医用纺织品及其纤维技术

医用纺织品及其纤维技术

2010-12-01 来源: 印染在线点击次数：1084

关键字：纺织品纤维技术

随着纤维技术的进步，纺织与纤维制品已进入医用领域。目前，医用纤维材料与制品主要包括：①医用防护纺织品，如手术室用衣、消毒包扎用布和湿巾、面罩、医务人员制装以及医院床单、窗帘、揩布等；②外用医疗纺织用品，如创伤敷料、矫正绷带、矫正袜套、压力服装等；③可植入纤维材料及制品，如缝合线、人工血管、人工结扎线等；④体外制品，如血液过滤、人工肝脏、人工肾等；⑤牙科用敷料，如PTFE丝线等。

医用纤维材料及合成聚合物的种类繁多。天然纤维材料包括棉、真丝、再生纤维素、甲壳素、骨胶原及藻酸纤维等；合成聚合物如PA、 PET、PP、PTFE、PU以及用在缝合线及组织工程的生物可降解聚合物聚乙交酯（PGA）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）和聚乳酸（PLA）等。

近10年来，医用纤维材料及其技术取得了巨大进步。生物材料已用于外科临床移植，以置换危损的组织器官，修补肌体。医用纤维材料及其制品是一个高速发展的市场，2006年全球消耗量达31.8万t，目前年增长率在3.5 ％左右。

据统计，世界卫生保健用纺织品的市场约为750亿美元，北美占33 ％左右，欧洲市场约占30 ％；外部医用纺织品如用于创伤处理的纺织品约为50亿美元，北美、欧洲各占35 ％，年增长率为6 ％～ 8 ％，其中，高性能创伤处理纺织品的年增长率有望达到10 ％～ 12 ％，生物医用制品增速则高达25 ％～ 30 ％。

纳米纤维技术的高速发展和规模化生产，给组织工程、可移植材料、医药制剂控制与释放等医用领域提供了高性能纤维材料。

1 医用纺织品的技术现状

1.1 外部医用纤维制品

传统的创伤医用敷料面临着革新和发展，如纤维素/聚酯纤维非织造产品制成的医用纱布可明显改进纱布的导液性能，并减少使用中可能产生的纤维屑。

对传统的创伤包扎敷料进行铜/银表面处理，可赋予产品抗微生物功能。美国Cupron（卡普诺）公司成功添加氧化铜制剂于成纤聚合物中，制得的PET、PE、PU和PA包扎敷料已投放市场。

高性能创伤处理敷料要求具有融入伤口愈合过程或直接进行创伤治理的功能，并形成一个湿润的环境条件以支持伤口自然愈合。如美国Johnson ＆ Johnson（强生）公司采用纤维素和胶原加工的双组分纤维具有明显的伤口愈合效果。

另一类创伤处理产品具有三维结构，当伤口愈合或再生时，可提供一个生物细胞附着于表面，形成组织支架。瑞士Tissupore公司开发的此类产品为多层结构织物。外部是质地密实的防护层，复合层为非织造布，具有吸收渗出物的功能。

1.2 可移植材料

完美的人工移植材料要求具有如下生物特性，即：①多孔性：孔隙度要求利于组织生长和被包容；②纤维直径：要求纤维直径小且呈圆形截面，比纤度粗，不规则截面的植入材料更易于人体组织封合；③无毒性：聚合物或成型加工过程必须无毒、无污染；④生物可降解性和稳定性：具有该性能的植入材料更适宜与人体细胞相溶合，并随着时间推移趋于稳定。

表1 主要医院用可移植材料的技术特征

资料来源：技术纺织品手册（英国Bolton大学A.R.Horrocks）

（1）缝合线与结扎线

结扎线用于血管或其他部位的结扎处理，缝合线是外科手术后影响伤口定位和恢复的关键因素之一。

20世纪40年代末，PA、PET、聚烯烃长丝开始用于创伤缝合，至70年代中叶，生物可降解缝合线如PHA、聚乙醇酸（PGA）等纷纷投入使用。目前PHA缝合线已进入临床阶段。

缝合线可使用单丝或复丝纱线。缝合线要求具有柔软的外表面，能顺利通过皮肤而不出现阻断，并易于扎紧成扣。理想的缝合线性能和使用拟编入电脑程序，包括缝合线可溶性范围5 ～ 100天、强力可从数克至50 kg、手感要满足外科医生的临床要求等。此外，缝合线成圈结扣的稳定性、伸长和弹性的可选择性及其他技术要求也纳入程序，便于科学使用。

