384 A2 EP 2164384A2 EP 08759965 A EP08759965 A EP 08759965A EP 08759965 A EP08759965 A EP 08759965A EP 2164384 A2 EP2164384 A2 EP 2164384A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
implant
hydrogel
sensor
matrix
analyte
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08759965A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Achim Müller
Peter Herbrechtsmeier
Monika Knuth
Katharina Nikolaus
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eyesense AG
Original Assignee
Eyesense AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eyesense AG filed Critical Eyesense AG
Priority to EP14186223.5A priority Critical patent/EP2842481B1/de
Publication of EP2164384A2 publication Critical patent/EP2164384A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A61K9/48—Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
    • A61K9/50—Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue
    • A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
    • A61B5/1459—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters invasive, e.g. introduced into the body by a catheter
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    • A61B5/14532—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue for measuring glucose, e.g. by tissue impedance measurement
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N21/7703—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator using reagent-clad optical fibres or optical waveguides
    • G01N2021/7706—Reagent provision
    • G01N2021/773—Porous polymer jacket; Polymer matrix with indicator
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    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N2021/7769—Measurement method of reaction-produced change in sensor
    • G01N2021/7786—Fluorescence

Definitions

  • Hydrogel implant for sensing metabolites in body tissue
  • the invention relates to hydrogelformkörp he, which are constructed so that an analyte to be determined in the aqueous phase of a hydrogel network can freely diffuse, the chemical or biochemical sensor components but are immobilized in the network.
  • the external shape and the mechanical properties of the hydrogel molded body are optimized for the implantation and the implantation site.
  • Such hydrogel moldings can be used, for example, to detect analytes, in particular certain metabolites, in a body tissue, in particular a body fluid.
  • the body tissue may be a body tissue of an eye and the body fluid may be an eye fluid (e.g., aqueous humor, tear fluid, or interstitial fluid).
  • the proposed hydrogel molded body is basically usable.
  • De detection of the at least one analyte to be determined can range from a purely qualitative detection to a quantitative detection. Such detection methods can be used, for example, to determine a glucose concentration in the body tissue, for example in the eye fluid. From this analyte or glucose concentration it is then possible to conclude, for example, with reference to known correlations, for example, to a concentration of the analyte, in particular glucose, in other body fluids, for example in blood. Besides glucose, the present invention, alternatively or additionally, is also applicable to other types of analytes. State of the art
  • analyte or metabolite concentrations in particular the blood glucose concentration
  • Conventional systems for the determination of analyte or metabolite concentrations, in particular the blood glucose concentration are usually based on the fact that the patient or a doctor, for example by means of a suitable lancet system, perforates a skin area and thereby generates a blood sample.
  • This sample is subsequently analyzed for its analyte content by means of suitable measuring methods, for example optical and / or electrochemical measuring methods.
  • suitable measuring methods for example optical and / or electrochemical measuring methods.
  • detection in other body fluids, such as urine can be done.
  • a blood glucose concentration determination technology is based on the measurement of glucose in body tissue and body fluids, particularly in ocular fluids such as tear fluid, aqueous humor or interstitial fluid.
  • ocular fluids such as tear fluid, aqueous humor or interstitial fluid.
  • an eyepiece sensor for glucose is described, which is designed as an eye lens.
  • the ocular sensor comprises a glucose receptor labeled with a first fluorescent label and a glucose competitor labeled with a second fluorescent label ("donor") .
  • the two fluorescent labels are selected such that when the competitor is bound to the receptor
  • the proportion of fluorescence-labeled competitor which has been displaced by the glucose can be measured
  • the glucose concentration in the ocular fluid can be determined, and this measurement can in turn be used to deduce the blood glucose concentration, and other types of detection are conceivable and familiar to a person skilled in the art, for example a fluore certificate of the first fluorescence label.
  • WO 02/087429 also describes a fluorescence photometer, by means of which blood glucose concentrations can be determined by measuring the glucose concentration in an eye fluid.
  • the illustrated device is capable of simultaneously measuring two fluorescence intensities at two different wavelengths.
  • Hydrogels have proven to be a suitable matrix material for such implants.
  • Hydrogels are water-containing, but at least largely water-insoluble polymers whose molecules are chemically, z. By covalent or ionic bonds, or physically, e.g. B. by looping the polymer chains are linked to a three-dimensional network.
  • Hydrogels typically have hydrophilic polymer components which cause the hydrogels to swell in water with a substantial increase in volume, but at least substantially retain their material cohesiveness. Hydrogels have high biocompatibility and mostly have tissue-like mechanical properties.
  • Hydrogel moldings with certain additives embedded in the hydrogel network are known in the art, where a hydrogel network is understood to be a water-containing network composed of a polymer that is either insoluble in water itself or by appropriate means was made insoluble in water.
  • suitable measures may include, in particular, the generation of covalent or ionic bonds between the polymer building blocks of the network; Physical measures such as entangling the polymer blocks are known.
  • hydrogel molded bodies described in the prior art include, for.
  • implants for the eye that are either externally applied to the surface of the eye (eg, contact lenses) or implanted in a layer or chamber of the eye (eg, intraocular lenses). Examples of these are the moldings described in the patent documents listed below.
  • the ophthalmic cataract control implant of US Pat. No. 5,127,901 is inserted between the sclera (dermis) and the conjunctiva (conjunctiva) and has a shape suitable for this purpose.
  • Ethylene-vinyl acetate copolymers are considered to be a particularly suitable polymer for the implant, which also represents a suitable diffusion barrier for the targeted drug to be released, which is z. B. is located in an inner matrix of this polymer.
  • the membrane surrounding the matrix with the active ingredient is also composed of this polymer.
  • these implants contain an additive that indicates the consumption of the drug.
  • these implants may also have coatings or portions at particular locations of the shaped body which are not permeable, even temporarily, to the active ingredient, if so desired at certain locations on the eye.
  • the implants of US Pat. No. 6,416,777 and US Pat. No. 6,986,900 are introduced into the eye such that the medically active substance is arranged above the macula (yellow spot of the retina) and the implant is located outside the sclera.
  • Their geometries have F-, C- or L-shape.
  • the interior containing the active ingredient may, for. B. tablet form and the polymer may - depending on the application - be more or less permeable to the active ingredient.
  • the polymer should be biocompatible and not biodegradable. Acylates and silicones are listed as being preferred.
  • the active ingredient is dissolved in a liquid, so that it must be ensured for a targeted delivery from the implant.
  • hydrogel molded article which makes it possible to detect one or more analytes in a body fluid, for example an eye fluid, and which at least largely avoids the disadvantages of known hydrogel shaped bodies.
  • a hydrogel molded body is to be provided whose outer shape and its further construction make it possible for at least one sensor component and optionally at least one reference component to be present in the hydrogel in addition to an analyte (eg glucose) to be determined.
  • an analyte eg glucose
  • a basic idea of the present invention is to immobilize a sensor component in the implant by encapsulating the components in micro- or nanoparticles which are distributed, in particular dispersed, in a hydrogel matrix. Particularly preferred is an at least substantially homogeneous distribution.
  • an implant for detecting at least one analyte in a body fluid, in particular an ocular fluid is proposed, which is set up to be implanted in a body tissue of a patient, in particular a tissue layer and / or a chamber of the patient's eye.
  • the term "patient” generally includes living beings, in particular humans, whereby the term does not necessarily imply a disease. For example, you can also take measurements healthy people or animals in order to measure a Metabo litkonzentration, in order to be able to detect diseases in time if necessary.
  • implant is also intended to cover the case where no actual implantation is made, ie insertion into a tissue of a patient, but is also intended to involve simple application to such tissue, that is, application without the need for surgery.
  • a contact lens and / or an inlay which can be placed under an eyelid of a patient, for example.
  • the implant has a hydrogel matrix with at least one hydrogel, wherein the implant further comprises sensor particles dispersed in the hydrogel matrix, the sensor particles having at least one sensor matrix with a sensor matrix material (122) and at least one sensor material.
  • the sensor particles are preferably configured as microparticles or nanoparticles, preferably with a particle diameter in the range of a few micrometers (for example ⁇ 100 micrometers, preferably ⁇ 20 micrometers) up to a few 100 nanometers.
  • micro- or nanoparticles are preferably permeable to the analyte either due to their structure or due to a semipermeable shell.
  • the interior of the particles is designed so that the sensor components have optimal activity.
  • the sensor material is designed such that it reacts sensitively to the analyte to be detected.
  • this sensor property is specific to the analyte to be detected.
  • various detection principles can be used.
  • the analyte can react chemically with the sensor material (for example, form a covalent bond, a complex bond or a similar compound), this binding being achieved, for example, by changing the fluorescence properties of the analyte and / or the sensor material and / or the sensor material analyte - Compound can be detected.
  • Loose bonds are also possible, for example physical bonds and / or approximations of sensor material and analyte, which in turn can be detected, for example, spectroscopically.
  • the sensor material is designed such that at least one detectable physical and / or chemical property of the implant changes when the analyte concentration in the body fluid changes. sity, in particular the ocular fluid changes or when analyte is present in the body fluid.
  • An essential aspect and advantage of the invention is the fact that the properties of hydrogel matrix and sensor particles can be optimized separately. Thus, one needs implants with a good mechanical strength, which can be achieved in hydrogels essentially by higher network density and relatively low water content.
  • the sensor material for example, relatively large biomolecules such as Con A (104 kD), glucose oxidase (63 kD), glucose dehydrogenase, hexokinase or galactose binding protein (GGBP) are used, whose functionality depends on the presence of the native configuration as well as the mobility biomolecules, however, low water contents and dense networks have an unfavorable effect on the activity and mobility of the proteins.
