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合成纤维材料在高端医用纺织品上的应用

早期用于整形和其它可植入的医用织物,仅 要求具有良好的蓬松性、多孔性以及最小的品质差 异。传统纤维织物之所以能被人类长期选用,是基 于纤维材料为纺织加工工业提供了一个不断可供选 择的空间,即从传统的聚酯 (PET)、聚丙烯 (PP) 纤维到无毒性聚合物,诸如生物可吸收聚合物,高 模量低收缩、低蠕变性能的高分子材料等。目前, 使用具有可吸收和生物活性聚合物制得的纤维织 物,已在组织工程上使用。
形垫直径为 1 mm、5 mm、20 mm,管状直径为 3~
15 mm,切割长度视需要而定。目前该针刺毡医用
纺织品已在心脏血管组织再生、矫型组织再生手术
中先期临床使用,并得到美国 FDA 的认可。医用
非织造毡技术规格见表 2。
表 2 生物医用非织造毡技术特征
项目 尺寸/cm×cm 厚度/mm 密度/(mg·mL-)1 降解周期 使用原料
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合成纤维 Synthetic Fiber in China
2011 年第 40 卷第 7 期
合成纤维材料在高端医用纺织品上的应用
芦长椿 (全国化纤新技术开发推广中心,北京 100020)
摘 要:综述了合纤长丝、单丝、梳理型非织造布、纺粘与熔喷非织造布、中空纤维膜以及高性能纤维
复合材料在高端医用纺织品上的应用,指出了国内医用纺织品的发展现状。随着生物医用纺织品与聚合
表 5 医用UHMWPE纤维的性能特征
品种型号 纤维规格/dtex
技术特征
用途
55,110,165, 具有最高的强力/体积比,
SGX
医用缝合线
220,440
医用纤维级
脊椎融合 UG 110,165,440 为强力最高的医用纤维
(Spinal fusion)
最细的医用纤维,在保持
强力和耐磨性前提下,可

