生物医用纺织品课件

1生物医用纺织品及其分类2生物医用纺织品的开发现状3生物医用纺织品的发展趋势4仿生结构复合小口径人造血管的研制11生物医用纺织品及其分类2生物医用纺织品的开发现状3生物医1生物医用纺织品及其分类

生物医用纺织品是纺织学科与生物医学学科相互交叉的新学科领域。创新性最强科技含量最高市场前景最为广阔21生物医用纺织品及其分类生物医用纺织品是纺织学科与生其中约有70%为用弃产品,30%为重复使用产品。％3其中约有70%为用弃产品,30%为重复使用产品。％3生物医用纺织品卫生用品类医用防护类医用敷料类仿器类外科移植类尿布卫生巾成人失禁垫口罩手套手术衣手术罩隔离单防护服纱布棉绒衬垫创口贴绷带固定支架手术缝合线人造皮肤人造血管人造气管人造骨骼人工关节人工心脏瓣膜人工肝人工肺人工肾人工心脏4生物医用纺织品卫生用品类医用防护类医用敷料类仿器类外科移植类人造心脏瓣膜人造心脏人造心脏织物内部结构纱布、手套等口罩、手术服等固腰带5人造心脏瓣膜人造心脏人造心脏织物内部结构纱布、手套等口罩、手2生物医用纺织品的开发现状2.1纸尿裤传统棉尿布优点：透气性好，柔软，价格较低，可重复使用。缺点：需频繁更换，洗涤、晾晒麻烦，多次使用表面毛糙，易引发尿布疹。一次性纸尿裤市场空间巨大62生物医用纺织品的开发现状2.1纸尿裤传统棉尿布一次性纸婴幼儿纸尿裤市场预测年份2岁以下婴儿人数／万人消费量／亿片年平均增长率／%市场渗透率／%2007410077.544.617.62008412595.723.521.120094146118.523.826.120104250137.820.029.620204520297.58.060.1注：按0~2岁婴儿人均需用纸尿裤3片／天计算。7婴幼儿纸尿裤市场预测年份2岁以下婴儿消费量年平均增市场渗20表层

聚丙烯热轧布、纺粘非织造布等柔软、快速渗透、保持干爽导流层热塑性纤维或双组分纤维的热粘合纤网尿液快速转移吸收芯层

绒毛浆加超吸收树脂大量储存液体背层PP透气薄膜防止尿液渗透，隔离8表层优点缺点干净卫生表面干爽吸收强渗透快穿着方便抗菌性差异味大长时间使用易得尿布疹一次性产品处理麻烦9优点缺点干净卫生抗菌性差92.2防护服要求：良好的过滤阻隔性抗粒子穿透性抗静水压屏蔽性抗撕裂、抗磨损拒污不起绒无毒舒适耐用型防护服还要求一定的耐消毒耐洗涤性能。102.2防护服要求：耐用型防护服还要求一定的耐消毒耐洗涤性能

欧美国家以涤纶、粘胶等纤维为原料浸渍粘合法、泡沫浸渍法、热轧法或水刺法获得手感柔软，抗拉力高，透气性好，“用即弃”型防护服，避免交叉感染国内一次性用品仅限于口罩、帽子之类，一次性手术衣等防护服使用率很低11欧美国家国内一次性用品仅限于口罩国内市场上销售的医用防护服主要有三类:非织造类、涂层类、闪蒸法一次成型类普通非织造防护服防护效率只有40％纺粘法：切片烘干→切片喂入→熔融挤压→纺丝→冷却拉伸→分丝铺网→纤网加固→后整理→产品熔喷法：切片→螺杆挤压→热空气牵伸→冷却→成网→后整理→产品水刺法：原料→混合开松→梳理成网→纤网正反面水刺加固→烘燥→卷取→成品湿法成网：纤维打浆→布浆器布浆→湿法成网→脱水→烘燥→固结→成卷非织造工艺：12国内市场上销售的医用防护服主要有三类:非织造类、涂层类、闪蒸防水性、阻隔细菌粒子性能好，可重复使用但透湿性能差干法直接涂层：基布前整理→涂层→烘干→焙烘→整理→打卷转移涂层：在离型纸上涂敷树脂胶→烘干→涂敷黏合剂基布前整理→复合→烘干→剥离→打卷涂层防护服涂层机涂层工艺：13防水性、阻隔细菌粒子性能好，可重复使用但透湿性能差干法直接涂

闪蒸法加工技术目前仍属美国杜邦公司专利高聚物溶解→制成纺丝液→喷丝→丝条固化→牵伸→凝聚成网→热轧加固→闪蒸法非织造布质轻、拒水透湿，能有效阻抗干性颗粒物质，但布面屏蔽性能不匀，对血液、体液的阻隔性差闪蒸法一次成型滤材防护服14闪蒸法加工技术闪蒸法一次成型滤目前，我国采用《GB19082-2003医用一次性防护服技术要求》标准，以《生物防护服通用规范》作为补充，但仍然不够完善。美国的NFPA1999要求更为严格。医用防护服的设计要求比较15目前，我国采用《GB19082-2003医用一次性防护服技术医用防护服的性能要求比较16医用防护服的性能要求比较161717美国戈尔(Gore-tex)公司的外科隔离膜类CrosstechEMS织物是唯一一种严格符合防护标准、可重复使用的隔离织物

抗渗透、透气CrosstechTM隔离层永久性层压

耐久性纺织品兼有物理和美学品质,如强力、耐磨损、颜色、手感、重量等等，以及无与伦比的舒适性18美国戈尔(Gore-tex)公司的外科隔离膜类Crosste2.3创口贴