  • the environmental conditions for such proteins and / or other sensor components can be optimized independently of the requirements of the implant.
  • the sensor material may also comprise a protein and / or a functionally equivalent fragment, mutants of hexokinase and / or GGBP and / or boric acid ester derivatives.
  • hydrogels can also be used for the microparticles or sensor particles whose water content is more than 90%. Since in such cases the proteins could partially diffuse out of the particles due to the low network density, the sensor particles are preferably coated with a semipermeable layer.
  • LBL layer-by-layer
  • cross-linked proteins, polysaccharides or other polymers which form a second, denser hydrogel layer around the interior of the particle.
  • LBL also refers to the sequential deposition of oppositely charged polyelectrolytes. For example, it is possible first to coat a sensor particle with a negatively or positively charged polyelectrolyte and then with a correspondingly oppositely charged polyelectrolyte. This process can be repeated until the desired layer thickness and permeability is achieved.
  • partially uncharged polymer layers are introduced between two oppositely charged layers.
  • Suitable solutions for such special sensor particles, in particular in the construction of the LBL layers are disclosed, for example, in the following patent documents: WO 2005/089727, WO 2004/014540, WO 02/017888, WO 00/077281, WO 00/003797, EP -A 1 116 516, WO 99/047252, WO 99/047253, US 6,451,871, US 6,896,926, US 7,022,379 and US 6,926,965.
  • Suitable materials for sensor particles are e.g. ionically crosslinked alginates and mixtures of alginates and polysaccharides or polysaccharide derivatives such as carboxymethylcellulose or also synthetic polymers or copolymers such as polyhydroxyethyl methacrylate (P-HEMA), polyacrylamides and copolymers of acrylic acid and / or acrylic acid and methacrylic acid derivatives such as dimethylacrylamide, hydroxyethyl acrylate, methacrylic acid.
  • P-HEMA polyhydroxyethyl methacrylate
  • polyacrylamides and copolymers of acrylic acid and / or acrylic acid and methacrylic acid derivatives such as dimethylacrylamide, hydroxyethyl acrylate, methacrylic acid.
  • all polymers are conceivable which are water-soluble and crosslinked or crosslinkable. It is also possible to use the same polymer for the sensor particles as for the hydrogel matrix, but in general the polymers should differ in their degree of crosslinking.
  • Suitable hydrogels for the sensor particles and / or for the hydrogel matrix are z.
  • the implant preferably further comprises at least one at least largely analyte-invariant reference component.
  • the reference component may in particular have at least one luminescent component, in particular a fluorescence component.
  • the luminescence properties of the luminescent component should be at least largely analyte-invariant.
  • the reference component can in principle be introduced into the implant in various ways.
  • the reference component may be in any way the hydrogel or sensor matrix may be incorporated, for example dispersed in the matrix, dissolved, emulsified or suspended.
  • a chemical bond for example a covalent bond, an ionic bond or a complex bond, to one or more components of the implant, for example to the hydrogel matrix, is also possible.
  • the at least one reference component is introduced into the implant by means of reference particles.
  • reference particles can be embedded in the hydrogel matrix containing one or more reference components.
  • a reference matrix material may be included.
  • these reference particles may preferably comprise microparticles or nanoparticles, preferably having a particle diameter in the range of a few microns (e.g., ⁇ 100 microns, preferably ⁇ 10 microns) to a few hundreds of nanometers.
  • the hydrogel matrix can apply correspondingly to the reference matrix material.
  • one or more of the materials described above may also be used for the reference matrix material.
  • the use of a shell around the reference particles is again possible, with respect to the materials and other properties can also be referenced analogously to the above to the shell of the sensor particles.
  • the sensor and / or reference particles should be relatively small in relation to the thickness of the hydrogel molding, so that a homogeneous distribution in the hydrogel or reference matrix material is possible.
  • the diameter should preferably not be greater than about 10% of the thickness of the hydrogel or of the hydrogel molding.
  • the reference components can, for. As fluorescent dyes or high molecular weight derivatives of fluorescent dyes or are chemically or physically bound either on the surface of the hydrogel, the sensor particles and / or the reference particles or in the matrix (matrix material) of the reference or sensor particles.
  • the reference components are at least largely analyte-invariant, ie, their detectable physical and / or chemical properties (eg, in turn fluorescence and / or luminescence) substantially or in the presence of the analyte to be detected is not or only slightly (eg by not more than 5% , preferably less).
  • covalent bonds can serve or strong complex bonds such as biotin-avidin.
  • functional groups on the surface of the particles are reacted with functional groups on the dye molecule.
  • Corresponding synthetic instructions for the coupling of, for example, amino groups, thiol groups and carboxy groups are known from the literature.
  • the dyes may be embedded in LBL layers or other layers applied to inert particles.
  • the dye can either be deposited together with the polyelectrolytes on the basis of eg its charge properties, or the dye is covalently bound directly to one of the polyelectrolytes.
  • the reference components (hereinafter also referred to simply as "dyes” or “dye molecule” or “dye group”), for example, can be directly polymerized with monomers and made into particles
  • such physical immobilization may also be achieved by swelling the particles in suitable solvents and incubating the swollen particles in a dye solution, exploiting the fact that the network resulting from the polymerization of the monomers is so close-knit that the dye molecule can no longer diffuse out that the network in good solvents increases its pore size (eg, polystyrene in toluene) and reduces the pore size after diffusing the dye molecules in the application solvent (water or physiological solution) in the case of sensitive dyes, since the conditions for the polymerization are bypassed for the dye.
  • the application solvent water or physiological solution
  • the dye molecule itself contains polymerizable functional groups and is copolymerized together with the monomer.
  • the reference particles are characterized in that their measurement parameters are e.g. Fluorescence does not change with the concentration of the analyte.
  • the implant can have a hydrogel shaped body.
  • the hydrogel molding itself is then preferably made of a water-soluble crosslinkable prepolymer and the sensor and reference particles.
  • the particles are homogeneously dispersed in an aqueous solution of the prepolymer and the aqueous dispersion is subsequently crosslinked (free-radically, for example, photochemically or thermally or in 2 + 2 cycloaddition).
  • the shaped body preferably has a maximum diameter of 10 mm and a surface to volume ratio of at least 8. This development of the invention has the effect that the response speed of the implant to changes in the analyte concentration in the ocular fluid typically does not exceed a value of a few minutes, preferably not more than 3-4 minutes.
  • the molding does not necessarily have to be a round disk. Rather, any shapes are possible as long as the circle circumscribing the shape is not greater than 10 mm.
  • the edge of the shaped body may be essentially rectangular, but “substantially” may also be understood as meaning deviations of up to 60 °, but preferably not more than 20 ° and especially not more than 5 °
  • Shaped body preferably decreases towards the edge.
  • the edge has a preferred angle of 0 ° to 60 °.
  • the edges may preferably be rounded.
  • the shaped body can be planar or arched.
  • the curvature preferably has a radius of curvature of 14 mm to 8 mm. The radius of curvature of the curvature should not be less than 8 mm in particular.
  • FIG. 1A shows a hydrogel matrix of an implant with sensor particles with membrane
  • FIG. 1B shows a hydrogel matrix of an implant with sensor particles without a membrane
  • FIG. 2 shows a shaped body of an implant in different views
  • FIG. 3 shows a sectional view of a first exemplary embodiment of a shaped body of an implant in a side view
  • FIG. 4 is a sectional view of a second exemplary embodiment of a shaped body of an implant in a side view.
  • FIGS. 1A and 1B each show a hydrogel matrix 110 of an implant 112 (the implant is shown only symbolically).
  • the hydrogel matrix 110 of the implant 112 has a hydrogel 114 in each case as a basic component.
  • the water content, network density, and shape of the hydrogel matrix 110 may each be optimized for the particular implantation application.
  • sensor particles 116 are distributed in the hydrogel matrix 110.
  • the exemplary embodiments in FIGS. 1A and 1B differ in that, in FIG. 1A, the sensor particles 116 have a membrane 118, but not in the exemplary embodiment in FIG. 1B.
  • embodiments are also conceivable in which both sensor particles 116 with membrane 118 and those without membrane are present next to one another.
  • the sensor particles 116 each have a sensor matrix 120 with a sensor matrix material 122 and a sensor material 124 received in the sensor matrix material.
  • the sensor material 124 is sensitive to an analyte 126, which is designated symbolically in FIGS. 1A and 1B by the reference number 126 and which can diffuse through the hydrogel matrix 110 and preferably also through the sensor matrix 120.
  • reference particles 128 are distributed in the hydrogel matrix 110 in the illustrated embodiments. These include a reference matrix material 130 and a reference component 132, wherein the reference component 132 in this embodiment is physically and / or chemically bonded to the surface and / or interior of the reference matrix material 130.
  • a polymerized-in fluorescence dye and / or on the surface of the reference matrix material 130 and / or the Reference particles 128 attached fluorescent dye can be used as a reference component 132.
  • FIG. 2 shows an embodiment of a shaped body 210 of an implant 112 in various views.
  • the top view shows a top view, the middle view a sectional view from the side without curvature and the bottom view a sectional view from the side with a curvature.
  • the diameter D is preferably not more than 10 mm, and the thickness d is preferably about 250 microns.
  • the radius of curvature R (lowermost representation) is preferably between 8 mm and 14 mm.
  • edge shape 212 shows a substantially rectangular edge, such as may be created by means of a mold
  • edge shape 214 shows a tapered shape.
  • the edges of the edge shape 214 are perpendicular to a disc plane of the shaped body 210.
