Grundvoraussetzungen für medizinische Kunststoffe sind chemische Stabilität und biologische Sicherheit, da sie mit Medikamenten oder dem menschlichen Körper in Kontakt kommen.Die Bestandteile des Kunststoffmaterials können nicht in das flüssige Arzneimittel oder den menschlichen Körper gelangen, verursachen keine Toxizität und Schäden an Geweben und Organen und sind ungiftig und harmlos für den menschlichen Körper.Um die biologische Sicherheit medizinischer Kunststoffe zu gewährleisten, haben die üblicherweise auf dem Markt verkauften medizinischen Kunststoffe die Zertifizierung und Prüfung durch medizinische Behörden bestanden, und die Benutzer werden klar darüber informiert, welche Marken von medizinischer Qualität sind.
Häufig verwendete medizinische Kunststoffe sind Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polyamid (PA), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polycarbonat (PC), Polystyrol (PS), Polyetheretherketon (PEEK) usw. PVC und PE machen mit 28 % bzw. 24 % den größten Anteil aus;PS macht 18 % aus;PP macht 16 % aus;Technische Kunststoffe machen 14 % aus.
Im Folgenden werden die in der medizinischen Behandlung üblicherweise verwendeten Kunststoffe vorgestellt.
1. Polyethylen (PE, Polyethylen)
Eigenschaften: Hohe chemische Stabilität, gute Biokompatibilität, aber nicht leicht zu verkleben.
PE ist der Allzweckkunststoff mit der größten Ausbeute.Es bietet die Vorteile einer guten Verarbeitungsleistung, niedriger Kosten, ungiftig und geschmacksneutral sowie einer guten Biokompatibilität.
PE umfasst hauptsächlich Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), Polyethylen hoher Dichte (HDPE) und Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht (UHMWPE) und andere Sorten.UHMWPE (Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht) ist ein spezieller technischer Kunststoff mit hoher Schlagfestigkeit, starker Verschleißfestigkeit (die Krone der Kunststoffe), kleinem Reibungskoeffizienten, biologischer Inertheit und guten Energieabsorptionseigenschaften.Seine chemische Beständigkeit ist mit PTFE vergleichbar.
Zu den allgemeinen Eigenschaften gehören hohe mechanische Festigkeit, Duktilität und Schmelzpunkt.Dichtes Polyethylen hat einen Schmelzpunkt von 1200 °C bis 1800 °C, während Polyethylen niedriger Dichte einen Schmelzpunkt von 1200 °C bis 1800 °C hat.Aufgrund seiner Kosteneffizienz, Schlagfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und starken strukturellen Integrität durch häufige Sterilisationszyklen ist Polyethylen ein hochwertiger Kunststoff für die Medizintechnik.Da es biologisch inert und im Körper nicht abbaubar ist
Verwendung von Polyethylen niedriger Dichte (LDPE): Medizinische Verpackungen und Infusionsbehälter.
Polyethylen hoher Dichte (HDPE) verwendet: künstliche Harnröhre, künstliche Lunge, künstliche Luftröhre, künstlicher Kehlkopf, künstliche Niere, künstlicher Knochen, orthopädische Reparaturmaterialien.
Ultrahochmolekulares Polyethylen (UHMWPE) Verwendung: künstliche Lungen, künstliche Gelenke usw.
2. Polyvinylchlorid (PVC, Polyvinylchlorid)
Eigenschaften: niedrige Kosten, breites Anwendungsspektrum, einfache Verarbeitung, gute chemische Beständigkeit, aber schlechte thermische Stabilität.
PVC-Harzpulver ist weißes oder hellgelbes Pulver, reines PVC ist ataktisch, hart und spröde und wird selten verwendet.Je nach Verwendungszweck können unterschiedliche Additive hinzugefügt werden, damit PVC-Kunststoffteile unterschiedliche physikalische und mechanische Eigenschaften aufweisen.Durch Zugabe einer geeigneten Menge Weichmacher zu PVC-Harz können verschiedene harte, weiche und transparente Produkte hergestellt werden.
Die beiden allgemeinen Formen von PVC, die bei der Herstellung medizinischer Kunststoffe verwendet werden, sind flexibles PVC und starres PVC.Hart-PVC enthält keinen oder nur geringe Mengen Weichmacher, weist gute Zug-, Biege-, Druck- und Schlagfestigkeitseigenschaften auf und kann allein als Strukturmaterial verwendet werden.Weich-PVC enthält mehr Weichmacher, seine Weichheit, Bruchdehnung und Kältebeständigkeit nehmen zu, seine Sprödigkeit, Härte und Zugfestigkeit nehmen jedoch ab.Die Dichte von reinem PVC beträgt 1,4 g/cm3, und die Dichte von PVC-Kunststoffteilen mit Weichmachern und Füllstoffen liegt im Allgemeinen im Bereich von 1,15 bis 2,00 g/cm3.
