11 医用和保健功能的纤维及纺织品 产业用功能纤维及纺织品 教学课件.ppt

1、第十章医用和保健功能纤维及纺织品,医用纺织品，是以医学应用为特色，以纤维和织物为基础的纺织品。从字面上讲，“医用纺织品”是指用于医学目的的纺织品。尽管该术语在20世纪末期才被创造出来，不过，在很久之前，纺织品就被用于医学领域，纺织品已经与人类生活无法分开。,第一节概述,第一节概述,可追溯到4000年前，当时人们用棉、亚麻、马鬃和毛发缝合伤口，后来又用肠衣线和蚕丝。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。,一、医用和保健功能纺织品的发展,中国古代的史书中也早有用麻纤维做缝合线，用棉布包扎伤口和止血的记录。,第一节概述,一、医用和保健功能纺织品的发展,20世纪50年代以来

2、，中空纤维先后用于人工血管、人工肾、人工肺、人工肝等器官，并用于临床。,纤维和纺织品的应用已经深入到疾病的诊断、治疗和预防，人体器官和组织的替代、修复及卫生保健等领域,医用纺织品必须具有柔软、有弹性、无毒、无过敏、无致癌性，在消毒时不起物理或化学性能的任何变化的特性。,最常用的天然纤维是棉、丝和再生纤维粘胶人造丝。,最常用的化学纤维是聚酯、聚酰胺、聚四氟乙烯（PTFE）、聚丙烯、碳纤维和玻璃纤维。,第一节概述,二、医用纺织品的性能,、医用真丝纺织缝合线医用缝合线是手术中十分重要的缝合材料。与捻合线相比，它具有如下优点：结构稳定，表面光滑，柔软性好；打结顺利，使用方便；打结后结节小，结节抱合力强

3、，不易松散。,、针织医用内支架针织医用内支架包括用于人体内狭窄扩张用针织医用金属内支架和用于植入病员病灶的可溶性针织内支架,第一节概述,三、医用纺织品的新发展,3、血液过滤器血液过滤器主要用于全血过滤、红细胞浓缩过滤，去除输血中的白细胞，目前主要有膜过滤法、非织造材料过滤法。非织造白细胞过滤器以深层过滤的优势和低成本的特点而越来越多地引起人们的关注。,4、人工肾人工肾的开发需要解决的关键技术是采用聚砜、聚丙烯腈为原料，经中空纺丝制成中空纤维超滤膜再组装成透析器,三、医用纺织品的新发展,第一节概述,真丝纺织缝合线,针织医用内支架,血液过滤器,一、医用和保健功能纺织品的分类,医用和保健纺织品是指医

4、学及其相关领域中应用的各类纤维制品,第二节医用和保健功能纺织品分类和作用,医用保健功能纤维分类：卫生功能：抗菌纤维、消臭纤维等保健功能：芳香纤维、磁化纤维、发热纤维、远红外纤维、防紫外线纤维等生体功能：生体吸收性、生体稳定性、生体亲和性、高吸收纤维等中空纤维分离膜：人工肾用、血液处理、医疗水净化、气体分离中空纤维等其他功能：医药性纤维，防X光纤维，防中子纤维，光导纤维等,按加工工艺的不同，医用纺织品大体上可分为：普通纺织品、无纺布、针织品、特殊织物等，其中无纺布的需求逐年增加。,与传统的纯棉机织医用纺织品相比医用无纺布具有优势：尘埃过滤性高、手术感染率低、消毒灭菌方便、易于与其它材料复合等特点

5、。卫生便利有效地防止细菌感染和医原性交叉感染。,第二节医用和保健功能纺织品分类和作用,一、医用和保健功能纺织品的分类,据国外对医用棉织物和医用非织造物进行的比较测定前者感染率为6.41后者仅为227，日本对两类医用纺织品的细菌透过性作了试验结果表明织物上仅3分钟就有5000以上细菌透过，非织造织物经20小时才有少量细菌透过。,一、医用和保健功能纺织品的分类,第二节医用和保健功能纺织品分类和作用,医用纺织品按形态分类：线状：缝合线、结扎线等,医用缝合线（可吸收性缝线，非吸收性缝线）主要选用蚕丝、聚丙烯、聚氨酯、以及金属。,一、医用和保健功能纺织品的分类,第二节医用和保健功能纺织品分类和作用,医用

