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医用非织造布

作者:医用非织造布  来源:医用非织造布  发布时间:2010/1/13 9:44:20
非织造技术是纺织行业中较年轻的有发展前途的一项新技术,非织造布以其独有的结构、多变的工艺等传统纺织品无法比拟的优越性而迅速渗入到了国民经济的各个应用领域。特别在医疗卫生领域,非织造布有着十分广阔的发展空间。
医疗应用领域的非织造布产品已成为国际上深加工企业的主要发展方向。人造组织器官、手术室用非织造布产品等高档次、开发领域巨大的医疗非织造布产品,因其科技含量高和利润可观而成为发展重点。目前世界各国对医用非织造布产品的开发正在提速,欧洲、美国、日本、韩国等都不惜投入巨资进行研发。医用非织造布产品的开发已成为一个国家非织造布工业发展水平的重要衡量指标之一。因此,对医用非织造布生产工艺和应用的分析探讨是十分有意义的。
1 医用非织造布的特点及发展状况
随着国民经济的发展和人民生活的不断改善,提高医疗卫生水平以及防止细菌的交叉感染己成为摆在医疗卫生部门面前的一个重大课题,使用符合要求的一次性医用非织造布制品是一项有效的措施。非织造布易进行复合化和功能化设计,使用方便,安全可靠,且易与现代医学和药物结合,因此在医疗领域得到了越来越广泛的应用。在生物医学领域中广泛使用的非织造布具有纤维来源广、生产周期短、工艺灵活、功能多样和产品成本低等特点。
非织造布用在医疗卫生方面的产品很多,其主要原因是:①为防止细菌传播和交叉感染,大多数医疗卫生用品都是一次性使用的;②非织造纤网结构松软、透气吸湿效果很好,且抗菌性优于纱布;③非织造布加工简单、成本低;④非织造布表面绒毛少,不易与伤口粘连。
早在20世纪90年代,欧美市场的医用非织造布的年平均增长率就高达12% ,美国和西欧市场的年销售量超过300亿美元。近1O年中,其年增长率一直保持在5%左右⋯。据统计,美国非织造布的60% 一70%用于医疗卫生及生活用品。在西欧使用的医用纺织品中75%为非织造布,而其中的30%为用即弃产品 。
我国的医用非织造布近年发展迅速,其发展速度远远超过世界平均水平,但由于我国对医用非织造布的研究起步较晚,目前只能生产一些普通常用的医用非织造布产品,高新技术产品还主要依赖于进口。因此,我国的医用非织造布还是一个有很大潜力的有待进一步开发的新领域。
2 医用非织造布的种类和特征
目前医用非织造布产品大致分为两大类。一类是科技含量非常高的人造组织器官,如人造骨骼、人工关节、人造内脏器官、人造皮肤、外科手术缝合线等。这类产品目前基本依靠进口,由于需大于供,价格昂贵,国内已在研发,品种和数量都很少。另一类是非织造布医疗制品,如手术室用无菌手术包、医用纱布、胶带、医用止血球以及手术衣、防护服、鞋帽等普通的医疗非织造布制品。
医用非织造布按用途可分为防护性医用品和功能性医用品。前者主要指手术衣帽、口罩、床单、罩布等;后者主要指纱布、绷带、缝合线、人造血管、人造内脏、人造皮肤、医用过滤材料以及保健用品等。
2.1 防护性医用品
防护性医用品是指非直接用于患者身上进行治疗的用品,其功能是改善治疗区域卫生环境、防止细菌穿透引起间接传染和病毒交叉感染,提高治疗效果。防护效果、成本和舒适性是非直接医用品和防护用品的三大要素 。由于传统的棉质机织布存在使用中易于脱落棉屑和产生灰尘,洗涤后纱线间孔隙覆盖性变差导致对细菌屏蔽性减弱,消毒不严还会带菌等缺点,因此随着人们医疗卫生意识的增强,具有优良医用性能的用即弃非织造布很快以绝对优势取代了传统的棉质机织物。
2.1.1 手术衣和手术巾