吸收垫浸过苯扎氯铵等药物

杀菌弹性胶带加压止血192.3创口贴吸收垫弹性胶带19优点：压迫止血、防水、保护创面、预防感染、促进愈合，使用简单、携带方便缺点：只能暂时止血，透气性差，长期使用易导致继发感染

20优点：压迫止血、防水、保护创面、预防感染、促进愈合，使用简单

氨纶皱纹弹力绷带由纯棉纱和氨纶包芯纱制织

肤感舒适，透气性良好，无致敏性，可消毒，可重洗涤。

普通纱布绷带柔软、透气，固定效果差

粘胶石膏绷带粉状煅石膏、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯乳液制成匀浆，涂布于纱布上，烘干，切割而成硬度高，适应性强，耐高温，高寒，无毒，无过敏2.4绷带21氨纶皱纹2.5固定板

高分子聚酯材料强度高、透气性好、重量轻、不怕水、可降解，且无毒、无味、对皮肤无刺激性临床上广泛地应用于骨科外固定、康复及矫形支具222.5固定板高分子聚酯材2.6手术缝合线4000多年前，古埃及人用亚麻线缝合伤口公元前1800年，肠线232.6手术缝合线4000多年前，古埃及人用亚麻线缝合伤口公20世纪50年代，尼龙、涤纶线等20世纪60、70年代，胶原纤维和甲壳素纤维80年代以来，新开发了海藻酸盐纤维、聚乳酸纤维、聚乙醇酸纤维等。2420世纪50年代，尼龙、涤纶线等20世纪60、70年代，胶原长期以来，外科用可吸收手术缝合线主要是羊肠线和聚乙醇酸缝合线。

羊肠线

易产生抗体反应，强度下降过快，吸收时间、张力强度、人体组织反应等因素难以控制。

聚乙醇酸缝合线对细菌抵抗能力差，在空气中易分解。25长期以来，外科用可吸收手术缝合线主要是羊肠线和聚乙醇酸缝合线

聚乙交酯第一个用于可吸收缝合线的聚合物，临床中应用广泛。优点：强度高、生物相容性和可降解性好，可被机体自行吸收和排泄，对人体无不良反应。缺点：熔点高导致纺丝困难，纤维柔性差，手术过程中可能损伤人体组织。可采用共聚的方法，在高分子链中引入丙交酯链段，改善其柔顺性。26聚乙交酯优点：强度高、生物相容性纯天然胶原蛋白精加工＋酶处理

胶原蛋白缝合线纯生物制品，组织相容性好，抗张强度好，与伤口愈合期同步吸收，吸收完全，不留疤痕，在人体内遇盐类物质不形成结石，无毒、无刺激。27纯天然胶原蛋白精加工＋酶处理纯生物制品，组织相容性好，抗张强人体皮肤大面积损伤时，需要进行植皮。自体皮肤移植来源有限，异体皮肤移植会发生排斥反应。主要性能要求：与皮肤有良好的亲和性，不发生刺激反应与伤口有较强的结合力质地柔软，贴紧性好人造皮肤的作用：防止水分和体液从创面蒸发流失隔绝空气，防止伤口感染加快伤口愈合2.7人造皮肤28人体皮肤大面积损伤时，需要进行植皮。自体皮肤移植来源有限，异来自包皮环切术的新生儿包皮，经分离获得角质细胞和成纤维细胞角质细胞成纤维细胞将角质细胞或成纤维细胞接种到由生物相容性材料制成的多孔状、网状、成胶状三维结构支架上在密闭反应器中培养细胞，定期更换培养基一段时间后，细胞增殖并分泌胶原物质，形成人造皮肤用于治疗皮肤烧伤或溃疡

组织工程皮肤的一般制备过程29来自包皮环切术的新生儿包皮，经分离获得角质细胞和成纤维细胞角合成膜成纤维细胞可生物吸收材料单层人造皮肤角质层角质细胞成纤维细胞胶原双层人造皮肤30合成膜成纤维细胞可生物吸收材料单层人造皮肤角质层角质细胞成纤制造人造皮肤最具应用前景的是壳聚糖。壳聚糖＋醋酸（作溶剂）纺丝液纺黏型非织造布用作人造皮肤壳聚糖粉末水溶性壳聚糖可止血，黏着性强，透气性良好，能隔绝空气，刺激皮肤生长，加速伤口愈合，减少疼痛。31制造人造皮肤最具应用前景的是壳聚糖。壳聚糖＋醋酸（作溶剂

人造皮肤播种技术将具生长能力的皮肤细胞涂覆于特殊的能保持细胞活性的基质上再贴敷在伤口上伤口在愈合过程中自动植皮该技术尚不成熟32

2.8人造血管人造血管的性能要求：良好的生物相容性较高的缝接强度一定的弹性和柔顺性一定的表面粗糙度性能和尺寸的稳定性切割边缘不脱散或抽丝可多次消毒具有止血性多种形状和尺寸332.8人造血管人造血管的性能要求：33目前人造血管使用最多的原料是聚酯、聚四氟乙烯纤维。

针织人造血管多孔结构，易与人体组织相容，易渗血

拉绒或预凝结机织人造血管孔隙较小，较硬挺常用于心脏周围高压区域的血管置换内径小于10mm的血管，一般采用非织造的方法生产。34目前人造血管使用最多的原料是聚酯、聚四氟乙烯纤维。人造血管的表征：1渗透率和孔隙率