6、纺织品按形态分类：面状：纱布、敷布、绷带、贴附剂、手术用材料、保健织物、卫生用品等,医用高分子绷带骨科外固定、整形外科的矫形具，假肢辅助功能用具,烧伤科的局部防护性支架。,医用吸收垫,高支持力绷带,一、医用和保健功能纺织品的分类,第二节医用和保健功能纺织品分类和作用,医用纺织品按形态分类：体状：人工血管、人工骨、人工肌腱等人工假肢及中空纤维医疗装置,一、医用和保健功能纺织品的分类,第二节医用和保健功能纺织品分类和作用,医用纺织品按应用分类：,（一）医用纤维和纺织品的作用,伤口防护方面：甲壳素纤维、海藻纤维和骨胶原纤维制品,第二节医用和保健功能纤维和纺织品作用,纱布和涂石蜡纱布是最常用的敷料,绷

7、带可用于多种医疗场合，包括把敷料固定于伤口处,体内用医用纺织品主要包括手术缝合线、软组织植入物、矫形植入物、心血管植入物等,二、医用和保健功能纤维和纺织品的作用,（一）医用纤维和纺织品的作用,代表性的医用纤维和纺织品,第二节医用和保健功能纤维和纺织品作用,1.外科手术缝合线,线是暂时性的植入物，用于封闭伤口愈合期间提供强度，缝合医用手术缝合线必须满足以下条件：,可以进行彻底的消毒杀菌处理,有一定的机械性能，有一定的柔软性和弹性回复，一定的湿润强度和摩擦系数,（一）医用纤维和纺织品的作用,代表性的医用纤维和纺织品,第二节医用和保健功能纤维和纺织品作用,1.外科手术缝合线,缝合、打结时操作方便，作

8、结后持结性能良好,缝合线在体内一定时间内保持一定强度,对人体组织有适应性，不致因异物反应而发生炎症,对人体无毒、无副作用,产品质量稳定可靠,制作容易，价廉易得,最好在体内能完全吸收,（一）医用纤维和纺织品的作用,代表性的医用纤维和纺织品,第二节医用和保健功能纤维和纺织品作用,2.人工肾：又称人工透析机。,1943年荷兰医生科尔夫制成了第一个人工肾，首次以及其代替人体重要器官。,病人的血液流经过滤器，血液内的尿素等代谢物通过胶膜滤渗到透析液中。,（一）医用纤维和纺织品的作用,代表性的医用纤维和纺织品,第二节医用和保健功能纤维和纺织品作用,3.人体心脏机械瓣膜,人体心脏瓣膜经历了球形瓣、碟形瓣、生

9、物瓣的演进过程。,研究目标：以提高耐久性、减少合并症和改善瓣膜机能,人工心脏瓣膜需用织物和缝线固定，常用涤纶、聚丙烯、聚四氟乙烯纤维和碳纤维等,（一）医用纤维和纺织品的作用,代表性的医用纤维和纺织品,第二节医用和保健功能纤维和纺织品作用,4.人工血管,人工血管可用丝、涤纶、聚四氟乙烯等纤维编织而成，主要用于血管硬化、血管瘤等疾病。,（一）医用纤维和纺织品的作用,代表性的医用纤维和纺织品,第二节医用和保健功能纤维和纺织品作用,5.人工肺,人工肺主要代替肺的功能，调节血内氧气和二氧化碳的含量。有膜式和鼓泡式两种，可用中空纤维或微孔膜制成。,主要用于心血管手术时的体外循环，膜式人工肺也可用作急性呼吸

10、衰竭的支持装置。,（一）医用纤维和纺织品的作用,代表性的医用纤维和纺织品,第二节医用和保健功能纤维和纺织品作用,6.妇女卫生巾、婴儿尿布、成人失禁垫,妇女卫生巾、婴儿尿布、成人失禁垫统称为吸收性卫生用品。主要作用是吸收人体排出的尿液、血液等体液。,可用聚丙烯、粘胶纤维、非织造布和高级吸水材料等制成。,（一）医用纤维和纺织品的作用,代表性的医用纤维和纺织品,第二节医用和保健功能纤维和纺织品作用,7.一次性手术衣、帽、手术包,一次性手术用品对减少病菌交叉感染有重要作用，特别是屏蔽性能好、透气、不透液的防粘-熔喷复合非织造布制成的手术服和手术包,（二）保健功能纺织品的作用,第二节医用和保健功能纤维和

