بالمقارنة مع المواد الزجاجية والمعدنية، فإن الخصائص الرئيسية للبلاستيك هي:
1، التكلفة منخفضة، ويمكن إعادة استخدامها دون تطهير، ومناسبة للاستخدام كمادة خام لإنتاج الأجهزة الطبية التي تستخدم لمرة واحدة؛
2، المعالجة بسيطة، ويمكن معالجة استخدام اللدونة في مجموعة متنوعة من الهياكل المفيدة، ومن الصعب تصنيع المعدن والزجاج في بنية معقدة من المنتجات؛
3، قوي، مرن، ليس من السهل كسره مثل الزجاج؛
4، مع الخمول الكيميائي الجيد والسلامة البيولوجية.
هذه المزايا في الأداء تجعل البلاستيك يُستخدم على نطاق واسع في الأجهزة الطبية، بما في ذلك بولي فينيل كلوريد (PVC)، بولي إيثيلين (PE)، بولي بروبيلين (PP)، بولي ستيرين (PS)، بولي كربونات (PC)، ABS، بولي يوريثان، بولي أميد، إلاستومرات اللدائن الحرارية، بولي سلفون، وبولي إيثر إيثر كيتون. يُحسّن المزج أداء البلاستيك، مما يُظهر أفضل أداء للراتنجات المختلفة، مثل تعديل مزج البولي كربونات/ABS، والبولي بروبيلين/إلاستومر.
بسبب ملامستها للأدوية السائلة أو جسم الإنسان، فإن المتطلبات الأساسية للبلاستيك الطبي هي الاستقرار الكيميائي والسلامة الحيوية. باختصار، لا يمكن ترسب مكونات المواد البلاستيكية في الدواء السائل أو جسم الإنسان، ولا تسبب سمية أو تلفًا للأنسجة والأعضاء، وهي غير سامة وغير ضارة بجسم الإنسان. لضمان السلامة الحيوية للبلاستيك الطبي، تخضع المنتجات الطبية التي تُباع عادةً في السوق لاعتمادات واختبارات من قبل الجهات الطبية، ويُعلم المستخدمون بوضوح بالدرجات الطبية.
عادةً ما تحصل المواد البلاستيكية الطبية في الولايات المتحدة على شهادة إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) وشهادة الكشف البيولوجي USPVI، بينما تخضع المواد البلاستيكية الطبية في الصين لاختبارات مركز شاندونغ لاختبار الأجهزة الطبية. حاليًا، لا يزال هناك عدد كبير من المواد البلاستيكية الطبية في البلاد دون شهادة السلامة البيولوجية الصارمة، ولكن مع التحسين التدريجي للوائح، ستتحسن هذه الأوضاع أكثر فأكثر.
بناءً على متطلبات هيكل ومتانة منتج الجهاز، نختار نوع البلاستيك المناسب والدرجة المناسبة، ونحدد تقنية معالجة المادة. تشمل هذه الخصائص أداء المعالجة، والمتانة الميكانيكية، وتكلفة الاستخدام، وطريقة التجميع، والتعقيم، وغيرها. كما نستعرض خصائص المعالجة والخصائص الفيزيائية والكيميائية للعديد من أنواع البلاستيك الطبي الشائعة الاستخدام.
سبعة أنواع من البلاستيك الطبي شائعة الاستخدام
1. بولي فينيل كلوريد (PVC)
يُعدّ بولي كلوريد الفينيل (PVC) من أكثر أنواع البلاستيك إنتاجيةً في العالم. راتنج بولي كلوريد الفينيل عبارة عن مسحوق أبيض أو أصفر فاتح، أما بولي كلوريد الفينيل النقي فهو خامل وصلب وهش، ونادر الاستخدام. تبعًا للاستخدامات المختلفة، يمكن إضافة مواد مضافة مختلفة لجعل أجزاء بلاستيك بولي كلوريد الفينيل تتميز بخصائص فيزيائية وميكانيكية مختلفة. يمكن إضافة كمية مناسبة من المُليّنات إلى راتنج بولي كلوريد الفينيل لإنتاج مجموعة متنوعة من المنتجات الصلبة واللينة والشفافة.