可通过致密化处理和预凝得到改善。2人造血管强度包括径向和纵向拉伸强度、顶破强度、手术线固位强度、重复针刺强度等。3人造血管几何特征通常为圆柱形，由管道的壁厚和松弛内径来描述。4对管道内部应力的形变响应性模拟体内血管承压，测试人造血管在一定压力下的承压内径、纵向和径向顺应性以及弯折直径、半径。35人造血管的表征：35人造血管的新进展1几种特殊类型的人造血管a腔面内衬内皮细胞b自体组织片移植c复合壁d表面抗血栓2提高小口径人造血管通畅率a改进生物材料表面与血液的相容性b材料表面引入生物活性物质c人造血管材料的表面伪饰表面改性的血管支架抗凝剂—肝素36人造血管的新进展1几种特殊类型的人造血管表面改性的血管支架2.9人造骨骼依靠人体体液某些离子形成新骨，在骨骼接合界面发生分解、吸收、析出等反应，实现骨骼牢固结合。最好的人造骨材料—钛无毒，强度和韧性好，良好的生物相容性，但耐磨性差，缺乏生物活性。钛骨钉372.9人造骨骼依靠人体体液某些离子形成新骨，在骨骼接合界面

陶瓷人造骨X射线确定骨骼形状及大小，计算机系统专门定做精细度达0.1mm，术前2~3小时即可制作完成细胞组织能继续生长能否长期保持坚固性还需检验

海草人造骨形成的钙化骨骼，表面布满直径5~10微米的小孔，与天然骨骼相似，尤其适于假牙38

磷酸钙和骨胶原人造骨强度与弹性接近真正的骨骼，可被吸收。动物身上实验，三个月可再生出新的骨骼生物玻璃纳米纤维

生物玻璃人造骨含磷和钙，接触体液形成磷酸钙层，与原骨牢固结合。机械强度高，无疲劳现象，无毒无排异反应，具生物活性，加工成型容易。

39磷酸钙和骨胶原人造骨生物玻璃纳米纤维人造骨新工艺1快速成型制造工艺断层扫描→三维数据→激光熔粉→逐层铸造节约原材料，精度高，速度快，可制造各种复杂形状的骨骼。2等离子体喷涂技术利用高温等离子火焰在金属复合材料表面喷涂一层几十微米厚的羟基磷灰石。糅合两种材料的优势，是生物材料研究领域的一大步。等离子体喷涂设备激光熔覆40人造骨新工艺等离子体喷涂设备激光熔覆402.10人工肾即血液净化装置，代替肾脏功能以脱除代谢废物。选择性透过适宜的超滤渗水性足够的湿态强度良好的血液相容性安全无毒性能稳定日本尼普勒透析机国产透析机412.10人工肾即血液净化装置，代替肾脏功能以脱除代谢废物。目前，空心纤维型人工肾得到广泛使用。42目前，空心纤维型人工肾得到广泛使用。42中空纤维横截面及表面微细结构一台中空纤维型血液透析器约由七千多根直径为2×10-5m的中空纤维组成。半透膜性质分离有害物质净化血液超滤透析43中空纤维横截面及表面微细结构一台中空纤维型血液透析器约由七千聚丙烯腈纤维再生纤维素纤维醋酯纤维聚乙烯醇纤维用于制备血液净化用高分子膜的材质：44聚丙烯腈纤维再生纤维素纤维醋酯纤维聚乙烯醇纤维用于制备血液净3生物医用纺织品的发展趋势

随着社会经济的不断进步和生活水平的日益提高，健康已成为人类社会最为关注的热点问题之一。生物医用纺织材料作为与人类生活密切相关的基本物质，在维护人类健康、解除疾患、提高生活质量的医疗保障体系中，占据举足轻重的地位。一方面作为防护材料，为人类的生活创造出安全健康的微环境，保护人类不受病毒、细菌以及其他有害物质的侵扰；另一方面作为一种多孔的柔性材料，与生物组织有着天然的相容性，已经成为治疗人类疾患必不可少的材料。453生物医用纺织品的发展趋势随着社会经济的不断3.1国外生物医用纺织品的研究进展

全球医用纺织品市场每年以10％的速度递增

2010年销量达240万t，总价值达82亿美元医用纺织品最发达的5个市场依次为:

美国、欧洲(以欧盟国家为主)、加拿大、日本、澳大利亚5大市场医用纺织品的销量约占世界医用纺织品市场总销量的90%463.1国外生物医用纺织品的研究进展3.2国内生物医用纺织品的研究进展新型医用防护品以及人体功能性纺织品总量约占产业用纺织品总量的10%，2010年消耗量达50万t限于手术鞋帽、手术衣、防护服等大宗医用纺织品

仿器类植入型生物医用纺织品亟待突破我国人造血管的年需求量为85万例，实际用量却只有30万例而且90%以上的临床手术所采用的是进口人造血管473.2国内生物医用纺织品的研究进展新

多集中在低端产品，且为一次性产品；在内植入医用纺织品领域尚为零，如：人工心脏、人工瓣膜、人工肾脏、人造皮肤等；高端领域无自主话语权，无自主品牌

国内市场前景非常乐观，仅医用口罩的缺口高达60%；已有大企业投产，并具有自主研发高技术含量产品的能力，但总体上，医用纺织品企业规模小，较为分散。我国生产了全球近20%的医用纺织品，由于标准的缺失造成产品先低价出口，检验合格后再高价进口；甚至高技术产品受标准限值而无法进入市场。市场大规模小产品低端标准的建立48多集中在低端产品，且为一次性产品；国内市场前景非常乐观，3.3生物医用纺织品的研究重点3.3.1原材料领域1新型医用生物降解纤维材料的研发

