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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernung einer wenigstens einen Seidenfaden umgebenden Schicht aus Sericin sowie einen Seidenfaden. Seidenfäden sind ein Naturprodukt, die aus dem Kokon einer Seidenraupe, die sich zum Verpuppen in diesen eingesponnen hat, gewonnen wird. Die Raupe stellt aus einem Paar Spinndrüsen einen doppelten Faden Rohseide her, der von mehreren Schichten Sericin umgeben und auch durch diese verbunden ist. Für viele Anwendungen, so auch als Nähfaden für die Chirurgie, muss das Sericin entfernt werden. Gleichzeitig müssen sowohl chemische als auch bakterielle Kontaminationen vermieden werden.
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Verfahren zur Behandlung eines Kokons bzw. eines Seidenfadens sind aus dem Stand der Technik bekannt. Üblicherweise erfolgte bislang die Entfernung des Sericins von der abgewickelten Rohseide direkt vom Kokon oder aus Kokonstücken. Zudem erfolgt bei bekannten Seidenfäden, die für medizinische Zwecke verwendet werden, zunächst das Flechten zu einem gröberen, haltbaren Faden. Dies hat jedoch zur Folge, dass in den innen liegenden Bereichen des geflochtenen Fadens eine Entfernung des Sericins nur schwer möglich ist und zumindest unerwünschte Sericinreste dort haften bleiben und möglicherweise Krankheitserreger einschließen. Die Druckschrift
DE 3247095 C beschreibt die Entfernung von Sercin aus Seidenfilamenten und Geweben. Gegenstand ist ein Batchverfahren, allerdings unter Zusatz von teilweise giftigen Chemikalien.
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Die Druckschrift
DE 615 709 A schlägt eine Neutralisation des Fadens mehrerer abgewickelter Kokons gleichzeitig aus einem alkalischen Bad vor. Die Fäden werden nach dem Abhaspeln durch ein Salzsäurebad gezogen und anschließend getrocknet sowie nachher zu mehreren gleichzeitig aufgewickelt. Allerdings stellt das vorgeschlagene Verfahren nur eine Erweiterung des traditionellen Abhaspelvorgangs dar, indem der Rohseidenfaden nach dem Abhaspeln und vor dem Aufwickeln aus dem alkalischen Bad noch durch ein Säurebad geleitet wird. Es erreicht nur eine geringe Effizienz und vermag keine chemische Kontamination zu vermeiden.
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Die Druckschrift
CN 102505149 A offenbart eine Druckbehandlungsanlage zur Sericinentfernung in einem Kessel. Beschrieben ist ein geschlossenes Verfahren unter Druck, jedoch ausgeführt als diskontinuierliches, ineffizientes Batchverfahren.
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Aus dem Stand der Technik ist kein kontinuierliches Verfahren bekannt, das ohne den Einsatz kontaminierender Chemikalien auskommt. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzubieten, mit dem der Seidenfaden in einem kontinuierlichen Ablauf behandelt werden kann. Es ist ebenfalls Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine diesem Zweck dienende Vorrichtung sowie einen kontaminationsfreien, an seiner gesamten Oberfläche von Sericin befreiten Seidenfaden anzubieten.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Entfernung einer wenigstens einen Seidenfaden umgebenden Schicht aus Sericin, wobei nach der Erfindung die Entfernung des Sericins sequentiell an dem wenigstens einen Seidenfaden erfolgt und die folgenden Verfahrensschritte umfasst:
- a) Abwickeln des wenigstens einen Seidenfadens von einem Kokon in einem ersten Wasserbad, bevorzugt bei 95 °C, nach einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens auch unter Verwendung von alkalischem Elektrolysewasser;
- b) Behandlung in einem zweiten Wasserbad, bevorzugt bei 95 °C, bevorzugt auf eine Länge von 50 cm, wobei es zum Auf- und Ablösen von Sericin kommt, nach einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens auch unter Verwendung von Elektrolysewasser;
- c) Dampfbehandlung, bevorzugt mit entmineralisiertem Wasser, bevorzugt auf eine Länge von 50 - 100 cm, wobei die Dampfbehandlung kombiniert ist mit der
- d) Applikation einer Infrarot-(IR-)Strahlung,
- e) Sterilisation durch Applikation einer Ultravioltett-(UV-)Strahlung, bevorzugt auf eine Länge von 20 cm, bevorzugt bei einer Wellenlänge von 254 nm, bevorzugt doppelseitig (ober- und unterhalb des Fadens);
- f) Trocknung und
- g) Aufwickeln des wenigstens einen Seidenfadens, z. B. auf eine Haspel, Spule oder Cone.