  • Such an edge profile 214 may arise, for example, by a lithographic manufacturing process, in which for curing the shaped body 210 is irradiation perpendicularly from above.
  • FIGS. 3 and 4 show further exemplary embodiments of edge shapes of a shaped body 210.
  • Figure 3 shows a partially oblique edge shape.
  • the thickness of the molded body 210 decreases from the initial thickness d towards the edge to the thickness d '.
  • the edge thickness d ' may be 15 microns to 250 microns. This results, for example, a contact angle, which is designated in Figure 3 with ⁇ , from 0 ° to 60 °.
  • FIG. 4 in turn, two possible edge courses 410, 412 of a shaped body 210 are superimposed, which can be used in further exemplary embodiments.
  • the reference numeral 410 designates an edge geometry which (for example by using a corresponding casting mold) has a rounded (eg circular arc or elliptical profile).
  • Reference numeral 412 denotes an edge geometry which has a curved course, for example by using a laser ablation method. This curved course 412 can be provided on one side (solid line 412) or also on both sides (shown in dashed lines in FIG. 4).
  • the shape of the hydrogel article 210 can be defined, for example, by a corresponding casting mold.
  • the mold is preferably made to account for shrinkage or swelling upon curing of the starting formulation for molding.
  • the casting mold can be wholly or partly made of a plastic such as polypropylene (PP), polymethylmethacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polyoxymethylene (POM) or polyetheresterketone (PEEK) or glass (UV-transparent).
  • PP polypropylene
  • PMMA polymethylmethacrylate
  • PC polycarbonate
  • POM polyoxymethylene
  • PEEK polyetheresterketone
  • glass UV-transparent
  • the edge geometry is defined by the closed mold.
  • the edge can be defined photolithographically by UV crosslinking or by the surface tension between prepolymer solution and mold material.
  • the edge can be defined by cutting.
  • Mechanical cutting results in a largely rectangular edge geometry.
  • a "rounded" edge can be achieved using a Gaussian intensity profile.
  • Alginic acid sodium salt is dissolved in deionized water at 55 0 C with stirring.
  • the alginate solution is sprayed by means of a two-component atomizing nozzle (Spraying Systems Co.) into an ultrasonic bath filled with calcium chloride solution, where the alginate drops harden.
  • the hardened alginate particles are filtered through a 30 ⁇ m filter cloth and the filtrate is concentrated by settling in a separating funnel. Subsequently, the alginate particles are autoclaved as a 10% solution. Depending on the desired water content of the alginate particles, the concentration of the alginate solution can be varied between 0.2% and 10%. By appropriate choice of alginate type (molecular weight, ratio of guanuronic acid to manuronic acid), a further fine tuning of the network density is possible.
  • Example 2 Optional pre-coating of the alginate particles: The alginate particles are centrifuged off and mixed in the ratio 1: 1 (w / v) with polyallylamine hydrochloride in 10 mM acetate buffer, pH 5.5 and incubated for 5 min. The mixture is centrifuged, the supernatant is removed and the alginate particles are washed twice in the ratio 1: 2 (w / v) with 10 mM acetate buffer, pH 5.5, for 2 min each time and centrifuged off. This procedure is repeated with polystyrenesulfonate in 10 mM acetate buffer, pH 5.5 as the second layer. The process is repeated until the desired number of layers has been applied. The number of layers as well as the concentration of the polyelectrolytes determines the density of the precoat. Typical concentrations are between 0.05% and 1%, typical layer numbers between 1 and 6.
  • the (optionally precoated) alginate particles are centrifuged off, washed once with deionized water and again centrifuged off.
  • the required amount of dextran is weighed and dissolved in water.
  • ConA is dissolved in a concentration of 5-15 mg / ml in TRIS buffer, pH 7.4. The required amount of ConA is added to the dextran-filled alginate particle pellet, mixed by shaking, homogenized in an ultrasonic bath and incubated overnight at 2-8 0 C. The alginate beads are then centrifuged off and separated from the supernatant. The absorbed amount of ConA is calculated by subtraction of the protein-specific absorptions of supernatant before and after loading.
  • the loaded (optionally precoated) alginate beads are mixed in the ratio 1: 1 (w / v) with polystyrene sulfonate in 10 mM acetate buffer, pH 5.5 and incubated for 5 min.
  • the mixture is centrifuged, the supernatant is removed and the alginate beads are washed twice in the ratio 1: 2 (w / v) with 10 mM acetate buffer, pH 5.5, for 2 minutes each time and centrifuged off.
  • This process is repeated alternately with polyallylamine hydrochloride in 10 mM acetate buffer, pH 5.5 and polystyrene sulfonate in 10 mM acetate buffer, pH 5.5 repeated until the desired number of layers are applied.
  • the number of layers as well as the concentration of the polyelectrolytes determines the density of the precoat. Typical concentrations are between 0.05% and 1%, typical layer numbers between 10 and 60.
  • a 10% reference particle suspension is homogenized in an ultrasonic bath.
  • coated sensor particles are mixed with 8.415 g of a 20 to 40% solution of acrylamidoacetaldehydo-1-acetal of polyvinyl alcohol by stirring. 495 ⁇ l of 10% reference particle suspension are pipetted and the mixture is homogenized in an ultrasonic bath. Thereafter, the formulation is rolled for about 3 hours on a roller block.
  • the formulation is filled into a syringe and dosed by means of a compressed air-operated dosing unit into a shaped body (female side BK7 glass, male side quartz glass).
  • a shaped body female side BK7 glass, male side quartz glass.
  • the molding is closed and irradiated under UV light (Hamamatzu Mercury Xenon lamp) for about 5 sec.
  • UV light Hamatzu Mercury Xenon lamp
  • Implants are already made with 2 and 4 mm diameter and a thickness of about 140 to 250 microns and implanted into the human eye. Implants with radii of curvature of 12 mm, 8.6 mm and planar implants are used. The edges are defined by punching or by positive locking.

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Abstract

Es wird ein Implantat (110) zum Nachweis mindestens eines Analyten (126) in einer Körperflüssigkeit, insbesondere einer Augenflüssigkeit, vorgeschlagen. Das Implantat (110) ist eingerichtet, um in eine Gewebeschicht und/oder eine Kammer eines Auges eines Patienten implantiert zu werden, wobei das Implantat (110) eine Hydrogelmatrix (110) mit mindestens einem Hydrogel (114) aufweist. Das Implantat (110) weist weiterhin in der Hydrogelmatrix (110) dispergierte Sensorpartikel (116) auf, wobei die Sensorpartikel (116) mindestens eine Sensormatrix (120) mit einem Sensormatrixmaterial (122) und mindestens ein Sensormaterial (124) aufweisen.

Description

Hydrogel-Implantat für Sensorik von Metaboliten in Körpergewebe
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Hydro gelformkörp er, die so aufgebaut sind, dass ein zu bestimmender Analyt in der wässrigen Phase eines Hydrogel-Netzwerks frei diffundieren kann, die chemischen bzw. biochemischen Sensorkomponenten aber im Netzwerk immobilisiert sind. Die äußere Form und die mechanischen Eigenschaften des Hydrogelformkörpers sind für die Implantation und den Implantationsort optimiert. Derartige Hydrogelformkörper können beispielsweise eingesetzt werden, um Analyten, insbesondere bestimmte Metaboliten, in einem Körpergewebe, insbesondere einer Körperflüssigkeit, zu detektieren. Insbesondere kann es sich bei dem Körpergewebe um ein Körpergewebe eines Auges handeln und bei der Körperflüssigkeit um eine Augenflüssigkeit (z.B. Kammerwasser, Tränenflüssigkeit oder interstitielle Flüssigkeit). Auch für andere Gewebearten und/oder Arten von Körperflüssigkeiten ist der vorgeschlagene Hydrogelformkörper jedoch grundsätzlich einsetzbar.
De Detektion des mindestens einen zu bestimmenden Analyten kann von einer rein qualitativen Detektion bis hin zu einer quantitativen Detektion reichen. Derartige Detektionsver- fahren können beispielsweise zur Bestimmung einer Glucosekonzentration in dem Körpergewebe, beispielsweise in der Augenflüssigkeit, genutzt werden. Aus dieser Analyt- bzw. Glucosekonzentration kann dann anschließend unter Bezugnahme auf bekannte Korrelationen beispielsweise auf eine Konzentration des Analyten, insbesondere der Glucose, in anderen Körperflüssigkeiten, beispielsweise in Blut geschlossen werden. Neben Glucose ist die vorliegende Erfindung, alternativ oder zusätzlich, auch auf andere Arten von Analyten anwendbar. Stand der Technik
Herkömmliche Systeme zur Bestimmung von Analyt- bzw. Metabolitkonzentrationen, insbesondere der Blutglukosekonzentration, basieren in der Regel darauf, dass der Patient oder ein Arzt, beispielsweise mittels eines geeigneten Lanzettensystems, einen Hautbereich perforiert und dadurch eine Blutprobe generiert. Diese Probe wird anschließend mittels geeigneter Messverfahren, beispielsweise optischer und/oder elektrochemischer Messverfahren, auf ihren Analytgehalt analysiert. Neben einem Nachweis in Blut kann auch ein Nachweis in anderen Körperflüssigkeiten, wie beispielsweise in Urin erfolgen.
Um die mit der häufigen Generierung von Blutproben verbundenen Unannehmlichkeiten der Patienten zu verringern, wurden verschiedene nicht-invasive oder minimal-invasive Technologien zur Messung von Analytkonzentrationen entwickelt. Im Folgenden wird dabei ohne Beschränkung des Schutzumfangs der Erfindung auf die Bestimmung der Blut- glukosekonzentrationen eingegangen, wobei naturgemäß auch andere Arten von Analyten bzw. Metabo liten nachweisbar sind.
