纤维材料在医疗器械中的发展及应用.pdf

塑料助剂2023 年第 2 期（总第 158 期）77纤维材料在医疗器械中的发展及应用余克龙，梁金奎，艾冲冲，高娜，石凯（山东省医疗器械和药品包装检验研究院，济南 250101）摘要：纤维材料作为新型材料，在医疗器械中有着良好的应用前景。基于此，文章通过研究医疗器械中缝合线的发展现状，以及在此过程中所使用的材料以及材料的具体性能，总结近些年纤维材料在医疗器械中的发展现状与特点，为医用缝合线在医疗行业未来的发展提供依据。关键词：纤维材料；医疗器械；医用缝合线；可生物降解doi：10.3969/j.issn.1671-6294.2023.02.0020Development and Application of Fiber Materials in Medical InstrumentsYu Kelong,Liang Jinkui,Ai Chongchong,Gao Na,Shi Kai(Shandong Institute of Medical Device and Pharmaceutical Packaging Inspection,Jinan 250101,China)Abstract:The most common polymer materials in medical devices are medical fibers,medical bandages,medical sutures,wound dressings,etc.As a new material,fibers have a good application prospect in medical devices.Through the case study of medical sutures,as well as the involved materials used in this process and their specific properties,this paper summarizes the development status and characteristics of fiber materials in medical devices in recent years so as to provide a basis for the future development of medical sutures in the medical industry.Keywords:fiber material;medical device;medical suture;biodegradable收稿日期：2022-07-25几千年前，医护人员利用亚麻缝合线对伤口进行缝合处理。19 世纪，医用缝合线的原料主要是蚕丝和羊肠。而随着时间的推移，生物学与材料学的发展日新月异，医用缝合线的种类也日益丰富，新型纤维材料因具有较强的生物相容性与生物降解性，拥有很好的应用前景 1-2。医用缝合线主要由复丝与纤维单丝两种材料钩织而成，是医疗领域中所有外科手术核心环节的重要工具，缝合线应具有一定的抗张能力，以利于医护人员的操作，同时其还应具有一定的生物相容性与稳定性，最大限度避免患者出现炎症反应3。目前，研究并开发出可降解医用缝合线是我国医疗行业中持续重视的问题。1医用天然纤维材料1.1天然再生纤维材料1.1.1甲壳素纤维 甲壳素纤维是近几年兴起的新材料。利用贝壳类生物所制成的甲壳素纤维材料反应活性较高，生物相容性良好，在使用期间可实现完全降解，而且还有吸湿、抗菌等功效，因此在医用缝合线、人造皮肤及伤口包扎等方面得到了较多应用。