DE708243C

DE708243C - Verfahren zur Herstellung von kuenstlich geformten Gebilden aus tierischen Elastin- und bzw. oder Kollagenfasern oder solche enthaltenden Stoffen

Info

Publication number: DE708243C
Application number: DEN36282D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Wilhelm Schulte
Original assignee: Koninklijke Pharmaceutische Fabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Pharmaceutische Fabrieken NV
Priority date: 1933-02-11
Filing date: 1934-02-03
Publication date: 1941-07-16
Also published as: DE754724C; FR45424E; FR825186A; DE719074C; US2039262A; FR773638A; BE401399A; US2058835A; NL36701C; FR767607A; BE422990A; NL36703C; NL43677C; NL43886C; BE404337A; NL41884C; GB422990A; US2039263A

Description

Verfahren zur Herstellung von künstlich geformten Gebilden aus tierischen Elastin-und bzw. oder Kollagenfasern oder solche enthaltenden Stoffen Zum Vernähen von Operationswunden bedient sich der Chirurg eines besonderen Nähgutes, das die Wundränder bis zur erfolgten Verheilung zusammenzuhalten hat. Für Tiefennähte nimmt man ein Nähgut, das nasch einer gewissen Zeit vom Körper aufgenommen wird. Resorbierbares Nähgut hat den großen Vorzug, daß man es nach Abheilung der Wunde nicht aus den Stichkanälen zu entfernen braucht, sondern daß es nach und nach verschwindet.
Das bis jetzt fast ausschließlich verwendete Nähgut wird nach einem sehr umständlichen Verfahren aus Därmen hergestellt. Hierzu geht man vom Darm des Hammels aus oder, genauer gesagt, von dessen Dünndarm, aus dem ein für Operationszwecke geeigneter Nähfaden von etwa 21/2 m Länge hergestellt werden kann.
Die Verwendung dieses Darmkatgutes ist aber mit großen Schwierigkeiten verbunden. An erster Stelle kann man seine Keimfreiheit nicht mit Sicherheit gewährleisten. Weiter weist es nicht immer genügende Zugfestigkeit auf. Man hat deshalb schon lange nach einem Ersatz für Darmkatgut gesucht und meinte, diesen in tierischen Fasern, wie Sehnen und Fleisch, gefunden zu haben, die an sich schon keimfrei oder arm an Keimen bzw. leicht zu entkeimen sind. Dieses Ausgangsgut wurde erst zerfasert und darauf in einer im Textilgewerbe üblichen Weise, d. h. trocken, versponnen, wobei die verschiedenen Bearbeitungen aseptisch ausgeführt wurden. Man erhielt in dieser Weise nicht nur chirurgisches Nähgut, sondern auch Violinsaiten, Schlägerbespannungen usw.
Man hat weiter vorgeschlagen, Kunstdärme für die Wurstfabrikation dadurch herzustellen, daß man Sehnen im Wasser aufweicht, dieselben auswalzt und darauf zu einem Brei stampft; die flüssige Masse wird durch eine Ringdüse ausgespritzt, wodurch sie zu einem den Darm bildenden Schlauch geformt wird. Die Art der Vorbehandlung der Sehnen, das Zerstampfen, hat zur Folge, daß die Faserstruktur zerstört wird, so daß höchstens Teile oder Trümmer der Elementarfasern in dem zerstampfen Gut vorliegen. Schließlich ist auch schon beschrieben worden, Keratin, Kollagen und Glutin oder diese Stotte enthaltendes tierisches Gut in Lösung zu bringen und darauf wieder in Form von Fasern usw. zu koagulieren. Das Lösen geschieht mit ammoniakalischen Lösungen von Schwermetallsalzen, die Koagulation mit Säuren. Mresentlich ist aber, daß durch das Lösen des Gutes der Faseraufbau, insoweit anfangs vorhanden, ganz und gar vernichtet wird.