要求手术衣和手术巾对病人和医生都同样具有安全性,因为当流体渗透通过材料时,微生物也被带人,因此手术衣要能防止液体的渗透和伴随而来的细菌的侵入。每个人每分钟会脱落大约l万个颗粒杂质,每个杂质很可能就藏着病菌 ,因此要求手术衣在减低由此而产生的感染中发挥作用。手术室空气中不可避免地存在颗粒物质,手术时病人流出的血液等污染物也必须保证不接触到医生的身体,这一切都要求手术衣有很好的屏蔽性,且应具有穿着织物所应有的强度、舒适性和透气性等。由此可得出手术衣和手术巾应具有以下性质:①能提供对微生物、颗粒物质和流体合适的隔离;②能经受消毒处理;③能保持足够的完整性及耐用性;④能经受外界自然条件;⑤抗撕裂,防穿刺,抗纤维应变和抗磨损;⑥不含有毒成分;⑦不易起绒;⑧有良好的成本/效果比;⑨有被认可的质量(如无空洞或缺陷)。
手术巾分拒水类和吸水类两种。使用拒水类手术巾的目的是使病人手术部位流出的血液等污染液能及时流走,一般采用经拒水加工的水刺非织造布。吸水一防水类手术巾的作用是使从手术区域流出的污染液被材料的吸水表面吸收而不能穿透到覆盖布的背面,以免造成污染液的扩散感染。一般选用两层聚酯纤网,中间复合一层孔径小于0.25 m的微孔膜,或在非织造布上复合箔片制成手术巾,其渗透性和吸收性较好,又能有效地防止细菌透过。
2.1.2 面罩
面罩可防止医生与病人之间通过空气的相互感染。医学上的病毒和手术室尘埃的直径通常在2 m左右,病毒一般寄生在0.5 m以上的尘埃中进入人体。水刺非织造布或中间夹有熔喷非织造布的复合材料柔软、透气、过滤性好,通常采用纤维直径小于病毒和尘埃直径的熔喷非织造布,由于其纤维直径很小,使非织造布中纤维表面积增大,从而保证了极好的气体过滤和细菌屏蔽功能。人们还开发了一种用抗菌纤维制作的非织造布口罩 ,由两层针刺非织造布组成。针刺非织造布具有三维结构,孔隙通道是蛛网结构,具有一定强力,是一种优良的过滤材料,纤维原料宜选用1.54 dtex X 40 mm一3.3 dtex X51 mm的纯聚酯纤维或聚乙烯醇纤维与聚酯纤维各占50%的混合纤维。在面层与内层之间夹一层蓬松的聚丙烯纤网或用熔喷法制得的电极化的聚丙烯纤网,其作用是增强过滤细菌的能力。
复合材料也逐渐应用于面罩上。具有代表性的产品是用纯棉水刺非织造布与聚酯/聚乙烯双组分纺粘非织造布,经热密封成模后形成的三维立体面罩 。
2.2 功能性医用品
功能性医用品是指用于对患者进行治疗的用品,根据用途还可分为用于伤口的医用品、置人人体的医用品、医用过滤材料和保健品等。这类用品对纤维及其制品的卫生标准和医学功能要求更高。
2.2.1 用于伤口的医用品
用于伤口的医用品有伤口敷料、纱布、绷带和缝合线等。由于该类医用品要求非织造布具有优良的吸收眭能(吸液、吸血等),无毒性,与伤口的亲和性以及利于愈合伤口等功能,制作时多采用吸湿性好的纤维和功能性纤维,如粘胶纤维、粘胶/聚酯混合纤维、棉纤维以及可溶于血液且被人体吸收的纤维,如甲壳质纤维、蚕丝等。
用抗菌非织造布做的医用敷料、创可贴、外伤绷带等产品,对烫伤、擦伤、割伤等轻伤浅表性伤口,清创后在不用任何药物情况下,伤口能很快干燥、愈合。抗菌原理是利用非织造布中与抗菌纤维牢固结合的抗菌因子对细菌的吸附作用,破坏其细胞表层结构,使细胞停止呼吸而达到杀菌的目的。抗菌因子能持续迁移至非织造布表面,有效抑制病原微生物的生长,并具有高效抗菌性能,活性高,耐洗涤,对氧化及还原型漂白剂稳定,从而使非织造布具有优良的抗菌性,且对皮肤亲和性好,消炎止痒,无刺激性,独特的杀菌机理使细菌对长期使用该类纤维或非织造布不会产生抗药性。
非织造布还可与其他药物或功能材料结合,如将纤维素纤维与聚酯纤维进行改性处理,与药物以离子形式(与纤维中离子官能团)相结合制成具有离子活性药物非织造布,可作医用敷料等。非织造布与现代微电子技术结合,可制成具有治疗和保健功能的电热披肩、护腰和护膝等 。
膏贴底布一般采用水刺非织造布,因其具有良好的柔软性和透气性,而且抗拉强度也较高,还可通过不同的纤维混配和布面形式变化来改善其吸湿性、透气性及其风格和效果 。
2.2.2 置入人体的医用品
