针织结构在医用纺织品领域的应用

针织结构在医用纺织品领域的应用张晓会;马丕波;缪旭红【摘要】针织结构的纺织品具有松散的组织结构、优异的灵活性、较大的孔隙率和便于成型加工等特点，在医用纺织品领域有广泛的应用。

根据医用纺织品的用途将其进行分类，介绍针对医用纺织品的针织结构和材料在人造血管、疝气修补片、心脏支撑装置、针织医疗可扩展金属支架和肌腱支架等领域的应用。

【期刊名称】《纺织科学与工程学报》【年(卷),期】2018(035)001【总页数】7页(P164-170)【关键词】医用纺织品;针织结构;经编织物;纬编织物【作者】张晓会;马丕波;缪旭红【作者单位】江南大学教育部针织技术工程研究中心,江苏无锡214122;江南大学教育部针织技术工程研究中心,江苏无锡214122;江南大学教育部针织技术工程研究中心,江苏无锡214122;【正文语种】中文【中图分类】TS106.67医用纺织品是指医疗机构中用于大众护理和医疗救护的纺织品，是具有高附加值的产业用纺织品[1]，是纺织技术与医学科学相结合的新领域。

根据用途，医用纺织品分为外科用非植入性纺织品、外科用植入性纺织品、体外装置用纺织品以及保健和卫生用产品。

根据结构，医用纺织品包含针织、机织、编织和非织造四种结构。

其中非织造结构医用纺织品占60%以上，但几乎全部是一次性普通医用纺织品。

针织、机织和编织结构所占比例较低，但主要应用于高科技医疗纺织品。

与其他组织结构相比，针织结构弹性和延伸性好、孔隙率高、结构设计灵活多变，能满足医用纺织品，特别是高科技医用纺织品的性能要求。

针织结构包括纬编和经编两种结构，纬编医用纺织品主要包括医用敷料、绷带等；经编医用纺织品包括医用床垫衬垫、覆盖材料和医疗器械等。

1 针织结构针织是指利用织针将纱线弯曲成圈，然后将线圈相互串套而形成织物的工艺。

根据编织时纱线的走向不同，针织结构分为经编和纬编两种。

纬编是指将纱线沿纬向喂入针织机的工作织针，顺序的弯曲成圈并相互串套而形成的针织结构。

经编是指将一组或几组平行排列的纱线由经向喂入平行排列的工作织针，同时成圈而形成的针织结构。

可以使用不同类型的机器、组织结构、纱线类型来织造具有不同性能和应用的针织物。

图1 纬编组织的基本结构图2 经编组织的基本结构针织具有较好的成形编织性能、网眼编织性能和三维间隔织物编织性能。

生产效率高、花型和结构设计灵活，能实现从纤维或纱线到织物的一步成型。

针织网眼包括纬编网眼和经编网眼。

如表1所示为常见的针织网眼结构。

网眼织物通常具有很好的透气性和湿度传导性，网眼尺寸设计灵活。

间隔织物是具有间隔层的三维立体结构，通过经纬编织都可实现。

间隔织物间隔层厚度根据其应用范围的不同可实现几毫米到几百毫米范围内的变化，织物的透气性和抗压回弹性能较好。

表1 针织网眼结构纬编网孔经编网孔集圈组织网孔移圈组织网孔椭圆网孔菱形网孔六角网孔2 针织结构医用纺织品2.1 非植入式纺织品非植入式纺织品主要包括与皮肤伤口接触的医用敷料、纱布、绷带和其他纺织品。