Bei der Anwendung aller dieser bekannten Verfahren ist man auf große Schwierigkeiten gestoßen; eine wirtschaftliche Herstellung ist nämlich nicht möglich, während die erhaltenen Erzeugnisse, z. B. chirurgisches Nähgut. nicht genügende Güte aufweisen. Für Nähgut geht dies wohl auch aus der Tatsache hervor, daß man auch jetzt noch resorbierbares chirurgisches Nähgut ausschließlich aus Hammeldärmen herstellt.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, künstliches Leder in der Weise herzustellen, daß Abfälle sortierter Felle bis zum beginnenden Zerfall in Kalkwasser eingeweicht, gründlich mit Wasser gewaschen, mit einem Zerreiber, d. Ii. einem mit Nägeln versehenen Werkzeug, zum Zweck der Zerfaserung bearbeitet, nach erfolgtem Homogenisieren einem Zinkstilfatbade ausgesetzt, darauf auf Leinwand ausgebreitet oder in Formen gegossen und getrocknet werden. Eine Zerfaserung im Sinne der vorliegenden Erfindung ist nach dem bekannten Verfahren nicht möglich, auch dann nicht, wenn die Abfälle lange Zeit mit Kalk behandelt werden. Abgesehen davon wird die Masse nach dein älteren Vorschlag nicht durch Düsen gepreßt.
Gegenstand der Erfindung ist ein neues Verfahren, aus tierischen Elastin- und bzw. oder Kollagenfasern oder diese Fas°rn enthaltendem Gute, wie Sehnen und Häute, Fäden. Saiten. Bänder, Filme usw., z. B. chirurgisches Nähgut, Violinensaiten oder Schlägerbespannungen, herzustellen.
Ihr liegen die Erkenntnis und die Aufgabe zugrunde, daß inan zur Erzielung von besonders hochwertigen Erzeugnissen einerseits unbedingt den Faseraufbau des Ausgangsgutes aufrechterhalten, andererseits aber die Einzelfasern besser als bisher miteinander in Verbindung bringen muß.
Erfindungsgemäß erreicht man den erwünschten Zweck dadurch, daß man das Ausgangsgut aufquellen läßt, das gequollene Gut in Zerfaserungsvorriclitungen, z. B. Hammer-oder Daumenschlagmühlen, in seine Elementarfasern zerlegt und eine Aufschwemmung dieser Elementarfasern herstellt. Die Fertigstellung der Faseraufschwemmung geschieht vorzugsweise in einer Homogenisiervorrichtung. I)ir@e.-lttfsch«@mmung wird dann durch Düsen mit einem dem Zweck angepaßten Querschnitt in ein Schrumpfbad gepreßt. In dieser Weise entgeht man den Schwierigkeiten, die den bekannten Verfahren anhaften, und erhält Erzeugnisse, die neben anderen gewünschten Eigenschaften große Zugfestigkeit besitzen. Für die Zuführung der Aufsehweinmung zu den Düsen können beliebige geeignete Vorrichtungen, z. B. Spinnpumpen der in der Kunstseidenindustrie üblichen Art, verwendet werden.
Man kann folgendermal5en arbeiten: Man läßt zunächst das Ausgangsgut, z. B. die Sehnen, in einem Quellniittel quellen, vorzugsweise, bis eine als anscheinend homogen zu bezeichnende Masse entstanden ist. Dadurch «-erden die Fasern aus dem Gesamtverbancle gelockert. Hierbei muß man dafür sorgen, daß bei der Quellung nicht nur der Faseraufbau erhalten bleibt, sondern auch die Wirkung des Quellmittels nicht so stark ist, daß die Fasern in beträchtlicher Weise geschädigt werden, da sie sonst an Festigkeit, Elastizität und Resorbierbarkeit einbüßen würden. Eine in dieser Weise erhaltene gecItiallene Masse unterscheidet sich von einer homogenen Masse, die man erhält, wenn man einen Stofft in wahre oder kolloidale Lösung bringt.
Durch Zerfaserung erhält man eine Faseraufschweniinung mit gleichmäßig darin verteilten Einzelfasern. Besonders wichtig ist, daß die Fasern möglichst lang bleiben, da von ihrer Länge die Festigkeit des herzustellenden Erzeugnisses abhängt. Wird beispielsweise das Ausgangsgut in einer Kolloidmühle gemahlen und dadurch der Faseraufbau vernichtet, so erhält man bei der weiteren Verarbeitung ein Erzeugnis, das keine Zugfestigkeit aufweist.