置人人体的医用品有人造皮肤、人造血管等人造器官,可采用具有生物适应性的纤维或特种超细纤维通过湿法、针刺法、水刺法加工制得的非织造布。如用胶原和甲壳质纤维经湿法成网和水刺法制成皮肤创伤修复材料;用直径1.8 m的聚酯、聚酰胺或聚四氟乙烯纤维 经管状针刺法制成人造血管等。
2.2.2.1 人造皮肤
制造人造皮肤的原材料有高聚物类、蛋白类、多糖类等物质。
(1)真丝 
真丝中所含的丝多缩氨酸组分中的亮氨酸与组氨酸是皮肤伤口愈合必需的氨基酸,系水溶性物质,真丝纱布敷在伤口上直接为伤口吸收,既促进伤口愈合,又可抑制细菌的感染,特别对烧烫伤等皮肤表皮组织的再生有令人满意的促进作用。
(2)甲壳质
将甲壳质类多糖以醋酸作溶剂制成纺丝液,再经湿法纺丝制成的非织造布可用来制作人造皮肤,其透气性良好,能隔绝空气,控制体液流失量,并能刺激皮肤细胞的生长,加速伤口愈合,减少疼痛。由于壳聚糖对人体皮下脂肪的黏着性强,所以不易脱落。硫酸酯化的甲壳素在结构上与肝素类似,还能止血。
2.2.2.2 人造器官
非织造布还可用作生物合成器官构架材料。由于非织造布本身并不具有生物活性,不能模仿被替代组织的功能,只能为插入器官提供形状结构基础,然后用细胞培植成器官。如人造血管是多孔结构,可使细胞生长并覆盖在其表面上,从而制成具有生物活性的血管,一般采用聚酯/聚四氟乙烯等材质。此外,要使非织造布为人体所接受,则要求必须具有生物相容性。影响身体与移植材料之间相互作用的因素有 :① 孔隙率决定了人体组织在移植材料上生长的速率;②尺寸较小的圆形纤维比横截面不规则的尺寸较大的纤维能更好地与人体组织相容;③纤维的原料聚合物应不会释放有毒物质,其表面不应含有润滑剂等污染物;④材料的生物降解性影响移植的成功与否。
2.2.3 血液过滤材料
血液过滤材料主要用于分离血液中的某些成分,如滤除白细胞、分离血浆与红细胞等。血液过滤材料用的非织造布一般应满足以下基本条件 :① 具有多孔性,有拦截微粒的能力;②具有一定的化学稳定性、耐腐蚀性和耐热性;③具有足够的机械强度和尺寸稳定性;④具有较高的过滤效率和较好的过滤效果;⑤具有耐微生物侵蚀的能力;⑥对血液没有污染。
2.2.4 保健用医用品
采用功能性纤维或加入各种药物的非织造布可制成保健用医用品,具有保健和预防功能。以棉/聚丙烯纤维(80/20)为原料,用热轧法加工生产的面密度为40 g./m 的非织造布,经过有机酸化合物及表面活性剂处理后可制成防感冒功能手帕 美国一种名为Avert手帕具有预防感冒功能,由3层构成,上下两层为非织造布,中层为柠檬酸和苹果酸化合物及十二烷基磺酸钠 。
以远红外陶瓷纤维、微元化纤维(如天年素)等为原料,结合新型整理剂,采用非织造布生产工艺开发的远红外保健服等新产品大多能改善微循环,促进新陈代谢,消除疲劳,强身健体。
将长效角鲨烯或角鲨烷与高弹性棉纤维混合,经湿法工艺制成的非织造布具有保湿、供氧及活化细胞等功能 。
3 对医用非织造布的性能要求
不同用途的医用非织造布有不同的要求,但对所有的医用非织造布有如下共同的基本要求:手感柔软,较高的抗拉强度,无残渣、无脱落,热封性能,可进行杀菌处理,抗过敏性,不变色,不引起细胞中毒和低气昧。
4 医用非织造布的相关问题
4.1 防护性问题
大部分医用非织造布产品必须具备防护性能。使用前必须仔细检查该性能指标。手术室里采用非织造布产品的目的是防止手术过程中病人受到环境、医护人员和手术器械的感染。同样,随着艾滋病和肝炎等传染病的逐渐升级,也必须防止医护人员受到病人血液和体液的传染。
4.2 环境和废物处理问题
医用非织造布产品对环境有一定影响。每年美国医院和康复中心丢弃的固体垃圾达320万t,其中有大约0.5 t被污染的废物(称为“红色”废物)被列为政府管制范围。对密支安州所有医院进行研究的一份报告指出,一次性医用织物至少占外科手术室废物的50%。K—C公司最近进行了一项研究,报告指出一些问题实际上与医院有关。K—C公司对现场进行调查后指出,“红包”中50% 的废物实际上并未受到沾污,如果这种错误处理方法普遍存在,则处理医用非织造布废物的费用将大大提高 。
