以醫(yī)療密封塞為例,除了具有一定的彈性外,針刺后要能保持原有的密閉性和氣密性,并且不能有碎屑掉下來。但是橡膠本身的特性是難以滿足醫(yī)學上的要求的,這就需要通過改性或添加一些試劑來彌補本身的不足,以滿足醫(yī)療上的應用。
在醫(yī)療中使用的聚氨酯彈性體主要是熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)。
我們來看一下醫(yī)用TPU和硅橡膠的區(qū)別:
TPU |
硅橡膠 |
|
構成 |
由軟鏈段和硬鏈段交替鑲嵌組成的、含有許多-NHCOO-基團的極性高聚物。通過選擇適當?shù)能?、硬鏈段結構及其比例,合成出既具有良好的物理機械性能,又具有血液相容性和生物相容性的醫(yī)用高分子材料。 |
以高分子量的線型聚有機硅氧烷為基礎,添加某些特定組分,再按照一定的工藝要求加工后,制成具有一定強度和伸長率的橡膠態(tài)彈性體。 |
性能 |
優(yōu)良的凝血性能、毒性實驗結果符合醫(yī)用要求、臨床應用中生物相容性好、無致畸變作用、無過敏反應、韌性和彈性好、耐磨性、軟觸感、耐濕性、耐化學性。 |
較高的耐溫性、耐氧化、疏水性、柔軟性、透過性、耐老化透明度高、生理惰性、與人體組織和血液不粘連、生物適應性好、無毒無味、不致癌。 |
應用 |
人工心臟瓣膜、人工肺、骨黏合劑、人工皮膚、燒傷敷料、心臟起博器絕緣線、縫線、各種夾板、導液管、移植血管、氣管、齒科材料、計劃生育用品等。 |
人工顱骨、人工鼻梁、胃管、人工腹膜、人工指關節(jié)、人工皮膚、軟組織擴張器、人工乳房等。 |
除此之外,TPU也是PVC塑料最佳的替代材料:
· TPU相對于PVC的關鍵優(yōu)勢之一是它不需要通過增塑劑來獲得柔韌性,因此不存在鄰苯二甲酸酯從醫(yī)療器械遷移到藥液或人體的風險。實際上,TPU在人體內使用時會變軟,這種插入人體前具有足夠硬度,而進入人體后變得柔韌的特性可確?;颊吒杏X舒適。
· TPU易于焚化,不會釋放出腐蝕性物質以及焚燒PVC時會產生的其他危險化學物質。TPU不需要專用設備加工或處理,可方便地使用各種方法進行消毒,如射線消毒、環(huán)氧乙烷消毒。
· TPU的強度明顯高于PVC和其他替代材料,能夠制成抗內壓強度更高的薄壁導管和醫(yī)療袋。使用TPU制作的醫(yī)療器械結構不僅更耐用,用料更少,而且制成的醫(yī)療器械在頻繁使用的醫(yī)院環(huán)境中損壞的可能性也更低。
· TPU與TPE相比,更加耐彎折、易于粘結、更易于與其他材料共擠、生物穩(wěn)定性及相容性更好;與硅橡膠相比,具有更加優(yōu)異的機械性能與加工性能,同樣強度壁厚可以更薄,減少病患痛苦;與EVA相比,具有更好的透明度,與美觀程度。
醫(yī)療器械中如何選擇高分子材料?
生物相容性:生物與醫(yī)用材料相互作用的情況。高分子材料與血液接觸式,不引起凝血或血小板粘著凝聚,沒有溶血現(xiàn)象;與活體組織接觸時,不引起炎癥和過敏反應、不致癌、無排異反應、材料不發(fā)生鈣沉著等。
化學穩(wěn)定性:生物穩(wěn)定性。
生產加工性:符合醫(yī)療標準,便于滅菌。
功能性:機械性能要求,其他如緩釋。
雖然醫(yī)用TPU有著優(yōu)異的性能,在很多方面非常貼合醫(yī)療的需求。但它同樣存在著缺點:
降解:隨著聚氨酯在醫(yī)學生物領域中用途的不斷拓寬,聚氨酯不能自然降解的缺點也日益成為其發(fā)展的障礙,帶來了廢棄物污染環(huán)境的問題。因此,開發(fā)可生物降解聚氨酯成為解決這一難題的關鍵。
造價:醫(yī)用TPU價格昂貴,目前主要應用于高附加值精密介入導管的開發(fā)。
如:留置針管套、中心靜脈導管、外周置入中心靜脈導管、電生理導管、造影導管、擴張球囊導管、微導管等。