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1、医用纺织品的应用与开发周淑玲天津医科大学郭兴峰天津纺织工学院摘要医用纷织品是多学朴结合的高技末产品本文首先对医用纷织品的应用进行了分类然后重点讨论了作为人造琴官的枝入纷织品的功能、纷织结构、物理特性以及材抖选择等问题最后提出了当前我国医用纷织品急雷开发研究的几个问题。在医学领域使用纺织品已有很长时间的历史了早在年以前古埃及人就用夭然胶粘合的亚麻纱来缝合伤口以使伤口能及时愈合用药用植物处理的织物包裹木乃伊以防止其腐烂。在世纪和世纪初手术缝合线已成为医用纺织品的主要形式。自本世纪年代随着合成纤维、纺织和消毒等技术的不断进步医用纺织品的发展十分迅速应用的领域也越来越广泛。特别是植入纺织品越来越多地被
2、用于人体器官的修补和替代成为纺织和生物医学工程相结合的高技术是近年来欧美等发达国家研究的一个重点。纺织品在生物医学领域的应用主要分三类卫生纺织品、医疗纺织品和植入纺织品。所有这些医用纺织品都必须满足的条件是无毒、纯净、无过敏反应、无致癌病变因素和具有可消毒性。经过消毒处理后的纺织品。其化学和物理性质不发生变化或变化很小。卫生纺织品这类纺织品没有改变一般纺织品的原有功能在使用过程中不参与伤病的治疗是传统纺织品功能在医疗卫生领域的应用主要有手术衣、患者服、护士服、医院床单、面罩、各种医院用吸液垫等。这类纺织品的生产技术与一般纺织品并没有太大的区别技术难度小是应用最多的一类医用纺织品因为在使用过程中
3、有无菌、无尘、洗涤次数多、吸汗湿透气性好等要求因此在原料的选择纺织品的生产及消毒后处理工序中应充分满足这些要求有的甚至采用即弃型即拿来就用用完就弃以减少洗涤消毒等操作。从而有效地防止细菌感染和医源性交叉感染受到医护人员和患者的欢迎。医疗纺织品这类纺织品以医疗为目的不再具有传统纺织品的功能或在纺织品传统功能基础上增添医疗功能。根据其是否参与伤病的医疗过程又可分为辅助医疗纺织品和治疗用纺织品。辅助医疗纺织品这类材料对伤病没有直接治疗作用在患者的药物和手术治疗过程中起辅助作用如纱布绷带。脱醋棉、胶布、吸血纱布、光导纤维等由于这类纺织品直接参气了抬疗过程与伤病组织或患者皮肤直接接触因而对其无菌要求也严
4、格其生产过程与传统纺织品差异较大。治疗用纺织品这类材料对患者伤病有治疗作用它独立或与其它物质配合参与了伤病的医疗过程如旅皮药膏、止血绷带、缝合线、肾透析仪和血液氧合设备的中空纤维等。这类纺织品不再具有纺织品传统的衣着装饰功能而是被赋与了医疗功能在患者的医疗过程中起积极作用直接与患者伤病组织或器官接触因而这类产品的生产和储存有严格的卫生要求具有较高的技术含量在患者伤病痊愈后这类纺织品就完成了其治疗使命如不可吸收缝合线在伤口愈合后要拆线将其去除。植入纺织品通过手术植入人体替代或修补人体的某些病变组织和器官使之具有人体的某些功能因而这类纺织品具有极高的技术含量是医学、纺织、材料等学科结合的产物如人造
5、血管、气管、皮肤、韧带、健、关节、可吸收缝合线等。植入纺织品的功能植入纺织品在人体中完成人体器官和组织的替代、修补及加强等功能。当患者某些组织器官发生病变或受到损伤不可恢复其功能而又没有合适的天然组织代替时采用人造器官植入就成为必然。由植入器官完成替代组织的功能如人造脑和韧带完成骨与骨或肌肉与骨之间负荷的传递。要求人造键在很小的截面上具有很高的强度。可用机织、编织或经编的方法制得也有用纱线来作为人造健的。当病变或损伤的人体器官具有可修复性时常用修补和加强的方法实现。如伤口修补心血管修补、器官矫形修补和断骨固定等。外科手术用缝合线是使用最早最多一种修补材料。其分为可吸收缝合线和不可吸收缝合线可吸