Zur Herstellung der erwünschten Faserkonzentration in der Aufschwemmung kann man das Quellen und das Zerfasern in der dazu benötigten Menge des Quellmittels vornehmen. Man kann aber auch, und zwar vorzugs«-eise, zunächst das Ausgangsgut in einer geringen Menge des Quellinittels quellen lassen und zerfasern und während bzw. nach der Zerfaserung, z. B. bei der Hamogenisierung, die weiter nötige Menge des Quellmittels mit derselben oder einer anderen Konzentration zufügen. Dabei ist darauf zu achten, daß auch durch den nachträglichen Zusatz des Quellmittels eine Beschädigung des Faseraufbaus des Ausgangsgutes nicht herbeigeführt wird.
Als Ouellmittel sind verdünnte Lösungen von organischen oder anorganischen Säuren oder sauer reagierenden Verbindungen sehr geeignet, z. B. Lösungen von Milchsäure, Ameisensäure, Phosphorsäure, Salzsäure, Kalium- oder Natriumbisulfat, Kaliumbi-und -tetraoxylat. Die vorteilhafteste Konzentration dieser Stoffe im Duellbade hängt von der Art des verwendeten Mittels und wahrscheinlich in der Hauptsache von seiner Wasserstoffionenkonzentration ab. So lieferten Versuche mit 2,5 o/oiger Milchsäure, 2,3o%iger Ameisensäure, o,i25.o/oiger Phosphorsäure einen ausgezeichneten Erfolg. Alle diese Lösungen haben einen pH-Wert von ungefähr 2. Auch eine o,oi n Salzsäure ist brauchbar.
Auf die Verwendung von Lösungen mit einem pH-Werte von ungefähr 2 ist die Erfindung nicht beschränkt. Die Wasserstoffionenkonzentration kann geringer, jedoch auch größer sein. Bevorzugt werden Bäder mit einem pH-Werte zwischen ungefähr 1,3 und 2,5. So kann man bei Verwendung von Salzsäure eine Konzentration von 0,04 n wählen. Bei wesentlich höheren Konzentrationen geht die Aufquellung weniger gut.
Man preßt nun die Aufschwemmung, gegebenenfalls nach Sieben, durch Düsen in ein Schrumpfbad; durch die Wirkung dieses Bades wird wahrscheinlich das während des Ouellens in die Fasern eingetretene Wasser wieder ausgeschieden, wodurch die Fasern schrumpfen und sich wieder abscheiden. Die abgeschiedenen Erzeugnisse werden in an sich bekannter Weise weiterverarbeitet.
Als Schrumpfmittel eignen sich säurebindende Stoffe, z. B. Alkalien oder alkalisch reagierende Verbindungen, wie Ammoniak und Natriumbicarbonat. Vorzugsweise verwendet man sie in verdünnten Lösungen. So hat sich bei Anwendung von o,oi n Salzsäure als Duellmittel 0,03 o/oiges Ammoniak (etwa o,oi7 n) oder eine o,o8o/oige Lösung von Natriumbicarbonat (etwa o,oi n) als Schrumpfmittel als sehr geeignet herausgestellt. Die erwähnten Stoffe beeinflussen in den angegebenen Konzentrationen die gebildeten Erzeugnisse, was deren Resorhierbarkeit, Festigkeit und Elastizität anbelangt, in keiner Weise schädlich.
Sobald aus den ausgeschiedenen Erzeugnissen das meiste Wasser entfernt ist, NveisQn sie schon eine merkliche Festigkeit auf, die durch das darauffolgende Trocknen und gegebenenfalls Nachbehandeln noch wesentlich steigt. Auf diese Weise erzeugte Fäden sind durchscheinend und gleichen in allem den aus Hammeldärmen hergestellten, nur sind sie wesentlich fester und vollkommen keimfrei.