Eine Technologie der Blutglukosekonzentrationsbestimmung basiert auf der Messung von Glukose in Körpergewebe und Körperflüssigkeiten, insbesondere in Augenflüssigkeiten, wie beispielsweise Tränenflüssigkeit, Kammerwasser oder interstitieller Flüssigkeit. So ist beispielsweise in WO 01/13783 ein Okularsensor für Glukose beschrieben, welcher als Augenlinse ausgestaltet ist. Der Okularsensor umfasst einen Glukoserezeptor, welcher mit einem ersten Fluoreszenzlabel markiert ist, und einen Glukose-Konkurrenten, welcher mit einem zweiten Fluoreszenzlabel („Donor") markiert ist. Die beiden Fluoreszenzlabel sind derart ausgewählt, dass, wenn der Konkurrent an den Rezeptor gebunden ist, die Fluoreszenz des zweiten Fluoreszenzlabels aufgrund eines resonanten Fluoreszenz- Energietransfers gelöscht wird (Quenching). Durch Überwachen der Veränderung der Fluoreszenzintensität bei einer Wellenlänge um das Fluoreszenzmaximum des quenchbaren Fluoreszenzlabels kann der Anteil des Fluoreszenz-markierten Konkurrenten gemessen werden, welcher durch die Glukose verdrängt worden ist. Auf diese Weise kann die Glukosekonzentration in der Augenflüssigkeit bestimmt werden. Diese Messung kann wiederum genutzt werden, um daraus auf die Blutglukosekonzentration zu schließen. Auch andere Arten von Nachweisen sind denkbar und dem Fachmann geläufig, beispielsweise ein Fluoreszenznachweis des ersten Fluoreszenzlabels. Auch WO 02/087429 beschreibt ein Fluoreszenz-Photometer, mittels dessen Blutglukosekonzentrationen durch Messung der Glukosekonzentration in einer Augenflüssigkeit bestimmt werden können. Die dargestellte Vorrichtung ist in der Lage, gleichzeitig zwei Fluoreszenzintensitäten bei zwei verschiedenen Wellenlängen zu messen.
Die zitierten Druckschriften aus dem Stand der Technik stellen nur einige Ausführungsbeispiele dafür dar, wie Analyten durch geeignete Sensoren in einem Implantat, beispielsweise einem Augenimplantat, erfasst und in ihrer Konzentration bestimmt werden können. Ein zentraler Aspekt stellt jedoch in den meisten Fällen die Ausgestaltung des Implantats, ins- besondere des Augenimplantats, selbst dar, welches für die Analytik zahlreichen Anforderungen und Randbedingungen genügen muss. Als geeignetes Matrixmaterial für derartige Implantate haben sich insbesondere Hydrogele erwiesen. Hydrogele sind wasserenthaltende, jedoch zumindest weitgehend wasserunlösliche Polymere, deren Moleküle chemisch, z. B. durch kovalente oder ionische Bindungen, oder physikalisch, z. B. durch Verschlaufen der Polymerketten, zu einem dreidimensionalen Netzwerk verknüpft sind. Hydrogele weisen in der Regel hydrophile Polymerkomponenten auf, welche bewirken, dass die Hydrogele in Wasser unter beträchtlicher Volumenzunahme aufquellen, wobei jedoch ihr stofflicher Zusammenhalt zumindest weitgehend erhalten bleibt. Hydrogele weisen eine hohe Biokompatibilität auf und haben zumeist gewebeähnliche mechanische Eigenschaften.
Hydrogelformkörper mit bestimmten Zusatzstoffen, die im Hydrogel-Netzwerk eingebettet sind, sind aus dem Stand der Technik bekannt, wobei unter einem Hydrogel-Netzwerk ein wasserenthaltendes Netzwerk verstanden wird, das aus einem Polymeren aufgebaut ist, das entweder an sich wasserunlöslich ist oder durch geeignete Maßnahmen wasserunlöslich gemacht wurde. Zu solchen geeigneten Maßnahmen kann sich insbesondere die Erzeugung von kovalenten oder ionischen Bindungen zwischen den Polymerbausteinen des Netzwerks gehören; auch physikalische Maßnahmen wie Verschlaufungen der Polymerbausteine sind bekannt.
Zu den Hydrogelformkörpern, die im Stand der Technik beschrieben werden, zählen z. B. Implantate für das Auge, die entweder von außen auf die Oberfläche des Auges aufgebracht (z. B. Kontaktlinsen) oder in eine Schicht beziehungsweise Kammer des Auges implantiert (z. B. Intraokularlinsen) werden. Beispiele dafür sind die in den nachfolgend aufgeführten Patentdokumenten beschriebenen Formkörper. Das ophthalmische Implantat zur Kontrolle des Grauen Stars aus der US 5,127,901 wird zwischen die Sclera (Lederhaut) und die Konjunktiva (Bindehaut) eingebracht und weist eine dafür geeignete Form auf.
Die Implantate der US 5,300,114 oder US 5,476,511 eröffnen die Möglichkeit, dass unterhalb der Konjunktiva medizinisch aktive Stoffe wirksam sein können. Ethylen-Vinylacetat- Copolymere werden als besonders geeignetes Polymer für das Implantat angesehen, das auch eine geeignete Diffusionsbarriere für den gezielt freizugebenden Wirkstoff darstellt, der sich z. B. in einer inneren Matrix aus diesem Polymer befindet. Auch die die Matrix mit dem Wirkstoff umhüllende Membran ist aus diesem Polymer aufgebaut. Zusätzlich enthalten diese Implantate einen Zusatzstoff, der den Verbrauch des Wirkstoffs anzeigt. Außerdem können diese Implantate auch Beschichtungen oder Abschnitte an bestimmten Stellen des Formkörpers aufweisen, die gerade nicht durchlässig - auch nicht zeitweilig - für den Wirkstoff sind, falls dies an bestimmten Stellen des Auges so erwünscht ist.
Die Implantate der US 6,416,777 und US 6,986,900 werden so ins Auge eingebracht, dass der medizinisch aktive Wirkstoff oberhalb der Macula (gelber Fleck der Netzhaut) angeordnet ist und das Implantat sich außerhalb der Sclera befindet. Ihre Geometrien weisen F-, C- oder L-Form auf. Das den Wirkstoff enthaltende Innere kann z. B. Tablettenform haben und das Polymere kann - je nach Anwendungsziel - für den Wirkstoff mehr oder weniger durchlässig sein. Das Polymer soll biokompatibel und nicht biologisch abbaubar sein. Ac- rylate und Silikone werden als bevorzugt aufgeführt. In einer Variante ist der Wirkstoff in einer Flüssigkeit gelöst, so dass für eine gezielte Abgabe aus dem Implantat gesorgt werden muss.
Die an solche Formkörper mit einem medizinisch aktiven Wirkstoff gestellten Anforderungen sind aber nicht ohne weiteres auf Formkörper übertragbar, in die Analyten eindringen und dort untersucht werden sollen. In letzterem Fall, bei welchem durch den Hydrogel- Formkörper Analyten nachgewiesen werden sollen, sind sogar oftmals diametral entgegen- gesetzte Anforderungen im Vergleich zu Wirkstoff-Implantaten zu stellen, da das bzw. die Sensormaterialien ja gerade nicht oder nur geringfügig im Implantat diffundieren sollen, sondern ortsgebunden im Implantat verbleiben sollen. Andererseits soll es dem nachzuweisenden Analyten ermöglicht werden, nahezu ungehindert und schnell zum Ort des Nachweises im Implantat zu diffundieren, damit die Analytkonzentration zeitnah erfasst werden kann. Dies stellt eine wesentliche Voraussetzung dafür dar, dass ggf. medizinische Ge- genmaßnahmen ergriffen werden können, wie beispielsweise eine entsprechende Medikation von Insulin.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Hydrogelformkörper bereitzustel- len, welcher den Nachweis eines oder mehrerer Analyten in einer Körperflüssigkeit, beispielsweise einer Augenflüssigkeit, ermöglicht und welcher die Nachteile bekannter Hydrogelformkörper zumindest weitgehend vermeidet. Insbesondere soll ein Hydrogelformkörper bereitgestellt werden, dessen äußere Form und dessen weiterer Aufbau es ermöglichen dass sich im Hydrogel neben einem zu bestimmenden Analyten (z. B. Glukose), mindestens eine Sensorkomponente und gegebenenfalls noch mindestens eine Referenzkomponente befinden.
Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.
Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Immobilisierung einer Sensorkomponente in dem Implantat durch eine Verkapselung der Komponenten in Mikro- oder Nanopartikeln vorzunehmen, die in einer Hydrogelmatrix verteilt, insbesondere dispergiert, sind. Besonders bevorzugt ist dabei eine zumindest im Wesentlichen homogene Verteilung.
Es wird daher ein Implantat zum Nachweis mindestens eines Analyten in einer Körperflüssigkeit, insbesondere einer Augenflüssigkeit, vorgeschlagen, welches eingerichtet ist, um in ein Körpergewebe eines Patienten, insbesondere eine Gewebeschicht und/oder eine Kammer eines Auges des Patienten, implantiert zu werden. Der Begriff eines Patienten umfasst dabei allgemein Lebewesen, insbesondere Menschen, wobei der Begriff nicht notwendigerweise eine Krankheit impliziert. So können auch beispielsweise Messungen an gesunden Menschen oder Tieren vorgenommen werden, um eine Metabo litkonzentration zu messen, um gegebenenfalls rechtzeitig Krankheiten erkennen zu können. Der Begriff Implantat soll jedoch auch den Fall umfassen, dass keine Implantation im eigentlichen Sinne vorgenommen wird, d.h. eine Einbringung in ein Gewebe eines Patienten, sondern soll auch ein einfaches Aufbringen auf ein derartiges Gewebe umfassen, also ein Aufbringen ohne die Notwendigkeit eines chirurgischen Eingriffes, also beispielsweise eine Kontaktlinse und/oder ein Inlay, welches beispielsweise unter einem Augenlid eines Patienten platziert werden kann.
