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創(chuàng)新醫(yī)療塑料應(yīng)用進(jìn)入新領(lǐng)域
  瀏覽次數(shù):6752  發(fā)布時(shí)間:2019年07月02日 14:53:47
[導(dǎo)讀] 美國醫(yī)療市場(chǎng)是世界上最大、最先進(jìn)的市場(chǎng)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),美國醫(yī)療器械市場(chǎng)及大部分細(xì)分市場(chǎng)約占全球市場(chǎng)份額的一半(歐洲市場(chǎng)占25%)。
美國醫(yī)療市場(chǎng)是世界上最大、最先進(jìn)的市場(chǎng)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),美國醫(yī)療器械市場(chǎng)及大部分細(xì)分市場(chǎng)約占全球市場(chǎng)份額的一半(歐洲市場(chǎng)占25%)。

預(yù)計(jì)未來三年該市場(chǎng)將以8%的復(fù)合年增長率增長。在這五個(gè)領(lǐng)域中,對(duì)耐用醫(yī)療設(shè)備有巨大影響的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域是心血管、骨科、微創(chuàng)外科和診斷。

對(duì)耐用醫(yī)療器械市場(chǎng)特別重要的是以下五個(gè)方面:
·手術(shù)器械和器械
·診斷系統(tǒng)
·綜合醫(yī)院技術(shù)
·治療設(shè)備+

·自我護(hù)理和康復(fù)產(chǎn)品

北美、亞洲和日本每年有超過100萬次血液治療,因此血液療法和心血管管理設(shè)備是耐用醫(yī)療應(yīng)用引人關(guān)注的點(diǎn)。

在某些情況下,單次使用系統(tǒng)包括四個(gè)或五個(gè)模制部件。近年來,關(guān)于用于制造聚碳酸酯(PC)的原料雙酚A(BPA)的對(duì)健康的潛在影響的公開研究備受爭議,但是美國FDA沒有做出限制聚碳酸酯在醫(yī)療應(yīng)用中使用的決議。

然而,人們?cè)絹碓疥P(guān)注醫(yī)用塑料應(yīng)用中的可萃取物。隨著醫(yī)療保健中可萃取物問題的加劇,一些血液治療和管理設(shè)備制造商正在探索從聚碳酸酯到共聚酯化合物的轉(zhuǎn)換,以避免BPA的潛在污染。

用于血液治療手術(shù)和血液處理裝置的Tritan共聚酯已由Eastman Chemical Company成功商業(yè)化。共聚酯可用于許多血液治療裝置,包括外科手術(shù)裝置,例如充氧器,血液學(xué)貯器,血液過濾器,心臟停搏過濾器和氣泡捕捉裝置。


血液治療設(shè)備(左)和Tritan共聚酯與聚碳酸酯γ滅菌比較(右)

此外,它已被證明是合適的,并且商業(yè)地進(jìn)入血液管理設(shè)備,如血液分離盒、血液微過濾器或離心設(shè)備。該材料是無BPA的,并且具有:
·清晰度好 - 可以更容易地檢測(cè)到氣泡,血液凝結(jié)和滲漏。
·耐化學(xué)性 - 在接觸血液,脂質(zhì)和侵蝕性消毒劑后仍具有美觀和功能。這也意味著在使用環(huán)己酮或其他溶劑的溶劑粘合期間改善的環(huán)境應(yīng)力開裂(ESC)抗性。
·顏色穩(wěn)定
·良好的可加工性
·韌性 - Tritan共聚酯的這種性能特征優(yōu)于聚碳酸酯(PC),并且比其他常見的熱塑性塑料·具有更好的沖擊強(qiáng)度。
·消除PC所需的退火 - 與PC相比具有較低的固有殘余應(yīng)力。
·在γ或電子束輻射和環(huán)氧乙烷氣體滅菌后保留玻璃狀透明度--Tritan一直保持其作為PC虛擬材料下降的良好聲譽(yù)。

接下來,讓我們來看看使用PEEK(聚醚醚酮)髖關(guān)節(jié)底座的發(fā)展,以金屬故障為例。人工髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)是歐洲和北美地區(qū)最常見的手術(shù)之一(德國每年20萬,美國每年285000)。