甲壳素及其衍生物纤维、胶原纤维、海藻酸纤维、聚乙交酯纤维、聚乳酸(聚丙酯)纤维、聚乙交酯-丙交酯纤维、聚已内酯纤维等。海藻酸纤维胶原蛋白纤维493.3生物医用纺织品的研究重点3.3.1原材料领域12纤维材料化学改性技术在高聚物大分子上或纤维材料表面接枝生物制剂和治疗药物。药物释放体系：纳米粒或微粒类水凝胶类微囊类纤维支架类502纤维材料化学改性技术纳米粒或微粒类水凝胶类微囊类纤维支3.3.2加工技术领域

研究解决当前国内生物医用器件产业化过程中的技术瓶颈问题，重点就可降解医用缝合线、人造血管和功能补片的专用设备开发、工艺参数优化和质量保障体系建立开展研究。1人造血管及其支架的生产

较为常见的是机织或经编涤纶人造血管以及膨体聚四氟乙烯血管。513.3.2加工技术领域研究解决当前国内生物2人造血管的评价与评估体内测试体外测试新型人造血管522人造血管的评价与评估体内测试体外测试新型人造血管52纺织品基本特性生物力学性能化学性能密度、厚度等可用传统方法测试影响渗血和体内愈合的空隙度指标，值得进一步探讨。血液渗透、顶破和胀破、拉伸、顺应和弹力、缝合损伤以及摩擦和磨损等行为，模拟体内环境，开发检测应用性能的技术和装置电子光谱法、红外线光谱法、差动扫描热量测定法、萃取法等体外测试53纺织品基本特性生物力学性能化学性能密度、厚度等可用传统方法测体内测试样品及对照样植入动物体内定期血管造影或取出假器形态学分析和组织学分析研究生物相容性、愈合性能、材料的体内稳定性、内膜生长情况、通畅度等54体内测试样品及对照样54产品市场技术3.4生物医用纺织品的市场前景提高竞争力、建立自主品牌、主导市场政府、行业协会主导企业自主创新校企合作管理、营销标准55产品市场技术3.4生物医用纺织品的市场前景提高竞争力、建立医疗卫生纺织品的重要发展方向：

人工肾人造血管可吸收缝合线医用防护服医疗防护用品高端技术领域的人造器官机遇纺织行业“十一五”科技攻关项目：

人工肾的开发防蚊纺织品的产业化56医疗卫生纺织品的重要发展方向：机遇纺织行业“十一五”科技攻关4仿生结构复合小口径人造血管研制574仿生结构复合小口径人造血管研制57血管—人体内重要器官之一动脉静脉毛细血管58血管—人体内重要器官之一动脉静脉毛细血管58血管治疗—血管移植或搭桥59血管治疗—血管移植或搭桥59涤纶人造血管PTFE人造血管临床上使用的人造血管60涤纶人造血管PTFE人造血管临床上使用的人造血管60◆移植后两年的通畅率69%。◆移植后五年的通畅率39%。◆造成小口径人造血管失败的主要原因是血栓的形成和吻合口处的组织增生导致血管堵塞。ePTFE小口径人造血管通畅率61◆移植后两年的通畅率69%。ePTFE小口径人造血管通畅率6聚氨酯—研究热点高分子之一聚氨酯材料顺应性耐磨性

生物相容性一定的抗凝血性Polyurethane良好

62聚氨酯—研究热点高分子之一聚氨酯材料顺应性耐磨性存在的难点可缝合性差自支撑力差形成血栓小口径聚氨酯人造血管的难点63存在的难点可缝合性差自支撑力差形成血栓小口径聚氨酯人造血人造血管材料管壁特点顺应性抗凝血性组织相容性可缝合性抗血液渗透性涤纶多孔织物一般差差较好差ePTFE膨化微孔膜差较好差一般好蚕丝多孔织物一般一般较好较好差聚氨酯多孔弹性膜较好较好一般差较好不同材料人造血管的性能不同材料人造血管的对比64人造血管壁特点顺应性抗凝血性组织相可缝合性抗血液涤纶多孔织物仿生结构小口径人造血管设想65仿生结构小口径人造血管设想65管状织物为支架功能型小口径人造血管的制备66管状织物为支架功能型小口径66超细丝素蛋白粉体的制备67超细丝素蛋白粉体的制备67粉体粒径分布68粉体粒径分布68携药丝素粉体的制备实心丝素粉体载药中的粉体携药丝素粉体69携药丝素粉体的制备实心丝素粉体载药中的粉体携药丝素粉体69小口径管状织物的制备70小口径管状织物的制备70人造血管的制备71人造血管的制备71人造血管与人体股动脉血管进行比较制备的小口径人造血管与人体股动脉血管在管径和壁厚上均十分接近72人造血管与人体股动脉血管进行比较制备的小口径人造血管与人体股人造血管最大径向强度73人造血管最大径向强度737474人造血管径向顺应性Cd=×100%Cd——人造血管径向顺应性；ΔD——血管直径随着压力增加（ΔP）时的变化；D——在没有压力条件下血管直径。75人造血管径向顺应性Cd=×100%Cd——人造血管径向顺应人造血管径向顺应性测试血管径向顺应性测试示意图1：容器；2：离心泵；3：流量控制阀；4：人造血管；5：激光測径仪；6：血管固定架；7：生理压力转化仪；8：流量剂；9：硅胶管。76人造血管径向顺应性测试血管径向顺应性测试示意图76丝素粉体对人造血管顺应性的影响77丝素粉体对人造血管顺应性的影响77PU/NSFP血管壁的生物相容性78PU/NSFP血管壁的生物相容性78细胞种植在PU/NSFP复合膜表面PU/NSFP复合膜平铺在培养板中将一定数量的脐静脉内皮细胞种植在复合膜的表面培养72h后进行观察12379细胞种植在PU/NSFP复合膜表面PU/NSFP复合膜平铺在细胞在PU/NSFP膜表面的增殖NSFP0%NSFP10%NSFP30%随着丝素粉体含量的增加，PU/NSFP表面细胞的数量增加。80细胞在PU/NSFP膜表面的增殖NSFP0%NSFP10PU/NSFP复合膜生物相容性表征PU/NSFP复合膜包埋在大鼠肌肉层81PU/NSFP复合膜生物相容性表征PU/NSFP复合膜包埋在体内衡量PU/NSFP复合膜的生物相容性82体内衡量PU/NSFP复合膜的生物相容性82(1肌纤维:;2:炎性细胞;3:纤维组织;S:丝素蛋白粉体.)参比样(b)PU/NSFP10/0(c)PU/NSFP5/5(d)PU/NSFP3/783(1肌纤维:;2:炎性细胞;3:纤维组织;S:PU/NSFP膜在大鼠体内的HE染色生物切片PTFEPU/NSFP

