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深度探究醫療領域的應用復合非織造布


紡織是國民經濟的重要支柱產業,紡織材料尤其是產業用紡織品在本次新冠肺炎疫情中發揮了不可或缺的作用。醫用復合非織造材料是產業用紡織品的重要分支,由不同類型的聚合物、纖維或紡織成分的多個纖維層組合而成。通過熱壓、針刺、縫合、超聲波處理或高頻焊接,可以實現多個纖維層的一體化。這類產品主要包括:
(1)個人保健/衛生產品,如手術服、口罩、和手術床上用品;
(2)非植入式醫療敷料,包括傷口敷料和繃帶;
(3)植入式醫療產品,包括用于組織再生和結構矯形的支架。
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外科手術服、防護服
      most近新冠肺炎(COVID-19)、中東呼吸癥(MERS)、嚴重急性呼吸綜合征(SARS)、艾滋病(AIDS)等傳染病的流行表明,安全有效的防護性外科服裝才能保護醫護人員免受血源性病原體的侵襲。防護性外科服裝的一個關鍵因素是阻擋微生物從織物的非無菌側向無菌側轉移的能力。微生物和病原體可以由灰塵顆粒或液體(如血液、汗液等)攜帶通過織。通常采用紡粘-熔噴-紡粘(SMS)、水刺纏結、三層或雙組分纖維網,在有或沒有化學整理劑條件下來阻擋液體滲透。一次性SMS織物是通過將內部熱塑性熔噴微纖維網夾在外部兩個連續熱塑性紡粘長絲非織造布網之間來形成,其中紡粘層提供強度和尺寸穩定性,而熔噴層提供阻隔性能。研究結果表明聚丙烯SMS防護服(例如,97-100%的聚丙烯、SMS復合非織造布)能夠提供most大防止血液穿透和微生物滲透的保護,而由純棉機織且可重復使用的手術服提供了most低限度的保護。
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外科口罩和其他臨床可穿戴產品
       外科口罩通常由SMS三層復合非織造布組成,熔噴材料充當過濾器。大多數外科口罩的設計包括三個褶皺/折疊,以允許使用者將口罩擴大到覆蓋鼻子和下巴以下的區域。這種設計可能足以在塵土飛揚的環境中保護穿戴者,但這些產品在提供對空氣傳播的大流行疾病或充滿氣溶膠環境的保護并不是特別有效。目前,醫療保健市場上正在推出幾種新型呼吸面罩。例如由針刺四層無紡布組成的多功能口罩,其中外面兩層含有永久性嵌入纖維上的銀/銅和沸石復合物,內部兩個過濾層旨在防止微生物或顆粒物滲透(符合NIOSH的N95和N99標準)。這種口罩已被證明能殺死化膿性鏈球菌和耐甲氧西林金黃色葡萄球菌,并能滅活H1N1和H5N1菌株以及普通流感病毒和其他病毒。
      臨床醫生和醫療保健專業人員鞋套應用的主要限制是在使用過程中頻繁破裂。血液很容易通過鞋套破損處滲透,因此需要更高的力學性能來保障細菌和液體阻隔性。
      雖然所有這些產品都已普遍使用多年,但它們的設計仍有創新的余地。例如,參與流感大流行的衛生工作者口罩必須至少在幾周內有效,但目前可用的標準一次性口罩的有效時間只有幾個小時,這些高防護要求口罩還應該具備有效的病原體監測機制。
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傷口敷料
      當非織造材料被植入傷口內時,收縮細胞隨機遷移,遵循非織造材料隨機定向的纖維結構,導致可收縮細胞的主軸方向混亂,并破壞傷口邊緣有組織的細胞收縮。因此,收縮細胞的單個力向量的隨機化將減少傷口邊緣的快速收縮,在真皮再生期間使用無紡布支架處理傷口時,收縮細胞的數量也顯著減少。創面敷料材料迫切需要誘導快速凝血,以達到most小失血量和滲出物的吸收。許多商用傷口敷料產品使用復合無紡布膠帶(通常是聚酯)作為吸收護墊/傷口接觸層。在一些醫用敷料中,可以添加高吸水性聚合物來處理中度到重度的傷口滲出。
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組織工程支架
      組織工程是一個發展迅速的多學科領域,在修復和重建因疾病、意外、先天畸形和缺損而受損的組織器官方面有著廣闊的前景。支架的制作方法有很多種,但most常見的有兩種,一種是多孔海綿狀支架,另一種是非織造布結構的多孔海綿狀支架。這些材料在高表面積、孔隙率和孔徑分布、易于制備和纖維隨機性方面有很大優勢。細胞附著、遷移和均勻分布都需要支架具有高孔隙率和互連孔。
      針刺聚對苯二甲酸乙二醇酯非織造布上培養人滋養層細胞表明,其代謝活性和增殖率依賴于非織造支架的孔隙率。酯化透明質酸基非織造布被用于膝關節軟骨組織工程和鼻子重建術。軟骨細胞在無紡布支架中產生的糖胺聚糖和膠原含量明顯高于致孔劑淋洗的聚對苯二甲酸乙二醇酯/聚對苯二甲酸丁二醇酯(PEGT/PBT)支架。由聚乙醇酸纖維制成的無紡布多孔聚合物管已應用于大鼠肝細胞、脊髓細胞種植,并可植入了小腸粘膜下層。含礦物成分的硅氧烷-聚乳酸-碳酸鈣復合纖維非織造支架可釋放鈣離子和硅酸鹽離子,并具有骨再生的潛力。
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醫用過濾材料
      輸血過程中血液中白細胞的存在可引起不良反應,目前常采用的方法是在血庫儲存外周血液之前降低白細胞計數。可以選用熔噴聚對苯二甲酸丁二醇酯非織造布,通過氧等離子體輝光放電處理在其上接枝丙烯酸,將無紡布浸泡在含有高濃度磷酸鹽和鈣離子的水溶液中,生成一層薄薄的羥基磷灰石。該復合非織造布對白細胞的去除率為98.5%,對紅細胞的回收率為99.5%。與通過離心去除細胞群體的標準程序相比,是一種更有前景的方法。
      骨髓間質干細胞通常用于再生醫學策略。從全骨髓中分離這些干細胞通常是使用蔗糖密度梯度柱進行的,這是一個耗時的過程。在篩選了200種生物材料后,發現人造絲-聚乙烯無紡布可用于骨髓造血單細胞中收集間質干細胞的過濾器。與疏水和光滑的表面相比,間質干細胞能緊密地粘附在高度親水粗糙表面上,因此是一種快速有效細胞分離過濾的方法。
7.
未來趨勢
      各種醫用復合非織造布的發展正在顯著改變許多人的生活。然而耐藥微生物菌株的出現,需要更有效的防護材料、更快的檢測機制以及更好的抗病毒、抗微生物策略。新形勢條件下對醫用材料的防護性、智能化等方面的創新要求不斷提高,新型醫用防護產品的研發亟需多學科交叉合作,例如實時檢測口罩上病毒顆粒的電子半嵌入式非織造布、非織造基底材料與細胞相互作用機制等課題。

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