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              醫用塑料如何選材

              關注:142 發表時間:2020-02-19 10:58

               

              醫用塑料如何選材

              在功能高分子領域中,醫用高分子已成為一個重要分支,而且廣泛應用于以診斷和治療為中心的醫療領域。無論在何種環境下,使用的材料都應具有兩種基本性能:即,醫用功能性和生物相容性。那么,在選用醫用塑料時需要包含哪些具體性能呢?
               
              在功能高分子領域中,醫用高分子已成為一個重要分支,而且廣泛應用于以診斷和治療為中心的醫療領域。

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              選材原則
               

              無論哪類環境使用的材料都應具有兩種基本性能,即醫用功能性和生物相容性。

              生物相容性是指在所需時間內,材料在體內或體外持續完成所需功能達到的能力。

              生物相容性是一個復雜的主題,它包括組織相容性和血液相容性,描述的是材料在生理環境中所引起的變化,要求材料與生物休組織接觸時,材料不僅不會引起機體的副反應,材料本身也能正常地發揮其功能,也就是說生物相容性涉及材料對機體和機體對材料的反應。

              材料使機體產生的反應包括短時期的局部反應,全身毒性、過敏反應,以及長時期的致癌反應、致畸反應、致突變反應、生物體的適應性和血液中蛋白質的吸附過程。機體使材料產生的反應包括材料在生物體內的腐蝕、降解、磨損、失效以及材料吸附血液中的有形成分。

              從材料角度來看,影響生物相容性的因素有:材料的純度、材料表面有無細菌污染、材料表面粗糙度、材料幾何形狀,這些僅僅是外在因素。而內在因素包括材料的表面化學、表面能、表面電荷、化學穩定性以及降解產物化學特性和物理特性等。

              綜上所述,醫用高分子材料應該具有下列性能:

              1) 物理力學性能好,能滿足生理功能和使用環境的要求;

              2) 能耐受滅菌過程而不致影響其生物學性能和力學性能;

              3) 成型加工性能好,易加工成各種形狀制品,成本低;

              4) 聚合物為醫用級,重金屬含量少,溶出物及可溶出物含量低;

              5) 對機體無毒,無熱源反應,無“三致”( 致癌、致畸、致基因突變) 作用,不破壞鄰近組織,不干擾機體的免疫機制,不引起材料表面鈣化;

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

              (7) 材料植入體內時,有足夠的化學穩定性和生理惰性,且物理力學性能不發生明顯變化( 不包括降解材料)。
               

              塑料半月板植入物



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              選用塑料品種及使用要求
               
              1. 人工器官

              人工器官近年來受到醫療界的重視而得到迅速發展。一般說來,對由高分子材料制成的人工器官的主要要求有:無菌、無毒,無“三致”作用,無過敏性,非免疫性;除人工血管外,不希望形成纖維性組織包膜或向內生長,以防止膠原組織使人工器官失去其功能;如果是植入休內的人工器官、在柔順性和織態結構的物理性質方面應同軟組織接近。

              2. 修復、植入用塑料

              近20年來,骨、關節、皮膚、眼、耳、鼻、牙、牙周組織、牙槽嵴、頜關節、腫瘤切除等的修復和置換已經改善了成千上萬人的生活質量。一般而言,作為修復和植入的塑料應能很好地被機體接受,并能在侵蝕性的環境中承受周期性的負載,因此這類塑料應具有下列性能:

              (1) 生物相容性好;
              (2) 較好的力學性能;
              (3) 植入體有適合組織附著的表面狀態,包括表面空隙大小、形態和分布;
              (4) 在生理環境中材料的穩定性好;(5) 具有對組織附著、長上及長入的能力;
              (6) 材料的彈性和組織的彈性匹配;
              (7) 易于成型加工。

              3. 醫療用品及器械

              塑料醫療用品主要指一次性的醫療用品,如注射器、貯血袋、輸血袋、輸血管、引流管及各種插管、檢查用具、護理用具、麻醉及手術用具、診療用具、計劃生育用具,以及醫療制品,如繃帶、遮蓋層、子宮托等。用作醫療用品的塑料主要應滿足下列性能:

