DE1417368C - Chirurgisches Nahtmaterial aus Tier sehnen - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein chirurgisches Nahtmaterial aus Tiersehnen.

Die bisher auf dem Markt befindlichen sterilen Materialien genügen weder hinsichtlich ihrer Festigkeitseigenschaften, noch hinsichtlich ihrer Gleichmäßigkeit, durchlaufenden Länge und wirtschaftlicher Verarbeitbarkeit den an solches chirurgisches Nahtmaterial zu stellenden Anforderungen.

Um die Nachteile des aus Rinderdärmen hergestellten chirurgischen Catguts zu vermeiden, wurden viele Versuche unternommen, um ein besseres Produkt aus tierischem Kollagen zu erhalten. So ist es seit langem bekannt, daß kollagenhaltige Materialien sich in Lösungen oder Suspensionen bringen lassen, aus welchen durch Strangpressen und anschließendes Koagulieren ein Faden gewonnen werden kann. Das so hergestellte Kollagenmaterial für chirurgische Zwecke, bestehend aus zu einem.einheitlichen Gebilde zusammengefaßten, aus Düsen gesponnenen Kollageneinzelfäden, hatte jedoch immer noch die obengenannten Mängel, so so z. B., wenn nach der USA-Patentschrift 2 637 321 das kollagenhaltige Ausgangsmaterial, z. B. Häute oder Sehnen, in Lösung gebracht und dann aus dieser Lösung regeneriert wurde, wie es aus dem Viskoseprozeß der Kunstseidenindustrie bekannt ist. Das führte je- as doch nicht zu marktfähigen Erzeugnissen, da diese Nähfaden keine brauchbare Zugfestigkeit zeigten. Der Grund hierfür liegt darin,.daß es zwar möglich ist, Kollagen aus Lösungen wieder abzuschneiden, wie es seit langem bekannt ist, daß aber während des Lösens und Regenerierens des Kollagens ein weitgehender Abbau eintritt.

Entsprechendes gilt von dem Fadenmaterial, welches nach dem sogenannten Salo-Verfahren der USA-Patentschrift 2 598 608 hergestellt ist. Bei diesem wird eine gereinigte homogene Kollagendispersion in ein Dehydratisjerungsbad gepreßt und zu Fäden verarbeitet, die anschließend gegerbt werden. Während der Aufbereitung der Spinnlösung in Form eines Kollagensols mit Zwischenfällung erfolgen auch hier so starke Veränderungen der ursprünglichen Feinstruktur des. Ausgangsmaterials, daß in dem erhaltenen Fadenmaterial die Träger der wichtigsten Gebrauchs- und Festigkeitseigenschaften, nämlich die im ultramikroskopischen Bild charakteristisch quergestreiften Fibrillen als solche praktisch nicht mehr erhalten geblieben und auf entsprechenden Aufnahmen, die solche von Kollagenfasern aus unverändert gebliebenen ausgerichteten Fibrillen zum Vergleich gegenübergestellt wurden, nicht mehr erscheinen. Das kommt in den weiter unten angeführten mangelhaften Festigkeitswerten gegenüber Fadenmaterial aus Fibrillen natürlicher Struktur und Orientierung zum Ausdruck.

Entsprechendes gilt für das Kollagenmaterial nach der australischen Patentschrift 219 314 (entsprechend der deutschen Auslegeschrift 1101 700), bei der ebenfalls mit einer Zwischenfällung aus einer Kollagendispersion mit anschließendem Trocknen des anfallenden Produktes gearbeitet wird, wodurch die ursprüngliche Fibrillenstruktur so weitgehend zerstört wurde, daß die· dafür bezeichnenden Querstreifen der parallel zur Faserhauptachse ausgerichteten Fibrillen ebenfalls bei der elektronenmikroskopischen Untersuchung nicht mehr festgestellt werden konnten, was sich dann auch in entsprechend mangelhafter Festigkeit des daraus hergestellten Nahtmaterials ausdrückte.