50/50C:PTFE;D:伪膜;E:正常的肌肉组织;F:PU/NSFP;G:炎症细胞.CDEFG84PU/NSFP膜在大鼠体内的HE染色生物切片PTFEPU/PTFEPU/SFP50/50C:PTFE;D:炎性细胞;E:平滑肌细胞DEDCPU/NSFP与周围组织的透射电镜图片85PTFEPU/SFP50/50DEDCPU/NSFP与周A:PTFE;B:PU/SFP50/50.ABCDCEFGC:PTFE;D:伪膜;E:PU/NSFPF:炎性细胞;G:巨噬细胞PU/NSFP与周围组织的SEM图像86A:PTFE;B:PU/SFP50/50.AB血管在狗体内的长时间通畅率该实验在武汉协和医院动物房内完成，手术全过程由武汉血管外科主治医师欧阳晨曦教授操作。87血管在狗体内的长时间通畅率该实验在武汉协和医院动物房内完成，血管移植6个月后进行核磁共振检查图中B段为移植的人造血管狗颈动脉核磁共振图像88血管移植6个月后进行核磁共振检查狗颈动脉核磁共振图像88谢谢大家！89谢谢大家！89

1生物医用纺织品及其分类2生物医用纺织品的开发现状3生物医用纺织品的发展趋势4仿生结构复合小口径人造血管的研制901生物医用纺织品及其分类2生物医用纺织品的开发现状3生物医1生物医用纺织品及其分类

生物医用纺织品是纺织学科与生物医学学科相互交叉的新学科领域。创新性最强科技含量最高市场前景最为广阔911生物医用纺织品及其分类生物医用纺织品是纺织学科与生其中约有70%为用弃产品,30%为重复使用产品。％92其中约有70%为用弃产品,30%为重复使用产品。％3生物医用纺织品卫生用品类医用防护类医用敷料类仿器类外科移植类尿布卫生巾成人失禁垫口罩手套手术衣手术罩隔离单防护服纱布棉绒衬垫创口贴绷带固定支架手术缝合线人造皮肤人造血管人造气管人造骨骼人工关节人工心脏瓣膜人工肝人工肺人工肾人工心脏93生物医用纺织品卫生用品类医用防护类医用敷料类仿器类外科移植类人造心脏瓣膜人造心脏人造心脏织物内部结构纱布、手套等口罩、手术服等固腰带94人造心脏瓣膜人造心脏人造心脏织物内部结构纱布、手套等口罩、手2生物医用纺织品的开发现状2.1纸尿裤传统棉尿布优点：透气性好，柔软，价格较低，可重复使用。缺点：需频繁更换，洗涤、晾晒麻烦，多次使用表面毛糙，易引发尿布疹。一次性纸尿裤市场空间巨大952生物医用纺织品的开发现状2.1纸尿裤传统棉尿布一次性纸婴幼儿纸尿裤市场预测年份2岁以下婴儿人数／万人消费量／亿片年平均增长率／%市场渗透率／%2007410077.544.617.62008412595.723.521.120094146118.523.826.120104250137.820.029.620204520297.58.060.1注：按0~2岁婴儿人均需用纸尿裤3片／天计算。96婴幼儿纸尿裤市场预测年份2岁以下婴儿消费量年平均增市场渗20表层

聚丙烯热轧布、纺粘非织造布等柔软、快速渗透、保持干爽导流层热塑性纤维或双组分纤维的热粘合纤网尿液快速转移吸收芯层

绒毛浆加超吸收树脂大量储存液体背层PP透气薄膜防止尿液渗透，隔离97表层优点缺点干净卫生表面干爽吸收强渗透快穿着方便抗菌性差异味大长时间使用易得尿布疹一次性产品处理麻烦98优点缺点干净卫生抗菌性差92.2防护服要求：良好的过滤阻隔性抗粒子穿透性抗静水压屏蔽性抗撕裂、抗磨损拒污不起绒无毒舒适耐用型防护服还要求一定的耐消毒耐洗涤性能。992.2防护服要求：耐用型防护服还要求一定的耐消毒耐洗涤性能

