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医疗卫生纺织品张德才杨启亮第一章……绪论第二章……医疗、卫生用纺织品原料概述第三章……体内用纺织品第四章……体外用纺织品第五章……人工器官用纺织品第六章……卫生、保健用纺织品绪论一.医疗、卫生用纺织品定义定义：医疗、卫生用纺织品是对医疗、卫生、保健、生物医学用纺织品的总称，是集纺织、医学、生物、高分子等多学科相互交叉并与高科技相融合的高附加值产品。第一章二.医疗、卫生用纺织品分类1.体外用纺织品：纱布、绷带、创可贴、医用胶布、膏药布等2.体内用纺织品缝合线、软组织植入物（人工腱、人工皮肤）、心血管植入物（人工血管、心瓣膜）、矫形植入物(人工关节/骨)等3.人工器官用纺织品（体外循环医疗器械）人工肾、人工肝、人工肺4.卫生保健用纺织品外科衣物类、床上用品类、防保服装、失禁用品类三.医疗、卫生用纺织品的性能与要求按照与身体是否直接接触，有以下性能与要求1.不直接接触类除了满足一般纺织品性能外，主要要求能够经受各种消毒处理和清洗处理，如大于100℃干热或高温蒸汽消毒，碘化物、甲醛、戊二醛、环氧乙烷等化学试剂、药液消毒。2.直接接触类除了要具备以上性能，还应具备：①无菌、无毒性②不变质性③无致敏、致癌、致畸形性④不引起局部组织反应、全身毒性反应和不适反应⑤与体液、血液接触时，不破坏其中有形成分。3.进入生物体内（要求最为严苛）除了要有以上性能，还要满足以下要求：①生物相容性：指进入生物体内材料能被生物体接受的性能②化学稳定性③可降解性和可吸收性（人工血管除外）。医疗、卫生用纺织品原料概述⑴材料无毒，不致畸、不致癌，不引起人体细胞突变和不良组织反应一.原料的性能要求第二章⑵与人体生物相容性好，不引起中毒，溶血、凝血、发热和过敏⑶具有与天然组织相适应的力学性能⑷针对不同使用目的具有特定功能二.医疗、卫生用纺织纤维材料的分类1.按来源分：金属纤维、无机非金属纤维和高分子纤维（应用最广泛）高分子纤维按来源又分两类：②合成高分子纤维：聚乙交酯（PGA），聚乳酸（PLA），聚乙交酯—丙交酯（PLGA），聚对二氧杂环己酮（PDS），聚四氟乙烯（PTFE），聚丙烯(PP)，聚氨酯（PU）等。①天然高分子纤维：胶原纤维、纤维素纤维其衍生物、蚕丝、甲壳素及其衍生物纤维等。2.按与活体之间形成化学键合的方式分：①生物惰性纤维材料（适合制作人工血管）：指在生物体内能保持稳定，几乎不发生化学反应的纤维材料，如聚酯（PET）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚丙烯(PP)、聚氨酯（PU）等②生物活性纤维材料③生物吸收性纤维材料：植入人体后经过2～3个月或稍长时间能被人体生物降解的材料，如胶原、甲壳素、聚乙交酯、聚丙交酯、聚几内酯（PCL）、聚对二氧杂环己酮（PDS）等三.主要使用纤维概述①纤维素及其衍生物纤维1.天然高分子纤维材料(多糖和蛋白两类)•棉、黏胶适合制备创面敷料；•羧甲基纤维素（在碱性条件下用氯乙酸处理纤维素得到的）可以使以棉和黏胶为原料的传统敷料结构性能得到改善，对脓血的伤口护理有很好的使用价值。•醋酸纤维素亲水、生物相容性好，广泛用作血液透析和血液过滤膜；氧化纤维素可作止血剂；②甲壳素及其衍生物（除纤维素以外第二大有机资源）甲壳素又名几丁质，广泛存在于节足动物的翅膀或外壳以及真菌和藻类的细胞壁中，甲壳素经浓碱处理脱乙酰基可制得壳聚糖，它们都具有很好的生物降解性能，酶解的最终产物是氨基葡萄糖，有良好的生物相容性。甲壳素纤维制成的外科缝合线壳聚糖粉末水溶性壳聚糖应用：制作人工皮肤，手术缝合线（已经用于临床），用壳素及其衍生物中空纤维分离膜制成的人工肾可以克服用醋酸纤维和铜氨纤维膜制成的人工肾对中、低分子有毒物质透过率低的缺点。纺丝溶液的制备：一般以壳聚糖为原料，多选用5%以下的醋酸水溶液作为溶剂，配制成3%～7%左右的纺丝液，甲壳素纺丝液制备多采用溶解性能优异的有机溶剂，如二甲基乙酰氨、二氯甲烷等，溶解一般加适当的氯化锂（LiCl）助剂。