Das Implantat weist eine Hydrogelmatrix mit mindestens einem Hydrogel auf, wobei das Implantat weiterhin in der Hydrogelmatrix dispergierte Sensorpartikel aufweist, wobei die Sensorpartikel mindestens eine Sensormatrix mit einem Sensormatrixmaterial (122) und mindestens ein Sensormaterial aufweisen.
Die Sensorpartikel sind vorzugsweise als Mikro- oder Nanopartikel ausgestaltet, vorzugsweise mit einem Partikeldurchmesser im Bereich weniger Mikrometer (z.B. <100 Mikrometer, vorzugsweise <20 Mikrometer) bis hin zu einigen 100 Nanometern.
Die Mikro- oder Nanopartikel sind vorzugsweise permeabel gegenüber dem Analyten ent- weder aufgrund ihrer Struktur oder aufgrund einer semipermeablen Hülle. Das Innere der Partikel ist so gestaltet, dass die Sensorkomponenten eine optimale Aktivität aufweisen.
Das Sensormaterial ist derart ausgestaltet, dass dieses sensitiv auf den nachzuweisenden Analyten reagiert. Vorzugsweise ist diese Sensoreigenschaft spezifisch für den nachzuwei- senden Analyten. Dabei können, wie aus dem oben beschriebenen Stand der Technik bekannt, verschiedene Nachweisprinzipien eingesetzt werden. Beispielsweise kann der Ana- lyt mit dem Sensormaterial chemisch reagieren (z.B. eine kovalente Bindung, eine Komplexbindung oder eine ähnliche Verbindung eingehen), wobei diese Bindung beispielsweise durch Änderung von Fluoreszenzeigenschaften des Analyten und/oder des Sensormate- rials und/oder der Sensormaterial-Analyt- Verbindung nachgewiesen werden kann. Auch lockerer Bindungen sind möglich, beispielsweise physikalische Bindungen und/oder Annäherungen von Sensormaterial und Analyt, welche beispielsweise wiederum spektroskopisch nachgewiesen werden können. In jedem Fall ist das Sensormaterial jedoch derart ausgestaltet, dass sich mindestens eine nachweisbare physikalische und/oder chemische Eigenschaft des Implantats ändert, wenn sich die Analytkonzentration in der Körperflüs- sigkeit, insbesondere der Augenflüssigkeit, ändert bzw. wenn Analyt in der Körperflüssigkeit vorhanden ist.
Ein wesentlicher Aspekt und Vorteil der Erfindung ist die Tatsache, dass die Eigenschaften von Hydrogelmatrix und Sensorpartikeln getrennt optimiert werden können. So benötigt man Implantate mit einer guten mechanischen Festigkeit, die bei Hydrogelen im Wesentlichen durch höhere Netzwerkdichte und relativ geringen Wassergehalt erzielt werden kann.
Werden jetzt aber für das Sensormaterial beispielsweise relativ große Biomoleküle wie Con A (104 kD), Glukoseoxidase (63 kD), Glukosedehydrogenase, Hexokinase oder GIu- cose Galactose binding protein (GGBP) verwendet, deren Funktionalität vom Vorliegen der nativen Konfiguration sowie von der Beweglichkeit der Biomo leküle abhängt, so wirken sich allerdings geringe Wassergehalte und dichte Netzwerke ungünstig auf die Aktivität und Beweglichkeit der Proteine aus. In den Mikropartikeln können die Umgebungsbe- dingungen für solche Proteine und/oder andere Sensorkomponenten unabhängig von den Anforderungen an das Implantat optimiert werden. Weiterhin kann das Sensormaterial auch ein Protein und/oder ein funktionell äquivalentes Fragment umfassen, Mutanten von Hexokinase und/oder GGBP und/oder Borsäureester derivate.
So können beispielsweise Hydrogele auch für die Mikropartikel bzw. Sensorpartikel verwendet werden, deren Wassergehalt über 90% beträgt. Da in solchen Fällen die Proteine wegen der geringen Netzwerkdichte teilweise aus den Partikeln heraus diffundieren könnten, werden die Sensorpartikel vorzugsweise mit einer semipermeablen Schicht beschichtet.
Dies können „klassische" LBL („layer-by-layer")-Schichten sein, es können aber auch vernetzte Proteine, Polysaccharide oder andere Polymere eingesetzt werden, die eine zweite, dichtere Hydrogelschicht um das Innere des Partikels bilden. Der Begriff LBL bezieht sich dabei auch auf die nacheinanderfolgende Abscheidung von entgegengesetzt geladenen Polyelektrolyten. Man kann zum Beispiel einen Sensorpartikel Partikel zunächst mit einem negativ oder positiv geladenen Polyelektrolyten beschichten und anschließend mit einem entsprechend entgegengesetzt geladenen Polyelektrolyten. Diesen Vorgang kann man wiederholen, bis die gewünschte Schichtdicke und Permeabilität erzielt wird. Es gibt auch Varianten, bei denen teilweise ungeladene Polymerschichten zwischen zwei entgegenge- setzt geladenen Schichten eingebracht werden. Alternativ kann man die „LBL" Schicht auch nicht schrittweise sondern durch einen Schritt aufbauen, indem in der Beschichtungs- lösung Komplexe aus den beiden entgegengesetzt geladenen Polyelektrolyten gebildet werden, die sich unter bestimmten Bedingungen auf der Oberfläche der Partikel abscheiden. Sind die Sensorkomponenten sehr groß oder ist die die Mikropartikel umhüllende Hydro gelmatrix besonders dicht, so können auch Mikropartikel ohne Membran verwendet werden.
Geeignete Lösungen für solche speziellen Sensorpartikel, insbesondere in dem Aufbau der LBL- Schichten, werden beispielsweise in den folgenden Patentdokumenten offenbart: WO 2005/089727, WO 2004/014540, WO 02/017888, WO 00/077281, WO 00/003797, EP-A 1 116 516, WO 99/047252, WO 99/047253, US 6,451,871, US 6,896,926, US 7,022,379 und US 6,926,965.
Geeignete Materialien für Sensorpartikel sind z.B. ionisch vernetzte Alginate und Mischungen von Alginaten und Polysacchariden oder Polysaccharidderivaten wie Carboxy- methylcellulose oder aber auch synthetische Polymere bzw. Copolymere wie Polyhydro- xyethylmethacrylat (P-HEMA), Polyacrylamide und Copolymere aus Acrylsäure und/oder Acrylsäure- und Methacrylsäurederivate wie Dimethylacrylamid, Hydroxyethyacrylat, Methacrylsäure. Grundsätzlich sind alle Polymere denkbar, die wasserlöslich und vernetzt oder vernetzbar sind. Es ist auch möglich, für die Sensorpartikel das gleiche Polymer wie für die Hydrogelmatrix zu benutzen, wobei sich im Allgemeinen jedoch die Polymere in ihrem Vernetzungsgrad unterscheiden sollten. Ein Beispiel hierfür sind Polyvinylalkohole mit unterschiedlichen Mengen funktioneller, vernetzbarer Gruppen.
Geeignete Hydrogele für die Sensorpartikel und/oder auch für die Hydrogelmatrix werden z. B. in den nachfolgenden Patentdokumenten offenbart: EP-B 0 641 806, EP-B 0 790 258, EP-B 0 807 265 und EP 0 637 490.
Neben Sensorpartikeln mit Mikro- oder Nanopartikeln, die die Sensormaterialien bzw. Sensorkomponenten enthalten, weist das Implantat vorzugsweise weiterhin mindestens eine zumindest weitgehend Analyt-invariante Referenzkomponente auf. Die Referenzkomponente kann insbesondere mindestens eine lumineszierende Komponente, insbesondere eine Fluoreszenzkomponente, aufweisen. Die Lumineszenzeigenschaften der luminszie- renden Komponente sollen zumindest weitgehend Analyt-invariant sein.
Die Referenzkomponente kann grundsätzlich auf verschiedene Weisen in das Implantat eingebracht werden. Beispielsweise kann die Referenzkomponente auf beliebige Weise in die Hydrogel- oder Sensormatrix eingebracht sein, beispielsweise in der Matrix dispergiert, gelöst, emulgiert oder suspensiert sein. Auch eine chemische Bindung, beispielsweise eine kovalente Bindung, eine ionische Bindung oder eine Komplexbindung, an eine oder mehrere Komponenten des Implantats, beispielsweise an die Hydrogelmatrix, ist möglich.
In einer besonderes bevorzugten Ausführungsform wird die mindestens eine Referenzkomponente mittels Referenzpartikeln in das Implantat eingebracht. So können Referenzpartikel in die Hydrogelmatrix eingebettet werden, die eine oder mehrere Referenzkomponenten enthalten. Weiterhin kann ein Referenzmatrixmaterial enthalten sein. Wiederum können diese Referenzpartikel vorzugsweise Mikro- oder Nanopartikel aufweisen, vorzugsweise mit einem Partikeldurchmesser im Bereich weniger Mikrometer (z.B. <100 Mikrometer, vorzugsweise <10 Mikrometer) bis hin zu einigen 100 Nanometern.