用于覆盖和保护伤口、预防感染和促进愈合。

2.1.1 医用敷料医疗敷料的作用是绝缘、防止创伤、附着药物和吸收液体，必须具有良好的吸湿性、透气性和与皮肤接触的舒适感。

针织结构具有较好的延伸性、弹性和柔韧性，在医用敷料领域内具有广泛的应用。

针织中使用的原料以长丝为主，减少了敷料在使用过程中短纤维的掉落。

传统医用敷料的材料为棉纤维，随着新型纤维的发展，黏胶长丝、海藻纤维、麻赛尔纤维和壳聚糖纤维逐渐应用于医用敷料。

纬编的平针组织、罗纹组织、多层复合结构和三维间隔结构是常用的医用敷料结构。

2.1.1.1 纬平针结构的医用敷料纬平针结构的医用敷料强度大、柔韧性好、粘度低，常用的原料有海藻纤维和粘胶长丝。

海藻纤维有助于止血，可以作为伤口愈合过程的一部分[2]。

海藻纤维和棉混纺纱的医用敷料是常用的接触性辅料。

海藻纤维在吸收渗出物后会形成一个凝胶层，凝胶可以将伤口与敷料分开。

而棉纤维提供足够的强度以保持形状，适合包扎伤口。

粘胶长丝通常与具有较高吸湿性的无纺布材料结合，以将伤口与非织造材料的短纤维分离[3-4]。

图3 粘胶长丝针织医用敷料2.1.1.2 纬编罗纹结构的医用敷料普通纬编罗纹组织横向拉伸时具有很大的弹性和伸长性，并且很难产生边缘卷曲。

提花罗纹组织图案清晰、结构稳定、组织较厚，不同尺寸的提花网孔具有更好的透气性和透湿性，能满足医用敷料的要求。

图4表示提花罗纹结构，图5表示提花罗纹结构的编织图。

图4 提花罗纹结构图5 提花罗纹结构编织图2.1.1.3 纬编多层复合结构的医用敷料纬编多层复合结构内层为结构密集的纬编平针组织，中间层衬垫层，其增加了敷料的厚度。

外层采用集圈网眼，增加了透气性和美感。

棉纤维和竹纤维通常用于多层复合结构医用敷料。

竹纤维具有优异的天然抗菌性能、低密度、良好的隔热性能和机械性能，可持续性和生物降解性，应用于医用敷料比棉纤维具有更好的抗菌性能。

图6 纬编多层复合结构的医用敷料2.1.1.4 纬编间隔结构的医用敷料间隔织物结构通常用作复合伤口敷料的骨架。

间隔织物具有三层(3D)纺织结构，织物具有良好的透气性、高透气性和良好的控制热和水分转移的能力[5-8]，能很好的控制压力分布的能力。

经编间隔织物可用作伤口敷料吸收层的替代品，具有良好的线性弹性压缩性、透气性和导热性[9-11]。

图7 典型纬编间隔织物2.2 植入式纺织品植入式医用纺织品可植入人体，具有灵活的生物兼容性和易于编织。

植入式医用纺织品主要包括人造血管、疝补片、人造韧带等。

2.2.1 人造血管经编针织结构经常用于编织人造血管，其结构稳定，不易脱散。

通常使用经平组织和经缎组织，图8是实际的经编人造血管。

人造血管中应用的材料包括聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚氨酯、聚四氟乙烯等一些合成纤维[12]。

图8 人造血管2.2.2 疝气修补网片疝气修补网片是疝气修补的重要植入物。

常用材料为聚酯纤维，常用组织包括编链、经平和经缎组织。

Marlex®、Prolene®都有小网孔[13]，Marlex®采用经平组织作为基础结构，Prolene®采用经缎组织作为基本结构。

Surgipro®PP修补网片和Dexon®PGA修补网片采用经缎组织和编链组织复合而成，结构具有更高的强度和更高的稳定性。

疝气修补网片常用材料包括聚酯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯和可聚合聚乙醇酸等可吸收聚合物[14]。

