医用聚氨酯弹性体

第一作者简介:李　汾.女,1969年生,山西省太原市人,1989年毕业山西大学化学系,工程师,山西省化工研究所聚氨酯情报站,山西省太原市万柏林区义井,030021.

文章编号:1005—6033(2001)04-0095-02

收稿日期:2001—06—03

医用聚氨酯弹性体

李　汾

摘　要:简要介绍了医疗领域有代表性的聚氨酯弹性体产品及最新医用技术。

关键词:聚氨酯弹性体;PU 技术;医疗领域中图分类号:TQ 334.1 文献标识码:A

随着高分子材料应用领域的扩大,高分子材料用于医疗领域的研究开发已越来越多。用于医疗领域的高分子材料,在人身体的安全性、身体的机能性、可灭菌性和身体适应性等方面有严格的要求。对于直接接触、移植于人体的材料要有这样一些性能要求:一是不会因人体的血液和体液等组织液发生变性;二是对周围组织不会发生炎症且无异物反应;三是无致癌性;四是无过敏反应;五是不会因灭菌操作发生变性;六是易加工成型;七是用作软组织用材料有充分的柔软性;八是接触血液时,无溶血性且不形成血栓;九是耐生物体老化;十是药品难以浸入。

因聚氨酯弹性体(PU )具有优异的物理机械性能、化学稳定性、身体适应性和血液相容性,作为人体医疗用材料其可用性已得到一致认可。

1　聚氨酯的合成

由软硬链段组成的嵌段聚氨酯弹性体的合成如下

:

硬段形成结晶区,软段的柔韧性赋于聚氨酯弹性。通过调整软硬链段的结构、比例及长度来控制聚氨酯的力学性能。PU 弹性体的力学性能指标如下:拉伸强度为300kg c m 2～500kg c m 2,撕裂强度为45kg c m ～130kg c m ,硬度为20邵A ～100邵A ,伸长为300%～750%,耐热性为80℃

～100℃。

20世纪50年代PU 弹性体就已用于修补骨骼裂缝,60年代弹性纤维[L ycra ]用作人工心脏用血液泵,后又相继用于血管外科手术缝合修补的外

涂层、PU 人造心脏、人工肾、人工脑膜、血浆泵、输血管、血浆袋、主动脉气囊、避孕用具、输尿管、假肢、软骨、胃镜导管和外科手术用固定材料等。

2　代表性的医用PU 产品

2.1　B i om er

B i om er 是E th icon 公司产品,由聚四氢呋喃醚二醇(PTM G )、

4,4′—二苯基甲烷二异氰酸酯(M D I )和乙二胺(EDA )反应合成。

基本结构如下

:

B i om er 可以浸涂、

浇注和涂覆。用作人工心脏血泵平滑膜、血管材料等。2.2　Candi o thane

Kontron 公司生产的Cardi o thane 为交联型结构,是聚氨酯(由PTM G 、PPG 、M D I 合成)和聚二甲基硅氧烷的共聚物

,基本结构如下:

Cardi o thane 可以用溶液浇注、

浸渍涂层以及喷涂、制胶等方法加工。2.3　Pellethane

Dow Chem ical 公司生产的Pellethane 是用PTM G 、M D

I 和丁二醇合

成的线型PU 。其结构如下:

Pellethane 可注射成型和挤出成型,用作人工心脏及血液管性材料、

主动脉内气囊反搏等。

2.4　T ecoflex HR

T her mom edics 公司生产的线型T ecoflex HR 是由PTM G 、氢化M D

I 和丁二醇合成的,可用熔融法和溶液法加工。其结构如下:

2.5　医用聚氨酯其它产品

其它医用聚氨酯产品参见表1。

3　最新医用PU 技术

聚氨酯因其卓越的物理性能和抗血栓性,在要求血液适应性、弹性和耐疲劳性的用途中进行了更多的研究,聚氨酯弹性体在医疗领域的应用见表2。

据研究报道,使用含氟PU (FPU )可以进一步改善身体内的稳定性和血液适应性,通过含氟的二异氰酸酯来增加硬链段的疏水性,形成更完全的微相结构,提高稳定性。另外通过引入具有IPN 结构的聚二甲基硅氧烷,进一步提高抗血凝性。

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9科技情报开发与经济 SC I T ECH I N FORM A T I ON D EV ELO PM EN T &ECONOM Y 2001年　第11卷　第4期

表1　部分医用聚氨酯产品

商品名研发机构或公司合　成　原　料

M itrathane M itral PTM G,M D I,扩链剂

Toyobo TM5东洋纺Toyobo PTM G,M D I,丙二胺

D P大工试EO-PO-EO嵌段共聚物,M D I,乙二胺IP京工纤大工试EO-TH F-EO嵌段共聚物,M D I,乙二胺FPU旭硝子PTM G,含氟二异氰酸酯,乙二胺