Die Stärke des erhaltenen Erzeugnisses hängt auch von der Konzentration der Fasern in der Aufschwemmung ab; mittels der Menge des Duellmittels kann man diese Konzentration leicht regeln, wodurch man imstande ist, beispielsweise starke bis sehr dünne Fäden herzustellen. Als Beispiel kann folgendes dienen: Man kann die Faseraufschwemmung derart verdünnen, daß in ioo ccm nur i2 mg trokkener Faserstoff enthalten sind; mit einer derartigen Masse kann man in der beschriebenen Weise Fäden mit einem Durchmesser von o,o5 mm herstellen. Diese Fäden weisen dennoch eine wesentliche Festigkeit auf. Falls erwünscht, kann man noch dünnere Fäden herstellen. Stärkere Fäden können dadurch hergestellt werden, daß man konzentriertere Aufschwemmungen beispielsweise mit io g oder mehr Trockenstoff für je ioo ccm verspinnt oder daß man verschiedene Einzelfäden zusammendreht.
Das Arbeiten mit einer dünneren Faseraufschwemmung hat den Vorteil, daß das Durchpressen der Masse durch die Düsen gleichmässiger geschieht, so daß man auch ein gleichmäßigeres Erzeugnis erhält. Weiter wirkt die Schrumpfflüssigkeit wesentlich gleichmäßiger auf die Fasermasse, so daß mehr als eine oberflächliche Beinflussung stattfindet und das Erzeugnis homogener wird.
Man kann das Ausgangsgut, z. B. Sehnen oder Häute, in keimfreiem Zustande dem tierischen Körper entnehmen und es während der ganzen Behandlung unter aseptischen bzw. antiseptischen Bedingungen halten. Auch kann man natürlich erst in einem beliebigen Zeitpunkt der Bearbeitung, beispielsweise am Ende, entkeimen. Auf diese Weise erhält man ein vollkommen keimfreies Gut.
Aus den nach der Erfindung hergestellten Fäden kann man Gewebe anfertigen; sowohl die Fäden wie auch die Gewebe kann man mit geeigneten Chemikalien, beispielsweise mit Cumol oder Jod, tränken. Weiter können sie gegerbt werden, z. B. mit Alaun, oder gehärtet, z. B. mit Formaldehyd. Auch kann man die Fäden oder die daraus hergestellten Gewebe färben.
Wenn man Saiten, Bänder, Filme o. dgl. für andere Zwecke als für die Heilkunde herstellen will, braucht man nicht unter keimfreien Bedingungen zu arbeiten bzw. zu entkeimen. Das bei der Herstellung stattfindende Trocknen genügt, um einer Zersetzung vorzubeugen.
Die an sich schon bedeutende Festigkeit der in der oben beschriebenen Weise gewonnenen Erzeugnisse kann noch dadurch ganz außerordentlich gesteigert werden, daß man ihnen pflanzliche, tierische oder künstliche Fasern einverleibt. In Betracht kommen beispielsweise Flachs-, Ramie-, Woll- und Kunstseidenfasern. Das Zumischen der anderen Fasern kann in jedem dazu geeigneten Stadium vorgenommen werden, z. B. bei der Zerfaserung oder der Homogenisierung des Ausgangsgutes oder nach dem Auspresssen der homogenisierten Masse; im letzten Fall kann man die zusätzlichen Fasern zweckmäßig in der Form eines Schleiers anwenden.
Zur Erläuterung der Erfindung wird an Hand einer Zeichnung die Herstellung von chirurgischem Nährgut aus Sehnen beschrieben. Dabei wird angenommen, daß die Sehnen dem tierischen Körper keimfrei entnommen sind und alle folgenden Bearbeitungen aseptisch ausgeführt werden.
Die Sehnen werden im Gefäß 16 in ein geeignetes Duellmittel gebracht, beispielsweise in eine 2'T°/oige Milchsäurelösung. Nachdem die Sehnen genügend aufgequollen und demzufolge der Verband zwischen den einzelnen Fasern genügend gelockert ist, wird das Gut zwischen Walzen 17 gequetscht und darauf in einem Zerfaserer 18 in die Grundfasern zerlegt.