欧美国家以涤纶、粘胶等纤维为原料浸渍粘合法、泡沫浸渍法、热轧法或水刺法获得手感柔软，抗拉力高，透气性好，“用即弃”型防护服，避免交叉感染国内一次性用品仅限于口罩、帽子之类，一次性手术衣等防护服使用率很低100欧美国家国内一次性用品仅限于口罩国内市场上销售的医用防护服主要有三类:非织造类、涂层类、闪蒸法一次成型类普通非织造防护服防护效率只有40％纺粘法：切片烘干→切片喂入→熔融挤压→纺丝→冷却拉伸→分丝铺网→纤网加固→后整理→产品熔喷法：切片→螺杆挤压→热空气牵伸→冷却→成网→后整理→产品水刺法：原料→混合开松→梳理成网→纤网正反面水刺加固→烘燥→卷取→成品湿法成网：纤维打浆→布浆器布浆→湿法成网→脱水→烘燥→固结→成卷非织造工艺：101国内市场上销售的医用防护服主要有三类:非织造类、涂层类、闪蒸防水性、阻隔细菌粒子性能好，可重复使用但透湿性能差干法直接涂层：基布前整理→涂层→烘干→焙烘→整理→打卷转移涂层：在离型纸上涂敷树脂胶→烘干→涂敷黏合剂基布前整理→复合→烘干→剥离→打卷涂层防护服涂层机涂层工艺：102防水性、阻隔细菌粒子性能好，可重复使用但透湿性能差干法直接涂

闪蒸法加工技术目前仍属美国杜邦公司专利高聚物溶解→制成纺丝液→喷丝→丝条固化→牵伸→凝聚成网→热轧加固→闪蒸法非织造布质轻、拒水透湿，能有效阻抗干性颗粒物质，但布面屏蔽性能不匀，对血液、体液的阻隔性差闪蒸法一次成型滤材防护服103闪蒸法加工技术闪蒸法一次成型滤目前，我国采用《GB19082-2003医用一次性防护服技术要求》标准，以《生物防护服通用规范》作为补充，但仍然不够完善。美国的NFPA1999要求更为严格。医用防护服的设计要求比较104目前，我国采用《GB19082-2003医用一次性防护服技术医用防护服的性能要求比较105医用防护服的性能要求比较1610617美国戈尔(Gore-tex)公司的外科隔离膜类CrosstechEMS织物是唯一一种严格符合防护标准、可重复使用的隔离织物

抗渗透、透气CrosstechTM隔离层永久性层压

耐久性纺织品兼有物理和美学品质,如强力、耐磨损、颜色、手感、重量等等，以及无与伦比的舒适性107美国戈尔(Gore-tex)公司的外科隔离膜类Crosste2.3创口贴

吸收垫浸过苯扎氯铵等药物

杀菌弹性胶带加压止血1082.3创口贴吸收垫弹性胶带19优点：压迫止血、防水、保护创面、预防感染、促进愈合，使用简单、携带方便缺点：只能暂时止血，透气性差，长期使用易导致继发感染

109优点：压迫止血、防水、保护创面、预防感染、促进愈合，使用简单

氨纶皱纹弹力绷带由纯棉纱和氨纶包芯纱制织

肤感舒适，透气性良好，无致敏性，可消毒，可重洗涤。

普通纱布绷带柔软、透气，固定效果差

粘胶石膏绷带粉状煅石膏、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯乳液制成匀浆，涂布于纱布上，烘干，切割而成硬度高，适应性强，耐高温，高寒，无毒，无过敏2.4绷带110氨纶皱纹2.5固定板

高分子聚酯材料强度高、透气性好、重量轻、不怕水、可降解，且无毒、无味、对皮肤无刺激性临床上广泛地应用于骨科外固定、康复及矫形支具1112.5固定板高分子聚酯材2.6手术缝合线4000多年前，古埃及人用亚麻线缝合伤口公元前1800年，肠线1122.6手术缝合线4000多年前，古埃及人用亚麻线缝合伤口公20世纪50年代，尼龙、涤纶线等20世纪60、70年代，胶原纤维和甲壳素纤维80年代以来，新开发了海藻酸盐纤维、聚乳酸纤维、聚乙醇酸纤维等。11320世纪50年代，尼龙、涤纶线等20世纪60、70年代，胶原长期以来，外科用可吸收手术缝合线主要是羊肠线和聚乙醇酸缝合线。

羊肠线

易产生抗体反应，强度下降过快，吸收时间、张力强度、人体组织反应等因素难以控制。

聚乙醇酸缝合线对细菌抵抗能力差，在空气中易分解。114长期以来，外科用可吸收手术缝合线主要是羊肠线和聚乙醇酸缝合线

聚乙交酯第一个用于可吸收缝合线的聚合物，临床中应用广泛。优点：强度高、生物相容性和可降解性好，可被机体自行吸收和排泄，对人体无不良反应。缺点：熔点高导致纺丝困难，纤维柔性差，手术过程中可能损伤人体组织。可采用共聚的方法，在高分子链中引入丙交酯链段，改善其柔顺性。115聚乙交酯优点：强度高、生物相容性纯天然胶原蛋白精加工＋酶处理