11、纺织品作用,保健功能纺织品通常包括抗菌防臭袜子、鞋、抗菌保健内衣内裤、护膝裤、暖胃背心、平喘背心、护肩服、护腰服、保健帽等。,（二）保健功能纺织品的作用,保健纺织品按其功能来源可分为三类,第二节医用和保健功能纤维和纺织品作用,1.原料型保健纺织品,采用本身具有抗菌防臭和特殊保暖等功能的纺织原料制成的产品。,主要有亚麻纺织品、罗布麻纺织品、天然彩色棉织物、氯纶织物、真丝绸内衣及其他原料型保健纺织品,（二）保健功能纺织品的作用,第二节医用和保健功能纤维和纺织品作用,2.改性型保健纺织品,纤维经过改性、混纺交织或特殊整理后，使纱线和面料具有抗菌、抗紫外线、远红外辐射等功能的纺织品。,（二）保健功能纺

12、织品的作用,第二节医用和保健功能纤维和纺织品作用,3.复合型纺织品,纺织品与药、磁、玉、石、电子、器械等组合，使其具有药疗、理疗、磁疗、微波疗等功能。,保健服装按照加工形式分为三大类：第一类是以纤维改性的方法获得抗菌纤维作原料，具有永久性抗菌效果的服装；第二类是用疗效整理方法来达到保健的目的；第三类是我国特有的保健服装，用普通面料制成不同种类的衣服、裤子、帽子等,一、对医用纤维和纺织品的性能要求,随使用目的、显示功能、与生物体是否接触、接触时间长短等因素而异，主要有以下几个方面：,第三节医用功能纤维和纺织品生产,1.对医用纤维和纺织品本身性能的要求,耐生物老化,有稳定的物理机械性能,易于加工成

13、制品,材料易得，价格适当,便于消毒杀菌,一、对医用纤维和纺织品的性能要求,第三节医用功能纤维和纺织品生产,2.对医用纤维和纺织品的人体效应的要求,医用纤维和纺织品必须具有生物相容性:材料与生物体接触时，生物体方面往往出现血栓、炎症、毒性反应、变态反应、及致癌等各种生物化学拒绝反应。,材料的生物相容性一般包括血液相容性和组织相容性；对于暂时性植入材料，还要具有生物降解性。,一、对医用纤维和纺织品的性能要求,第三节医用功能纤维和纺织品生产,3.医用纤维和纺织品的要具备效果显示功能,具有显示其医用效果的功能，即生物功能性：可检查、诊断疾病；可辅佐治疗疾病；可支持活体、保护软组织、脑和内脏；可改变药物

14、吸收途径，控制药物释放速度、部位，并满足疾病治疗的要求。,一、对医用纤维和纺织品的性能要求,第三节医用功能纤维和纺织品生产,4.对医用纤维和纺织品的生产与加工的要求,除对医用纤维和纺织品本身具有严格要求以外，还应防止在生产、加工过程中引入对人体有害的物质。,二、医用纤维和纺织品的开发,第三节医用功能纤维和纺织品生产,1.新型纤维材料,医用功能纤维是生产新型医用纺织品的基础。以天然材料为原料开发出一系列纤维有海藻酸盐及其衍生物、甲壳素、胶朊质等；以合成原料开发出的新纤维有聚乙交酯、聚二氧杂环己酮、含氟聚合物等。,医用纺织品的发展与其采用新技术息息相关，它不仅选择性地使用传统纺织技术，而且更多地利

15、用新技术实现本身的创新。,二、医用纤维和纺织品的开发,第三节医用功能纤维和纺织品生产,2.新型织造技术,针织物不仅可以开发网状绷带、针织敷布，适应人体体位变化而且便于组织内膜长入，适宜制作人工假体。,近年来，立体网状编织技术以应用于纤维复合材料的开发。,另一方面，医用纺织品大量应用非织造技术实现自身的革新，目前多采用纺粘法和射流成网法制作非织造布。,二、医用纤维和纺织品的开发,第三节医用功能纤维和纺织品生产,3.纤维化学改性,包括基质改性和表面改性两方面内容。基质改性是在纺丝聚合物中加入功能性组分交联共聚，再进行纺丝；表面改性则是在成纤后对纤维进行化学处理。,向纺丝原液中掺入功能剂，均匀混合后