目前，临床使用的缝合线主要采用PGA、PGA/PLA共聚物、聚己内酯（PCL）等。使用PHA可以制得高强力或低强力缝合线，也可纺制出弹性或无弹性缝合线。PBT缝合线具有适宜的强力及柔软表面，也是使用较广的缝合线之一。直径亚微米级的单丝缝合线通常用在眼科手术中。

缝合线材质可具有生物可降解或非生物可降解的特性，生物可降解缝合线主要用在内创伤缝合，非生物可降解缝合线多用在暴露的外部伤口，便于伤口愈合后进行拆线处理。

缝合线可以使用天然材质或合成聚合物，选择的依据是其具备的物理、化学性能以及生物特性。如：可吸收缝合肠线的最大优点在于使用中出现的反应平和，而胶原缝合线在强力、纯度和成本方面要优于肠线；可吸收PLA缝合线具有十分好的强力，很小的肌体组织反应和优良的结扣性能，不足之处是临床出现非特异性无菌炎症频率较高，强力损失较大，仅限于15天之内，而采用PLA共聚物制作的缝合线，强力损失要优于PLA，可达4 ～ 6周。常用的不可吸收聚合物缝合线的材料包括PA、PP、PET及PE等。Vicry是全球第一款抗霉菌医用缝合线，具有抑制和降低霉菌生长的特征。

（2）血管移植

目前，血管移植已是相当普遍的医疗程序。血管或动脉局部血管置换，临床使用中已与活体血管相近。

血管疾病外科手术中，人工植入材料引起血栓、结块、堵塞和感染最为敏感。源于蛋白、组织吸收和凝血反应的一系列外科手术问题约占临床手术的10 ％，这其中还包括2 ％的血管感染病人。

人工动脉或静脉血管移植，主要用于置换人体心脏血管系统的阻力或机能变弱的部分，使用直径在6、8和10 mm，植入阻塞部位并形成旁通，以重建恢复循环。直线和分支型移植器官，可采用经编或纬编工艺。多孔Teflon制品展示了很好的生物相容性和抗凝血活性。研究结果表明，Teflon人工血管不可过细，直径应不低于3 mm，同时还需具有血液相容性、适宜的孔结构和可再吸收性，并利于组织生长及避免出现堵塞现象，管材本身可满足强度要求。目前PHA制品在心脏瓣膜、心血管的临床中已有使用。

（3）软组织移植

软组织植入也可与修复结合，涉及皮肤、韧带、肌肉筋腱和软骨等，包括血管组织的血管、心脏瓣膜，器官方面如心脏、胰腺和肾脏等。大多数软组织植入使用合成聚合物材料。作为植入材料需要具有与人体组织相容的特性，美国Clemson大学提出一种方法，即赋予植入物膨化结构以形成微细表面，使其与人体组织相容性达到最佳，从而避免引起植入部位出现炎症。

生物医学材料可用于相溶性软组织人工修补，即人造皮肤、人造筋以及人造角膜等方面。重要的是可促进细胞与组织生长，因此对生物医学材料的化学结构、电性能、亲水性、疏水性、材料表面粗糙度、品质均一性和材料挠性有十分严格的要求。目前用于软组织植入的可溶性生物聚合物有骨胶原、丝蛋白、纤维素、甲壳质和壳聚糖等，其中人造移植材料包括硅橡胶、PU、水凝胶及碳纤维等。

（4）疝气修复

用于疝气修复和腹内置换的制品对机械强度和挠性指标要求十分严格，且要求制品有一定的空隙度，而结构需保证长期使用过程中处于最佳功能状态，通常可采用机织或针织方法制网。

PP网材用于疝气修复临床治疗，显示出具有抗感染和抗过敏功能。在疝气治疗的Gore-Tex软组织修补中，已使用PTFE制品。

（5）硬组织移植

硬组织可相容材料必须具有良好的机械性能。硬组织置换用聚合物主要的技术要求在于好的加工性能、化学稳定性和生物相容性。硬组织植入主要涉及人造骨骼、骨粘合制品、人造关节等，整形植入主要包括置换骨骼、关节和固定板以固定断裂的骨骼。有公司开发了一种以石墨和Teflon制成的非织造布纤维网状产品，用其包绕植入物，可促进组织的生长。