成型：采用溶液纺丝（湿法纺丝）法，不能用熔融纺丝法。后处理：初生纤维物理和力学想能较差，一般需经过包括拉伸和还原等处理。③胶原纤维（一般制成纳米纤维）胶原是哺乳动物体内含量最高的蛋白质，占体内蛋白质总量的25%～30%，存在于动物的皮、骨、软骨、牙齿、肌腱、韧和血管中。应用：⑴烧伤治疗—应用胶原膜促进伤口愈合，制作组织工程支架，如组织工程皮肤⑵创面止血—胶原可与血小板通过黏合，聚集形成血栓起到止血作用⑶制作手术缝合线制备：有三种途径a.分子自组装：胶原分子本身可以组装成特殊的有组织结构，原纤维微纤维胶原纤维（解释：多个胶原分子头尾相连，聚集成很稳定的、韧性很强的原纤维，在骨等组织中，5根原纤维轴向平行的聚集在一起，形成直径为4nm的微纤维，微纤维进一步组装成直径在10～300nm的胶原纤维）b.湿法纺丝：主要方法，将胶原蛋白溶于水制成纺丝溶液，然后通过湿法纺丝工艺固化为纤维。c.静电纺丝：近年来也被广泛的应用于组织工程支架中主要包括自由基聚合反应得到的不可降解性聚合物，如聚氨酯（PU）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚乙烯（PE），缩聚反应得到的可降解性聚合物，如聚乙醇酸（PGA）、聚乳酸（PLA）、聚几内酯（PCL）。2.合成高分子纤维①聚乙醇酸（PGA）是目前生物降解高分子材料中最活跃的研究领域，体内可吸收高分子结构最简单和最早商品化的一个品种。应用：PGA是一种医用的生物可吸收高分子材料，由于羟基乙酸是体内三羧酸循环的中间代谢物，且吸收和代谢机制已经明确并具有可靠的生物安全性，因而聚羟基乙酸作为第一批可降解吸收材料被美国FDA批准用于临床。PGA主要用于生物体吸收性缝合材料、骨折固定材料、缝合补强材料及组织工程支架材料等。a.生物体可吸收缝合线：PGA做缝合线可以弥补肠线生物反应强烈，分解速度过快，吸收不稳定和易发生排异反应的缺陷。目前国外缝合线主要由PLA、PGA和PLGA等聚合物制成，具有组织反应小、抗张强度大、柔韧性好及可被体液水解吸收等优异性能。组织工程是指应用生命科学与工程学原理和技术，设计、组建、维护人体细胞和组织的生长，并恢复受损的组织或器官的功能，其核心就是将体外培养扩增的正常组织细胞，吸附于生物相容性良好并可被机体吸收的生物材料支架上形成活性复合体，然后将细胞—生物材料复合物植入机体组织、器官的病损部位，细胞在生物材料逐渐被机体降解吸收的过程中形成新的在形态和功能方面与受损器官、组织相一致的替代物，从而达到修复创伤和重建功能的目的。组织工程的三大要素：种子细胞、支架和细胞—支架复合体，支架就相当于人工细胞外基质，引导组织再生和控制组织结构。d.组织工程支架材料：聚羟基乙酸因具有无毒、合适的生物降解性和良好的生物相容性等，而广泛用于软骨、骨、肌腱、小肠、皮肤、泌尿管及心瓣膜等组织工程研究，并取得初步成功。c.缝合补强材料：PGA非织造布纤维膜适合肺科手术的缝合加固，主要因为其生物可降解性。b.骨折固定材料：早在20世纪80年代，美国赫尔辛基大学中心医院就开始采用自增强PGA棒治疗松质骨骨折。制备：⑴直接缩聚法：乙醇酸的直接脱水缩聚，虽然聚合工艺短，但所得聚乙醇酸相对分子质量小，也不易控制，没什么实用价值。⑶氯乙酸溶剂法合成：特点：工艺流程短，操作简单，有利于降低成本。PGA可以通过熔融纺丝纺制成纤维，在体内10～18周内被吸收⑵两步法合成：先用乙醇酸环化合成乙交酯，再由乙交酯均聚。特点：工艺路线长，成本高。②聚乳酸（PLA）聚乳酸具有良好的生物相容性和生物降解性，且降解产物能参与人体的新陈代谢，在生物医学领域有广阔的应用前景。微囊类纤维支架类应用：a.手术缝合线b.伤口敷料c.组织工程支架制备：⑴聚乳酸合成工艺：①一步法：由精制的乳酸直接进行缩聚生产聚乳酸，最早、最简单的生产方法，但制得的聚乳酸相对分子质量低。②两步法：使乳酸生成环状二聚体丙交酯，再开环缩聚成聚乳酸。③共聚法：丙交酯与其它单体进行聚合。