图9显示了由聚丙烯制成的两个疝气补片。

图9(a)是具有小孔的Marlex®网片，图9(b)是具有大孔的Vypro®网片。

(a)Marlex®(b)Vypro®图9 疝气修补网片2.2.3 人工韧带人造韧带可用于替换损伤的膝关节。

Laboureau研究的韧带预先加强系统(LARS)被广泛应用于前交叉韧带重建[15-17]。

该材料为医用聚酯，其结构为经编织物。

如图10所示，纵向纤维与横向针织结构结合在一起。

纵向纤维平行并产生90°扭曲[18]。

根据纵向纤维的数量，韧带的直径具有不同的尺寸，用于不同的病例[19]。

LARS韧带具有较低的延展性、较高的拉伸强度、较大的疲劳强度，临床效果显著[20]。

图10 韧带预先加强系统2.2.4 心脏支撑装置心脏支撑装置(CSD)是一种经编弹力网袋，可根据心脏的形状切割缝合[21-22]。

基本结构为经缎组织，选用长丝纱提供高强度和抗疲劳特性，同时保持柔韧性[23]。

织物表面平整光滑，容易在心脏表面上滑动以提供急性壁支撑。

图11 CSD装置2.2.5 尿道悬吊吊带悬挂中使用的吊带多选用经编网眼织物[24-25]。

如图12(a)示出了具有小网格的经编织物，图12(b)示出了具有大网格的经编织物。

经编结构赋予织物一定的拉伸强度、弹性、耐久性，能编织不同尺寸的网眼以增加柔软度。

常用原料包括聚丙烯单丝(例如TVT)和聚丙烯复丝单丝(例如IVS)。

TVT®和IVS®都有较大的网格。

(a)(b)图12 尿道悬吊吊带2.2.6 针织医疗可扩展金属支架医疗可扩展金属支架的使用是为严重的气道阻塞提供治疗。

UltraflexTM支架(Micro-invasive，Boston Scientific，and Watertown，MA，USA)是用单股镍钛合金丝编织的网眼[26-27]，如图13所示。

镍钛合金丝是55%镍和45%钛的合金，具有形状记忆功能[28]。

图13 UltraflexTM支架2.2.7 人造气管支架人造气管支架是可生物降解的，可以被人体吸收。

可以临时替代去除的气管，并保持气道可行，以方便气管再生。

纬编平针组织可用于人造气管支架的编织。

面纱采用聚乙二醇(PLGA)，地纱采用聚丙烯(PP)。

该织物在小直径纬编机上编织，为管状织物。

在植入人体之前，气管支架需要进行涂层和消毒。

2.2.8 牙周补片牙周贴剂是一种用于治疗牙周病的微孔膜，用于引导牙周组织再生。

基本结构是纬编平针组织，在管状针织机上织造。

原料为可生物降解纤维PLGA和PGA。

2.2.9 肌腱支架与机织物相比，针织更有利于胶原结缔组织基质的沉积，并且对于肌腱/韧带重建是至关重要的[29]。

纬平针组织常应用于肌腱支架。

PLGA和PGA是肌腱支架的常用材料。

PLGA用于编织平针线圈作为外护套，PGA纤维保持直线为核心。

2.2.10 人工胸壁人工胸壁用于胸壁重建。

常用的组织结构为罗纹经平组织和双罗纹经平组织，具有良好的抵抗性能，常用原料为聚对二恶烷酮(PDS)。

2.2.11 放射治疗支架轴向织物具有足够的强度，可应用于放射治疗支架。

纬纱和经纱嵌入平针织物以形成轴向织物。

具有菱形结构的导管首先在编织机上进行成型编织，经涂层和热定型后，导管入到特殊的纬编机，以编织复合结构。

常用原料都是可生物降解的生物材料，包括聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)和聚乙内酰肽(PGLA)。

2.2.12 骨科夹板纬纱和经纱可以嵌入在罗纹组织上以形成多轴向织物，即多层双轴纬编织物(MBWK Fabrics)，可用作骨科夹板部，如脚夹板(图14)。

纬纱和经纱可以是玻璃纤维或其他高性能纤维，编织罗纹组织可以采用PET或其他化学纤维。

织物通常与感光树脂复合，形成与损伤部分相同形状的骨科夹板部。

图14 多轴向脚夹板2.3 医疗保健类纺织品保健和卫生用品涉及医疗保健和卫生，包括医疗床垫，床垫覆盖材料和一些保护性产品。

2.3.1 床垫经编针织间隔织物作为缓冲材料，其结构稳定、重量轻、透气性好、压缩弹性好。

经编针织间隔织物在双针杆拉舍尔机上编织，可用作防褥疮床垫、手术垫和轮椅上的床垫。

2.3.2 床垫覆盖材料纬编间隔织物用圆形纬编机编织，带有两个表面层的电子提花装置，间隔丝连接两个表面层。