醫(yī)療用非織造材料的研究現狀及進展

醫(yī)療用非織造材料的研究現狀及進展

非織造技術是一種獨特的生產工藝，因此，它可以使用廣泛的生產工藝來制作具有特定結構的材料?；诜强椩斓奶厥庑裕卺t(yī)療衛(wèi)生領域，非織造技術具有很強的發(fā)展?jié)摿屯卣箍臻g。據美國市場報告分析指出，預計全球醫(yī)用非織造布市場到2024年將從2016年的59.6億美元達到120.3億美元，2017年至2024年期間的醫(yī)療制品的復合年增長率為9.3%。根據中國產業(yè)用紡織品行業(yè)協(xié)會的數據，截止到2017年底，我國醫(yī)療與衛(wèi)生用紡織品全年的纖維加工量已達到155.5萬t，比2016年增長7.5%，而且2017年我國出口一次性非織造布制防護服8.63億美元，同比增長8.77%，出口紗布、繃帶等醫(yī)用敷料7.69億美元，同比增長0.61%。在醫(yī)用紡織品中，近幾年增長最快的產品包括常規(guī)繃帶、生物相容性好的植入材料和面巾紙、抗菌性傷口包扎材料、假體材料及智能化紡織品等，而非織造布在這些產品的應用中呈現了廣闊的發(fā)展前景。醫(yī)用非織造布市場的不斷發(fā)展，也推動了其原材料的開發(fā)和生產技術的進步，以滿足人們生產生活的需求。1醫(yī)用非織造原材料1.1制備聚合物型表面改性聚丙烯（PP）纖維是在醫(yī)療衛(wèi)生領域應用最廣的原材料，PP非織造布由于其重疊纖維的隨機網絡，多個連通孔，高熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性以及低成本，在各種產品中發(fā)揮了很大的作用目前，通過改性方法控制聚合物表面的化學性質是獲得所需生物相容性的關鍵。對于PP的改進方法一般可分為本體改性和表面改性此外，劉鴻銘等1.2生物處理纖維，活性重聚乳酸（PLA）纖維作為一種生物可降解纖維，具有可再生性、生物相容性、較好的機械和物理性能，且PLA可通過水解和酶催化進行生物降解，具有低免疫原性1.3生物纖維生物基纖維具有獨特的化學結構、生物活性、無毒性、生物相容性、可生物降解性和可回收性等特性，在現代世界的材料行業(yè)中具有良好的地位1.4再生絲蛋白材料再生絲素纖維有良好的生物相容性及生物降解性，與皮膚細胞有一定的親和力，在醫(yī)療領域中具有很強的發(fā)展?jié)摿μ烊坏慕z素蛋白溶解后力學性能會降低，但經物理改性或化學交聯(lián)形成的再生絲素蛋白，具有獨特的螺旋組織結構及構象、較好的力學性能和一定的生物相容性，作為一種生物材料已廣泛應用于醫(yī)療領域絲素蛋白也具有較強的可塑性，將其制成皮膚仿生支架，在創(chuàng)面或燒傷面的愈合過程中使用，可起到促進血管生長的作用，也可與其他物質共混，來提高皮膚仿生支架的性能。Chouhan等2醫(yī)用非織造材料常用的紡粘/水刺復合非織造布隨著非織造技術的發(fā)展及不斷改進，醫(yī)用非織造材料的生產工藝已經相對比較成熟，而紡粘法、熔噴法、紡粘-熔噴-紡粘（SMS）復合技術、閃蒸技術、熱粘合技術、紡粘與水刺復合技術等已經成為醫(yī)用非織造制品的重要加工技術2.1紡織法和非紡織法在國內，紡粘法產品依然以PP纖維為主2.2次性布等材料熔噴法非常實用，其產品可用于許多領域，其中在衛(wèi)生和醫(yī)療中用于制備過濾介質、吸附墊、尿布、呼吸面罩、一次性布等。熔噴非織造生產的原材料主要有PP、PE、聚苯乙烯、PLA、聚對苯二甲酸丁二醇酯和其他材料熔噴法主要制備超細纖維，生產的非織造布孔隙率高、孔徑小，用于醫(yī)用防護材料其阻隔性能優(yōu)于紡粘和水刺非織造材料。由于纖維直徑小，纖維隨機取向，有三維結構，高孔隙率，熔噴材料也適用于骨或膝軟骨支架。如Erben等2.3熔噴系統(tǒng)的組成復合技術的不斷發(fā)展，將紡粘法與其他非織造技術復合在生產醫(yī)用制品上也很常見，如SMS復合技術、紡粘與水刺復合技術等。