6、收缝合线是指在植入人体后一段时间内经过生物降解作用能被植入处组织完全吸收的缝合线如肠线和骨胶原缝合线。植入纺织品中应用的纺织结构机织物机织技术早在年代即开始用于生产人造血管。机织物结构紧密通过织物组织经纬纱密度和缩率的变化可以得到无孔隙或微孔隙的结构。通过生产工艺的变化可以得到光洁或带有毛绒的布面。带有毛绒的植入纺织品有利于和人体组织的粘附有利于人体组织中细胞的长入如我国生产的第二代纺织人造血管机织涤纶毛绒型人造血管。它具有独特的弧形毛绒管壁结构这种血管植人后病人康复期短伤口愈合良好。使用提花织机可以生产有枝权结构的人造血管用于替代心脏附近的大直径动脉血管。机织物结构还用于人造艘、韧带在膜材料
7、中作基布起加强固结作用等。但机织物刚性大拉伸变形能力差在替代或修补高弹组织器官时必须用高弹纱丝制造。编织物编织物是由两组纱线分别按顺时针和逆时针方向回转相互交织而成但两组纱线的交叉角不同于机织物的其交叉角可以在一变化。编织物的拉伸特性受交叉角影响很大。由于交叉角变化范围大使这种织物的可恢复变形能力极强。例如用断裂伸长为的高模量纱线可以生产出断裂伸长为的编织物。因而这种织物特别适用于塑性变形要求极小的负荷传递件比如人造键。编织物结构还应用于缝合线。随着编织技术的进步编织物不再仅仅是管道、条带形结构已编织出了杆状、锥状和不同截面形状组合为一整体的立体结构应用的领域越来越多是一项很有发展前途的纺织技
8、术。由于它的高技术含量以及产品在医学、航空航天等领域的重要应用一些发达国家正投入大量人力财力进行研究。针织物在植入纺织品中应用的针织物多是经编结构。其优点是可通过调节纱圈孔隙大小来调整织物的拉伸特性通过工艺的变化可以生产光面或绒面产品其应用如人造血管、韧带、皮肤等。纬编针织物在受力作用时纱圈会产生变形使织物产生不可恢复形变造成织物尺寸稳定性差这在使用中应特别注意。植入纺织品的物理机械特性衡量纺织品物理机械特性的指标有多种对植入纺织品重视较多的指标有强力、伸长、弹性变形、透通性和孔隙、尺寸稳定性等由于植入的部位不同替代的组织器官不同对这些指标的要求也不相同有的甚至只对某一项或几项指标有严格要求而
9、对其它指标没有或要求较少下面重点讨论植入纺织品的拉伸特性和透通性。植入材料的拉伸特性作为人造器官的植入材料必须有足够的强度和要求的拉伸特性特别是人造健和韧带。器官键和韧带在人体活动中主要承受拉伸作用完成负荷的传递功能因而对人造健肌韧带的要求主要是强力和伸长等特性人、二冲特性应与人体健相同或相似弹性要好残余变形要小所承受的最大工作应力应小于材料的屈服应力以保证人造键工作在弹性范围内人工健的初始模量要大即在很小的拉伸变形时承受大的拉应力使人造健有较大的负荷传递能力。目前人造健和韧带一般都选用聚合物织造的纺织材料作骨架其原因是纺织品的柔韧性更接近于肌肉和键的生理弹性因而有更好的机械相容性。纺织品的结
10、构类型多有机织物、针织物、编织物等性质可变范围大能满足不同的拉伸特性要求。影响人造健拉伸特性的因象一纤维和纱线性质织物结构和纱线排列密次寺采用的原料有高模量尼龙丝、聚乙烯纤滚等最近用石墨纤维和碳纤维制成的人工健和韧带因其良好的力学特性和与周围组织的相容能力被认为是一种很有前途的韧带替代材料。透通性和孔隙纺织材料的透通性包括透气汽性和透水液性影响透通性的因素有纤维特性织物组织与密度织物厚度及后处理方法等。作为人造皮肤的纺织材料是履盖在伤口上起保护作用促进伤口愈合和表皮再生的应该具有防止体液水份外滋可透气性阻止细菌灰尘等侵入并防止感染等功能这要求人造皮肤既有一定的孔径尺寸又要求孔经尺寸要足够小。植