K -2日本瑞翁PU-聚二甲基硅氧烷共混物(IPN)

B i o thane Gas化学公司C.O.,非TD I液体预聚体

E ryth ro thane B i o search公司热塑性聚氨酯

H ypo l

R i m p last H ydrom er W.R.Grace

可发泡的H ypo l,TH P端基异氰酸酯聚醚制成

PU改性有机硅互穿网络

高分子量聚乙烯吡咯酮、异氰酸酯预聚体

T PH亲水PU T ydale p lains-H unter公司水吸附性氢键合水凝胶体系

A vco thane A vcoevirih公司KP钟化大工试EO-聚二甲基硅氧烷-EO嵌段共聚物、M D I、PTM G、乙二醇

T ho rac BPS M D I,PTM G,乙二醇

注:PTM G:聚四氢呋喃醚二醇;M D I:4,4’—二苯基甲烷二异氰酸酯;EO:环氧乙烷;PO:氧化丙烯;BD:丁二醇;C.O.:蓖麻油

表2　PU弹性体的应用领域

领域医用材料

普通外科导管,气管套管,血管手术缝合修补的外涂层等

整形外科人工关节,人工骨,骨胶合剂,固定用敷料,绷带,软骨等

成型外科创伤被覆材料,人造皮肤

心血管外科人工血管,人工心脏材料,工人瓣膜,血泵,分流泵泵腔,内反搏气囊和助搏气囊等

眼科隐形眼镜

泌尿科人工尿管,男性输精管,避孕套

聚酯PU弹性体在体内易水解,不适于作长期移植材料。而聚醚PU的耐水解性很好,但在金属离子中易氧化。最近开发的聚碳酸酯PU弹性体却不受此影响,可望成为一种生物稳定性好的新型PU移植材料。

PU COC(胆甾醇油烯基碳酸酯)和PU M BHA(4一甲氧基苄叉—4’—正庚基苯胺)两种PU复合膜不仅提高了抗凝血性能,且溶血性能也因液晶化合物的加入而有所改善。

美国B risto l-M yers公司开发出一种新型压敏型胶粘剂,是由聚醚多元醇、聚酯多元醇与二异氰酸酯反应,再与≥2.0官能度的异氰酸酯反应制得,其羟基比异氰酸酯基过量10%～40%。该PU专用于创伤橡皮膏、创伤包敷料、纱布绷带和吻合器械等,该PU组成中可加入杀菌药、抗生素、皮肤可吸收的药、导电化学品、移除创伤渗出液的超级吸收剂以及对创伤愈合具有有效再生力的化合物。

A ssel公司开发出的外科手术用PU手套是热塑性PU弹性体(两个牌号:E lite和O vati on),PU手套用于外科手术属首次。这种手套不含有乳胶手套制作时加入的硫化剂和促进剂,可避免人体对硫化剂和促进剂的过敏反应。

聚氨酯弹性绷带为常温水固化PU弹性体,质轻,刚性强,透气性好,可塑性大,耐水浸,透X光,在创伤骨科治疗和矫形治疗中,代替石膏用作固定材料,其综合性能明显优于石膏绷带。此外用软质PU泡沫与纤维织布制成弹力面料用作医用绷臂、绷腿、颈围等护用品,重量为传统产品的40%,透气性是石膏绷带的200倍,适用于肢体稳定性骨折的外固定。

用芳香族异氰酸酯(如四氟化间二异氰酸酯或TD I)、蓖麻油、吡啶组成的快速固化PU,用于肝脏撕裂的止血和阑尾炎、胆道和肠管等皮肤切口粘合。由脂肪族二异氰酸酯和聚酯或PTM G及三羟甲基丙烷(TM P)制得的EP ithane-3为双组分浇注型PU,用于颌面修复材料。

此外,PU泡沫体可作过滤海绵、医用绷带、止血海绵块、断骨浇灌剂、骨折修复材料。PU弹性体还可作食管气囊、膜式肺插管等。

美国聚合物技术公司开发了聚醚型脂肪族PU水凝胶,用于隐型眼镜材料。

4　结语

聚氨酯弹性材料由于优异的物理化学性能已在各行业得到广泛应用,因其具有相容性好,无三致(致癌、致畸、致突变)、无毒性、可灭菌消毒、机械强度好、可室温固化等特点,已广泛用于生物医学和医疗卫生领域,成为重要的医用高分子材料。

M ed ica l Polyurethane Ela stom er

L I Fen

ABSTRACT:T h is paper b riefly in troduces som e po lyu rethane elastom er p roducts and the new est m edical techn iques,w h ich have rep resen tativeness in m edical field.

KEY WOR D S:po lyu rethane elastom er;PU techn ique;m edical field

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李　汾　医用聚氨酯弹性体 综　述