还塑料助剂2023 年第 2 期（总第 158 期）78有相关专家通过纺丝技术来制备甲壳素纤维，以降低纤维结晶度的方式来提升纤维材料的伸长率，改性后的甲壳素纤维在创伤领域有着良好的应用效果4-5。1.1.2胶原纤维胶原蛋白作为人体细胞中常见的基本组分，具有良好的生物相容性与降解性，渗透性也较好，有利于提高创伤恢复的速度。胶原蛋白纤维在生物组织与愈合伤口处的应用较为常见。相关专家通过静电纺的方式制作胶原蛋白纤维，但胶原蛋白纤维的可纺性不够突出，通常通过混纺不同的纤维来改性提升胶原纤维的强度，预防排异反应的出现。1.1.3海藻纤维 海藻纤维具有成本低、可加工性强等突出特点，在保湿面膜、止血敷料等多功能性医用纺织领域的应用较为常见6-7。某地区海藻集团研发的以海藻纤维为基础的止血创可贴与医用敷料等吸湿性较强，在伤口处直接使用也不会使患者感觉到闷热，对伤口愈合也有促进作用。虽说海藻纤维的吸湿性很强，但其强度与断裂伸长率却很低，抱合力不够突出，研究人员通常将其与强度较高的纤维混纺来提升强度。此材料的另一优点是构成成分来源于大自然，易降解，不会对自然生态环境造成坏的影响。1.1.4 竹纤维 竹纤维的抗菌性较强，而且以其为主材料制成的医用织物吸湿性较好。在针对患者伤口杀菌或消毒的工作中，为了有效避免微生物感染等状况，通常都会采用竹纤维制成的敷料，由于其综合性能较好，目前由竹纤维制成的纱布等产品应用范围较广。此外，美国某公司还将玻璃纤维与竹纤维两者混合，首次制造出了吸湿性强且能抑菌的医用绷带8。1.2合成高分子纤维1.2.1聚乳酸纤维以玉米、小麦、甜菜等含淀粉的农产品为原料，经发酵生成乳酸后进行缩聚和熔融纺丝，然后通过对所得聚乳酸纤维进行化学改性，提升强度和保水性能，可得到性能突出且稳定性高的聚乳酸纤维9-10。聚乳酸纤维原料是天然物质，在使用过程中，不会使人体产生不良反应及危害人体健康。聚乳酸纤维在医用骨架和可吸收缝合线方面的应用十分广泛。医疗专家将聚乳酸和羟基磷灰石两种成分结合，制成的生物支架对身体成骨细胞的增长有着良好的促进作用。1.2.2聚羟基烷酸酯聚羟基烷酸酯（PHA）主要通过热塑成型的方式来进行加工处理，其最突出的特性是生物相容性与可降解性，因此在不同领域有着不同的利用价值。例如在医疗领域中引入了将药物与低相对分子质量聚 3-羟基丁酸结合或制备负载药物的聚羟基烷酸酯颗粒等方法11-12。此外，聚羟基烷酸酯还可作为医疗美容领域的物质透皮给药的主要材料。聚羟基烷酸酯的开发可为聚羟基烷酸酯药物传递系统良好的相容性，为聚羟基烷酸酯与其他药物的结合提供全新的发展思路，开辟新的可能性。出于对生物聚合物相容性的考虑，在利用药物给药的过程中，应进一步优化以聚羟基烷酸酯为基础的药物传递系统。2 纤维材料在医疗器械中的实际应用2.1医用敷料 医用敷料的主要作用就是将伤口与外界隔离，确保伤口不会因为细菌或者病毒而发生感染，敷料的贴合度要好，以有效防止伤口与外界接触。此外，医用敷料的透气性与防水性也是必需的。以玻璃纤维作为基础材料所制成的医用玻璃纤维纺织品通过涂覆改性聚氨酯，可制成综合性能良好的医用纤维绷带。此外，静电纺丝制成的纤维膜材料，其表面积与孔隙率都大于传统的医用敷料，透气性较好，可为伤口提供通风流通的环境13。2.2人工皮肤 皮肤作为人体免疫的第一道防线，可帮助人体预防多种入侵。当人们出现烧烫伤等皮肤受损时，人体皮肤便无法恢复成初始的皮肤，特别是受到过大面积创伤的患者，只能通过皮肤移植的方式来解决皮肤问题。用来替代人体皮肤的纤维79材料应具有以下特点：不会使人体发生排异反应，可与伤口直接贴合，无毒无刺激，不影响皮肤的愈合情况，具有良好的透气性、舒适性，可有效预防病原体侵入。2.3缓释药物纤维 传统的小分子药物有口服和外用两种，还有部分药物需在指定的环境下以及具体的位置上才能使药效发挥出来。