Rispetto ai materiali in vetro e metallo, le caratteristiche principali della plastica sono:
1, il costo è basso, può essere riutilizzato senza disinfezione, adatto all'uso come materia prima per la produzione di dispositivi medici monouso;
2, la lavorazione è semplice, l'uso della sua plasticità può essere trasformato in una varietà di strutture utili, mentre il metallo e il vetro sono difficili da trasformare in prodotti dalla struttura complessa;
3, resistente, elastico, non si rompe facilmente come il vetro;
4, con buona inerzia chimica e sicurezza biologica.
Questi vantaggi prestazionali rendono le materie plastiche ampiamente utilizzate nei dispositivi medici, tra cui principalmente cloruro di polivinile (PVC), polietilene (PE), polipropilene (PP), polistirene (PS), policarbonato (PC), ABS, poliuretano, poliammide, elastomeri termoplastici, polisolfone e polietereterchetone. La miscelazione può migliorare le prestazioni delle materie plastiche, in modo da ottenere le migliori prestazioni di diverse resine, come ad esempio la modifica della miscelazione policarbonato/ABS o polipropilene/elastomero.
A causa del contatto con farmaci liquidi o con il corpo umano, i requisiti fondamentali delle materie plastiche medicali sono la stabilità chimica e la biosicurezza. In breve, i componenti dei materiali plastici non possono essere precipitati nei farmaci liquidi o nel corpo umano, non causano tossicità e danni a tessuti e organi e sono atossici e innocui per il corpo umano. Al fine di garantire la biosicurezza delle materie plastiche medicali, le materie plastiche medicali solitamente vendute sul mercato sono certificate e testate dalle autorità sanitarie e gli utenti sono chiaramente informati sui gradi di qualità medicale.
Negli Stati Uniti, le materie plastiche medicali di solito superano la certificazione FDA e il test di rilevamento biologico USPVI, mentre le materie plastiche di grado medicale in Cina vengono solitamente testate dallo Shandong Medical Device Testing Center. Attualmente, nel Paese esiste ancora un numero considerevole di materiali plastici medicali privi di una rigorosa certificazione di biosicurezza, ma con il graduale miglioramento delle normative, questa situazione migliorerà ulteriormente.
In base ai requisiti di struttura e resistenza del dispositivo, scegliamo il tipo e la qualità di plastica più adatti e determiniamo la tecnologia di lavorazione del materiale. Queste proprietà includono le prestazioni di lavorazione, la resistenza meccanica, il costo di utilizzo, il metodo di assemblaggio, la sterilizzazione, ecc. Vengono presentate le proprietà di lavorazione e le proprietà fisiche e chimiche di diverse plastiche medicali di uso comune.
Sette plastiche mediche comunemente utilizzate
1. Cloruro di polivinile (PVC)
Il PVC è una delle varietà di plastica più produttive al mondo. La resina di PVC è una polvere bianca o giallo chiaro, mentre il PVC puro è atattico, duro e fragile, raramente utilizzato. A seconda dell'utilizzo, è possibile aggiungere diversi additivi per conferire ai componenti in PVC diverse proprietà fisiche e meccaniche. L'aggiunta di una quantità adeguata di plastificante alla resina di PVC può creare una varietà di prodotti duri, morbidi e trasparenti.
Il PVC rigido non contiene plastificanti o ne contiene una piccola quantità, ha una buona resistenza a trazione, flessione, compressione e impatto e può essere utilizzato come materiale strutturale da solo. Il PVC morbido contiene più plastificanti e la sua morbidezza, allungamento a rottura e resistenza al freddo risultano aumentate, ma fragilità, durezza e resistenza alla trazione risultano ridotte. La densità del PVC puro è di 1,4 g/cm³, mentre la densità delle parti in PVC con plastificanti e cariche è generalmente compresa tra 1,15 e 2,00 g/cm³.
Secondo le stime di mercato, circa il 25% dei prodotti in plastica medicale è in PVC. Ciò è dovuto principalmente al basso costo della resina, all'ampia gamma di applicazioni e alla sua facile lavorazione. I prodotti in PVC per applicazioni medicali includono: tubi per emodialisi, maschere respiratorie, tubi per ossigeno e così via.
2. Polietilene (PE, Polietilene)
Il polietilene è la varietà più diffusa nell'industria delle materie plastiche: particelle cerose lucide, lattiginose, insapori, inodori e atossiche. È caratterizzato da un prezzo conveniente, buone prestazioni, può essere ampiamente utilizzato in ambito industriale, agricolo, del packaging e nell'industria quotidiana, e occupa una posizione fondamentale nell'industria delle materie plastiche.
