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醫(yī)用材料按其加工過(guò)程中的狀態(tài)分為金屬材料、生物材料和非金屬材料三大類。其中,金屬材料有合金、鋼材和不銹鋼等;生物材料有人工器官、組織工程支架、組織培養(yǎng)基等;非金屬材料有人工骨、人工皮膚和醫(yī)用塑料等。
金屬材料由于其良好的生物相容性,在醫(yī)療器械和臨床手術(shù)中得到了廣泛應(yīng)用,如手術(shù)刀、手術(shù)剪、牙鉆等。
表面處理是制造醫(yī)療器械的重要一環(huán),如在手術(shù)中用到的手術(shù)刀、手術(shù)剪都需要進(jìn)行表面處理,以防止刀傷的發(fā)生。刀具作為一種直接接觸人體組織的器械,其表面處理必須滿足安全、衛(wèi)生和功能的要求。
醫(yī)用材料的運(yùn)用和發(fā)展
目前,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)醫(yī)用材料的研究主要集中在以下幾個(gè)方面:
材料的表面改性,使其具有更好的生物相容性;
人工材料與細(xì)胞相互作用研究;
抗菌材料的研究。
功能材料的開發(fā)和應(yīng)用。
醫(yī)用材料中,高分子類生物醫(yī)用材料因其具有良好的生物相容性,在臨床上被廣泛應(yīng)用。高分子類生物醫(yī)用材料一般是由兩種或多種不同化學(xué)性質(zhì)和物理化學(xué)性質(zhì)的高分子或聚合物通過(guò)適當(dāng)?shù)募庸すに噺?fù)合而成,以滿足人體不同部位對(duì)各種性能的要求。
醫(yī)用材料的表面性能要求
在臨床上,醫(yī)用材料的應(yīng)用十分廣泛,如:各種人造血管、心臟瓣膜、人工關(guān)節(jié)、人工器官等。
然而,由于醫(yī)用材料的功能主要是與人體組織相接觸,因此醫(yī)用材料表面必須具有足夠的生物相容性,以避免細(xì)菌等微生物在其表面生長(zhǎng),特別是在手術(shù)過(guò)程中可能會(huì)造成創(chuàng)傷。因此,醫(yī)用材料表面的生物相容性是一個(gè)十分重要的問(wèn)題。
從醫(yī)用材料本身來(lái)講,生物相容性主要包括:生物相容性、血液相容性和細(xì)胞毒性。生物相容性是指材料與生物體之間不會(huì)引起機(jī)體的反應(yīng);血液相容性是指材料對(duì)血液有良好的吸收和溶出作用;細(xì)胞毒性是指材料表面不能引起機(jī)體過(guò)敏反應(yīng)。
改善醫(yī)用材料表面性能的傳統(tǒng)工藝
傳統(tǒng)的改善表面性能的方法主要包括:表面涂覆改性、表面鍍層、涂層處理、刻蝕等。
(1)表面涂覆改性:用物理方法在材料表面涂覆一層或多層有機(jī)涂層,使其具有抗菌、抗粘著、抗氧化等生物活性。如在醫(yī)用不銹鋼上涂覆一層金屬鉻涂層,可使其具有良好的抗粘附性能;將醫(yī)用硅橡膠涂覆在聚乙烯材料上,可提高其親水性和耐化學(xué)性。
(2)表面鍍層:將金屬鍍于醫(yī)用材料上,或用化學(xué)方法在醫(yī)用材料表面沉積一層金屬氧化物或金屬化合物薄膜,提高其抗菌性能,如在醫(yī)用鈦合金表面鍍上一層氧化鈦,可抑制細(xì)菌粘附,提高其抗氧化性能。
(3)涂層處理:對(duì)醫(yī)用材料表面進(jìn)行化學(xué)或電化學(xué)的處理,可提高其表面的親水性、抗粘附性能及生物活性。如用硅烷化試劑對(duì)醫(yī)用硅橡膠表面進(jìn)行化學(xué)處理,可使其具有抗菌性能和抗菌性;用有機(jī)溶劑對(duì)醫(yī)用不銹鋼表面進(jìn)行化學(xué)處理,可使其具有抗粘附性能。
(4)刻蝕:在材料表面引入一定的刻蝕通道,可增加材料表面的粗糙度,改善其親水性和生物活性。如將聚乙烯材料經(jīng)刻蝕后,其親水性提高一倍,而對(duì)細(xì)菌粘附性降低了約10倍。
醫(yī)用材料等離子體表面處理的運(yùn)用
采用等離子體技術(shù)處理生物醫(yī)用材料,能對(duì)其表面進(jìn)行較徹底的改性,并且能提高生物相容性和親水性。
等離子體處理后材料表面的潤(rùn)濕性得到了改善。對(duì)于生物醫(yī)用材料而言,在其表面進(jìn)行等離子體處理后,可以有效提高其親水性和濕潤(rùn)性,使其能夠與機(jī)體保持更好的接觸。
等離子體處理后,材料表面的抗菌性能得到了顯著提高。
等離子體處理后,材料表面的機(jī)械強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度得到了提高,從而有利于生物醫(yī)用材料與機(jī)體之間的固定。
等離子體處理后,材料表面的親水性、親油性都有了較大的提高,從而有利于組織和細(xì)胞粘附與生長(zhǎng),并且可通過(guò)改性方法將其應(yīng)用到人工心臟瓣膜、血管支架等醫(yī)療器械中。
等離子表面處理工藝對(duì)比傳統(tǒng)工藝
相比其他物理化學(xué)表面處理工藝,等離子體表面處理工藝具有成本低、效率高和環(huán)保性強(qiáng)等特點(diǎn),其工藝流程更簡(jiǎn)單,只需要通過(guò)高頻放電的方式,有效進(jìn)行醫(yī)用材料的表面改性。同時(shí),較低的溫度可以避免因溫度過(guò)高損傷產(chǎn)品表面。
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對(duì)尺寸不大的線性產(chǎn)品,建議采用本公司的直接噴射等離子機(jī),經(jīng)特殊設(shè)計(jì),噴射口的直徑可達(dá)5-12毫米;對(duì)于較大面積的制品,可采用本公司專用的旋轉(zhuǎn)式等離子噴槍,可噴出45毫米至100毫米的處理寬度。