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嘉峪檢測網(wǎng) 2020-12-28 09:07
據(jù)中國醫(yī)藥工業(yè)信息中心預(yù)測, 2019 年我國醫(yī)療器械市場規(guī)模將超 6 000 億元,年復(fù)合增長率將達(dá)16.8%。
根據(jù)美國市場研究公司Grand View Research 發(fā)布的最新報(bào)告顯示,預(yù)計(jì)到2025 年,全球醫(yī)用塑料市場收益預(yù)計(jì)將達(dá)到 3 360 億美元。
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。且看戰(zhàn)“疫”中塑膠的身影

醫(yī)療器械分類
并非所有的高分子都適用于醫(yī)療器械行業(yè),有些則現(xiàn)在大規(guī)模使用,但實(shí)際存在隱患,正逐步被替代。根據(jù)醫(yī)療器械不同的使用環(huán)境,對(duì)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)性能好,能滿足生理功能和使用環(huán)境的要求;
2、能耐受滅菌過程而不致影響其生物學(xué)性能和力學(xué)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(yī)用級(jí),重金屬含量少,溶出物及可溶出物含量低;
5、對(duì)機(jī)體無毒,無熱源反應(yīng),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(jī)體的免疫機(jī)制,不引起材料表面鈣化;
6、材料與血液接觸時(shí),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(zhì)變性,不破壞血液的有形成分;
7、材料植入體內(nèi)時(shí),有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性和生理惰性,且物理力學(xué)性能不發(fā)生明顯變化(不包括降解材料)。
目前,常見的高分子材料包括PVC、PE、PP、PS、ABS、PC、氟塑料、TPE等。
01、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。由于其熔融溫度與分解溫度非常接近,且玻璃化溫度較高,材料硬度大,加工困難,因此,一般都在PVC樹脂中添加增塑劑及其它助劑,可制成硬質(zhì)、軟質(zhì)和透明產(chǎn)品。
據(jù)市場估計(jì),醫(yī)用塑料產(chǎn)品大約25%是PVC,醫(yī)學(xué)應(yīng)用有:血袋、血液透析管路、呼吸面罩、吸氧管、袋式輸液器、尿袋等。特別在修復(fù)和植入醫(yī)用上,可用于人工耳及鼻,主要也是利用了其質(zhì)輕、對(duì)皮膚無刺激、柔軟性和組織相匹配、耐汗水唾液溶劑等特性。
衛(wèi)生服務(wù)中的許多一次性產(chǎn)品是用柔性PVC制成的
但目前也證明PVC作為極性材料對(duì)某些藥物具有吸附作用從而影響療效,并殘留有極少量致癌的氯乙烯單體,其主增塑劑DEHP容易析出給健康帶來風(fēng)險(xiǎn),為此,目前國外大多選用聚氨酯材料來制造介入導(dǎo)管。
02、PE
PE是產(chǎn)品最大的高分子材料,便宜、無毒無味、耐化學(xué)品性優(yōu)異、生物相容性較好,為非極性材料,藥物吸附量小。根據(jù)密度和分子鏈側(cè)鏈可分為HDPE、LDPE、LLDPE、UHMWPE等。
HDPE的高分子鏈上側(cè)鏈少,鏈與鏈之間可以更密集的被壓緊,因此有更高的結(jié)晶度、分子量和密度,機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)于LDPE,常用于注塑件。最高使用溫度為100℃,可煮沸消毒。主要用于制作人工肺、人工氣管等人工器官、矯形外科修補(bǔ)材料及一次性醫(yī)療用品。
LDPE帶有許多側(cè)鏈,因而相對(duì)分子質(zhì)量較小,結(jié)晶度和密度較低,具有較好的柔軟性、耐沖擊及透明性,主要用于和其他塑料共混改性及醫(yī)用包裝袋、靜脈輸液容器等。
UHMWPE(超高分子量聚乙烯)除PE的一般特性外,還具有高抗沖性、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。
03、PP
PP外觀似PE,也為非極性材料,比PE更透明、更輕,強(qiáng)度和硬度比PE要高。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,用途包括一次性注射器、連接件、透明塑料罩、吸管、腸外注射營養(yǎng)包裝、滲析薄膜等。
