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解析医用橡胶制品
发布时间:2020-12-17 08:17
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医用橡胶制品的用材最初主要使用自然橡胶(NR)。NR具有优良的弹性、强度、抗撕性和耐疲惫等物理机械性能。然而NR也有它的局限性,如耐油性和耐热性不足等。NR除了含橡胶烃外,还含有多种蛋白质、多糖类物质,加上胶料中各种配合剂及其它低分子物质,经过一段时间后可能析出,会对生物体产生一定的危害。随着医学界对医用橡胶制品不断探索和研究,除使用纯化NR外,还应用丁橡胶(NBR)、丁基橡胶(IIR)、异戊橡胶(IR)、聚氨酯橡胶、硅橡胶等。这些医用橡胶制品在人工器官、医疗用品和药品装置等方面都取得巨大进展,并得到广泛应用。
早在19世纪,医用橡胶制品就已开始在医学领域得以应用。医用橡胶制品由于具体的使用目的和条件不同,在物理、化学和生物学性能方面的要求也有所不同,但最基本的功能要求必须是相同的:不能给人体健康带来有害影响;生产制造工艺尽可能简单;具备制品功能性要求的物理机械性能。
1、药品装置
随着人民生活水平的不断进步,健康题目日益受到重视。各种医药产品的需求量不断增加,对为医用产品配套的橡胶瓶塞要求越来越高,为了延长药品的有效贮存期,要求达到更良好的密封性。为了适合各新品种药物的包装,要求有更高的耐化学药品腐蚀性,故以自然橡胶为主要原料的药塞已远远不能满足要求,而IIR和卤化丁基橡胶(XIIR)在最小的污染性、低的透气和透水性、耐蒸汽和大气老化性、耐化学药品性、耐穿刺性、密封性、安全性等远远超过其它胶种。如要在油剂型药物介质中使用,选择使用氯丁橡胶(CR)和NBR可以满足其性能要求,当药用瓶塞要求特别耐热时,也可选用硅橡胶和三元乙丙橡胶(EPDM)。
常用的胶塞主要包括抗生素瓶塞和生物药品瓶塞。抗生素瓶塞配方为:生胶以NR、IIR为主,含胶率为50%~60%;用陶土、滑石粉、白炭黑和碳酸钙等为填料;促进剂以M、D、DM并用较为普遍,此外还可用EZ或TMTD等超速促进剂;硫黄用量不超过2份;颜料一般用较稳定的无机填料。生物药品胶塞配方为:生胶以NR、硅橡胶、IIR、EPDM为主,含胶率一般较高;最好以白炭黑为填料;采用低硫或无硫硫化体系;一般不添加着色剂;氧化锌含量尽量少。
对医用瓶塞而言,仅有良好的胶料配方还是不够的,其生产环境是否严密、整洁,生产治理、技术治理好坏都会影响到产品的质量。胶料混炼时,混炼温度过低或混炼时间过短都易导致混炼不均匀,混炼温度过高或混炼时间过长则会影响胶料物化性能,这些因素都影响成品性能。一般来说,在规定的压力和温度下,硫化时间不足,会造成制品欠硫,表现为产品硬度不够、易发粘、耐热性差、易喷霜、锌盐含量高、针刺合格率低;硫化时间过长又会造成过硫,有些胶料会变硬变脆,有些会发粘,致使针刺合格率降低;硫化温度过高也会导致橡胶分子链断裂,乃至发生硫化返原,使产品拉伸性能降低、针刺合格率下降。另外,产品成型后还要经过后处理,后处理是将硫化好的医用橡胶塞在一定浓度的酸液或碱液中浸泡一定时间,使产品表面可溶的物质溶于溶液中,处理后的胶塞再经化学检验时,其结果便可低于规定指标。假如后处理液浓度太高,产品内部可抽提物不易被抽提出来,会致使产品化学检测数据超标;假如后处理液浓度太低,可抽提物被充分抽提出来,清洗效果不好,所以应选择合适的后处理液浓度。后处理时间过短会造成处理不彻底,可抽出物不能被全部抽出,产品化学检测数值轻易超标,贮存时配合剂轻易喷出,影响产品质量;后处理时间长,生产效率低并且造成产品老化速度加快,甚至将产品腐蚀。所以,应根据所选用后处理溶液的浓度来确定合适的后处理时间,使医用瓶塞满足各项指标要求。