可接受 良 优 可接受


可接受 可接受 优 差
差 可接受

良 良 可接受
差 可接受

良良优
差 可接受 可接受 优 良 优
2011, 40(7)
芦长椿. 合成纤维材料在高端医用纺织品上的应用
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1.2 可吸收聚合物材料 可吸收聚合物材料有聚羟基乙酯 (PGA)、聚
L - 乳 酸 (PLLA) 以 及 PGA 和 PLA 的 共 聚 物 (PLGA),其他共聚高分子,如聚己内酯 (PCL)、 三甲基碳酸酯 (TMC) 和聚乙二醇 (PEG) 等。
美国 Biomedical 公司 爱尔兰 Concordia 公司
20×30,20×60
20×30,20×15,20×10
1.0~10.0
0.3~7.0
40~110
30~300
30 天~1 年
PGA,PLLA,PLGA,聚对二氧环己酮 (PDO)
3.2 高性能单丝的医疗用途
3.2.1 动脉血液过滤器[2]
用于人体可植入织物的规格。
表 4 用于人体植入的 PEEK 单丝织物规格
品种
17-1 17-2 17-3 17-4 17-5
孔隙/ μm
35 100 220 425 600
开放面
积/%
22 32 56 27 73
每厘米 经向网 目数/个
每厘米 纬向网 目数/个
单丝 直径/ μm
织物单位质 厚度/ 量(/ g·m-2) mm
结构通常采用直径 50 mm 的圆盘形式的过滤介质,
经硅质垫圈密封后配置于透析泵上。Sefar 公司开
发的新型过滤材料“Peaktex”,采用 PEEK 为原料,
单丝直径为 38~500 μm,过滤材料为双层单丝织
物,单位质量 285 g/m2,厚度 480 μm,空气透过
率 2 000 m3/m·2 h。
针织网材较之于非织造布具有更好的弹性、 扩展性能、回复性以及良好的撕裂强力,显示出较 好的组织支撑能力。
圆机织物的管状结构有较大尺寸适应性,其 直径可膨胀亦可紧缩,有利于医用纺织品性能的发 挥。目前针织网材已用于手术网、疝气修复、整型 和化妆手术网等领域。 2.4 其他制品
一些厂家,如美国 Concordia 公司,有多年的 纤维加工经验,可以根据用户和临床的要求,选择 如变形纱、卷曲纤维、切断纤维、梳理纤维片等原 料加工成适用的医用制品。
2 常用的医用纤维制品种类
2.1 非织造布 医用纺织品使用的非织造布种类涉及纺粘
(SB)、熔喷 (MB) 和使用短纤维为原料的梳理型 非织造布。 2.2 编织结构织物
编织物的规格包括:圆形实心带、中空无芯 带、管状带、扁平型带和附加轴向纱的编织物等。 2.3 针织网材
针织网材采用平幅经编和圆机纬编工艺,编 织纹路设计十分重要。医用制品对针织网材的性 能,诸如平均孔隙尺寸、单位质量、厚度、撕裂强 力、伸长、顶破强力、刚性和悬垂性等均有严格要 求。
115 200~5 000 1.7~28.5 150~1 000
83~430 250~1 860
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合成纤维 Synthetic Fiber in China
2011 年第 40 卷第 7 期
3.2.2 透析器过滤介质
医用透析使用的泵过滤器,其作用是捕集循
环系统中可能出现的颗粒状物质。该防护性过滤器
140 140 38
39
71
57
57 77
65
125
34
34 71
36
128
12
12 400
430
800
14
14 100
101
180
采用 PTFE 和 PP 单丝编织的微孔网材已用于 外科手术可植入织物。爱尔兰 Proxy 公司开发的 “Motifmesh”系列中,使用了 PTFE 材料的单丝网, 网孔尺寸 2 350 μm,厚度 15 μm,抗弯刚性强力为 2.8 N,钢球顶破强力为 108 N,断裂强力为 33.5 N, 抗撕裂强力为 15.1 N。目前该可植入网材已用于疝 气修复。 3.3 UHMWPE 纤维在医用领域的使用[3]
动脉血液过滤器是在胸外科手术中,经过纯
化、氧合、恒温的循环血液进入人体的最后一道过
滤。因此说过滤器介质的选择和最适宜的设计,有
助于降低病人的出血、血凝、炎症的发生和整个系
统的供氧及 pH 值的控制。
瑞士 Sefar 公司开发出用于心肺机的过滤介质,
即“Medi FAB 07/40”系列。使用 PET 或 PA 单丝
启动灌注体积,装置外部尺寸小型化和制造成本可
以被市场接受。与现有使用中的滤材,如非织造
布、膜材料和复丝织物比较,单丝织物过滤介质更
具有商业化价值。表 3 为 Medi FAB 过滤介质使用
的单丝性能。
表 3 动脉血液过滤器过滤介质技术性能
项目
断裂强度/(daN·mm-)2
干湿态相对强力比/%
单丝性能
物纳米纤维进入组织工程与再生医学领域,将给医用纺织品技术带来新的发展机遇。
关键词:合成材料;医用纺织品;应用
中图分类号:TQ342
文献标识码:A
文章编号:1001-7054 (2011) 07-0032-06
依 据 DRA (Daviad Rigby Associates) 统 计 资 料,2000—2010 年的 10 年间,全球外科手术用纺 织品的年增长率在 4.5 %。2010 Techtextile 亚特兰 大技术纺织品研讨会信息显示,美欧地区医用纤维 制品呈持续稳定的增长态势。预计 2013 年组织工 程和再生医学领域潜在的市场份额在 1 182 亿美元。
编织,织物结构孔隙为 40 μm,空隙占有率 25 %,
纱线直径为 34 μm。“Medi FAB 07/40”过滤介质
已在动脉血液过滤器中使用,在临床中作为一个暂
时性的替代心肺功能的装置,以维持生命的体外循
环系统。
临床结果显示,“Medi FAB 07/40”具有良好
的使用性能,主要表现在:最低的压力降,最小的
耐温性能

耐化学性

尺寸稳定性 优
γ-射线辐射性 优
抗挠曲疲劳性 良
耐磨性

相对撕破强力 良
密度

成本

聚偏二氟乙 聚苯硫醚
聚酰胺
PTFE
PET
PP
烯 (PVDF) (PPS)
(PA)


优 可接受 可接受 差
优 可接受
良 可接受 可接受 良
差 可接受

良 可接受 可接受
差 可接受

良 良 可接受

3 高端医用纤维制品技术的新进展
3.1 梳理型非织造布在高端医用纺织品上的应用 爱尔兰 Concordia 公司开发的“Biofelt”,即为
使用生物可再生原料的梳理型非织造毡,具有十分 高的孔隙率 (97 %),柔软、良好的挠性和生物可 相容性 [1]。“Biofelt”的三度空间连接的孔隙结 构,可促进人体细胞生长,具有修复损伤的人体组 织的功能。“Biofelt”可以制成圆形垫或管状。圆
收稿日期:2011-05-18 修回日期:2011-07-09 作者简介:芦长椿 (1941—),高级工程师,全国化纤新技术开发 推广中心总工程师,中纺机技术服务进出口 (CTMTS) 技术顾问, 长期从事纤维新材料研究开发管理信息研究。
随着生物医学工程技术的进步,传统整形使 用的硬件材料受到了巨大冲击。高性能纤维材料、 先进的制造工艺和独特的织物结构设计正成为医用 纺 织 品 的 选 择 。 据 纤 维 基 医 用 制 品 厂 家 (如 Biomedical-Concordia 公司) 的预测,医用纺织品 在组织修复植入和再生医学领域有着巨大的应用潜 力。这主要涉及如下几个方面:矫正整形手术,心 脏 血 管 手 术 , 泌 尿 /妇 产 科 手 术 , 再 生 植 入 手 术 , 普通手术等。
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