لا يحتوي البولي فينيل كلوريد الصلب (PVC) على مواد ملينة، أو يحتوي على كمية قليلة منها، ويتميز بمقاومة جيدة للشد والانحناء والضغط والصدمات، ويمكن استخدامه بمفرده كمواد بناء. يحتوي البولي فينيل كلوريد اللين على مواد ملينة أكثر، مما يزيد من نعومته واستطالته عند الكسر ومقاومته للبرد، ولكنه يقلل من هشاشته وصلابته وقوة شده. تبلغ كثافة البولي فينيل كلوريد النقي 1.4 غ/سم3، وتتراوح كثافة الأجزاء البلاستيكية من البولي فينيل كلوريد مع المواد الملينة والحشوات عادةً بين 1.15 و2.00 غ/سم3.
وفقًا لتقديرات السوق، تُشكل مادة PVC حوالي 25% من المنتجات البلاستيكية الطبية. ويعود ذلك أساسًا إلى انخفاض تكلفة الراتنج، وتعدد استخداماته، وسهولة معالجته. ومن منتجات PVC المستخدمة في التطبيقات الطبية: أنابيب غسيل الكلى، وأقنعة التنفس، وأنابيب الأكسجين، وغيرها.
2. البولي إيثيلين (PE، بولي إيثيلين)
يُعدّ بلاستيك البولي إيثيلين من أكثر أنواع البلاستيك شيوعًا في صناعة البلاستيك، وهو ذو جزيئات شمعية لامعة، عديمة الطعم والرائحة، وغير سامة. يتميز بسعره المنخفض وأدائه الجيد، ويُستخدم على نطاق واسع في الصناعة والزراعة والتعبئة والتغليف والصناعات اليومية، ويحتل مكانة محورية في صناعة البلاستيك.
يشمل البولي إيثيلين (PE) بشكل أساسي البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE)، والبولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE)، والبولي إيثيلين فائق الوزن الجزيئي (UHDPE)، وأنواعًا أخرى. يتميز البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) بسلاسل فرعية أقل، ووزن جزيئي نسبي أعلى، وبلورية وكثافة أعلى، وصلابة وقوة أكبر، وعتامة ضعيفة، ونقطة انصهار عالية، ويُستخدم غالبًا في أجزاء الحقن. يتميز البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE) بالعديد من السلاسل الفرعية، لذا فإن وزنه الجزيئي النسبي صغير، وبلوريته وكثافته منخفضة، مع نعومة أفضل، ومقاومة للصدمات، وشفافية أفضل، ويُستخدم غالبًا في نفخ الأفلام، وهو حاليًا بديل شائع للبولي فينيل كلوريد (PVC). يمكن أيضًا خلط مواد البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) والبولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE) وفقًا لمتطلبات الأداء. يتميز البولي إيثيلين فائق الكثافة (UHDPE) بقوة تأثير عالية، واحتكاك منخفض، ومقاومة للتشقق الإجهادي، وخصائص امتصاص جيدة للطاقة، مما يجعله مادة مثالية لموصلات الورك والركبة والكتف الاصطناعية.
3. البولي بروبيلين (PP، بولي بروبيلين)
البولي بروبيلين مادة عديمة اللون والرائحة وغير سامة. يشبه البولي إيثيلين في مظهره، ولكنه أكثر شفافية وأخف وزنًا منه. وهو مادة لدنة حرارية تتميز بخصائص ممتازة، ووزن نوعي منخفض (0.9 غ/سم3)، وغير سامة، وسهلة المعالجة، ومقاومة للصدمات، ومقاومة للانحراف، وغيرها من المزايا. له استخدامات واسعة في الحياة اليومية، بما في ذلك الحقائب المنسوجة، والأغشية، وصناديق التدوير، ومواد حماية الأسلاك، والألعاب، ومصدات السيارات، والألياف، والغسالات، وغيرها.
يتميز البولي بروبلين الطبي بشفافية عالية، وعزل جيد، ومقاومة عالية للإشعاع، مما يجعله واسع الاستخدام في صناعة المعدات الطبية والتغليف. تُستخدم حاليًا على نطاق واسع المواد غير البلاستيكية، التي يتكون هيكلها الرئيسي من البولي بروبلين، كبدائل لمواد البولي فينيل كلوريد.
