张成彬 膨体聚四氟乙烯在人工血管上的应用

膨体聚四氟乙烯在人工血管上的应用

张成彬

（北京化工大学,材料科学与工程学院,北京市朝阳区，100029）

摘要:膨体聚四氟乙烯是一种新型的医用高分子材料，由聚四氟乙烯树脂经拉伸等特殊加工方法制成，无毒、无致癌、无致敏等副作用。由于其特有的微孔结构，而且人体组织细胞及血管可长入其微孔，形成组织连接，如同自体组织一样。这种组织长入的组织愈合方式，较传统硅橡胶的纤维包裹的组织愈合方式更加优越，从医学角度考虑，膨体聚四氟乙烯已经成为医学上的重要填充材料，是目前最为理想的生物组织代用品，被广泛应用于人工血管方面。本文从膨体聚四氟乙烯的制备、加工成型等方面来介绍此医用高分子材料。

关键词：聚四氟乙烯（PTFE）、膨体聚四氟乙烯（ePTFE）、人工血管、网状微孔结构、生物医用材料

Abstract: Polytetrafluoroethylene is a new type of medical polymer materials, made of PTFE resin by stretching and other special processing methods, non-toxic, non-carcinogenic, non-allergenic and other side effects. Because of its unique reticular microporous structure, and human tissue cells and blood vessels can grow into its porous formation of the organization to connect, like autologous tissue. Tissue ingrowth of tissue healing way than the traditional Silastic fiber wrapped organizations healing way more superior, from a medical perspective, expanded polytetrafluoroethylene has become an important filler material for medical, is the most ideal biological organizational substitutes，is widely applied in artificial blood vessels. The preparation and production process of PTFE are introduced in detail in this paper.

Keyword：Polytetrafluoroethylene、expanded Polytetrafluoroethylene、artificial blood vessels、reticular microporous structure、biomaterials

一.前言

我国医用高分子材料的研究是从上世纪50年代末以开始的，近十多年有了较大的发展。从颅骨到脚趾关节、从心脏瓣膜到心血管、人工皮肤及整形外科、口腔科等诸方面都在使用高分子材料。硅橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯、无毒聚氯乙烯、聚全氟乙丙烯等都相继在临床中应用。本来，用拉伸法成型的聚四氟乙烯(expanded Polytetrafluoroethylene，以下简称ePTFE)医用制品在我国尚属空白。上海市塑料研究所于1979年从研究人工血管人手，开始进行ePTFE医用制品的研究，先后开展了人工器官、人体器官修补材料、医疗器械用材料等方面的研究，现已研制出不同规格、性能各异的ePTFE医用产品20余种，填补了国内医学界的多项空白【1】。

膨体聚四氟乙烯（ePTFE）是60年代后发展起来的一种新型材料，它是由微细的无规排列连结聚四氟乙烯（PTFE）小结节形成，纤维之间的空隙充满了空气，具有孔径小、孔率高、孔径分布均匀、强度高、相对密度低等特点。品种有膨体PTFE板棒（弹性带）、管、膜、纤维及其复合制品等，被广泛用于人工血管、人工气管、心脏补片、分离和过滤膜、绝缘材料、骨刺膜、服装及野外用品。

目前美国W.L.Gore&Associated.Inc.是生产此类产品的主要厂家，商品名称为Gore-Tex，品种有纤维和纺织品、医用制品、电缆、密封材料等,成型技术是该公司专利。美国Impra公司和日本住友电气工业公司也有同类产品。

二.膨体聚四氟乙烯的制备与成型方法

四氟乙烯单体是用萤石（氟化钙）与硫酸反应生成的氟化氢和三氯甲烷在铂管中加热至700度制成的。具体反应如下：

聚四氟乙烯树脂（PTFE）是四氟乙烯由悬浮聚合或者乳液聚合得到的聚合物，其分子结构式为：

成型ePTFE医用制品的方法是拉伸法。其工艺过程大致为：以聚四氟乙烯分散树脂为原料，加人液状助挤剂，混合均匀后，预压成坯体，将其放在专用设备上，按需要挤成管状、棒状制品，再经干燥去除助挤剂。此时对管状制品可进行拉伸；而对棒状制品则要经压延后，方可干燥、拉伸。被拉伸的制品应在特定的温度范围内热定型，经冷却后便可得到EPTFE医用制品。其工艺流程图如下：

图1.ePTFE工艺流程

成型ePTFE医用制品的主要原料是聚四氟乙烯分散树脂,要求树脂具有高分子量和高结晶度。根据产品性能的要求和使用部位的不同而选用不同压缩比的树脂。而助挤剂则要有良好的浸润性,对人体无毒无害,在成型过程中能挥发逸出,通常选用溶剂油之类的物质。

糊膏挤压出的制品和辊压出的制品要具有一定的强度,因为制品在拉伸时,当本身强度小于拉力时,制品就发生断裂,使拉伸工艺无法进行。因此,一切有利于提高制品强度的种种因素都应严格控制。一拉伸工艺是决定产品性能的关键。制品的孔径大小、孔率高低均与拉伸温度、拉伸速率、拉伸百分率等有关。拉伸条件对制品的影响分别见表1、表2与表3。产品性能见表4.