Grundsätzlich kann für das Referenzmatrixmaterial das oben bezüglich der Hydrogel- matrix Gesagte entsprechend gelten. Insbesondere können für das Referenzmatrixmaterial ebenfalls eine oder mehrere der oben beschrieben Materialien eingesetzt werden. Auch die Verwendung einer Hülle um die Referenzpartikel ist wiederum möglich, wobei bezüglich der Materialien und weiteren Eigenschaften ebenfalls wiederum auf das oben zur Hülle der Sensorpartikel Gesagte analog verwiesen werden kann. Die Sensor- und/oder Referenzpar- tikel sollten dabei relativ klein bezogen auf die Dicke des Hydrogelformkörpers sein, damit eine homogener Verteilung im Hydrogel bzw. Referenzmatrixmaterial möglich ist. Der Durchmesser sollte vorzugsweise nicht größer als ca. 10 % der Dicke des Hydrogels bzw. des Hydrogelformkörpers sein.
Die Referenzkomponenten können z. B. Fluoreszenzfarbstoffe oder hochmolekulare Derivate von Fluoreszenzfarbstoffen sein oder umfassen, die entweder auf der Oberfläche des Hydrogels, der Sensorpartikel und/oder der Referenzpartikel oder in der Matrix (Matrixmaterial) der Referenz- oder Sensorpartikel chemisch oder physikalisch gebunden sind.
Vorzugsweise sind die Referenzkomponenten zumindest weitgehend Analyt-invariant, d.h. ändern ihre nachweisbaren physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften (z.B. wiederum Fluoreszenz- und/oder Lumineszenzeigenschaften) im Wesentlichen auch bei Anwesenheit des nachzuweisenden Analyten nicht oder nur unwesentlich (z.B. um nicht mehr als 5%, vorzugsweise weniger). Zur oberflächlichen Anbindung der Farbstoffe können kovalente Bindungen dienen oder aber auch starke Komplexbindungen wie Biotin-Avidin. In diesen Fällen werden funktionelle Gruppen an der Oberfläche der Partikel mit funktionellen Gruppen am Farbstoffmolekül umgesetzt. Entsprechende Synthesevorschriften zur Kopplung von z.B. Amino- Gruppen, Thiol-Gruppen und Carboxy-Gruppen sind literaturbekannt. Auch können die Farbstoffe in LBL-Schichten oder anderen Schichten, die auf inerten Partikeln aufgebracht werden, eingebettet sein. In diesen Fällen kann der Farbstoff entweder aufgrund seiner z.B. Ladungseigenschaften zusammen mit den Polyelektrolyten abgeschieden werden, oder der Farbstoff ist direkt an einen der Polyelektrolyten kovalent gebunden.
Zur Bindung in den Partikeln können die Referenzkomponenten (im Folgenden ohne Beschränkung der allgemeinen Ausgestaltungsmöglichkeiten auch einfach „Farbstoffe" oder „Farbstoffmolekül" oder „Farbstoffgruppe" genannt) zum Beispiel direkt mit Monomeren polymerisiert werden und als Partikel gestaltet werden. In diesem Fall ist das durch die Polymerisation der Monomere entstehende Netzwerk vorzugsweise so engmaschig, dass das Farbstoffmolekül nicht mehr hinaus diffundieren kann. Eine solche physikalische Immobilisierung kann auch durch Quellung der Partikel in geeigneten Lösungsmitteln und Inkubation der gequollenen Partikel in einer Farbstofflösung erreicht werden. Dabei macht man sich die Tatsache zunutze, dass das Netzwerk in guten Lösungsmitteln seine Poren- große vergrößert (z.B. Polystyrol in Toluol) und nach Eindiffundieren der Farbstoffmoleküle im Anwendungslösungsmittel (Wasser oder physiologischer Lösung) die Porengröße wieder verringert. Dies ist besonders bei empfindlichen Farbstoffen von Vorteil, da so für den Farbstoff die Bedingungen der Polymerisation umgangen werden.
Eine andere Variante besteht darin, dass das Farbstoffmolekül selbst polymerisierbare funktionelle Gruppen enthält und zusammen mit dem Monomer copolymerisiert wird. Die Referenzpartikel zeichnen sich dadurch aus, dass sich ihr Messparameter z.B. Fluoreszenz nicht mit der Konzentration des Analyten ändert.
Das Implantat kann insbesondere einen Hydrogelformkörper aufweisen. Der Hydrogel- formkörper selbst wird dann vorzugsweise aus einem wasserlöslichen vernetzbaren Präpolymer und den Sensor- und Referenzpartikeln hergestellt. Dabei werden die Partikel in einer wässrigen Lösung des Präpolymeren homogen dispergiert und die wässrige Dispersion anschließend vernetzt (radikalisch z.B. photochemisch oder thermisch oder in 2+2 Cyc- loaddition). Der Formkörper weist bevorzugt einen maximalen Durchmesser von 10 mm und ein Oberflächen zu Volumen- Verhältnis von mindestens 8 auf. Diese Weiterbildung der Erfindung bewirkt, dass die Ansprechgeschwindigkeit des Implantats auf Änderungen der Analytkon- zentration in der Augenflüssigkeit typischerweise einen Wert von wenigen Minuten, vor- zugsweise von nicht mehr als 3-4 Minuten, nicht übersteigt. Der Formkörper muss nicht zwangsläufig eine runde Scheibe sein. Vielmehr sind beliebige Formen möglich, solange der die Form umschreibende Kreis nicht größer 10 mm ist.
Der Rand des Formkörpers kann im Wesentlichen rechtwinklig sein, wobei jedoch unter „im Wesentlichen" auch Abweichungen von bis zu 60°, vorzugsweise jedoch von nicht mehr als 20° und besonders von nicht mehr als 5° toleriert werden können. Die Dicke des
Formkörpers nimmt bevorzugt zum Rand hin ab. Der Rand hat einen bevorzugten Winkel von 0° bis 60°. Die Kanten können bevorzugt abgerundet sein. Der Formkörper kann pla- nar oder gewölbt sein. Die Wölbung hat bevorzugt einen Krümmungsradius von 14 mm bis 8 mm. Der Krümmungsradius der Wölbung soll insbesondere nicht kleiner 8 mm sein.
Ausführungsbeispiele
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt.
Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente.
Im Einzelnen zeigt:
Figur IA eine Hydrogelmatrix eines Implantats mit Sensorpartikeln mit Membran;
Figur IB eine Hydrogelmatrix eines Implantats mit Sensorpartikeln ohne Membran;
Figur 2 einen Formkörper eines Implantats in verschiedenen Ansichten; Figur 3 eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Formkörpers eines Implantats in einer Seitenansicht; und
Figur 4 eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Formkörpers eines Implantats in einer Seitenansicht.
In den Figuren IA und IB ist jeweils eine Hydrogelmatrix 110 eines Implantats 112 (das Implantat ist nur symbolisch dargestellt) dargestellt. Im Folgenden wird speziell die Anwendung der Erfindung auf ein Augenimplantat erläutert, wobei jedoch, wie oben ausgeführt, die Erfindung grundsätzlich auch auf Implantate 112 für andere Arten von Körpergewebe einsetzbar ist. Die Hydrogelmatrix 110 des Implantats 112 weist jeweils als Grundkomponente ein Hydrogel 114 auf. Der Wassergehalt, die Netzwerkdichte und die Form der Hydrogelmatrix 110 können jeweils optimiert sein für die spezielle Implantationsanwendung.
In beiden Fällen sind in der Hydrogelmatrix 110 Sensorpartikel 116 verteilt. Die Ausführungsbeispiele in den Figuren IA und IB unterscheiden sich dadurch, dass in Figur IA die Sensorpartikel 116 eine Membran 118 aufweisen, in dem Ausführungsbeispiel in Figur IB hingegen nicht. Es sind jedoch auch Ausführungsformen denkbar, in denen sowohl Sensorpartikel 116 mit Membran 118 als auch solche ohne Membran nebeneinander vorliegen.
Die Sensorpartikel 116 weisen jeweils eine Sensormatrix 120 mit einem Sensormatrixma- terial 122 und einem in dem Sensormatrixmaterial aufgenommenen Sensormaterial 124 auf. Das Sensormaterial 124 ist sensitiv für einen Analyten 126, welcher in den Figuren IA und IB symbolisch mit der Bezugsziffer 126 bezeichnet ist und welcher durch die Hydrogelmatrix 110 und vorzugsweise auch durch die Sensormatrix 120 diffundieren kann.
Weiterhin sind in der Hydrogelmatrix 110 in den dargestellten Ausführungsbeispielen Referenzpartikel 128 verteilt. Diese weisen ein Referenzmatrixmaterial 130 und eine Referenzkomponente 132 auf, wobei die Referenzkomponente 132 in diesem Ausführungsbeispiel an der Oberfläche und/oder im Inneren des Referenzmatrixmaterials 130 physikalisch und/oder chemisch gebunden ist. Beispielsweise kann ein einpolymerisierter Fluoreszenz- farbsto ff und/oder ein auf der Oberfläche des Referenzmatrixmaterials 130 und/oder des Referenzpartikels 128 angebrachter Fluoreszenzfarbstoff als Referenzkomponente 132 verwendet werden.
In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Formkörpers 210 eines Implantats 112 in ver- schiedenen Ansichten dargestellt. Die obere Ansicht zeigt eine Draufsicht, die mittlere Ansicht eine Schnittdarstellung von der Seite ohne Krümmung und die untere Ansicht eine Schnittdarstellung von der Seite mit einer Krümmung. Der Durchmesser D beträgt vorzugsweise nicht mehr als 10 mm, und die Dicke d vorzugsweise ca. 250 Mikrometer. Der Krümmungsradius R (unterste Darstellung) beträgt vorzugsweise zwischen 8 mm und 14 mm.