目前,医用橡胶制品的品种、数目正在逐年增加,用途也在不断增多。随着技术的不断更新以及研究的不断深进,今后会有质量更好、价格更低、使用更方便的医用橡胶制品不断满足医疗和患者的需求,并大量应用于临床医学,应用远景十分广阔。
2、医疗用品
医疗用品所用生胶需力求纯洁。目前,所用的材料大部分为国产NR,因其烟熏味较淡、杂质也很少,国产颗粒胶或标准胶光彩也不深,适宜用于制作导管、外科手套、水褥等医疗制品。合成橡胶如反式1,4-聚异戊二烯制成有孔板材在加热条件下(60~80℃)软化定型作为骨折扭挫后取代石膏的新型固定材料在国内已加工成制品供临床使用。其它的合成橡胶,如丁苯橡胶(SBR)、NBR、IIR、硅橡胶等根据使用特性,结合生产工艺要求和经济核算等方面考虑,可单独使用或适量掺用。
3、人工器官
人工器官属长期植进型,无论是物理、化学还是生物学试验和临床应用,均应考虑植进物对组织的局部作用和全身作用、组织对植进物的作用以及植进物应发挥的功能等因素,因而,对生物相溶性和耐生物老化性均有很高要求。另外,由于人工器官是与人体(或动物体)直接相接触的高分子材料,其所含的微量元素超过一定浓度后就会破坏机体正常的生理功能,带来各种有害反应,尤其是重金属元素在体内积累后会破坏的功能。因此,必须严格控制医用橡胶制品的重金属元素含量,保证其应用的安全性。人工器官所用的橡胶制品多为硅橡胶和聚氨酯橡胶。硅橡胶显示出良好的抗凝血性,不会对细胞生长产生不良影响,加上其本身具有耐高温、耐老化、透明度高、无毒、无味、不致癌等一系列优良的特性,在心脏起博器、心瓣中得到应用,使成千上万的患者获得了新生。同时,硅橡胶乳房、眼眶底托、鼻梁、耳廓、指关节、气管插管、腹膜透析管、导尿管等在20世纪60至70年代也广泛投进了临床应用。
医用硅橡胶制品的设计、生产和销售与普通硅橡胶制品基本上是相同的,但对所用材料、制造工艺、加工设备、生产环境、产品包装的要求要比普通制品高得多。体内硅橡胶制品因用于体内,其配方应力求简单,可不加的辅助材料尽量不加,各种配合材料要求纯净,严禁加进有毒物质。通常使用的主要补强剂为白炭黑,硫化剂一般采用过氧化物,如2,4-二氯过氧化苯甲(DCBP)和2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷(DBPMH),在加工过程中为了方便操纵以及防止结构化倾向,往往加进少量的羟基硅油、烷氧基硅烷等操纵助剂。例如:模压硫化硅橡胶配方:甲基乙烯基硅橡胶100;2号D4处理白炭黑45~50;DBPMH0.5~1;羟基硅油2~3。热空气硫化挤出制品高抗撕硅橡胶配方:甲基乙烯基硅橡胶100;高抗撕白炭黑50;膏状DCBP(40%)1.5。
医用聚氨酯是一种介于一般橡胶与塑料之间的高分子材料,具有优良的屈挠疲惫寿命和物理机械性能,以及优良的血液相溶性和生理惰性,将来必定成为发展医用橡胶制品的优选材料。1967年Ethicon公司发明医用聚醚型聚氨酯弹性体,同年Arco公司推出聚醚型聚氨酯和聚二甲基硅氧烷的嵌段共聚物Arcothane 51,现在这两种聚氨酯均在抗凝血要求很高的人工心脏血泵和隔膜、辅助心脏、血管、涂层等方面得到应用。近年来,新型医用聚氨酯热塑性弹性体,以其优良的生物相容性、可粘合性和抗血栓性,以及优异的力学性能,在医用生物材料中扮演着极为重要的角色,是最优异的生物材料之一。医用聚氨酯热塑性弹性已用于制成一系列医用制品,包括:人工心脏瓣膜、人工肺,医用粘合剂、人造皮肤、烧伤敷料、参与治疗导管、计划生养用品等。


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