⑵聚乳酸纤维的制备技术：①溶液纺丝：聚乳酸酯—纺丝液—过滤—计量—喷丝板出丝—溶剂蒸发—纤维成型—卷绕—拉伸—纤维成品②熔融纺丝：聚乳酸酯—真空干燥—熔融挤压—过滤—计量—喷丝板出丝—冷却成型—POY卷绕—热盘拉伸—上油—成品丝③静电纺丝④凝胶冻干法⑤相分离法体内用纺织品第三章体内用纺织品包括缝合线、软组织植入物（人工腱、人工皮肤）、心血管植入物（人工血管、心瓣膜）、矫形植入物(人工关节/骨)等针对体内用纺织品，选取了有代表性的人工血管来阐述。人造心脏瓣膜人造心脏织物内部结构人造心脏一.人工血管概述当人体某部分器官或组织因病变或损坏而失去功能时，就需要进行器官移植，人工血管是具有代表性的移植于人体内部的人造内脏器官。血管替代物经历了以下几个发展阶段：第一阶段：同种血管，指用人的血管或动物血管进行移植。第二阶段：塑料管和其它管状物。第三阶段：用高分子纤维材料采用机织、针织、编织或非织造的方法加工的人造血管。二.人工血管的性能要求⑴抗血栓性⑵具有适当的多孔结构和合理的孔隙度⑶具有一定强⑷管道内部应力的形变响应性⑸抗弯折能力⑹应具有与人体血管很好的缝合在一起的柔软性三.人工血管的分类1.按材料分①涤纶人工血管②桑蚕丝人工血管③聚四氟乙烯人工血管涤纶人造血管分叉形2.按几何形态分①直筒形②圆锥形③分叉形3.按照制备工艺分：①机织人工血管②针织人工血管（有纬编和经编，纬编人工血管易产生周向永久扩张，现基本不用，经编人工血管大部分采用经平绒组织）③非织造人工血管④复合型人工血管（由几层不同材料组合而成，试图发挥各组分的优点）⑤组织工程人工血管（尚处在实验阶段）4.按手术方式分：①移植型人工血管②隔绝型人工血管四.人工血管的成型整理制备人工血管的织物组织设计和成型内容繁多复杂，在此不叙述。由于纱线在加工过程中会加入添加剂，为确保在包装和消毒之前所有表面添加剂都能除去，要经过一些后整理工序，以下是基本工序：第四章体外用纺织品体外用纺织品一般指用于体表治疗用的纺织品，本章主要对医用敷料中的纱布做简单的介绍。一.医用敷料的概述：医用敷料的一般定义是“用以清洁或保护伤口的纱布、纱布块、棉花球和棉垫的总称”。按原料来源可以分成天然材料和人工合成材料两大类，前者又可分为植物性敷料和动物性敷料。二.纱布的性能要求：理想的医用纱布应具备以下性能：⑴体液吸收性高⑵经无臭无味的材料制成，保证伤口处不受细菌感染⑶对人体无刺激2.非织造纱布主要采用水刺工艺，即经成网后的纤网在水刺机加固区受到由水刺装置射出的极细高压水流的喷射，使纤网中纤维相互纠结并紧密的抱合在一起，形成具有一定强度的水刺非织造布。典型的原料配比为70%的粘胶纤维与30%聚酯纤维进行混合，工艺流程如下：特点：吸水性强、柔软、不含粘合剂和无纤维屑等。三.纱布的概述：1.织造纱布传统的医疗纱布多用12～28tex纯棉纱以平纹织成，具有吸湿性、散湿性和保暖性优良、耐热性和耐碱性好、强度高等特点。三.高功能纱布：⑴高吸水医用纱布：采用聚酯纤维和高吸收纤维混合，经过非织造针刺加固工艺制成，吸收纤维由杂环碳酸酯与马来酸和异丁烯共聚而成，吸水性能比传统纱布高出好几倍。⑵止血纱布：用止血剂处理的纱布，通过具有止血作用的基团，迅速吸收血液中的水分，使血液粘稠，或激活血液中的止血物质达到止血目的。⑶手术显影纱布：在普通手术纱布上嵌织特殊的显影材料制成，显影材料在X光下能清晰显影，为医护人员准确诊断纱布是否留在病人体内提供检测手段和方法。人工器官用纺织品第五章一.概述：人功能工器官是指用人工材料和电子技术制成部分或全部替代人体自然器官功能的机械装置和电子装置，使用广泛的有人工肾（血液透析器），人工肝，人工肺（氧合器）等，这些器件上都要应用到纺织生产的膜材料。二.血液透析膜的要求：膜是人工肾血液透析器的主要构成部分，膜的理化特性决定透析效果，目前使用的膜都是中空纤维制成的膜，理想的透析滤过膜应该具有以下性能：⑴具有生物相容性，包括血液相容性和组织相容。⑵表面光滑，不损伤血液中的红细胞、白细胞、血小板等成分，防凝血性能好。⑶通透性好，对中、低相对分子质量代谢有毒物质有高清除率。⑷膜的化学稳