胶原蛋白缝合线纯生物制品，组织相容性好，抗张强度好，与伤口愈合期同步吸收，吸收完全，不留疤痕，在人体内遇盐类物质不形成结石，无毒、无刺激。116纯天然胶原蛋白精加工＋酶处理纯生物制品，组织相容性好，抗张强人体皮肤大面积损伤时，需要进行植皮。自体皮肤移植来源有限，异体皮肤移植会发生排斥反应。主要性能要求：与皮肤有良好的亲和性，不发生刺激反应与伤口有较强的结合力质地柔软，贴紧性好人造皮肤的作用：防止水分和体液从创面蒸发流失隔绝空气，防止伤口感染加快伤口愈合2.7人造皮肤117人体皮肤大面积损伤时，需要进行植皮。自体皮肤移植来源有限，异来自包皮环切术的新生儿包皮，经分离获得角质细胞和成纤维细胞角质细胞成纤维细胞将角质细胞或成纤维细胞接种到由生物相容性材料制成的多孔状、网状、成胶状三维结构支架上在密闭反应器中培养细胞，定期更换培养基一段时间后，细胞增殖并分泌胶原物质，形成人造皮肤用于治疗皮肤烧伤或溃疡

组织工程皮肤的一般制备过程118来自包皮环切术的新生儿包皮，经分离获得角质细胞和成纤维细胞角合成膜成纤维细胞可生物吸收材料单层人造皮肤角质层角质细胞成纤维细胞胶原双层人造皮肤119合成膜成纤维细胞可生物吸收材料单层人造皮肤角质层角质细胞成纤制造人造皮肤最具应用前景的是壳聚糖。壳聚糖＋醋酸（作溶剂）纺丝液纺黏型非织造布用作人造皮肤壳聚糖粉末水溶性壳聚糖可止血，黏着性强，透气性良好，能隔绝空气，刺激皮肤生长，加速伤口愈合，减少疼痛。120制造人造皮肤最具应用前景的是壳聚糖。壳聚糖＋醋酸（作溶剂

人造皮肤播种技术将具生长能力的皮肤细胞涂覆于特殊的能保持细胞活性的基质上再贴敷在伤口上伤口在愈合过程中自动植皮该技术尚不成熟121

2.8人造血管人造血管的性能要求：良好的生物相容性较高的缝接强度一定的弹性和柔顺性一定的表面粗糙度性能和尺寸的稳定性切割边缘不脱散或抽丝可多次消毒具有止血性多种形状和尺寸1222.8人造血管人造血管的性能要求：33目前人造血管使用最多的原料是聚酯、聚四氟乙烯纤维。

针织人造血管多孔结构，易与人体组织相容，易渗血

拉绒或预凝结机织人造血管孔隙较小，较硬挺常用于心脏周围高压区域的血管置换内径小于10mm的血管，一般采用非织造的方法生产。123目前人造血管使用最多的原料是聚酯、聚四氟乙烯纤维。人造血管的表征：1渗透率和孔隙率

可通过致密化处理和预凝得到改善。2人造血管强度包括径向和纵向拉伸强度、顶破强度、手术线固位强度、重复针刺强度等。3人造血管几何特征通常为圆柱形，由管道的壁厚和松弛内径来描述。4对管道内部应力的形变响应性模拟体内血管承压，测试人造血管在一定压力下的承压内径、纵向和径向顺应性以及弯折直径、半径。124人造血管的表征：35人造血管的新进展1几种特殊类型的人造血管a腔面内衬内皮细胞b自体组织片移植c复合壁d表面抗血栓2提高小口径人造血管通畅率a改进生物材料表面与血液的相容性b材料表面引入生物活性物质c人造血管材料的表面伪饰表面改性的血管支架抗凝剂—肝素125人造血管的新进展1几种特殊类型的人造血管表面改性的血管支架2.9人造骨骼依靠人体体液某些离子形成新骨，在骨骼接合界面发生分解、吸收、析出等反应，实现骨骼牢固结合。最好的人造骨材料—钛无毒，强度和韧性好，良好的生物相容性，但耐磨性差，缺乏生物活性。钛骨钉1262.9人造骨骼依靠人体体液某些离子形成新骨，在骨骼接合界面

陶瓷人造骨X射线确定骨骼形状及大小，计算机系统专门定做精细度达0.1mm，术前2~3小时即可制作完成细胞组织能继续生长能否长期保持坚固性还需检验

海草人造骨形成的钙化骨骼，表面布满直径5~10微米的小孔，与天然骨骼相似，尤其适于假牙127

磷酸钙和骨胶原人造骨强度与弹性接近真正的骨骼，可被吸收。动物身上实验，三个月可再生出新的骨骼生物玻璃纳米纤维

生物玻璃人造骨含磷和钙，接触体液形成磷酸钙层，与原骨牢固结合。机械强度高，无疲劳现象，无毒无排异反应，具生物活性，加工成型容易。

128磷酸钙和骨胶原人造骨生物玻璃纳米纤维人造骨新工艺1快速成型制造工艺断层扫描→三维数据→激光熔粉→逐层铸造节约原材料，精度高，速度快，可制造各种复杂形状的骨骼。2等离子体喷涂技术利用高温等离子火焰在金属复合材料表面喷涂一层几十微米厚的羟基磷灰石。糅合两种材料的优势，是生物材料研究领域的一大步。等离子体喷涂设备激光熔覆129人造骨新工艺等离子体喷涂设备激光熔覆402.10人工肾即血液净化装置，代替肾脏功能以脱除代谢废物。选择性透过适宜的超滤渗水性足够的湿态强度良好的血液相容性安全无毒性能稳定日本尼普勒透析机国产透析机1302.10人工肾即血液净化装置，代替肾脏功能以脱除代谢废物。目前，空心纤维型人工肾得到广泛使用。131目前，空心纤维型人工肾得到广泛使用。42中空纤维横截面及表面微细结构一台中空纤维型血液透析器约由七千多根直径为2×10-5m的中空纤维组成。半透膜性质分离有害物质净化血液超滤透析132中空纤维横截面及表面微细结构一台中空纤维型血液透析器约由七千聚丙烯腈纤维再生纤维素纤维醋酯纤维聚乙烯醇纤维用于制备血液净化用高分子膜的材质：133聚丙烯腈纤维再生纤维素纤维醋酯纤维聚乙烯醇纤维用于制备血液净3生物医用纺织品的发展趋势