              (1) 無毒,易于滅菌消毒,易于保存;
              (2) 質輕,不易破碎;
              (3) 力學強度好。

              4. 適用塑料品種及特性
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              聚酯類
               
              作為醫用塑料的聚酯類主要是聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯,這類材料制成纖維后富有彈性強度高,耐熱,耐撓曲,耐腐蝕,吸水性很低,生物相容性好,因此其編織物在醫學上應用廣泛,如人工血管、人工食道、人工腱、創傷覆蓋保護材料、心血管修補材料等。但這類材料與血液接觸時,需要對材料表面進行處理以進一步提高其抗凝血性能。
               
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              聚氨酯類
               
              當前醫療領域,人工器官和醫療器具所用的聚氨酯屬于聚醚型聚氨酯。由于這類聚氨酯具有微相分離結構,因而有良好的抗凝血性能、力學性能、彈性、化學穩定性、生物相容性、耐撓曲性、耐疲勞性,耐水性、耐磨性和耐輻射性。正是由于聚氨酯的這種優異性能,使其在醫療領域獲得廣泛的應用,在細胞工程學、免疫工程學、生物檢驗、生物反應工程等方面推廣。
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              有機硅類
               
              有機硅化合物具有優良的生物可接收性、生理惰性和耐生物老化性能,是用途極為廣泛的醫用材料。如有機硅油用作血液消泡劑,有機硅凝膠用于皮膚疤痕的治療,硅樹脂用于醫療器械的表面處理劑。
               
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              聚烯烴
               
              聚烯烴是醫用塑料的另一大品種,它主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和丙烯酸酯類及其共聚物等 。

              由于聚乙烯、聚丙烯具有優異的物理力學性能, 其化學穩定性、耐水性和生物相容性良好, 無味、無毒、無嗅, 植入體內無不良反應、密度小、易于加工成型,因此在醫用高分子領域中得到廣泛應用,是醫用塑料中耗量最大的一個品種。超高分子量聚乙烯耐磨性強、摩擦系數小、蠕動變形小、有高度的化學穩定性和疏水性,是制作人工髓、肘、指關節的理想材料。高密度聚乙烯、聚丙烯還可用來制作人工肺、人工氣管、人工喉、人工腎、人工尿道、人工骨、矯形外科修補材料及一次性醫療用品。

              聚氯乙烯的化學穩定性好,有良好的耐化學藥品性及耐有機溶劑性,力學性能和電性能良好,耐光和熱的穩定性差。聚氯乙烯的性能可采用添加增塑劑來改善,增塑劑能使聚氯乙烯的可拉伸性和彈性增加,但拉伸強度降低。聚氯乙烯制品除其熱穩定性較差而難以加熱煮沸消毒外,其它性能良好。大量用作貯血袋、輸血袋,以及血液導管、人工腹膜、人工尿道、袋式人工肺、心導管及人工心臟等。
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              聚丙烯酸酯類
               
              聚甲基丙烯酸甲酯質輕,具有較高的力學強度,較好的抗潮濕性能, 可長期在潮濕條件下使用,對水溶性無機鹽、堿及某些稀酸有一定穩定性。其耐生物老化性能和生物相容性好,光學性能優異,透光率高。醫學上被用來作顱骨修補材料、人工骨、人工關節、胸腔填充材料、人上關節骨粘固劑,特別是在假牙、牙托的應用中更為廣泛。改性的親水性聚甲基丙烯酸甲酯在眼科、燒傷敷料和藥物微膠囊等方面也都得到廣泛應用。
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              氟塑料
               
              在醫學上應用的氟塑料主要是聚四氟乙烯。聚四氟乙烯是高度結晶的聚合物,密度高,摩擦系數很小,化學穩定性極佳,生物相容性和抗凝血性好,不分解,植人體內無不良反應,耐熱性極好,可在200℃以上連續使用,可采用高溫消毒。所以聚四氟乙烯在醫學上應用廣泛,如人工心、肺、血管、心瓣膜,各種管形臟器,如人工氣管、食管、膽管、尿道和人工腹膜、腦硬膜及人工皮膚等。
               


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