在SMS生產線上，紡粘系統(tǒng)可以為單組分或雙組分，而熔噴系統(tǒng)一般為單組分。紡粘系統(tǒng)生產線生產過程中有SS和SSS兩種機型，市面上比較常見的SMS類產品就有SSMS、SMMS、SSMMS、SMMMS、SSMMMMS等。如佛山必得福MBBTM生產的SSMMS/SMMMS無紡布近幾年，紡粘與水刺復合技術更是受到了大家的關注，其利用高速水流的物理作用將纖維網加固，在加固過程中不涉及任何化學試劑，比較安全可靠，實現了綠色環(huán)保生產。水刺法非織造布的手感接近傳統(tǒng)紡織產品，其生產的非織造布手感柔軟、吸濕性好、強度高等特性，為醫(yī)用非織造布提供了良好的應用性能。3織物的后整理隨著非織造技術的不斷發(fā)展，國外對于醫(yī)療非織造材料的研究主要集中在以下3個方面：（1）利用一些物理方法，對非織造布進行特殊的后整理，如傾軋熱干法、流體電噴射法；（2）使用靜電紡技術制作納米纖維作為特殊藥物載體或者制作生物支架用于骨組織的修復；（3）利用特殊的工藝技術改變非織造布結構，如改進后的熔體紡絲技術、針刺工藝、水纏結法等，或者利用化學改性方法使非織造布表面具有特殊的性能。3.1分類技術3.1.1布面復合材料的制備傾軋熱干法是一種后整理方法，其思路與紡織染整中浸軋法的原理一致。將成型的布面材料浸泡于所需的溶液，通過傾軋去除多余的溶液，再經過高溫或低溫干燥將使溶液中的溶質部分附著于布面材料上，從而得到所需的復合材料。Srivastava等Parthasarathi等3.1.2電源納米顆粒流體電噴射是一種新型的后整理工藝，其主要裝置有注射器泵和高電壓電源，利用高壓電場將注射器泵中的電流體噴射形成納米顆粒附著于織物表面，使織物獲得某些特殊性能。噴射出的電流體特性主要由注射器內所含溶液的黏度、電導率、表面張力等直接決定。Dasdemir等3.1.3噴墨墨水非織造布在醫(yī)療領域中，噴墨印刷工藝也在不斷發(fā)展，該工藝主要利用專門的噴墨印刷設備將納米顆粒沉積于非織造布上，使非織造布獲得一定性能。如Ivanova等3.2靜電紡纖維原料特性靜電紡技術作為一種簡單且用途廣泛的非織造生產工藝，可生產出微米和納米結構，并且原材料選擇范圍廣，在生物醫(yī)學領域應用潛力巨大。靜電紡可制備納米纖維來作為藥物的載體，起到緩釋作用，對人體進行長時間保護；也可利用其獨特的結構來制備生物支架，用于骨組織相關的組織修復。Li等Yuan等Liao等3.3靜電紡聚合物PCL是通過開環(huán)聚合得到，為半結晶度聚合物，無法直接熔噴技術紡絲，通常需要用靜電紡加以處理。Kim等Lin等Perteghella等Ye等4醫(yī)用非織造材料的技術方向隨著非織造技術的不斷發(fā)展，非織造材料在醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)的應用越來越廣泛，具有巨大的發(fā)展?jié)摿屯卣箍臻g。在醫(yī)療領域上，非織造原材料大多數還是以PP、PLA纖維為主。由于環(huán)境問題的日趨嚴重，生物可降解纖維如生物基纖維、再生纖維素纖維逐漸進入人們的視線中，對其研究應用也越來越多。目前醫(yī)用非織造布加工工藝已經相對完善，主要集中在雙S紡粘系統(tǒng)、熔噴系統(tǒng)、SMS復合技術上。而紡粘與水刺復合技術由于加固過程中無化學試劑的使用，為醫(yī)療用品提供了更加健康環(huán)保的生產方式。目前，國外對于非織造材料在醫(yī)療中的應用思路主要集中在以下3個方向：（1）將現有的醫(yī)療非織造布通過各種后整理的方法，以提高原本非織造產品的性能，使其具備抗菌性、超疏水、拒酒精等性能，提高非織造產品的附加價值；（2）利用靜電紡這種獨特的非織造工藝，將產品直接植入生物體，如蠶絲用于真皮層重建，對骨組織相關的組織修復；或將制備的納米纖維作為藥物的載體，進行緩釋，實現對人體的長時間保護；（3）利用化學改性的辦法對非織造布表面進行改性，