随着社会经济的不断进步和生活水平的日益提高，健康已成为人类社会最为关注的热点问题之一。生物医用纺织材料作为与人类生活密切相关的基本物质，在维护人类健康、解除疾患、提高生活质量的医疗保障体系中，占据举足轻重的地位。一方面作为防护材料，为人类的生活创造出安全健康的微环境，保护人类不受病毒、细菌以及其他有害物质的侵扰；另一方面作为一种多孔的柔性材料，与生物组织有着天然的相容性，已经成为治疗人类疾患必不可少的材料。1343生物医用纺织品的发展趋势随着社会经济的不断3.1国外生物医用纺织品的研究进展

全球医用纺织品市场每年以10％的速度递增

2010年销量达240万t，总价值达82亿美元医用纺织品最发达的5个市场依次为:

美国、欧洲(以欧盟国家为主)、加拿大、日本、澳大利亚5大市场医用纺织品的销量约占世界医用纺织品市场总销量的90%1353.1国外生物医用纺织品的研究进展3.2国内生物医用纺织品的研究进展新型医用防护品以及人体功能性纺织品总量约占产业用纺织品总量的10%，2010年消耗量达50万t限于手术鞋帽、手术衣、防护服等大宗医用纺织品

仿器类植入型生物医用纺织品亟待突破我国人造血管的年需求量为85万例，实际用量却只有30万例而且90%以上的临床手术所采用的是进口人造血管1363.2国内生物医用纺织品的研究进展新

多集中在低端产品，且为一次性产品；在内植入医用纺织品领域尚为零，如：人工心脏、人工瓣膜、人工肾脏、人造皮肤等；高端领域无自主话语权，无自主品牌

国内市场前景非常乐观，仅医用口罩的缺口高达60%；已有大企业投产，并具有自主研发高技术含量产品的能力，但总体上，医用纺织品企业规模小，较为分散。我国生产了全球近20%的医用纺织品，由于标准的缺失造成产品先低价出口，检验合格后再高价进口；甚至高技术产品受标准限值而无法进入市场。市场大规模小产品低端标准的建立137多集中在低端产品，且为一次性产品；国内市场前景非常乐观，3.3生物医用纺织品的研究重点3.3.1原材料领域1新型医用生物降解纤维材料的研发

甲壳素及其衍生物纤维、胶原纤维、海藻酸纤维、聚乙交酯纤维、聚乳酸(聚丙酯)纤维、聚乙交酯-丙交酯纤维、聚已内酯纤维等。海藻酸纤维胶原蛋白纤维1383.3生物医用纺织品的研究重点3.3.1原材料领域12纤维材料化学改性技术在高聚物大分子上或纤维材料表面接枝生物制剂和治疗药物。药物释放体系：纳米粒或微粒类水凝胶类微囊类纤维支架类1392纤维材料化学改性技术纳米粒或微粒类水凝胶类微囊类纤维支3.3.2加工技术领域

研究解决当前国内生物医用器件产业化过程中的技术瓶颈问题，重点就可降解医用缝合线、人造血管和功能补片的专用设备开发、工艺参数优化和质量保障体系建立开展研究。1人造血管及其支架的生产

较为常见的是机织或经编涤纶人造血管以及膨体聚四氟乙烯血管。1403.3.2加工技术领域研究解决当前国内生物2人造血管的评价与评估体内测试体外测试新型人造血管1412人造血管的评价与评估体内测试体外测试新型人造血管52纺织品基本特性生物力学性能化学性能密度、厚度等可用传统方法测试影响渗血和体内愈合的空隙度指标，值得进一步探讨。血液渗透、顶破和胀破、拉伸、顺应和弹力、缝合损伤以及摩擦和磨损等行为，模拟体内环境，开发检测应用性能的技术和装置电子光谱法、红外线光谱法、差动扫描热量测定法、萃取法等体外测试142纺织品基本特性生物力学性能化学性能密度、厚度等可用传统方法测体内测试样品及对照样植入动物体内定期血管造影或取出假器形态学分析和组织学分析研究生物相容性、愈合性能、材料的体内稳定性、内膜生长情况、通畅度等143体内测试样品及对照样54产品市场技术3.4生物医用纺织品的市场前景提高竞争力、建立自主品牌、主导市场政府、行业协会主导企业自主创新校企合作管理、营销标准144产品市场技术3.4生物医用纺织品的市场前景提高竞争力、建立医疗卫生纺织品的重要发展方向：

人工肾人造血管可吸收缝合线医用防护服医疗防护用品高端技术领域的人造器官机遇纺织行业“十一五”科技攻关项目：

人工肾的开发防蚊纺织品的产业化145医疗卫生纺织品的重要发展方向：机遇纺织行业“十一五”科技攻关4仿生结构复合小口径人造血管研制1464仿生结构复合小口径人造血管研制57血管—人体内重要器官之一动脉静脉毛细血管147血管—人体内重要器官之一动脉静脉毛细血管58血管治疗—血管移植或搭桥148血管治疗—血管移植或搭桥59涤纶人造血管PTFE人造血管临床上使用的人造血管149涤纶人