Il PE comprende principalmente polietilene a bassa densità (LDPE), polietilene ad alta densità (HDPE) e polietilene ad altissimo peso molecolare (UHDPE), oltre ad altre varietà. L'HDPE presenta un minor numero di catene ramificate nella catena polimerica, un peso molecolare relativo più elevato, cristallinità e densità, maggiore durezza e resistenza, scarsa opacità, elevato punto di fusione e viene spesso utilizzato in componenti per iniezione. L'LDPE presenta un maggior numero di catene ramificate, quindi un peso molecolare relativo ridotto, cristallinità e densità basse, con una migliore morbidezza, resistenza agli urti e trasparenza. Spesso utilizzato per la produzione di film in soffiaggio, è attualmente un'alternativa ampiamente utilizzata al PVC. I materiali HDPE e LDPE possono anche essere miscelati in base ai requisiti prestazionali. L'UHDPE presenta un'elevata resistenza agli urti, un basso attrito, resistenza alle cricche da stress e buone caratteristiche di assorbimento di energia, che lo rendono un materiale ideale per i connettori artificiali per anca, ginocchio e spalla.
3. polipropilene (PP, polipropilene)
Il polipropilene è incolore, inodore e atossico. Assomiglia al polietilene, ma è più trasparente e leggero. Il PP è un materiale termoplastico con eccellenti proprietà, con un basso peso specifico (0,9 g/cm³), atossico, facile da lavorare, resistente agli urti, antideflessione e altri vantaggi. Trova una vasta gamma di applicazioni nella vita quotidiana, tra cui borse in tessuto, pellicole, scatole di plastica, materiali per la schermatura dei cavi, giocattoli, paraurti per auto, fibre, lavatrici e così via.
Il PP medicale presenta un'elevata trasparenza, un'ottima barriera e resistenza alle radiazioni, trovando così ampio impiego nel settore delle apparecchiature medicali e degli imballaggi. I materiali non PVC con PP come corpo principale sono attualmente ampiamente utilizzati come alternative al PVC.
4. Polistirene (PS) e resina K
Il PS è la terza tipologia di plastica più diffusa dopo il polivinilcloruro e il polietilene. Viene solitamente utilizzato come materiale plastico monocomponente per la lavorazione e l'applicazione. Le sue caratteristiche principali sono leggerezza, trasparenza, facilità di colorazione e buone prestazioni di stampaggio, caratteristiche che lo rendono ampiamente utilizzato nella produzione di materie plastiche di uso quotidiano, componenti elettrici, strumenti ottici e materiali culturali ed educativi. La sua consistenza è dura e fragile e presenta un elevato coefficiente di dilatazione termica, che ne limita l'applicazione in ambito ingegneristico. Negli ultimi decenni, sono stati sviluppati polistirene modificato e copolimeri a base di stirene per superare in una certa misura le carenze del polistirene. La resina K è uno di questi.
La resina K è composta da copolimerizzazione di stirene e butadiene, è un polimero amorfo, trasparente, insapore, non tossico, con densità di 1,01 g/cm3 (inferiore a PS, AS), maggiore resistenza all'impatto rispetto a PS, buona trasparenza (80 ~ 90%), temperatura di deformazione termica di 77 °C. La quantità di butadiene contenuta nel materiale K e la sua durezza sono diverse, grazie alla buona fluidità del materiale K, l'intervallo di temperature di lavorazione è ampio, quindi le sue prestazioni di lavorazione sono buone.
Gli usi principali nella vita quotidiana includono tazze, coperchi, bottiglie, imballaggi cosmetici, grucce, giocattoli, prodotti in materiale sostitutivo del PVC, imballaggi alimentari e forniture per imballaggi medici
5. ABS, copolimeri di acrilonitrile-butadiene-stirene
L'ABS presenta una certa rigidità, durezza, resistenza agli urti, resistenza chimica, resistenza alle radiazioni e resistenza alla disinfezione con ossido di etilene.
L'ABS in campo medico viene utilizzato principalmente per strumenti chirurgici, clip per tamburi, aghi di plastica, cassette degli attrezzi, dispositivi diagnostici e alloggiamenti per apparecchi acustici, in particolare per alcuni grandi alloggiamenti per apparecchiature mediche.
6. Policarbonato (PC, Policarbonato)
Le caratteristiche tipiche del PCS sono la robustezza, la forza, la rigidità e la sterilizzazione a vapore resistente al calore, che rendono il PCS preferito come filtri per emodialisi, manici per strumenti chirurgici e bombole di ossigeno (quando utilizzato in chirurgia cardiaca, questo strumento può rimuovere l'anidride carbonica dal sangue e aumentare l'ossigeno);
Altre applicazioni del PC in medicina includono sistemi di iniezione senza ago, strumenti di perfusione, vasche per centrifughe ematici e pistoni. Sfruttando la sua elevata trasparenza, gli occhiali per miopia comunemente utilizzati sono realizzati in PC.
7. PTFE (politetrafluoroetilene)
La resina di politetrafluoroetilene è una polvere bianca, di aspetto ceroso, liscia e antiaderente, ed è la plastica più importante. Il PTFE ha proprietà eccellenti, non paragonabili ai termoplastici generici, per questo è noto come il "re delle plastiche". Il suo coefficiente di attrito è il più basso tra le plastiche, ha una buona biocompatibilità e può essere utilizzato per la produzione di vasi sanguigni artificiali e altri dispositivi impiantabili direttamente.
Data di pubblicazione: 25 ottobre 2023