4.3 一次性用品和耐用品的竞争问题
为解决环境及费用问题,目前一种虽然很小但很明显的趋势是重新使用耐用品。最近设计的亚麻织物可改善手术服的防护性,这对耐用手术服生产商是个佳音,他们正在为夺回失去的市场而努力。此外,有关洗涤后织物防水性一直是一次性和耐用性物品供应商之间争论的焦点。现已出台新的更严格的条例,要求生产商证明在每一次洗涤后耐用品的安全性和有效性。因为条例认为在反复多次洗涤后要保持高防护性是十分困难的。
4.4 医用非织造布设计问题
医用非织造布必须具备的功能有防护性、强度、消毒稳定性、透气性和服用舒适性。
(1)防护性。防护性分为部分防止或全部防止微粒、细菌、液体和病毒的侵害。仔细研究医用非织造布用品后发现,现在使用的外科手术服的防护性能远达不到要求。设计防护手术服的最初目的是防护病人不受环境感染,这是很重要的一项功能。
(2)强度。医用产品的最终用途决定了对非织造布强度的要求。
(3)消毒稳定性。当设计需要消毒的非织造布用品时,必须了解消毒步骤对非织造布性能造成的影响。
(4)舒适性和透气性。通常认为舒适/透气性与防护性是一对矛盾,非织造布用品设计者必须采用折衷办法解决这一矛盾。以消毒包布为例,消毒包布既要有防护性,在贮藏和运输过程中阻隔灰尘和微生物渗透进入消毒包裹内,又必须有足够的微孔让消毒剂能渗透到消毒包内,彻底消毒包内的外科用具,且在消毒结束时消毒剂必须从袋内全部消除,不允许湿气或化学物质残留在袋内。由医用非织造布用品造成的任何手术事故,都将影响其在医疗领域的应用。防护服具有透气性,穿着时就会感到舒服。舒适性的另一性能为手感,这一美学性能很难用数字说明。一般说来,获得市场对非织造布柔软性、舒适性、悬垂性的反馈意见是很必要的。
(5)起球性。能防止肉眼看得见的绒毛球在消毒包开封或使用过程中进入空气的产品的研究
引起人们极大的关注。全棉毛巾和纱布行业一直在讨论临界微粒尺寸问题,至今未下定义,通常认为由连续长丝制成的非织造布绒毛球脱落量最少。目前用于测量绒毛球脱落量的试验方法还都不成熟。
5 医用非织造布展望
未来的挑战将超出目前市场对技术的要求。由于越来越多的医疗用品制造者参与竞争,成本的制约属首位,这将迫使纺织品和最终产品生产厂在原材料选择和生产工艺的设计等方面有所决策。非织造布供应商和最终产品生产者同样必须注意市场的变化。例如人口老龄化问题,像肺结核和霍乱等旧病的死灰复燃,无创伤手术的推广等都将改变产品的需求形式。随着研究的深入,医护人员由于接触传染病人而感染的实际危险将能有效地得到控制,这将影响到病人和医护人员所需防护产品的类型,同时将直接指导未来的非织造布及其产品的研究和开发。
防护性医用品的发展方向是采用复合材料,重点是提高材料的细菌屏蔽性,而又不降低其舒适性和透气性等,找到两者的最佳结合点。功能性医用非织造布的开发与应用方兴未艾,随着新原料、新工艺、新设备的不断问世,特别是随着各种功能性纤维材料的开发应用以及与生物医学相结合,可以预见不久将会有更多的高科技含量的功能性医用非织造布品种不断被研究开发出来,并应用到医疗实践中去。
6 结语
2003年在我国突发的“非典”疫情以及近期以美国、墨西哥为主在全球暴发的甲型H1 N1流感疫情,一次次给人们敲响了警钟,合适的口罩、防护服对于隔离病毒、防止感染、抑制疫情传播以及保护医务工作者、给医护工作带来便利都具有极其重大的意义。此外,对于严重突发事件(如地震、重大事故等)造成的大量人员受外伤,研制经济高效的抗菌止血包扎用品及伤口敷料也是十分必要的。因此,开发非织造医用防护类产品和卫生保健产品已是大势所趋。相信随着人们生活水平的不断提高和卫生、健康意识的不断增强,特别是随着非织造布新技术、新设备及功能性纤维的不断问世,更多高科技含量的医疗卫生、保健、防护类非织造布产品会被研制和开发出来投入市场,造福人类。

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