Weiterhin sind in der untersten Darstellung der Formkörpers 210 zwei mögliche Randformen überlagert dargestellt. Während die Randform 212 einen im Wesentlichen rechteckigen Rand zeigt, wie er beispielsweise mittels einer Gussform erzeugt werden kann, zeigt die Randform 214 eine spitz zulaufende Form. Hierbei sind vorzugsweise die Ränder der Randform 214 senkrecht zu einer Scheibenebene des Formkörpers 210. Ein derartiger Randverlauf 214 kann beispielsweise durch ein Lithographisches Herstellungsverfahren entstehen, bei welchem zur Aushärtung des Formkörpers 210 eine Bestrahlung senkrecht von oben erfolgt.
In den Figuren 3 und 4 sind weitere Ausführungsbeispiele von Randformen eines Formkörpers 210 dargestellt. So zeigt Figur 3 eine teilweise schräg verlaufende Randform. Dabei nimmt die Dicke des Formkörpers 210 von der Ausgangsdicke d zum Rand hin auf die Dicke d' ab. Während die Dicke d beispielsweise 250 Mikrometer betragen kann, kann die Randdicke d' beispielsweise 15 Mikrometer bis hin zu 250 Mikrometer betragen. Damit ergibt sich beispielsweise ein Randwinkel, welcher in Figur 3 mit α bezeichnet ist, von 0° bis hin zu 60°.
In Figur 4 sind wiederum zwei mögliche Randverläufe 410, 412 eines Formkörpers 210 überlagert, welche in weiteren Ausführungsbeispielen eingesetzt werden können. Hierbei ist mit der Bezugsziffer 410 eine Randgeometrie bezeichnet, welche (beispielsweise durch Verwendung einer entsprechenden Gussform) einen abgerundeten (z.B. kreisbogenförmigen oder elliptischen Verlauf) aufweist. Mit der Bezugsziffer 412 ist eine Randgeometrie bezeichnet, welche einen gekrümmten Verlauf aufweist, beispielsweise durch Verwendung eines Laserablationsverfahrens. Dieser gekrümmte Verlauf 412 kann einseitig vorgesehen sein (durchgezogene Linie 412) oder auch beidseitig (in Figur 4 gestrichelt dargestellt). Die Form des Hydrogelformkörpers 210 kann beispielsweise durch eine entsprechende Gussform definiert werden. Die Gussform ist vorzugsweise so gefertigt, dass ein Schrumpfen oder Quellen bei der Aushärtung der Ausgangsformulierung für die Formgebung be- rücksichtigt wird. Die Gussform kann ganz oder teilweise aus einem Kunststoff wie Polypropylen (PP), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyoxymethylen (POM) oder Polyetheresterketon (PEEK) oder aus Glas (UV- lichtdurchlässig) bestehen. Im Falle von geschlossenen Formen wird die Randgeometrie durch die geschlossene Gussform definiert. Im Falle von offenen Formen (Glasformen) kann der Rand photolithogra- phisch durch UV- Vernetzung definiert werden oder durch die Oberflächenspannung zwischen Präpolymerlösung und Formmaterial.
Auch kann im Falle von offenen Formen oder größeren Formstücken der Rand durch Ausschneiden definiert werden. Bei einem mechanischen Ausschneiden ergibt sich eine weit- gehend rechteckige Randgeometrie. Bei einem Ausschneiden mittels Laser kann bei Verwendung eines Gauß -Intensitätsprofils eine „abgerundete" Kante erzielt werden.
Nachfolgend wird die Herstellung eines Hydrogelformkörpers beispielhaft dargestellt.
Beispiel 1 Herstellung von Alginathydrogelpartikeln für die Sensorkomponenten:
Alginsäure-Natriumsalz wird in deionisiertem Wasser bei 55 0C unter Rühren gelöst. Die Alginatlösung wird mittels einer Zweistoffzerstäuberdüse (Firma Spraying Systems Co.) in ein mit Calciumchloridlösung befülltes Ultraschallbad versprüht, wo die Alginattropfen aushärten.
Die ausgehärteten Alginatpartikel werden über ein 30 μm Filtergewebe filtriert und das Filtrat durch Absitzen im Scheidetrichter aufkonzentriert. Anschließend werden die Alginatpartikel als 10%ige Lösung autoklaviert. Je nach gewünschtem Wassergehalt der Algi- natpartikel kann die Konzentration der Alginatlösung zwischen 0,2% und 10% variiert werden. Durch entsprechende Wahl des Alginattyps (Molekulargewicht, Verhältnis GuIu- ronsäure zu Manuronsäure) ist ein weiteres Feintuning der Netzwerkdichte möglich.
Beispiel 2 Optionale Vorbeschichtung der Alginatpartikel: Die Alginatpartikel werden abzentrifugiert und im Verhältnis 1:1 (w/v) mit Polyallylamin- Hydrochlorid in 10 mM Acetat-Puffer, pH 5,5 gemischt und 5 min inkubiert. Die Mischung wird zentrifugiert, der Überstand abgenommen und die Alginatpartikel zweimal im Verhältnis 1:2 (w/v) mit 10 mM Acetat-Puffer, pH 5,5 jeweils 2 min gewaschen und ab- zentrifugiert. Dieser Vorgang wird mit Polystyrolsulfonat in 10 mM Acetat-Puffer, pH 5,5 als zweite Schicht wiederholt. Der Vorgang wird so lange wiederholt, bis die gewünschte Anzahl Schichten aufgebracht wurde. Die Anzahl an Schichten sowie die Konzentration der Polyelektrolyte bestimmt die Dichte der Vorbeschichtung. Typische Konzentrationen sind zwischen 0,05% und 1%, typische Schichtzahlen zwischen 1 und 6.
Beispiel 3 Befüllung der vorbeschichteten Alginatkugeln mit Sensorkomponenten Dextran und ConA:
Die (optional vorbeschichteten) Alginatpartikel werden abzentrifugiert, einmal mit deioni- siertem Wasser gewaschen und wieder abzentrifugiert.
Die benötigte Menge Dextran wird abgewogen und in Wasser gelöst.
Auf 1 g abzentrifugiertes Alginatpartikel-Pellet wird 1 ml der Dextranlösung gegeben, durch Schütteln gemischt, im Ultraschallbad homogenisiert und über Nacht bei 2-8 0C inkubiert. Anschließend werden die Alginatkugeln abzentrifugiert und vom Überstand getrennt. Die aufgenommene Menge Dextran wird durch Differenzbildung der spezifischen Absorptionen von Überstand vor und nach Beladung errechnet. Typische Beladungen sind zwischen 0,01 und 10 mg Dextran pro g Alginatpartikel.
ConA wird in einer Konzentration von 5-15 mg/ml in TRIS-Puffer, pH 7,4 gelöst. Die benötigte Menge ConA wird auf das Dextran-befüllte Alginatpartikel-Pellet gegeben, durch Schütteln gemischt, im Ultraschallbad homogenisiert und über Nacht bei 2-8 0C inkubiert. Anschließend werden die Alginatkugeln abzentrifugiert und vom Überstand getrennt. Die aufgenommene Menge ConA wird durch Differenzbildung der proteinspezifischen Absorptionen von Überstand vor und nach Beladung errechnet.
Beispiel 4 Beschichtung der Alginatpartikel:
Die beladenen (optional vorbeschichteten) Alginatkugeln werden im Verhältnis 1:1 (w/v) mit Polystyrolsulfonat in 10 mM Acetat-Puffer, pH 5,5 gemischt und 5 min inkubiert. Die Mischung wird zentrifugiert, der Überstand abgenommen und die Alginatkugeln zweimal im Verhältnis 1 :2 (w/v) mit 10 mM Acetat-Puffer, pH 5,5 jeweils 2 min gewaschen und abzentrifugiert. Dieser Vorgang wird abwechselnd mit Polyallylamin-Hydrochlorid in 10 mM Acetat-Puffer, pH 5,5 und Polystyrolsulfonat in 10 mM Acetat-Puffer, pH 5,5 wie- derholt, bis die gewünschte Anzahl Schichten aufgebracht sind. Die Anzahl an Schichten sowie die Konzentration der Polyelektrolyte bestimmt die Dichte der Vorbeschichtung. Typische Konzentrationen sind zwischen 0,05% und 1%, typische Schichtzahlen zwischen 10 und 60.
Bsp. 5 Herstellung der Formulierung:
Eine 10%ige Referenzpartikel-Suspension wird im Ultraschallbad homogenisiert.
990 mg beschichtete Sensorpartikel werden mit 8,415 g einer 20 bis 40%igen Lösung von Acrylamidoacetaldehydo-l^-acetal von Polyvinylalkohol durch Rühren gemischt. 495 μl 10%ige Referenzpartikel-Suspension werden zupipettiert und die Mischung im Ultraschallbad homogenisiert. Danach wird die Formulierung ca. 3 Stunden auf einem Rollenblock gerollt.
Bsp. 6 Herstellung von Implantaten:
Die Formulierung wird in eine Spritze gefüllt und mittels einer Druckluft-betriebenen Dosiereinheit in einen Formkörper (weibliche Seite BK7 Glas, männliche Seite Quarzglas) dosiert. Der Formkörper wird geschlossen und unter UV-Licht (Hamamatzu Mercury- Xenon Lampe) für ca. 5 sec bestrahlt. Das vernetzte Implantat wird aus dem Formkörper entnommen, an Luft getrocknet und verpackt.