Nach der Zerfaserung fügt man noch mehr Duellmittel zu, beispielsweise '/2°/oige Milchsäure, und zwar in derartiger Menge, daß in der Auf schwemmung die gewünschte Konzentration an Fasern erreicht wird. Darauf wird die Aufschwemmung durch Düsen i9 der gewünschten Form in ein Schrumpfbad 2o gespritzt. Zweckmäßig bewegt sich in diesem Bad ein endloses Band 2 1, auf das man die Aufschwemmung spritzt und das die in der Form eines Fadens abgeschiedene Fasermasse durch das Bad führt. Als Schrumpfflüssigkeit dient beispielsweise eine Ammoniaklösung von 1 °/o.
Die Schrumpfflüssigkeit kann von oben und, wenn man das Band als Sieb ausbildet, auch von unten durch das Sieb hindurch auf die Fasermasse einwirken. Die Länge des Bandes richtet sich nach der Konzentration der verwendeten Schrumpfflüssigkeit.
Die Verwendung eines Bandes ist auch noch für einen anderen Zweck als für das Hindurchführen des abgeschiedenen Gutes durch das Bad von großer Bedeutung. Hierdurch werden nämlich die Einzelfasern in der Hauptsache gleichgerichtet, so daß sie später der Länge nach in dem Faden oder Band liegen, wodurch Festigkeit und Gleichmäßigkeit günstig beeinflußt «-erden.
Von dem Band gelangt die gut zusammenhängende Fasermasse in eine Vorrichtung, in der die größte Menge der Flüssigkeit abgepreßt wird, z. B. zwischen Walzen 22. Darauf gelangt die Fasermasse in dieTrocknungsvorrichtung 23, wo der Wassergehalt noch weiter verringert wird. Als zweckmäßig hat sich herausgestellt, für die Durchführung des Fasermaterials durch das Schrumpfbad 21, die Walzen 22 und die Trockenvorrichtung 23 ein einziges endloses Band, z. B. ein Siebband, zu verwenden.
Die in dieser Weise erhaltene Fasermasse kann nun in der Vorrichtung 24 zu einem Faden zusammengedreht und in der Vorrichtung =5 in gespanntem Zustand weiter getrocknet werden. Sollen stärkere Fäden hergestellt werden, so werden mehrere Einzelfäden in der Zwirnvorrichtung26 zu einem stärkeren Gesamtfaden zusammengezwirnt.
Falls erwünscht. kann man den Faden darauf noch durch ein oder mehrere Bäder hindurchführen, in denen er abhängig vom beabsichtigten Zweck mit verschiedenen Stoffen behandelt werden kann. Ein derartiges Bad ?7 kann beispielsweise Chemikalien, wie Cumol, Jodjodkalilösung, Alkohol und Alaun, enthalten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung von künstlich geformten Gebilden, wie Fäden, Saiten, Bänder und Folien, aus tierischen Elastin- und bzw. oder Kollagenfasern oder solche enthaltenden Stoffen in vorbehandeltem Zustand unter Pressen durch Düsen, gegebenenfalls unter Beimischung von Textilfasern in einem beliebigen Stadium, dadurch gekennzeichnet, daß man in anorganischen oder organischen Säuren oder sauer reagierenden Verbindungen gequollene, vorzugsweise in Hammer- oder Daumenschlagmühlen zu Elementarfasern zerfaserte Sehnenoder Häute aufschwemmt und die Aufschwemmung hierauf in ein Schrumpfbad aus verdünnten Lösungen säurebindender Stoffe preßt.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man in einer sauren Lösung, deren H-Ionenkonzentration einem pH-Wert von etwa 1,3 bis 2,5 entspricht, z. B. in einer 2,5 °/oigen Lösung von Milchsäure, aufquillt.
3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Sehnen- oder Hautfasern in einer besonderen Homogenisiervorrichtung aufschwemmt. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auf schwemmung der Fasern im Schrumpfbad auf ein Band, vorzugsweise ein als Sieb ausgebildetes endloses Bard, gepreßt wird, das sich durch das Bad hindurchbewegt.