11、入体内的人造血管必须保证血液不流失早期的人造血管采用李平纹结构是一种高强高密度刚性大的无一”一一”一一产、甲“孔隙管状物用于胸腔主动脉等高血流部位。但其高硬挺度使手术中的处理与缝合困难其光滑表面不利于与植入处周围人体组织的生长现在的机织人造血管多采用缎纹结构或平纹、缎纹与斜纹组织相混合的结构表面浮线长织物经热缩或化学预缩在织物表面形成丝绒效果可改善周围人体组织对人造血管的渗入和包复有利于血管外围人体组织的生长。植入纺织品的材料选择植入材料在体内要完成替代组织器官的功能还承受长期水、盐和氧化的作用在体内应有要求的化学稳定性不对人体产生有害影响并能经受住运动带来的物理变化。在体内植人的区域不同对材
12、料的要求也不尽相同如心血管材料应具有高弹性良好的抗拉强度、回弹性和耐疲劳性不允许有血栓形成不允许破坏血细胞、耗损血液中的电解质和破坏周围组织等。对缝合线主要是要求它的强度弹性、表面粗糙度、吸湿性、打结牢度、在体内的吸收性和强度的保持能力等。目前人造器官中选用的材料主要有蚕丝、肠线、再生骨胶原、聚醋、聚四氟乙烯、聚乙交醋、聚酚胺、聚烯烃、聚丙烯精、碳纤维等在肾透析和血液氧合设备中多采用中空纤维。在传统纺织纤维生产中常加入消光剂、抗静电剂、抗氧化剂和光稳定剂等添加剂这些添加剂是为了某种需要的纺织性质并没有考虑生物医学的需要因而并不完全适合人造器官的要求近年来专为生物医学开发的聚合物越来越多如聚乙交
13、醋聚一对一二氧杂环已酮等可以预计将来会有更多的生物医学专用纺织纤维间世。医用纺织品的开发医用纺织品的研究与开发是涉及纺织、生物医学、化学、电子及电工等学科的高技术领域在发达国家正投人大量资金进行专门研究新产品不断涌现。我国尽管很早就研制生产了人造血管等产品但医用纺织品的研究进展十分缓慢为了在未来的高技术领域占有一席之地我们应加大其研究力度联合纺织、生物医学等各行业的技术人员在下面几个领域进行攻关把我国高技术医用纺织品提高到一个新水平。开发适合于生物医学的专用纺织材料。进行纺织技术的研究与开发以满足植入纺织品对结构、形状和功能等的复杂要求。开发具有医疗功能的纺织品如能促进血液循环的电疗纺织品对高
14、血压和风湿性关切炎有治疗效果的磁性纺织品等。研究医用纺织品的生物医学特性如植人纺织品在体内的物理化学稳定性抵抗生物降解能力人体的过敏反应和排异反应等在纺织品表面植上一层细胞膜能有效的改善人体与植人人造器官的亲合性减小了人体对植入器官的异物排斥反应。参考资料高技术纤维陈时达等译纺织工业出版社产业用纤维手册韩家宜等译坊织工业出版社侧五以场巨一州尽七妙一功山旧人口山垃。段心坛枕角天津纺织科技征稿启示本刊为综合性纺织科技刊物面向国内发行。欢迎下列内容稿件“九五”期间纺织工业发展战略及有关振兴纺织工业的综论、研讨和科技专论引进设备消化吸收及工艺研究新产品开发和推广应用节约能源、降低消耗方面的有效举措生产实践与技术改造国外纺织科技译文、译编来稿要求内容确实、数据准确、图文相符、文字精炼、字迹清楚请用方格纸抄写文中请采用法定计量单位字数一般为字以下为宜作者姓名、单位、地址、邮编务必写清稿件请勿一稿多投来稿一律不退请自留底稿天津纺织科技编辑部
