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值得关注的医用塑料材料及其工艺创新
  浏览次数:7538  发布时间:2019年06月04日 09:00:21
[导读] 用于医疗技术应用的塑料制品必须符合许多特殊标准。通常,即使是尺寸小、壁厚小的部件,也需要优良的力学性能。

用于医疗技术应用的塑料制品必须符合许多特殊标准。通常,即使是尺寸小、壁厚小的部件,也需要优良的力学性能。

在许多情况下,医疗设备必须是无菌的,它们所用的材料必须相应地能够被消毒。根据所采用的灭菌程序,所用塑料必须能够经受热蒸汽或热空气、消毒剂、伽马辐射或环氧乙烷的照射。

每天承受载荷的假肢和植入物以及可能伤害病人的器械,必须不受材料断裂、屈曲或磨损造成的机械事故的影响。除了耐灭菌程序外,在许多应用中,重要的是在实验室接触有机物质或其他化学品时材料不受影响。

让我们来看看一些创新的医用塑料材料和工艺的发展。

我们将从非淋滤抗菌材料技术的进展开始。医疗保健抗菌塑料的全球市场预计到2017年将达到22万公吨,医疗保健、工业和消费者最终用途部门的需求不断增长。

严格的政府立法和与服务/产品有关的感染的潜在责任促使在医疗保健环境中使用生物杀灭塑料。预防医院获得性感染(HAI)和相关并发症的必要性是开发新型生物杀菌剂、抗菌聚合物技术和创新应用的主要动力。

新的和日益增长的医疗应用包括穿破皮肤或插入身体的设备,包括各种导管和无针连接器。在一项研究中,在肾移植期间使用的热塑聚氨酯(TPU)导管中加入抗菌药物,与未治疗的TPU导管相比,可显著降低感染风险。   

Nimbus,由Quick-Med技术公司开发,是一种用于伤口护理和医疗设备应用的FDA清除的、尖端的抗菌技术定制。这项技术包括抗菌药物的化学成分,这种化学物质包括一种高电荷密度的聚阳离子,这些阳离子被植入各种聚合物的骨架中。

具有高电荷密度的无毒长链聚合物(聚阳离子)通过对微生物的物理作用提供优越的功效。先进的阳离子高分子抗菌聚合物吸引细菌细胞并迅速结合以取代钙离子,从而在物理上破坏细胞壁。然后细胞膜塌陷,细胞质泄漏时细胞死亡。

高电荷密度可确保在体液存在的情况下最大限度地提高药效。由于活化剂是永久结合在表面,没有浸出和没有耗尽抗菌储集层。此外,细菌不能对它们无法内化的药物产生抵抗力,因此大尺寸的尼姆布斯聚合物及其永久附着在表面,消除了微生物产生抗药性的能力。


快速医学技术抗菌作用的三级物理方法

该公司因其Nimbus技术获得了一系列专利,包括将一种Nimbus聚阳离子纳入聚氨酯聚合物的主链,以及将Nimbus抗菌药物附加到一系列底物的工艺。新的聚氨酯聚阳离子非常适合广泛的应用,包括塑料薄膜和涂料,粘合剂,导管和其他类型的挤出油管。

基材全部或部分为纤维素或任何其他基材,包括聚氨酯、聚酯、尼龙和丙烯酸酯,以及丝绸、亚麻、橡胶、海藻酸钠和胶原蛋白。这些材料通常用于纺织和医疗产品,过滤器,吸收剂产品和包装。

当Nimbus抗菌药物仍处于全强度状态时,大多数其他抗菌技术中的活性物质在使用过程中逐渐耗尽。当处理材料是在皮肤旁边或使用,这些其他抗菌药物有刺激或干扰愈合的风险,如伤口敷料和纺织品的应用。

最后,让我们回顾一下光纤激光器在透明医用塑料焊接中的应用进展。随着对越来越小的医疗设备的需求的增长,创新的制造技术被采用来生产超精密的设计。
采用粘合剂、热板焊接、超声波焊接和摩擦焊等多种技术各有其设计要求和优缺点,,将他们进行连接和组装,是医用塑料设备制造的关键步骤。激光焊接具有洁净度、精密度、密封性和质量控制等优点。

通过超声波或摩擦焊接过程完成的粘接将使接头产生一种结垢效应,这是由于在高速下摩擦两个部分所造成的。关节的鳞片脱落,变得松散,产生类似尘埃的微粒,可能污染医疗设备。胶和粘合剂也有可能受到污染。

另一方面,激光焊接产生的紧密,干净的接头,是无微粒的.医用设备经常需要密封塑料接头,无论液体是保存在里面还是外面。在激光塑料焊接中,塑料的优良熔合确保了与焊缝完全密封的牢固连接,以确保密封。


清洁激光焊接(左),鳞片摩擦焊接(中)和球囊导管密封高强度密封(右)

传统的透明塑料激光焊接需要特殊昂贵的、难以应用的红外吸收剂,如光焊接红外油墨、Lumogen染料或Lazenflair染料,这可能是可提取的,因此对于许多医疗设备的应用来说都是不可接受的。

IPG光子学开创的高波长光纤激光器可用于激光焊接透明塑料,而不需要红外吸收剂、染料或涂层。这些光纤激光器工作在1800到2100纳米(Nm)的光谱范围内,与典型的808或980 nm红外激光在穿透焊接中的作用不同。

在这个波长范围内,几乎所有的透明聚合物会得到更多的吸收,因为波长更接近某些振动频率的碳-氢键在给定的透明塑料。这项技术还允许焊接热塑性塑料,而不考虑极性,这在一些塑料焊接系统中是一个限制。

传统的、非专利的薄膜射频焊接仅限于具有高介损因数的极性树脂,特别是软质PVC和热塑性聚氨酯(TPU)。(文章来源于网络)


20层0.1毫米厚的LDPE熔区,采用1940纳米光纤激光器焊接