Es werden bereits Implantate mit 2 und 4 mm Durchmesser und einer Dicke von ca. 140 bis 250 μm hergestellt und ins menschliche Auge implantiert. Es kommen Implantate mit Krümmungsradien von 12 mm, 8,6 mm und planare Implantate zum Einsatz. Die Ränder werden durch Ausstanzen oder durch Formschluss definiert.
Es werden auch Ränder mit Phasen an der Ober- und Unterseite eingesetzt. Das Ausschneiden mittels Excimer Laser wird ebenfalls durchgeführt. Bezugszeichen
110 Hydrogelmatrix
112 Implantat
114 Hydrogel
116 Sensorpartikel
118 Membran
120 Sensormatrix
122 S ensormatrixmaterial
124 Sensormaterial
126 Analyt
128 Referenzpartikel
130 Referenzmatrixmaterial
132 Referenzkomponente
210 Formkörper
212 rechtwinklige Randform
214 spitz zulaufende Randform 10 runder Randverlauf 12 gekrümmter Randverlauf

Claims

Patentansprüche
1. Implantat (110) zum Nachweis mindestens eines Analyten (126) in einer Körperflüssigkeit, insbesondere einer Augenflüssigkeit, wobei das Implantat (110) eingerichtet ist, um in ein Körpergewebe eines Patienten, insbesondere eine Gewebeschicht und/oder eine Kammer eines Auges des Patienten, implantiert zu werden, wobei das Implantat (110) eine Hydrogelmatrix (110) mit mindestens einem Hydrogel (114) aufweist, wobei das Implantat (110) weiterhin in der Hydrogelmatrix (110) disper- gierte Sensorpartikel (116) aufweist, wobei die Sensorpartikel (116) mindestens eine Sensormatrix (120) mit einem Sensormatrixmaterial (122) und mindestens ein Sensormaterial (124) aufweisen.
2. Implantat (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Sensormaterial (124) mindestens eines der folgenden Materialien aufweist: Concanavalin A; Gluko- seoxidase; Glukosedehydrogenase; Hexokinase; Glucose Galactose-bindendes Protein; ein Protein und/oder ein funktionell einem Protein äquivalentes Fragment; einen Mutanten von Hexokinase; einen Mutanten von Glucose Galactose-bindendem Protein; ein Borsäureesterderivat.
3. Implantat (110) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensorpartikel (116) eine für den Analyten (126) zumindest teilweise permeable Hülle (118), insbesondere eine Membran, aufweisen.
4. Implantat (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Hülle (118) diffusi- onshemmende Eigenschaften für das mindestens eine Sensormaterial (124) aufweisen, insbesondere für das mindestens eine Sensormaterial (124) zumindest weitge- hend undurchlässig ist.
5. Implantat (110) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hülle (118) mindestens eine der folgenden Materialien aufweist: ein vernetztes Protein; ein Polysaccharid; ein vernetztes Polysaccharid; ein Polymer, insbesondere ein Hydrogel mit einer die Dichte des Hydrogels der Hydrogelmatrix (110) übersteigenden Dichte; eine layer-by-lay er- Schicht.
6. Implantat (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensormaterial (124) mindestens eines der folgenden Materialien aufweist: ein Molekül und/oder eine Gruppe, welche bei Anwesenheit eines Analyten (126) mindestens eine chemische oder physikalische Eigenschaft ändert, insbesondere ei- ne Lumineszenzeigenschaft, insbesondere eine Fluoreszenzeigenschaft; ein Molekül und/oder eine Gruppe, wobei der Analyt (126) bei Annäherung und/oder Reaktion mit dem Molekül und/oder der Gruppe mindestens eine chemische oder physikalische Eigenschaft ändert, insbesondere eine Lumineszenzeigenschaft, insbesondere eine Fluoreszenzeigenschaft; - ein Molekül und/oder eine Gruppe, wobei der Analyt (126) mit dem Molekül und/oder der Gruppe eine chemische oder physikalische Bindung eingeht, welche durch Änderung mindestens einer chemischen oder physikalischen Eigenschaft nachweisbar ist, insbesondere durch Änderung einer Lumineszenzeigenschaft, insbesondere durch Änderung einer Fluoreszenzeigenschaft.
7. Implantat (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Sensormatrixmaterial (122) und die Hydrogelmatrix (110) derart ausgestaltet sind, dass das mindestens eine Sensormaterial (124) in dem Sensormatrixmaterial (122) einen höheren Diffusionskoeffizienten aufweist als in der Hydrogelmatrix (HO), insbesondere als in dem mindestens einen Hydrogel (114) der Hydrogelmatrix
(110).
8. Implantat (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Sensormatrixmaterial (122) eine geringere Dichte aufweist als die Hydrogelmatrix (110), insbesondere als das Hydrogel (114) der Hydrogelmatrix (110).
9. Implantat (1 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensormatrixmaterial (122) ein Hydrogel mit einem Wassergehalt aufweist, welcher den Wassergehalt des Hydrogels (114) der Hydrogelmatrix (110) übersteigt.
10. Implantat (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Hydrogel des Sensormatrixmaterials (122) einen Wassergehalt von mindestens 70 Gewichtsprozent, vorzugsweise von mindestens 85 Gewichtsprozent, aufweist.
11. Implantat (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensormatrixmaterial (122) mindestens eines der folgenden Materialien aufweist: ein Alginat, insbesondere ein ionisch vernetztes Alginat; ein Polysaccharid; ein Polysaccharidde- rivat, insbesondere Carboxymethylcellulose; ein synthetisches kovalent oder über Wasserstoffbrückenbindung vernetztes oder ionisch vernetztes Polymer oder Copo- lymer, insbesondere Polyvinylalkohol und/oder Polyhydroxyethylmethacrylat; ein Polyacrylamid; ein eine Acrylsäure-Einheit enthaltendes Copolymer; ein Acrylsäure- derivat oder ein Methacrylsäurederivat, insbesondere Dimethylacrylamid, Hydroxye- thyacrylat oder Methacrylsäure.
12. Implantat (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hydrogel- matrix (110) und das Sensormatrixmaterial (122) ein chemisch identisches Hydrogel
(114) mit jeweils unterschiedlichem Vernetzungsgrad aufweisen, wobei insbesondere das Hydrogel (114) der Hydrogelmatrix (110) einen höheren Vernetzungsgrad aufweist als das Hydrogel des Sensormatrixmaterials (122).
13. Implantat (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Implantat (110) weiterhin mindestens eine zumindest weitgehend Analyt-invariante Referenzkomponente (132) aufweist.
14. Implantat (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Referenzkomponen- te (132) mindestens eine lumineszierende Komponente, insbesondere eine Fluoreszenzkomponente, aufweist, wobei die Lumineszenzeigenschaften der luminszieren- den Komponente zumindest weitgehend Analyt-invariant sind.
15. Implantat (110) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei das Imp- lantat (110) in der Hydrogelmatrix (110) implantierte Referenzpartikel (128) aufweist, wobei die Referenzpartikel (128) die mindestens eine zumindest weitgehend Analyt-invariante Referenzkomponente (132) aufweisen, wobei die Referenzpartikel (128) weiterhin mindestens ein Referenzmatrixmaterial (130) aufweisen, wobei die Referenzkomponente (132) an der Oberfläche und/oder im Inneren des Referenzmat- rixmaterials (130) physikalisch und/oder chemisch gebunden ist.
16. Implantat (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die physikalische und/oder chemische Bindung mindestens eine der folgenden Bindungen umfasst: eine kovalente Bindung; eine Komplexbindung; eine ionische Wechselwirkung und/oder eine ionische Bindung.
17. Implantat (110) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Referenzkomponente (132) zumindest teilweise durch Polymerisation mit dem Referenzmatrixmaterial (130) verbunden ist.
18. Implantat (110) nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei die Referenzkomponente (132) zumindest weitgehend physikalisch in dem Referenzmatrixmaterial (130) immobilisiert ist, insbesondere durch eine Quellung.
19. Implantat (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Implantat (HO) einen Hydrogelformkörper aufweist, wobei der Hydrogelformkörper eine im
Wesentlichen flache, runde Gestalt aufweist, wobei der Durchmesser des Hydrogel- formkörpers nicht größer ist als 10 mm.
20. Implantat (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Hydrogelformkörper ein Oberflächen-zu- Volumen- Verhältnis von mindestens 5, vorzugsweise von mindestens 8 aufweist.
21. Implantat (110) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche wobei der Formkörper einen im Wesentlichen rechtwinkligen Rand aufweist.
22. Implantat (1 10) nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei der Formkörper eine Wölbung mit einem Krümmungsradius zwischen 5 mm und 20 mm, besonders bevorzugt zwischen 8 mm und 14 mm aufweist.
23. Implantat (1 10) nach einem der vier vorhergehenden Ansprüche, wobei der Formkörper eine Dicke von nicht mehr als 250 Mikrometern aufweist.
24. Implantat (110) nach einem der fünf vorhergehenden Ansprüche, wobei der Formkörper im Randbereich eine Dicke von nicht mehr als 250 Mikrometern, vorzugswei- se eine Dicke zwischen 15 Mikrometern und 250 Mikrometern aufweist.
25. Implantat (1 10) nach einem der sechs vorhergehenden Ansprüche, wobei der Formkörper einen abgerundeten Rand aufweist, insbesondere einen abgerundeten Rand mit einem Gaußprofϊl.
26. Implantat (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend einen Formkörper, wobei der Formkörper zumindest teilweise unter Verwendung eines La- serablationsverfahrens und/oder eines lithographischen Verfahrens und/oder eines Gussverfahrens hergestellt ist.
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