利用静电纺丝技术来模拟组织器官细胞，这种给药方式相对安全、缓释速度可控14。2.4医用缝合物20 世纪中期，常见的医用缝合线的主要构成材料是尼龙和聚丙烯等，均无法被人体吸收。进入 20 世纪 60 年代，人们利用分子交联调节工艺研发出了人体可吸收使用的胶原线。20 世纪 90年代，甲壳素衍生合成纤维的工艺也日益完善成熟。21 世纪起，可降低炎症并容易被组织快速吸收的抗菌缝合线被开发出来。然而不管是可吸收缝合线还是不可吸收缝合线，它自身的抗拉强度都容易下降。近些年，相关专家仍在开展具有载药、抗菌、消炎等功能医用缝合线的研究。医用缝合线作为医疗活动的核心工具，应具有以下功能：生物相容性。医用缝合线的主要作用就是缝合体内体外的伤口，其会植入体内并对身体的各项组织产生影响，所以缝合线首先要有较强的生物相容性，不会使血液与身体组织出现免疫排斥和免疫应答的状况。可吸收性与可降解性。对于缝合血管等手术来说，医用缝合线的拆除会造成患者的二次伤痛，如果无需拆除，此问题将会得到有效避免。而医用缝合线的生物降解性必须要达到指定的降解速度才能与体内组织愈合时间相匹配，避免医用缝合线对人体造成伤害。一定的抗张强度与持结性。这是因为在固定伤口的过程中，缝合线需维持结构的相对稳定性，防止机体组织出现凹陷或裂开等状况，或是由于连接不紧密而在日常生活中被损坏。此外，医用缝合线还要保持延伸率、拉伸强度、蠕变性能以及弹性，保证在体内工作时可以承受拉力15。3结语医疗领域中所使用的医用纤维通常都应具有良好的相容性与降解性。开发出综合性能突出且价格低廉的医用纤维材料是当务之急，它有助于为我国医疗行业发展和人们的健康美好生活创造更好条件。参考文献1 陆远,王祺,王煦,等.医用缝合线纤维材料发展及应用J.合成材料老化与应用,2022,51(3):140-142.2 魏欢,郑亮,闫文俊,等.一次性医用口罩作纤维对沥青混合料路用性能的影响J.建材世界,2022,43(3):26-29.3 马丕波,梅德轩.生物医用纺织材料研究应用与进展J.服装学报,2022,7(3):189-195.4 苏虞磊,王爽,严琴琴.计算机视觉技术在医用棉花异性纤维检测中的应用J.合成纤维,2022,51(4):42-45.5 刘尚鹏,冯玉洁,李纪伟,等.磁控溅射改性医用静电纺丝纳米纤维的研究进展J.高分子通报,2022(3):1-7.6 吴洋,刘方恬,曹孟杰,等.生物质纤维医用敷料研究进展J.纺织学报,2022,43(3):8-16.7 郑作保,冯洋洋,贾姣,等.溶液喷射纺丝及其在生物医用材料中的应用J.五邑大学学报(自然科学版),2021,35(4):68-76.8 吴钦鑫,侯成义,李耀刚,等.辐射降温纳米纤维医用防护服面料及传感系统集成J.纺织学报,2021,42(9):24-30.9 文颖.壳聚糖纳米纤维基水凝胶的制备及其在生物医用材料中应用研究D.广州:华南理工大学,2021.10 Six A.医用纳米纤维拉胀膜J.谭宇豪,译.国际纺织导报,2021,49(5):1,3.11 颜宇豪.医用防护服的透气透湿与气体传感功能研究D.上海:东华大学,2021.12 郑玉琦.粘性防水透气纤维医用敷料的制备及性能研究D.上海:东华大学,2021.13 季剑锋,赵天君,骆华英,等.医疗器械灭菌包装用纸抄造中再生纤维素纤维的功能解析J.中华纸业,2022,43(8):9-14.14 郭春花.先进功能纤维,为安全加码系列报道(3)智能、预警、便捷,先进创新纤维开启健康医疗新时代J.纺织服装周刊,2021(37):7.15 李彦,王富军,关国平,等.生物医用纺织品的发展现状及前沿趋势J.纺织导报,2020(9):28-37.余克龙，等：纤维材料在医疗器械中的发展及应用