Dasselbe Fehlen dieser Feinstruktur, die nach den i-'cr Erfindung zugrunde liegenden Feststellungen für höhere Ansprüche an Festigkeitseigenschaften erforderlich ist, zeigt sich auch bei den Erzeugnissen nach der deutschen Patentschrift 708 243, die im wesentlichen der britischen Patentschrift 422 990 entspricht. ■ Dort wird eine Aufschwemmung der kollagenhaltigen Fasern bereitet, die anschließend mit einem Quellmittel in Berührung gebracht wird, welches die Fasern aufquellen läßt. Diese Aufschwemmung gequollener Fasern wird dann in ein Dehydrierungs- oder Schrumpf-' bad nach Art des Strangpressens gedrückt. Wenn man dort auch versucht hat, die ursprüngliche Faserstruktur nicht zu zerstören, so führten die auf Erhaltung möglichst langer Fasern gerichteten Bemühungen doch nicht zu einem brauchbaren Nahtmaterial, weil das gewonnene Endprodukt aus Fasern bestand, die zusätzlich zu dem Kollagen noch große Mengen von Nichtkollagen-Bestandteilen enthielten, was offenbar zusammen mit der angestrebten großen Faserlänge dazu führte, daß die enthaltenen Fibrillen in keiner Weise ausreichend gleichmäßig ausgerichtet waren. Das hängt offenbar damit zusammen, daß es überhaupt außerordentlich schwer ist, lange Fibrillen zu orientieren. Demgemäß stellte auch das Erzeugnis dieses Verfahrens kein marktfähiges chirurgisches Nähmaterial brauchbarer Eigenschaften dar, sondern zeigte, ebenso wie die Produkte der anderen, vorstehend erörterten Nahtmaterialien, nur die mangelhafte Festigkeit, wie sie sich aus den weiter unten aufgeführten Vergleichsversuchen ergibt. -

Es wurde nun gefunden, daß sich nur dann ein chirurgisches Nahtmaterial aus tierischem Sehnenkollagen mit befriedigenden Gebrauchseigenschaften ergibt, wenn es erfindungsgemäß aus elastinfreien, unveränderten, parallel zur Hauptachse der einzelnen Kollagenfasern ausgerichteten Fibrillen besteht. Ein solches Fadenmaterial wird z. B. als Gesamtfaden gewonnen, der vorzugsweise eine mehr oder minder gleichmäßig glatte, runde Außenfläche aufweist.

Die Zusammenhänge zwischen dem durch elektronenmikroskopische Untersuchung zu erkennenden Zustand der Fibrillen und ihrer Anordnung einerseits und den Festigkeitseigenschaften des aus solchen Kollagenfasern hergestellten Nahtmaterials andererseits ergibt sich aus der folgenden Tabelle, in welcher die Festigkeitswerte der Erzeugnisse nach der oben besprochenen, für den früheren Stand der Technik typischen USA-Patentschrift 2 598 608 von SaIo verglichen werden mit dem Nahtmaterial nach der vorliegenden Erfindung. Der Untersuchung wurden Chromnähfäden 2/0 zugrunde gelegt.

Material

Nichtbehandelte
Salo-Faser 2/0 .....
Salo-Faser 2/0, mit
Formaldehyd und
Aluminiumchlorid

behandelt

Salo-Faser 2/0, mit
Formaldehyd und
Chrom behandelt ..
SaIo 2/0 Chrom-Faser

2/0 Chrom-Faser, gemäß der Erfindung

Kno Trocken, direkt kg/mma	tenreißfestigl Naß, direkt kg/mm"
48	3
30	10
40	17-
42	23
88,7	25,3

/0 Chrom

7,0 7,3 0,7

3 4

Die Daten zeigen, daß allenfalls die Naßfestigkeit der tung ausrichtet, die parallel zu den ausgepreßten end-

Salo-Chromfaser mit der der neuen Faser vergleichbar losen Fäden verläuft. Man kann annehmen, daß die

ist. Jedoch enthält die Salo-Faser etwa 7 % Chrom, Endstärke des ausgepreßten endlosen Fadens in einer

während die erfindungsgemäße Faser nur 0,7 % Chrom Beziehung zu den seitlichen Bindungen zwischen den

enthält. Die Naßfestigkeit der Salo-Faser ist lediglich 5 Kollagenfibrillen steht. So hat eine parallele Ausrich-

auf diesen außerordentlich hohen Chromgehalt zurück- tung der einzelnen Fibrillen eine maximale Anzahl von

zuführen. Erfahrungsgemäß haben aber die Fasern, die seitlichen Bindungen und eine maximale Reißfestigkeit

mehr als 3 °/₀ Chrom enthalten, eine geringe Knoten- zur Folge.