16、再进行纺丝。不仅适用于无机物质，也适用于有机物质。,4.共混纺丝技术,二、医用纤维和纺织品的开发,第三节医用功能纤维和纺织品生产,5.复合纺丝技术,复合纺丝的目的在于功能复合。一般复合的一部分为功能材料，另一部分为普通纤维聚合物。有镶嵌结构、海岛结构、不完全包芯结构等,6.后整理技术,7.层压加工技术：将不同织物或织物与薄膜之间进行层压加工，实现功能叠加,8.功能纤维组合技术：使功能纤维按特定规则排列的技术,三、部分医用纤维和纺织品,第三节医用功能纤维和纺织品生产,（一）按用途分,手术缝合线,4000年前，古埃及人用亚麻纤维来缝合伤口；公元前600年前古印度人用马鬃、棉线和细皮革条缝合；2世纪

17、和11世纪肠衣和蚕丝被应用于伤口缝合；后来人们多采用丝线、聚丙烯、聚酯纤维及高强醋酯缝合线,为了得到具有更高柔韧性、更高强度和满足不同外科手术要求所需要的不同降解性能的新的缝合线，通过研究获得制备得到具有较优异性能的、可吸收缝合线。,1962年，得到第一种可吸收缝合线Dexon；随后Vicryl被开发出来聚乳酸、聚乙二醇酸、乙二醇酸和乳酸共聚物、聚二氧杂环己酮纤维等,三、部分医用纤维和纺织品,第三节医用功能纤维和纺织品生产,（一）按用途分,吸血纤维,显微外科手术的实施，需要一种高吸血性材料。,纤维素纤维在亲水性乙烯基单体、溶剂、催化剂及热能的存在和作用下，能高效地进行非均相接枝共聚反应，所得中

18、间产物进行侧基置换后，即得到具有亲水性接枝链的变形纤维素纤维，再将上述变性纤维进行化学交联反应，可得到湿态强度较高的吸血纤维。,三、部分医用纤维和纺织品,第三节医用功能纤维和纺织品生产,（二）按纤维成分分,海藻纤维海藻是海洋中生存最多的植物，马尾藻、海带、紫菜、裙带菜、石花菜等。早在1944年，海藻纤维的生产已经报道，通过对海藻酸钙进行离子交换，许多种金属离子可以置换初生纤维上的钙离子，从而值得不同的海藻纤维。海藻纤维作为医用纱布的“湿法疗法”：当纱布与脓血接触时，海藻酸钙纤维和人体中的钠离子发生交换，不溶于水的海藻酸钙慢慢地转换成水溶性的海藻酸钠，从而使大量的水分进入纤维内部而形成一种水凝胶

19、体，这给予纱布吸湿性好、水分容易去除等优良性能。,三、部分医用纤维和纺织品,第三节医用功能纤维和纺织品生产,（二）按纤维成分分,甲壳素纤维甲壳素、壳聚糖及其衍生物纺制的纤维具有优良的生物医药性能。可制造课吸收医用缝合线和人造皮肤等敷料，还可作为骨缺损填充材料；可作为桥接周围神经缺损的桥接材料。,改性Lyocell纤维Lyocell是一种纤维素纤维Hydrocel纤维，经化学改性得到的羧甲基纤维素纤维，与海藻纤维类似，具有更高的吸收性。,三、部分医用纤维和纺织品,第三节医用功能纤维和纺织品生产,（二）按纤维成分分,胶原纤维胶原是一种蛋白质，是人类有机体中软组织的主要组成部分，是形成结缔组织的蛋白质，因此经胶原材料表面改性的人工植入物容易和软组织粘附。可用作人造皮肤、手术缝合线等,聚乳酸纤维聚乳酸纤维及其共聚物在医疗领域主要做尿布、手术缝合线、骨内固定装置、组织工程支