以PP為主體的Non-PVC材料是目前廣泛使用的PVC材料的替代品。PP膜通常采用熱合方法焊接成袋,其加工工藝要比高頻焊接PVC袋的工藝復(fù)雜。Non-PVC大輸液袋是使用全自動(dòng)設(shè)備來生產(chǎn)的,確保工藝穩(wěn)定和質(zhì)量可靠。
04、PS和K樹脂
PS是僅次于PVC和PE的第三大塑料品種,通常作單組分塑料進(jìn)行加工和應(yīng)用,主要特點(diǎn)是透明、堅(jiān)硬,但脆而易碎,有較高的熱膨脹系數(shù)。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樹脂是由苯乙烯與丁二烯共聚而成的,是一種低成本的透明無定型聚合物,CA和SAN常帶淺藍(lán)或淺黃色,而K樹脂為無色透明。無味、無毒、密度比PS低,耐沖擊性能比PS高。K樹脂具有生物相容性,可以采用環(huán)氧乙烷氣體或紫外射線消毒。根據(jù)丁二烯成分的多少,可區(qū)分出不同的硬度。
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(jí)要求。
05、ABS
ABS是在聚丁二烯(乳膠)存在下通過共聚丙烯腈和苯乙烯而制造的。丙烯腈含量越高,強(qiáng)度越高,耐化學(xué)品性越好,但同時(shí)意味著丁二烯含量越少,沖擊強(qiáng)度越低。
ABS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,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。
06、PC
PC的典型特性是韌性、強(qiáng)度、剛性和耐熱蒸汽消毒,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(當(dāng)在外科心臟手術(shù)中,這種儀器可以去除血液中的二氧化碳,增加氧氣)。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。利用其高透明性能,通常的近視眼鏡是PC做成的。
07、氟塑料
在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的氟塑料主要是PTFE。PTFE是高度結(jié)晶的聚合物,密度高,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。
所以PTFE在醫(yī)學(xué)上應(yīng)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。
08、TPE
熱塑性彈性體(TPE)是具有低彈性模量和高韌性的軟質(zhì)熱塑性塑料,它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)由熱塑性硬鏈段和彈性軟鏈段組成,與傳統(tǒng)橡膠的關(guān)鍵區(qū)別在于分子鏈之間缺乏或只有非常輕微的交聯(lián)。
被稱為TPE-U或者TPU的熱塑性聚氨酯是部分結(jié)晶的,它以兩種不同的變體出現(xiàn),第一種基于聚酯,第二種基于聚醚。后者具有優(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。
TPE-S或TPS中的S是苯乙烯嵌段共聚物的縮寫,通常TPS基于SBS、SEBS,后者具有更好的耐熱性、力學(xué)性能和抗紫外線能力,具有透明度高、非極性、可采用蒸汽和環(huán)氧乙烷及紫外線消毒、本身無毒等特點(diǎn),可替代PVC用于一次性輸液管、血袋等醫(yī)療柔性器材。
醫(yī)用塑料是醫(yī)用高分子材料的重要組成部分,我國尤其在一次性高分子醫(yī)療器械領(lǐng)域更有發(fā)展空間。

中國醫(yī)療器械行業(yè)狀況
數(shù)據(jù)來源:歐盟醫(yī)療器械委員會(huì)、中國醫(yī)療器械行業(yè)協(xié)會(huì)等
目前我國在醫(yī)用塑料生產(chǎn)方面具有強(qiáng)勁實(shí)力的企業(yè)仍然不多,雖然PVC和PP基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn),但是PE、PC、ABS等醫(yī)用塑料尚且依賴進(jìn)口,創(chuàng)新短板在未來一段時(shí)間內(nèi)仍然會(huì)是制約我國醫(yī)用塑料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素。

來源:注塑你學(xué)不會(huì)