festigkeit, sie sind nicht geschmeidig und sind wider- Die gepreßten endlosen Fäden werden weiter ge-

standsfähig gegen die Absorption im lebenden Körper. io streckt, um die Kollagenfibrillen auszurichten und zu

Diese vergleichenden Meßergebnisse der Festigkeits- Mehrfachfäden zu verbinden oder zu einem Fadeneigenschaften standen in deutlicher Übereinstimmung strang zu vereinigen. Die Natur des erhaltenen Promit den an beiden Fasermaterialien ausgeführten elek- duktes (Mehrfachfaden oder Fadenstrang) hängt von tronenmikroskopischen Untersuchungsergebnissen, aus dem angewandten Spinnverfahren ab.
denen zu erkennen war, daß nur das Nahtfasermaterial 15 Beim »direkten« Spinnverfahren wird der Mehrfachnach der Erfindung die gut orientierten, nicht abgebau- faden aus dem Dehydratisierungsbad von Feuchtigkeit ten Kollagenfibrillen enthält, während die zum Ver- befreit, gestreckt, gezwirnt, gegerbt und dann ein zweigleich gestellten Salo-Fasern fast ausschließlich aus tes Mal gestreckt und gezwirnt, während er noch mit denaturiertem Material mit nicht oder völlig unzu- Gerblösung angefeuchtet ist. Das Verfahren führt zu reichender Orientierung der Kollagenfibrillen bestand, ao einem Kollagenfadenstrang, der als absorptionsfähiger

Das chirurgische Nahtmaterial nach der Erfindung, Nähfaden verwendet werden kann. Dieser hat eine

welches sich von den bekannten Produkten durch den Reißfestigkeit, Verknüpfungsfestigkeit oder Knoten-

oben definierten Aufbau unterscheidet, wird zweck- festigkeit und Geschmeidigkeit, die der von Nähfäden

mäßig aus' einer Dispersion gereinigter gequollener aus Rindsdärmen gleichkommt.

Fibrillen, vorzugsweise mit einem Feststoffgehalt von 25 Beim »indirekten« Spinnverfahren wird der Mehr-

1%> gewonnen und durch Spinnen mit einer ortsfesten fachfaden, der aus dem Dehydratisierungsbad kommt,

Mehrlochdüse verarbeitet. Das Reinigen erfolgt dabei als solcher aufbewahrt und kann dann zu späterer Zeit

vorzugsweise mittels Ficin, eines bisher für diesen verarbeitet werden, um die einzelnen endlosen Fäden

Zweck noch nicht verwendeten Enzyms. durch Strecken, Zwirnen und Trocknen zu vereinigen.

Im natürlichen Zustand sind die Fibrillen, aus denen 30 Die Dicke des verwendeten Mehrfachfadens und daher

sich die Kollagenfaser aufbaut, bekanntlich durch ihre auch die Anzahl der einzelnen endlosen Fäden bestim-

zylindrische Gestalt und die mit einer Periodizität von men den Durchmesser des Endfadenstranges. Dadurch

etwa 640 Angström auftretende Querstreifung ge- ist das »indirekte« Spinnverfahren zur Herstellung von

kennzeichnet (vgl. G u s t a ν s ο η, - »The Chemistry Fäden verschiedener Dicken und insbesondere großer

and Reactivity of Collagen«, New York, 1956, S. 35 35 Fadendicken bequemer.

und 61). Diese Kennzeichen finden sich daher auch in Eine sehr bewährte Art von Kollagenfadenmaterial

den das fertige Fadenmaterial der Erfindung bildenden ergibt sich, wenn der Mehrfachfaden nach dem Spinnen

Fibrillen. und Verlassen des Dehydratisierungsbades und vor der

Die Aufbereitung des Rohmaterials für das Kollagen- Trocknung zu einem flachen Band verformt worden ist,

fadenmaterial nach der Erfindung erfolgt in der Weise, 40 welches alsdann unter gleichzeitigem Strecken einem

daß das Ausgangsmaterial, z. B. Ochsensehnen, gerei- Verdrillvorgang mittels eines sogenannten Falsch-

nigt und in gefrorenem Zustand in Scheiben von etwa zwirners unterworfen wird.