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Durch die Sterilisation werden biologische Kontaminationen entfernt und eine verbesserte Lagerfähigkeit erreicht. Neben oder zusätzlich zu dem Einsatz von UV-Strahlung ist auch Kaltplasma für die Sterilisation vorgesehen.
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Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn das zweite Wasserbad mit Ultraschall beaufschlagt ist. Dadurch wird das Ablösen des Sericins unterstützt. Zusätzliche Vorteile ergeben sich, wenn die Dampfbehandlung unter atmosphärischem Druck erfolgt. Damit kann der Aufwand, der für eine Behandlung erforderlich wäre, verringert werden.
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Eine besonders effizientere Lösung für die Anwendung des Ultraschalls erfolgt in einem Rohr, durch das der Seidenfaden geleitet wird und wobei eine Sonotrode direkt das im Rohr befindliche Flüssigkeitsvolumen des Wasserbads anregt. Der bevorzugte Durchmesser des Rohrs beträgt 5 mm.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Wellenlänge der IR-Strahlung so eingestellt wird, dass Sericin und/oder der Seiden- bzw. Proteinfaden, insbesondere entsprechende Molekülverbindungen im Protein, anstelle von Wasser, und damit nur mittelbar der Seide wie bisher üblich, angeregt wird. Dadurch wird die Energie zielgerichtet zum Aufweichen des Sericin eingesetzt, anstelle große Mengen Wasser zu erwärmen. Der bevorzugte Wellenlängenbereich der IR-Strahlung liegt bei 3 bis 16 µm, bevorzugt 3 bis 6 µm.
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Es hat sich zudem überraschend gezeigt, dass die gewünschte Wellenlänge auf eine sehr einfache Weise gefiltert werden kann. Bevorzugt wird der Wellenlängenbereich mittels Filterung durch Wasser eingestellt.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens bedient sich einer Trocknung des Seidenfadens nach erfolgter Entfernung des Sericins, die passiv oder mittels Warmluft, besonders bevorzugt durch temperierte Sterilluftzirkulation, erfolgt. Bevorzugt erfolgt die Trocknung auf einer Länge von 50 - 100 cm. Alternative Methoden zur Trocknung sind UV- oder die standardmäßige IR-Trocknung.
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Als vorteilhaft zur Fadenführung in einem Tank hat sich ein Tauchstempel erwiesen. Dieser hält den Faden auf einer definierten Weglänge im Tank und verhindert ein unkontrolliertes Aufschwimmen. Dabei erfolgt die Fadenführung bevorzugt in Schlaufen.
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Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn mehrere Kokons zugleich bzw. parallel abgewickelt und behandelt werden, sich jedoch nicht berühren bzw. verkleben können. Insbesondere ist nach der bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass 5 bis 40 Kokons zugleich abgewickelt und behandelt werden.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, durch den die erfindungsgemäße Aufgabe ebenfalls gelöst wird, betrifft eine Vorrichtung zur Entfernung einer wenigstens einen Seidenfaden umgebenden Schicht aus Sericin durch Ausführung eines Verfahrens gemäß vorstehender Beschreibung. Die Vorrichtung umfasst
- • ein erstes Wasserbad mit einer darin angeordneten Einrichtung zum Abwickeln des wenigstens einen Seidenfadens von einem Kokon,
- • ein zweites Wasserbad,
- • eine Einrichtung zur Dampfbehandlung, die
- • einen IR-Strahler umfasst,
- • einen UV-Strahler zur Sterilisation,
- • eine Trocknungseinrichtung und
- • eine Haspel zum Aufwickeln des wenigstens einen Seidenfadens.