Unvollständigen Schätzungen zufolge bestehen etwa 25 % der medizinischen Kunststoffprodukte aus PVC.Hauptsächlich aufgrund der geringen Kosten des Harzes, des breiten Anwendungsspektrums und der einfachen Verarbeitung.Zu den PVC-Produkten für medizinische Anwendungen gehören: Hämodialyseschläuche, Atemmasken, Sauerstoffschläuche, Herzkatheter, Prothesenmaterialien, Blutbeutel, künstliches Peritoneum usw.
3. Polypropylen (PP, Polypropylen)
Eigenschaften: ungiftig, geschmacksneutral, gute mechanische Eigenschaften, chemische Stabilität und Hitzebeständigkeit.Gute Isolierung, geringe Wasseraufnahme, gute Lösungsmittelbeständigkeit, Ölbeständigkeit, schwache Säurebeständigkeit, schwache Alkalibeständigkeit, gute Formgebung, kein Problem mit Spannungsrissen in der Umwelt.PP ist ein Thermoplast mit hervorragenden Eigenschaften.Es bietet die Vorteile eines geringen spezifischen Gewichts (0,9 g/cm3), einer einfachen Verarbeitung, Schlagfestigkeit, Biegefestigkeit und eines hohen Schmelzpunkts (ca. 1710 °C).Es hat ein breites Anwendungsspektrum im täglichen Leben, die Schrumpfungsrate des PP-Formteils ist groß und die Herstellung dickerer Produkte ist anfällig für Fehler.Die Oberfläche ist inert und schwer zu bedrucken und zu verkleben.Kann extrudiert, spritzgegossen, geschweißt, geschäumt, thermogeformt und maschinell bearbeitet werden.
Medizinisches PP verfügt über eine hohe Transparenz, gute Barriere- und Strahlungsbeständigkeit und wird daher häufig in der Medizingeräte- und Verpackungsindustrie eingesetzt.Das Nicht-PVC-Material mit PP als Hauptkörper ist ein Ersatz für das derzeit weit verbreitete PVC-Material.
Verwendung: Einwegspritzen, Konnektoren, transparente Kunststoffhüllen, Strohhalme, Verpackungen für parenterale Ernährung, Dialysefolien.
Weitere Branchen sind gewebte Beutel, Folien, Wendeboxen, Drahtabschirmmaterialien, Spielzeug, Autostoßstangen, Fasern, Waschmaschinen usw.
4. Polystyrol (PS, Polystyrol) und Kresin
Eigenschaften: niedrige Kosten, geringe Dichte, transparent, Dimensionsstabilität, Strahlungsbeständigkeit (Sterilisation).
PS ist nach Polyvinylchlorid und Polyethylen die zweitgrößte Kunststoffsorte.Die Verarbeitung und Anwendung erfolgt meist als einkomponentiger Kunststoff.Seine Hauptmerkmale sind geringes Gewicht, Transparenz, einfache Färbbarkeit und gute Formbarkeit.Elektrische Teile, optische Instrumente sowie Kultur- und Bildungsbedarf.Die Textur ist hart und spröde und hat einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten, was ihre Anwendung im Ingenieurwesen begrenzt.In den letzten Jahrzehnten wurden modifiziertes Polystyrol und Copolymere auf Styrolbasis entwickelt, um die Nachteile von Polystyrol in gewissem Maße zu überwinden.K-Harz ist eines davon.
Kresin entsteht durch Copolymerisation von Styrol und Butadien.Es ist ein amorphes Polymer, transparent, geruchlos, ungiftig, mit einer Dichte von etwa 1,01 g/cm3 (niedriger als PS und AS) und einer höheren Schlagfestigkeit als PS., Transparenz (80-90%) ist gut, die Wärmeverformungstemperatur beträgt 77 ℃, wie viel Butadien ist im K-Material enthalten und auch seine Härte ist unterschiedlich, da das K-Material eine gute Fließfähigkeit und einen breiten Verarbeitungstemperaturbereich aufweist, Es ist also eine gute Verarbeitungsleistung.
Verwendung von kristallinem Polystyrol: Laborgeräte, Petri- und Gewebekulturschalen, Beatmungsgeräte und Sauggefäße.
Verwendung von hochschlagfestem Polystyrol: Kathetertabletts, Herzpumpen, Duratabletts, Beatmungsgeräte und Saugnäpfe.
Zu den Hauptanwendungen im täglichen Leben gehören Becher, Deckel, Flaschen, Kosmetikverpackungen, Kleiderbügel, Spielzeug, PVC-Ersatzprodukte, Lebensmittelverpackungen und medizinische Verpackungsmaterialien usw.
5. Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere (ABS, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere)
Eigenschaften: Hart, mit starker Schlagfestigkeit, Kratzfestigkeit, Dimensionsstabilität usw., feuchtigkeitsbeständig, korrosionsbeständig, leicht zu verarbeiten und gute Lichtdurchlässigkeit.Die medizinische Anwendung von ABS erfolgt hauptsächlich als chirurgisches Werkzeug, Rollclips, Kunststoffnadeln, Werkzeugkästen, Diagnosegeräte und Hörgerätegehäuse, insbesondere als Gehäuse einiger großer medizinischer Geräte.
6. Polycarbonat (PC, Polycarbonat)
Eigenschaften: Gute Zähigkeit, Festigkeit, Steifigkeit und hitzebeständige Dampfsterilisation, hohe Transparenz.Geeignet für Spritzguss, Schweißen und andere Formverfahren, anfällig für Spannungsrisse.
Aufgrund dieser Eigenschaften werden PCs bevorzugt als Hämodialysefilter, chirurgische Werkzeuggriffe und Sauerstofftanks verwendet (bei chirurgischen Eingriffen am Herzen kann dieses Instrument Kohlendioxid aus dem Blut entfernen und den Sauerstoffgehalt erhöhen).
Zu den medizinischen Anwendungen von PCs gehören auch nadelfreie Injektionssysteme, Perfusionsinstrumente, verschiedene Gehäuse, Anschlüsse, Griffe für chirurgische Instrumente, Sauerstofftanks, Blutzentrifugenschalen und Kolben.Aufgrund der hohen Transparenz bestehen die üblichen Kurzsichtigkeitsbrillen aus PC.
7. Polytetrafluorethylen (PTFE, Polytetrafluorethylen)
Eigenschaften: hohe Kristallinität, gute Hitzebeständigkeit, hohe chemische Stabilität, starke Säuren und Laugen sowie verschiedene organische Lösungsmittel werden dadurch nicht beeinträchtigt.Es weist eine gute Biokompatibilität und Blutanpassungsfähigkeit auf, schädigt die menschliche Physiologie nicht, reagiert bei der Implantation in den Körper nicht nachteilig, kann bei hohen Temperaturen sterilisiert werden und ist für den Einsatz im medizinischen Bereich geeignet.
PTFE-Harz ist ein weißes Pulver mit wachsartigem Aussehen, glatt und nicht klebrig und der wichtigste Kunststoff.PTFE verfügt über eine hervorragende Leistung, die von gewöhnlichen Thermoplasten nicht erreicht wird, weshalb es als „König der Kunststoffe“ bekannt ist.Da sein Reibungskoeffizient unter den Kunststoffen der niedrigste ist und eine gute Biokompatibilität aufweist, kann er zu künstlichen Blutgefäßen und anderen Geräten verarbeitet werden, die direkt in den menschlichen Körper implantiert werden.
Verwendung: Alle Arten von künstlicher Luftröhre, Speiseröhre, Gallengang, Harnröhre, künstlichem Peritoneum, Hirndura mater, künstlicher Haut, künstlichem Knochen usw.
8. Polyetheretherketon (PEEK, Polyetheretherketone)
Eigenschaften: Hitzebeständigkeit, Verschleißfestigkeit, Ermüdungsbeständigkeit, Strahlungsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Hydrolysebeständigkeit, geringes Gewicht, gute Selbstschmierung und gute Verarbeitungsleistung.Hält wiederholtem Autoklavieren stand.
Verwendung: Es kann Metalle in chirurgischen und zahnmedizinischen Instrumenten ersetzen und Titanlegierungen bei der Herstellung künstlicher Knochen ersetzen.
(Metallinstrumente können Bildartefakte verursachen oder das chirurgische Sichtfeld des Arztes bei klinischen minimalinvasiven chirurgischen Eingriffen beeinträchtigen. PEEK ist genauso robust wie Edelstahl, erzeugt jedoch keine Artefakte.)
9. Polyamid (PA Polyamid), allgemein bekannt als Nylon (Nylon)
Eigenschaften: Es verfügt über Flexibilität, Biegefestigkeit, hohe Zähigkeit und ist nicht leicht zu brechen, chemische Tablettenbeständigkeit und Abriebfestigkeit.Gibt keine Schadstoffe ab und verursacht daher keine Haut- oder Gewebeentzündungen.
Verwendung: Schläuche, Anschlüsse, Adapter, Kolben.
10. Thermoplastisches Polyurethan (TPU)
Eigenschaften: Es verfügt über eine gute Transparenz, hohe Festigkeit und Reißfestigkeit, chemische Beständigkeit und Abriebfestigkeit;Großer Härtebereich, glatte Oberfläche, antimykotisch und mikroorganismushemmend sowie hohe Wasserbeständigkeit.
Verwendung: medizinische Katheter, Sauerstoffmasken, künstliche Herzen, Geräte zur Medikamentenabgabe, IV-Anschlüsse, Gummibeutel für Blutdruckmessgeräte, Wundauflagen für die extrakutane Verabreichung.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 09.12.2023