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值得關注的醫用塑料材料及其工藝創新
  瀏覽次數:8022  發布時間:2019年06月04日 09:00:21
[導讀] 用於醫療技術應用的塑料製品必須符合許多特殊標準。通常,即使是尺寸小、壁厚小的部件,也需要優良的力學性能。

用於醫療技術應用的塑料製品必須符合許多特殊標準。通常,即使是尺寸小、壁厚小的部件,也需要優良的力學性能。

在許多情況下,醫療設備必須是無菌的,它們所用的材料必須相應地能夠被消毒。根據所采用的滅菌程序,所用塑料必須能夠經受熱蒸汽或熱空氣、消毒劑、伽馬輻射或環氧乙烷的照射。

每天承受載荷的假肢和植入物以及可能傷害病人的器械,必須不受材料斷裂、屈曲或磨損造成的機械事故的影響。除了耐滅菌程序外,在許多應用中,重要的是在實驗室接觸有機物質或其他化學品時材料不受影響。

讓我們來看看一些創新的醫用塑料材料和工藝的發展。

我們將從非淋濾抗菌材料技術的進展開始。醫療保健抗菌塑料的全球市場預計到2017年將達到22萬公噸,醫療保健、工業和消費者最終用途部門的需求不斷增長。

嚴格的政府立法和與服務/產品有關的感染的潛在責任促使在醫療保健環境中使用生物殺滅塑料。預防醫院獲得性感染(HAI)和相關並發症的必要性是開發新型生物殺菌劑、抗菌聚合物技術和創新應用的主要動力。

新的和日益增長的醫療應用包括穿破皮膚或插入身體的設備,包括各種導管和無針連接器。在一項研究中,在腎移植期間使用的熱塑聚氨酯(TPU)導管中加入抗菌藥物,與未治療的TPU導管相比,可顯著降低感染風險。   

Nimbus,由Quick-Med技術公司開發,是一種用於傷口護理和醫療設備應用的FDA清除的、尖端的抗菌技術定製。這項技術包括抗菌藥物的化學成分,這種化學物質包括一種高電荷密度的聚陽離子,這些陽離子被植入各種聚合物的骨架中。

具有高電荷密度的無毒長鏈聚合物(聚陽離子)通過對微生物的物理作用提供優越的功效。先進的陽離子高分子抗菌聚合物吸引細菌細胞並迅速結合以取代鈣離子,從而在物理上破壞細胞壁。然後細胞膜塌陷,細胞質泄漏時細胞死亡。

高電荷密度可確保在體液存在的情況下最大限度地提高藥效。由於活化劑是永久結合在表麵,沒有浸出和沒有耗盡抗菌儲集層。此外,細菌不能對它們無法內化的藥物產生抵抗力,因此大尺寸的尼姆布斯聚合物及其永久附著在表麵,消除了微生物產生抗藥性的能力。


快速醫學技術抗菌作用的三級物理方法

該公司因其Nimbus技術獲得了一係列專利,包括將一種Nimbus聚陽離子納入聚氨酯聚合物的主鏈,以及將Nimbus抗菌藥物附加到一係列底物的工藝。新的聚氨酯聚陽離子非常適合廣泛的應用,包括塑料薄膜和塗料,粘合劑,導管和其他類型的擠出油管。

基材全部或部分為纖維素或任何其他基材,包括聚氨酯、聚酯、尼龍和丙烯酸酯,以及絲綢、亞麻、橡膠、海藻酸鈉和膠原蛋白。這些材料通常用於紡織和醫療產品,過濾器,吸收劑產品和包裝。

當Nimbus抗菌藥物仍處於全強度狀態時,大多數其他抗菌技術中的活性物質在使用過程中逐漸耗盡。當處理材料是在皮膚旁邊或使用,這些其他抗菌藥物有刺激或幹擾愈合的風險,如傷口敷料和紡織品的應用。

最後,讓我們回顧一下光纖激光器在透明醫用塑料焊接中的應用進展。隨著對越來越小的醫療設備的需求的增長,創新的製造技術被采用來生產超精密的設計。
采用粘合劑、熱板焊接、超聲波焊接和摩擦焊等多種技術各有其設計要求和優缺點,,將他們進行連接和組裝,是醫用塑料設備製造的關鍵步驟。激光焊接具有潔淨度、精密度、密封性和質量控製等優點。

通過超聲波或摩擦焊接過程完成的粘接將使接頭產生一種結垢效應,這是由於在高速下摩擦兩個部分所造成的。關節的鱗片脫落,變得鬆散,產生類似塵埃的微粒,可能汙染醫療設備。膠和粘合劑也有可能受到汙染。

另一方麵,激光焊接產生的緊密,幹淨的接頭,是無微粒的.醫用設備經常需要密封塑料接頭,無論液體是保存在裏麵還是外麵。在激光塑料焊接中,塑料的優良熔合確保了與焊縫完全密封的牢固連接,以確保密封。


清潔激光焊接(左),鱗片摩擦焊接(中)和球囊導管密封高強度密封(右)

傳統的透明塑料激光焊接需要特殊昂貴的、難以應用的紅外吸收劑,如光焊接紅外油墨、Lumogen染料或Lazenflair染料,這可能是可提取的,因此對於許多醫療設備的應用來說都是不可接受的。

IPG光子學開創的高波長光纖激光器可用於激光焊接透明塑料,而不需要紅外吸收劑、染料或塗層。這些光纖激光器工作在1800到2100納米(Nm)的光譜範圍內,與典型的808或980 nm紅外激光在穿透焊接中的作用不同。

在這個波長範圍內,幾乎所有的透明聚合物會得到更多的吸收,因為波長更接近某些振動頻率的碳-氫鍵在給定的透明塑料。這項技術還允許焊接熱塑性塑料,而不考慮極性,這在一些塑料焊接係統中是一個限製。

傳統的、非專利的薄膜射頻焊接僅限於具有高介損因數的極性樹脂,特別是軟質PVC和熱塑性聚氨酯(TPU)。(文章來源於網絡)


20層0.1毫米厚的LDPE熔區,采用1940納米光纖激光器焊接