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Vorzuweise umfasst das zweite Wasserbad eine Ultraschallquelle. Der bevorzugte Wellenlängenbereich des IR-Strahlers liegt zwischen 3 bis 16 µm, besonders bevorzugt bei 3 bis 6 µm. Zur Einstellung des Wellenlängenbereichs ist nach einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Filter vorgesehen, bei dem die Strahlung durch Wasser geleitet wird.
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Es hat als vorteilhaft bei der Fadenführung in dem ersten Wasserbad und/oder dem zweiten Wasserbad erwiesen, wenn ein Tauchstempel vorgesehen ist. Dieser drückt den Seidenfaden bzw. zunächst die Rohseide in das Wasserbad und verhindert ein unerwünschtes und unkontrolliertes Aufschwimmen. Der Seidenfaden bzw. die Rohseide werden um den Tauchstempel herum geführt.
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Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch einen Seidenfaden, gewonnen in einem nach einem Verfahren, wie zuvor beschrieben, bei dem durch das Verfahren die Oberfläche ringsum von Sericin befreit ist und der keine Kontamination durch Chemikalien aus der vorangegangenen Behandlung aufweist.
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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen darin, dass es sich um ein kontinuierliches, druckloses Verfahren handelt. Besonders günstig in Hinblick auf eine spätere Nutzung des Seidenfadens in sensiblen Bereichen, z. B. als OP-Faden, ist der Verzicht auf Chemikalien. Dadurch kann ein kontaminationsfreier Faden erzeugt werden. Zudem verbeiben keine verdeckten, unbehandelten Bereiche, wie dies bei einem vor der Behandlung geflochtenen Seidenfaden der Fall ist. Der Seidenfaden ist somit ringsum behandelt und von Sericin befreit, sodass er für sensible Anwendungen, z. B. als OP-Faden, eine hohe Sicherheit und Keimfreiheit bietet.
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Anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und ihrer Darstellung in den zugehörigen Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:
- 1: eine schematische stark vergrößerte Schnittdarstellung einer Rohseide;
- 2: eine schematische Ansicht von oben einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entfernung einer wenigstens einen Seidenfaden umgebenden Schicht aus Sericin und
- 3: eine schematische Ansicht von der Seite einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entfernung einer wenigstens einen Seidenfaden umgebenden Schicht aus Sericin.
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1 zeigt eine schematische stark vergrößerte Schnittdarstellung einer Rohseide. Dabei wird erkennbar, dass der Seidenfaden 1, auch als Fibroin bezeichnet, von mehreren unterschiedlichen Schichten von Sericin 4 umgeben ist. Zugleich verbinden die Sericinschichten die beiden Seidenfäden 1, die in dem Paar Spinndrüsen der Seidenraupe erzeugt werden.
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Für die medizinische Anwendung des Seidenfadens 1 als OP-Faden muss das Sericins 4 vollständig entfernt werden, wobei auch die beiden einzelnen Seidenfäden 1 voneinander getrennt werden.
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Die 2 und 3 zeigen jeweils eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 zur Entfernung einer wenigstens einen Seidenfaden 1 umgebenden Schicht aus Sericin 4 (vergleiche 1), die 2 von oben und die 3 von der Seite.
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Zunächst werden die Kokons 6, in der dargestellten Ausführungsform 10, in dem ersten Wasserbad 10, das bevorzugt eine Temperatur von 95 °C aufweist, eingelegt. Die Rohseide 2 löst sich vom Kokon 6 und kann von diesem abgewickelt und dem weiteren Verfahrensablauf zugeführt werden. Dabei wird sie durch Keramikösen 8 geführt.
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Dabei gelangt die Rohseide 2 als nächstes in das zweite Wasserbad 20, das nach der bevorzugten Ausführungsform ebenfalls bei einer Temperatur von 95 °C betrieben wird. Um das dort beginnende Ablösen des Sericins zu unterstützen, ist nach der bevorzugten Ausführungsform eine Ultraschallquelle 22 vorgesehen, die auf das Wasser im Wasserbad 20 wirkt, das wiederum den Ultraschall auf die Rohseide 2 überträgt.
