Технологии

Пластмассовые трубки используются в различных сферах медицины и имеют принципиальное значение для многих современных медицинских процедур. Примерами такого применения являются сосудистые катетеры, трубки для получения биоптата (образцов для проведения биопсии) и держатели для эндопротезев сосудов, имплантируемых в артерии сердца.
Последние разработки в области медицинских трубок включают специальные составы, обладающие уникальным сочетанием заданных свойств, включая прочность, эластичность, высокий уровень газонепроницаемости, смазываемость. Достижения технологии соэкструзии способствуют развитию производства пластиковых трубок с такими уникальными свойствами. Быстрое распространение хирургии минимального вмешательства стало основной побудительной причиной появления новых пластиковых материалов и конструкций трубок.

Требования и материалы
Для медицинского применения в трубках пластмасса должна обладать как минимум одним из следующих свойств: нечувствительность к биологическим тканям и выделениям, эластичность, прочность, устойчивость к нагреву и химическим веществам, применяемым при стерилизации, прозрачность. Также они должны быть устойчивы к выщелачиванию пластификаторов и других добавляемых в них усиливающих химических веществ. Двумя дополнительными требованиями являются простота изготовления и низкая себестоимость, особенно в отношении массового применения.

 
Усовершенствованные медицинские трубки

Поливинилхлорид (ПВХ), который представляет собой оптимальное сочетание эксплуатационных качеств и стоимости, является по объемам потребления наиболее широко применяемым пластмассовым материалом для медицинских трубок. Термопластичные эластомеры, нейлон, силиконы, фторполимеры и полиэфирэфиркетоны (ПЭЭК) также находят свое особое применение в системах трубок. Полипропилен, высокопрочный полистирол и поликарбонаты также используются как материалы для медицинских трубок. Эксплуатационные качества пластмассовых материалов для трубок зачастую можно расширить путем добавок и соэкструзии с другими полимерами.

ПВХ
Поливинилхлорид (ПВХ) во многих отношениях является идеальным материалом для медицинских трубок. Он также широко используется в других медицинских целях, включая, пакеты для крови, аппаратуру для диализа, кислородные маски, лабораторное оборудование и упаковка приборов. ПВХ – недорогой, легкий в обработке, прочный и прозрачный материал. Он производится в твердой, мягкой и любой промежуточной форме. Он легко соединяется практически с любым другим пластмассовым соединителем – качество, которым обладают далеко не все пластмассы, используемые для медицинских трубок. ПВХ выдерживает высокие температуры и агрессивные химикаты, применяемые для стерилизации. Однако, несмотря на свою прочность, ПВХ не пригоден для применения при высоком давлении.

Свойства сортов ПВХ для медицинских трубок, предлагаемых одним поставщиком

Наверное, самой большой помехой в использовании ПВХ является пластификатор диэтилгексилфталат (DEHP), который часто содержится в ПВХ. Регулирующие органы в Европе и Северной Америке выразили обеспокоенность относительно возможного отрицательного воздействия на здоровье выщелачивания этой добавки. Отраслевые должностные лица настаивают на том, что DEHP является безопасным материалом и до сих пор не вызывал никаких заболеваний, связанных с выщелачиванием. Чтобы устранить такие сомнения некоторые поставщики пластмассовых материалов предлагают состав ПВХ, исключающий DEHP и другие фталатные добавки.
В результате лучевой стерилизации трубки ПВХ могут стать бесцветными, но некоторые разработчики рецептур уже предлагают продукты ПВХ, устойчивые к этой тенденции.
Трубки ПВХ часто применяются в больших одноразовых системах, где особо ценятся их низкая стоимость и высокая прозрачность. Такое применение включает внутривенное введение крови или питательных растворов. Еще одним важным применением трубок ПВХ являются катетеры и трубки для диализа.

 
ПВХ: стерилизация гамма-излучением

Полиэтилен
Полиэтилен обладает некоторыми специфическими преимуществами для медицинских трубок. Он на 30% легче ПВХ, чрезвычайно устойчив к воздействию химикатов и конкурентоспособен по себестоимости. В частности, полиэтилен повышенной плотности (ПЭНД) обладает низким коэффициентом трения, что определяет его использование в дозаторах трубчатых проводников катетеров при пластических операциях на сосудах. Высокая смазывающая способность ПЭНД делает его исключительно пригодным для упаковки других трубчатых компонентов, таких как катетеры, которые могут легко выниматься из упаковки.
С другой стороны, полиэтилен не обладает такой эластичностью, как ПВХ, и не способен так же легко связываться с растворителями. Кроме того, полиэтилен не настолько прозрачен, как ПВХ, поэтому он менее пригоден в случаях, когда необходим визуальный контроль жидкостей внутри трубок.