一些髖關(guān)節(jié)置換術(shù)—特別是金屬對(duì)金屬植入物—未被最佳定位,通常易于過早失效。一些醫(yī)生呼吁禁止使用由鈷鉻合金制成的關(guān)節(jié)金屬球與金屬底座摩擦的人造關(guān)節(jié)。

金屬對(duì)金屬植入物的設(shè)計(jì)或定位不良可導(dǎo)致更高的磨損率,并通過血液和淋巴釋放出鈷鉻離子,使其含量水平升高,這樣可能會(huì)損害器官并引發(fā)炎癥,同時(shí)金屬離子也是可疑的致癌物質(zhì)。

弗勞恩霍夫研究所IPA與歐盟委員會(huì)資助的“ENDURE”(ENhanced DUrability Resurfacing Endoprosthesis)項(xiàng)目合作開發(fā)了一種新型的髖關(guān)節(jié)植入物- 一種具有骨骼彈性的無金屬溶液。高科技復(fù)合材料臀部插座由碳纖維增強(qiáng)PEEK制成,這是一種高強(qiáng)度,耐磨,生物相容的聚合物復(fù)合材料。

對(duì)于使用陶瓷的股骨頭,骨界面上的羥基磷灰石涂層有助于確保骨組織與植入物表面結(jié)構(gòu)融合。


弗勞恩霍夫?qū)嶒?yàn)性人工髖關(guān)節(jié)

仍在使用的鈷鉻植入物是剛性的,并且向骨骼的負(fù)荷轉(zhuǎn)移是非最佳的,導(dǎo)致潛在的不利骨適應(yīng)。通過使用這種新的材料組合,通過PEEK塑料髖部插座向骨盆骨的力傳遞復(fù)制了自然條件,并且不會(huì)釋放金屬離子。

開發(fā)團(tuán)隊(duì)使用模擬各種運(yùn)動(dòng)系列的機(jī)器人,確認(rèn)新型髖關(guān)節(jié)置換在初始測(cè)試中具有良好的耐磨性。

ENDURE種植體遵循骨保護(hù)原則,使用薄壁殼單獨(dú)替換關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)的支承表面,而不是使用大的金屬桿來支撐,因?yàn)檫@需要大量的骨頭被移除。

EC資助項(xiàng)目的合作伙伴包括Aurora Medical,Medicoat,Hunt Developments,Ala Ortho,CeramTec,Invibio,Biomatech以及哥德堡和南安普頓大學(xué)。

在其他地方,格拉斯哥大學(xué)的研究人員也在開發(fā)使用PEEK的整形外科植入物。植入物覆蓋有由直徑為120納米的微小凹坑組成的特殊表面。凹坑表面促使干細(xì)胞分化成骨細(xì)胞并與植入物融合,在骨與植入物之間形成更強(qiáng)的結(jié)合。

最后,從自我護(hù)理和康復(fù)的角度來看,增強(qiáng)輪椅安全性正成為產(chǎn)品開發(fā)的重點(diǎn)。醫(yī)療行業(yè)的第一個(gè)鎖定裝置,最初由Transfer Solutions LLC開發(fā),在轉(zhuǎn)移到固定物體(如床,廁所或淋浴)時(shí)固定輪椅。這是第一個(gè)在轉(zhuǎn)移過程中解決輪椅尖端的產(chǎn)品。

正在申請(qǐng)專利的裝置由Solvay Specialty Polymers的Ixef 1022聚芳基酰胺(PARA)制成。Translock采用“鎖定和底座”設(shè)計(jì),在對(duì)接操作過程中通過杠桿按鈕或接觸和壓力激活樞軸臂夾。


輪椅鎖定和??吭O(shè)計(jì)(左)帶有一個(gè)樞軸臂夾(右)

大約80%的安裝在輪椅上的鎖定和??拷M件以及相關(guān)的固定物體(即床,衛(wèi)生間,淋浴間,墻壁等)都是由Ixef PARA注塑成型的。Ixef 1022是一種50%玻璃填充的PARA復(fù)合物,結(jié)合了高剛度和超光滑表面。盡管玻璃負(fù)載量很高,但據(jù)說該材料加工良好。