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Bei der Ansicht von der Seite in 3 ist im zweiten Wasserbad 20 ein Tauchstempel 24 zu erkennen, um den die Rohseide 2 verläuft und der dafür sorgt, dass diese nicht im Wasserbad unkontrolliert aufspielen. Damit wird erreicht, dass eine definierte Länge des Seidenfadens 2 in dem zweiten Wasserbad 20 eingetaucht ist. Diese definierte Länge sorgt hier wie auch in allen anderen Prozessstufen dafür, dass über die Transportgeschwindigkeit der Rohseide 2 bzw. des Seidenfadens 1 eine bestimmte Dauer der Einwirkung in jeder Verfahrensstufe erreicht wird.
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Die darauffolgende Einrichtung zur Dampfbehandlung 30 erreicht die vollständige Ablösung des Sericins, indem der Seidenfaden 1 mittels Dampfdüsen 34 der Dampfbehandlung unterzogen wird. Die Dampfdüsen 34 sind auf einer Dampfdüsenleiste 32 angeordnet. Es sind bei der bevorzugten Ausführungsform zwei Dampfdüsenleisten 32 vorgesehen, zwischen denen ein IR-Strahler (Infrarotstrahler) 38 angeordnet ist.
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Der IR-Strahler 38 ist so ausgeführt, dass er den Seidenfaden 1 und dort noch anhaftendes Sericin erwärmt. Damit wird vermieden, dass die Energie des IR-Strahlers 38 für die Erwärmung von Wasser verbraucht, eine unnötige Wärmelast im Wasser erzeugt und die Wärme nicht in ausreichendem Maße für die Erwärmung des Seidenfadens 1 und des Sericins zur Verfügung steht. Diese besonders vorteilhafte Eigenschaft dieses Verfahrensschritts wird erreicht, indem die Wellenlänge des IR-Strahlers 38 auf den Seidenfaden 1 und das Sericins abgestimmt ist. Dazu hat sich als besonders geeignet eine Wellenlänge von 3 bis 6 µm herausgestellt, aber auch eine Wellenlänge bis 16 µm ist möglich. Es hat sich dabei als besonders effektiv erwiesen, die IR Strahlung durch eine Wasserschicht zu filtern, sodass aus diesem Filter nur IR Strahlung in der gewünschten Wellenlänge austritt.
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Die Seitenansicht in 3 lässt außerdem ein Auffangbecken 36 als Teil der Einrichtung 30 zur Dampfbehandlung erkennen, in der abgelöstes Sericin und Wasser (kondensierter Dampf) aufgefangen werden können.
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Nachdem das Sericins von dem Seidenfaden 1 entfernt ist, erfolgt die Vorbereitung für eine Lagerung und die Verwendung im medizinischen Bereich. Dazu dient eine Sterilisation in einer Einrichtung 40. Diese umfasst in der hier dargestellten Ausführungsform UV-Strahler 42, die jedoch ergänzt oder ersetzt werden können durch Einrichtungen, die Kaltplasma abgeben.
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Sobald die Sterilisation erfolgt ist, wird der Seidenfaden 1 durch eine Trocknungseinrichtung 50 geführt und dort getrocknet. In der vorliegenden Ausführungsform ist hierzu ein Warmluftgebläse 52 vorgesehen.
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Zum Schluss wird der so vorbereitete Seidenfaden 1 auf eine Haspel 60 aufgewickelt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Seidenfaden
- 2
- Rohseide
- 4
- Sericin
- 6
- Kokon
- 8
- Keramiköse
- 10
- erstes Wasserbad
- 20
- zweites Wasserbad
- 22
- Ultraschallquelle
- 24
- Tauchstempel
- 30
- Einrichtung zur Dampfbehandlung
- 32
- Dampfdüsenleiste
- 34
- Dampfdüse
- 36
- Auffangbecken
- 38
- IR-Strahler
- 40
- Einrichtung zur Sterilisation
- 42
- UV-Strahler
- 50
- Trocknungseinrichtung
- 52
- Warmluftgebläse
- 60
- Haspel
- 100
- Vorrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3247095 C [0002]
- DE 615709 A [0003]
- CN 102505149 A [0004]