Термопластичные эластомеры (ТЭП)
Термопластичные эластомеры различного полимерного состава также играют важную роль в производстве медицинских трубок, обычно при необходимости обеспечения конкретных свойств. Некоторые сорта ТЭП для трубок реализуются как заменители ПВХ без пластификаторов, другие продаются как заменители натурального каучука без латекса. (Латекс может вызывать аллергические реакции у пациентов и медицинских работников.) Стандартные ТЭП, применяемые для медицинских трубок, включают стирольные блоксополимеры, термопластичные полиолефины, термопластичные полиуретаны и термопластичные сополиэфиры.
ТЭП на основе полиолефинов могут изготавливаться для воспроизведения полезных свойств ПВХ в трубочной продукции. Однако их себестоимость значительно выше ПВХ, поэтому они редко используются в массовом применении.
Термопластичные полиуретаны (ТПУ) проявляют высокий уровень прозрачности, прочности при растяжении и на разрыв, устойчивости к химическому воздействию и износу. Но ТПУ являются очень дорогостоящими материалами, поэтому они, как правило, применяются в особых случаях при исключительно малых диаметрах и сложных конфигурациях просветов. ТПУ свободно наполняются рентгенонепроницаемыми добавками, что позволяет отслеживать их положение в организме при помощи рентгеновских лучей.

Фторполимеры
Фторполимеры характеризуются высокой смазывающей способностью, прочностью на разрыв и исключительной устойчивостью к химическому воздействию. Однако они трудно связываются с другими пластмассами и проявляют низкую устойчивость к перегибам. Экструзия фторполимерных медицинских трубок требует от технологов высокой степени профессионализма. Фторполимеры обычно используются при необходимости жесткого допуска. Трубочное применение этих материалов включает внутривенные катетеры и катетеры для ангиопластики и ангиографии. Расширяющиеся фторполимерные трубки часто применяются для удержания эндопротезов сосудов перед имплантацией в сердечные артерии.

 
Термоусадочная фторполимерная трубка

Силиконы
Силиконы обладают высокой биосовместимостью. Они также весьма эластичны, имеют высокую степень прочности на растяжение и разрыв, их твердость варьируется от 5 до 80 единиц по Шору А. Силиконовые материалы также устойчивы к химическому воздействию, растворителям и экстремальным температурам. Как и фторполимеры, силиконы являются дорогостоящими материалами, поэтому они применяются только при необходимости использования их высококачественных эксплуатационных характеристик. Медицинское применение силиконовых трубок включает дренажные трубки, перистальтические насосы, системы перекачивания крови и жидкости, аппаратуру для диализа.

 
Силиконовые медицинские трубки

Полиамиды (нейлон)
Трубки, изготовленные из полиамидов, проявляют все полезные характеристики этих материалов, включая прочность на растяжение, ударную прочность, устойчивость к перегибам. Самым значимым свойством полиамидных трубок является высокая прочность на разрыв под действием внутреннего давления. Благодаря этому они являются предпочтительным материалом для баллонов, используемых в ангиопластике. Катетеры из полиамидов могут достигать самых малых размеров, сохраняя при этом прочность, что позволяет легко и безопасно продевать их через артерии в процессе ангиографии. Хотя полиамиды находятся в верхней части ценового диапазона, этот фактор не учитывается при их специализированном применении.

 
Катетер для дилатации

ПЭЭК
Полиэфирэфиркетоны (ПЭЭК) представляют собой полимеры конструкционного назначения, которые находят все более широкое применение в медицине в качестве заменителей трубок из нержавеющей стали. Они имеют относительно небольшую массу, обладают биосовместимостью, химической инертностью, высокой прочностью на растяжение и смазывающей способностью. Они часто применяются в хирургии минимального вмешательства. Термоусадочная ПЭЭК трубка была предложена в качестве предохранительного рукава для чувствительных электропроводов, которые вводятся в организм.

Достижения соэкструзии
Соэкструзия может расширить границы эксплуатационных возможностей медицинских трубок путем создания трубок с взаимоусиливающим сочетанием различных материалов, обладающих особыми качествами. Зачастую в соэкструдированные трубки включается клеевой или связующий слой для соединения разнородных материалов, например, ПВХ и полиэтилена.
Соэкструзия обычно применяется для нанесения на трубку цветных полос, что позволяет легко ее маркировать по всей длине. Другие полосы, содержащие рентгенонепроницаемые материалы, такие как сульфат бария, могут быть добавлены на трубки путем соэкструзии для быстрой рентгенографической идентификации.
Другая функция соэкструзии заключается в добавлении барьерного слоя при необходимости ограничения газопроницаемости трубки. Соэкструзия также позволяет производить трубки с внутренним жестким и внешним мягким слоем. Это упрощает введение кабеля внутрь трубки, сохраняя при этом общую эластичность.

Медицинские трубки представляют собой разнообразный и расширяющийся канал реализации пластмассы. Наибольшим спросом в производстве медицинских трубок общего назначения пользуются два полимера – ПВХ и полиэтилен. Другие материалы, включая термопластичные эластомеры, фторполимеры, силиконы, полиамиды и ПЭЭК, находят специализированное применение, но по повышенным ценам. Соэкструзия может расширить эксплуатационные качества пластмассовых трубок, сочетая лучшие характеристики различных полимеров. Развитие хирургии минимального вмешательства является движущей силой новых применений пластических трубок в области медицины.

Гордон Грэф,
http://www.omnexus.com