4. البوليسترين (PS) وراتنج البوتاسيوم
يُعدّ البوليسترين ثالث أكبر أنواع البلاستيك بعد البولي فينيل كلوريد والبولي إيثيلين، ويُستخدم عادةً في معالجة وتطبيق البلاستيك أحادي المكون. يتميز بخفة وزنه وشفافيته وسهولة صبغه وأدائه الممتاز في عملية التشكيل، لذا يُستخدم على نطاق واسع في البلاستيك اليومي، والأجزاء الكهربائية، والأجهزة البصرية، واللوازم الثقافية والتعليمية. قوامه صلب وهش، وله معامل تمدد حراري مرتفع، مما يحدّ من استخدامه في الهندسة. في العقود الأخيرة، طُوّرت بوليمرات مُعدّلة من البوليسترين والستايرين لتعويض عيوب البوليسترين إلى حدّ ما، ومن بينها راتنج البوتاسيوم.
الراتنج K مصنوع من ستيرين وبوليمر البيوتادين، وهو بوليمر غير متبلور، شفاف، لا طعم له، غير سام، كثافة 1.01 جم / سم 3 (أقل من PS، AS)، مقاومة أعلى للصدمات من PS، الشفافية (80 ~ 90٪) جيدة، درجة حرارة التشوه الحراري 77 درجة مئوية، كمية البيوتادين الموجودة في مادة K، صلابتها مختلفة أيضًا، بسبب السيولة الجيدة لمادة K، نطاق درجة حرارة المعالجة واسع، وبالتالي فإن أداء المعالجة جيد.
تشمل الاستخدامات الرئيسية في الحياة اليومية الأكواب والأغطية والزجاجات وتغليف مستحضرات التجميل والشماعات والألعاب ومنتجات المواد البديلة للـ PVC وتغليف المواد الغذائية ولوازم التغليف الطبية
5. ABS، كوبوليمرات أكريلونيتريل بوتادين ستايرين
تتمتع مادة ABS بصلابة معينة، وصلابة، ومقاومة للصدمات، ومقاومة للمواد الكيميائية، ومقاومة للإشعاع، ومقاومة لتطهير أكسيد الإيثيلين.
يتم استخدام مادة ABS في التطبيقات الطبية بشكل أساسي كأدوات جراحية، ومشابك أسطوانية، وإبر بلاستيكية، وصناديق أدوات، وأجهزة تشخيصية، وأغطية أجهزة السمع، وخاصةً أغطية بعض المعدات الطبية الكبيرة.
6. البولي كربونات (PC، بولي كربونات)
الخصائص النموذجية لـ PCS هي المتانة والقوة والصلابة والتعقيم بالبخار المقاوم للحرارة، مما يجعل PCS مفضلًا كمرشحات غسيل الكلى ومقابض الأدوات الجراحية وخزانات الأكسجين (عند استخدامها في جراحة القلب الجراحية، يمكن لهذه الأداة إزالة ثاني أكسيد الكربون من الدم وزيادة الأكسجين)؛
تشمل التطبيقات الأخرى للبولي كربونات في الطب أنظمة الحقن بدون إبر، وأجهزة التروية، وأوعية أجهزة الطرد المركزي للدم، والمكابس. وبفضل شفافيتها العالية، تُصنع نظارات قصر النظر المعتادة من البولي كربونات.
7. PTFE (بولي تترافلورو إيثيلين)
راتنج بولي تترافلوروإيثيلين مسحوق أبيض، ذو مظهر شمعي، أملس وغير لاصق، وهو من أهم أنواع البلاستيك. يتميز PTFE بخصائص ممتازة لا تُضاهي اللدائن الحرارية العامة، لذا يُعرف بـ"ملك البلاستيك". معامل احتكاكه هو الأقل بين أنواع البلاستيك، ويتميز بتوافق حيوي جيد، ويمكن استخدامه في الأوعية الدموية الاصطناعية وغيرها من الأجهزة المزروعة مباشرةً.
وقت النشر: ٢٥ أكتوبر ٢٠٢٣