0,025 bis 0,064 cm geschnitten werden. Das Spinnbad wird durch eine Zentrifugalpumpe

Die Scheiben werden mit einer Enzymlösung be- umgepumpt. Eine zweckmäßige Zusammensetzung ist:

handelt, um das Elastin (elastisches Gerüsteiweiß der 45

Sehnen-und Blutgefäßwände) zu lösen, das die natür- ... .

liehen Kollagenfasern umschließt und zusammenhält. Aceton }■>

Durch diese Behandlung wird im wesentlichen das ge- Ammoniak ™*^ι5™° ^mS ^NH"

samte Elastin gelöst und kann entfernt werden. Es kön- wasser woisoug.

nen proteolytische Enzyme pflanzlichen oder tierischen 50

Ursprungs verwendet werden, vorzugsweise Ficin. Die Ist weniger Ammoniak im Spinnbad enthalten, so Sehnen-Enzymmischung wird 15 bis 20 Stunden auf ist der gespritzte Faden zu weich, wenn er an der Mehr-Raumtemperatur gehalten. lochdüsenöffnung gebildet wird, und wenn zuviel Am-

Nach der Enzymbehandlung werden die. Sehnen- moniak im Bad anwesend ist, werden die Fäden spröde

scheiben mit Wasser gewaschen. Lösliche Proteine und 55 und können nicht gestreckt werden, um die gewünschte

Lipoide werden durch Behandlung der Scheiben mit Ausrichtung zu erhalten. Das im Spinnbad enthaltene

einer verdünnten wäßrigen Lösung eines Chelat bilden- Wasser hat die umgekehrte Wirkung, dadurch, daß zu-

den Reagens, z. B. Äthylendiamintetranatriumtetra- viel Wasser einen äußerst weichen Faden erzeugt und

acetat, entfernt. Nach dieser Behandlung werden die zuwenig Wasser einen spröden Faden, der nicht ge-

Sehnenscheiben wieder gewaschen, um anhaftende Spu- 60 streckt werden kann. Auf diese Weise wird das im Ace-

ren des Chelat bildenden Reagens zu entfernen. Es tonbad enthaltene Ammoniak bis zu einem gewissen

folgt nun das Aufquellen des Kollagens in einer sauren Maß durch Wasser kompensiert, und umgekehrt.

Lösung zur Herstellung einer homogenen Dispersion Bei der Zusammensetzung des Spinnbades ist darauf

von Kollagenfasern, die dann versponnen wird. zu achten, daß die Konzentration des Ammoniaks

Beim Spinnprozeß wird die homogene Dispersion 65 nicht über 160 mg/1 ansteigt, da sonst die Erzeugnisse

von aufgequellten Kollagenfibrillen in ein Keton-Dehy- einen schlechten Zusammenhang und eine schlechte

dratisierungsbad durch eine Mehrlochdüse ausge- Reißfestigkeit im getrockneten und gestreckten Faden

preßt, die die einzelnen Kollagenfibrillen in einer Rieh- besitzen. Wenn die Ammoniakkonzentration unter

100 mg/1 abfällt, sind die gespritzten endlosen Fäden' zu weich, und man hat die Erfahrung gemacht, daß Schwierigkeiten durch Reißen des Fadens auftreten. Die Zusammensetzung des Spinnbades kann relativ konstant gehalten werden durch Zusatz von 2 bis etwa 3 1 Dehydratisierungslösung zum Spinnbad pro Stunde.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Chirurgisches Nahtmaterial aus tierischem Sehnenkollagen, bestehend aus elastinfreien, unveränderten, parallel zur Hauptachse der einzelnen Kollagenfasern ausgerichteten Fibrillen.