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醫(yī)療器械常見的9類高分子材料分析!

時(shí)間:2023-5-22 9:01:00

醫(yī)用塑料由于要與藥液或人體接觸,對其的基本要求是具有化學(xué)穩(wěn)定性和生物安全性。美國的醫(yī)用塑料通常需要會(huì)通過FDA認(rèn)證和USPVI生物檢測,我國醫(yī)療級的塑料通常經(jīng)過相關(guān)檢測中心的檢測。

醫(yī)療器械可細(xì)分為體外診斷、醫(yī)用耗材、醫(yī)療設(shè)備、制藥裝備。由于塑料具有成本低、容易加工、質(zhì)輕堅(jiān)韌等特點(diǎn),在醫(yī)療器械中獲得大量應(yīng)用。

根據(jù)醫(yī)療器械不同的使用環(huán)境,對高分子材料提出的要求也不同,但一般來說應(yīng)該具有下列性能:

1、物理力學(xué)性能良好,能夠滿足相關(guān)功能的需求;

2、耐化學(xué)性能良好,能滿足使用環(huán)境內(nèi)的服役期限,經(jīng)消毒不會(huì)影響相關(guān)性能。

3、成型加工性能好,易加工成各種形狀制品

4、無毒、無無“三致”(致癌、致畸、致基因突變)作用,無熱源反應(yīng),溶出物及可溶出物含量低

5、不破壞鄰近組織,不干擾機(jī)體的免疫機(jī)制,不引起材料表面鈣化;

6、有較好的抗凝血性能,材料與血液接觸時(shí),不引起溶血后血球減少,不造成血中蛋白質(zhì)變性,不破壞血液的有形成分;

7、材料植入體內(nèi)時(shí)有足夠的穩(wěn)定性,且長期使用力學(xué)性能不發(fā)生明顯變化(不包括降解材料)。

常用的醫(yī)用塑料的材料大約有十幾種,聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PU)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)等, PVC和PE用量最大,各占28%和24%;PS占18%;PP占16%;工程塑料占14%。



1.  PVC 

PVC是一種低成本的無定型塑料,具有優(yōu)良的耐化學(xué)品性和抗微生物性。據(jù)市場估計(jì),PVC占據(jù)醫(yī)用塑料市場的28%。優(yōu)點(diǎn)是PVC樹脂的成本較低、應(yīng)用范圍廣闊、及其易加工。而缺點(diǎn)是,PVC作為極性材料對某些藥物有吸附作用,且增塑劑DEHP可能析出危害人體。

醫(yī)學(xué)應(yīng)用的PVC產(chǎn)品有:血袋、血液透析管路、呼吸面罩、吸氧管、尿袋、人工耳鼻等。

2.  PE 

PE是產(chǎn)量最大的通用塑料,具有加工性能良好、成本低、無毒無味、生物相容性良好等優(yōu)點(diǎn)。普通PE通?捎糜谒幤、針帽、注射器推桿、輸液器流量調(diào)節(jié)器、輸液器和注射器的包裝袋等。

UHMWPE(超高分子量聚乙烯)是特種工程塑料,具有高抗沖性、耐磨性強(qiáng)(塑料之冠)、摩擦系數(shù)小、生物惰性和較好的吸能特性,其耐化學(xué)藥品性可與PTFE媲美,是人造臀、人工關(guān)節(jié)的理想材料。

3.  PP 

PP具有優(yōu)良的耐化學(xué)品性、抗疲勞性,耐熱性好,能在100℃以上的溫度下進(jìn)行消毒滅菌。易于加工,沒有環(huán)境應(yīng)力開裂問題。醫(yī)用PP具有較高的透明度、較好阻隔性和耐輻射性。

可應(yīng)用于輸液袋、一次性注射器、連接件、腸外注射營養(yǎng)包裝、滲析膜等。

4. PS 、K樹脂 

PS在醫(yī)療領(lǐng)域的用量僅次于PVC和PE,質(zhì)地硬而脆,有較高的熱膨脹系數(shù),因此,限制了它在工程上的應(yīng)用。近幾十年來,發(fā)展了改性聚苯乙烯和以苯乙烯為基體的共聚物,在一定程度上克服了聚苯乙烯的缺點(diǎn)。K樹脂就是其中的一種。

K-樹脂是以苯乙烯、丁二烯為單體,聚合而成的一種嵌段共聚物。其主要特性是兼有高透明性和良好的抗沖擊性、密度小、著色力強(qiáng),加工性能優(yōu)異、無毒性。

K樹脂主要應(yīng)用在加工技術(shù)難度大、技術(shù)含量高、附加值高的醫(yī)用塑料制品上,如人工肺-氧合器的變溫室、動(dòng)脈血管出口、回收器動(dòng)脈出口、心臟內(nèi)吸引頭、主動(dòng)脈插管、血液過濾器、透吸器、變溫器等,同時(shí)K樹脂符合美國藥品包裝法V I-50 級要求。

5.  ABS 

BS塑料是丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)三種單體的三元共聚物,具有一定的剛性、硬度、耐沖擊和耐化學(xué)性能、耐輻射和耐環(huán)氧乙烷消毒。

ABS在醫(yī)療上的應(yīng)用主要用作外科工具、滾筒夾子、塑料針、工具盒、診斷器件和助聽器外殼,特別是一些大型醫(yī)療設(shè)備的外殼。

6. PC  

PC的特點(diǎn)是較高的韌性、強(qiáng)度和耐熱蒸汽消毒,這些特點(diǎn)使得PC優(yōu)先選擇成為血液滲析過濾器、外科工具柄和氧氣罐;PC在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用還包括無針注射體系、灌注儀器、血液離心機(jī)碗和活塞。

7. PTFE 

PTFE是氟塑料的一種,被稱為塑料王,有所有塑料中最低的已知摩擦系數(shù)和最好的耐化學(xué)性。生物相容性和抗凝血性好,不分解,植人體內(nèi)無不良反應(yīng)且老化不明顯,耐熱性極好,連續(xù)使用溫度260℃,可采用高溫消毒。

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域被廣泛用于各類人工氣管、食管、膽管、尿道和人工腹膜、腦硬膜及人工皮膚、人工骨骼等。

8. TPU 

熱塑性彈性體(TPU)具有優(yōu)異的低溫柔韌性和抗水解、抗凝血性、抗微生物攻擊性,可用于醫(yī)療導(dǎo)管、人工心臟、氧氣面罩、藥物釋放裝備、IV連接器、血壓計(jì)的橡皮囊袋、皮外給藥的裹傷布等。

9. 可降解塑料

生物可降解塑料是一類理想的醫(yī)療材料,惰性醫(yī)用材料(即性能較穩(wěn)定的普通醫(yī)用材料)普遍存在長期相容性差和需要二次手術(shù)的問題,而可降解材料規(guī)避了這些缺點(diǎn)。常用的醫(yī)用可降解材料有PLA、PCL等。

PCL具有良好的生物降解性、藥物透過性、能夠長時(shí)間穩(wěn)定釋放藥物的作用。PCL與生物細(xì)胞相容性很好,細(xì)胞可在其基架上正常生長,并可降解成CO2和H2O。用于藥物緩釋載體、整容材料、血管支架、手術(shù)縫合線、細(xì)胞組織培養(yǎng)基架等

PLA力學(xué)性能良好、生物相容性良好,可用于醫(yī)用縫合及植入物。而且PLA產(chǎn)品表面可形成弱酸性環(huán)境,有抑菌和防霉作用,如果輔助使用其他抗菌劑可以達(dá)到 90%以上的抗菌率,可用于產(chǎn)品的抗菌包裝。


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