纺织材料在医疗领域的应用和发展

2018-10-31

产业用纺织品 2018年7期

江西服装学院，江西南昌330201

纺织材料与我们的生活息息相关，它们在医疗领域发挥着重要作用。随着医疗领域科技的不断进步与发展，医疗卫生机构对医用纺织材料的需求与日剧增，于是对医用纺织材料的性能、技术和质量提出了更高的要求。但事实上，我国还存在医用纺织材料质量参差不齐、认证标准缺乏、价高质低等问题。未来，医用纺织材料在医疗领域仍将具有很大的发展潜力，如外科植入及一次性医用纺织品等，将极具发展前景。

1 医用纺织材料的定义及要求

医用纺织材料是指以医学应用为目的，具有生物相容性且无毒副作用的、基于纤维的一种功能性纺织材料。它是医疗技术与纺织技术的结合，是纺织材料中科技含量高、创新性强、潜力大的品种之一。

用于医疗领域的纺织材料必须具备抗菌、无毒、无致癌、不致过敏等特性，还要求其在使用时不会因为人体或外界环境而发生质变或形变，不会产生未知的毒素。另外，部分材料还需具备某些特定的性能要求,如吸湿透气、形态结构、纯度、蓬松度、保暖、舒适、延伸等。

2 医用纺织材料的分类

医用纺织材料被广泛用于制作病人服、医护人员工作服、防辐射服、床单被罩、医用纱布、手术缝合线、人造器官、人体组织用支架等医用纺织品[1]。且随着新型纺织材料的不断开发，纺织技术的提高与创新，医疗领域用新型纺织纤维及纺织材料层出不穷，这推动了医疗卫生事业的发展。

2.1 血液处理用纺织材料

血液处理是医疗领域里用到的一种治疗手段，它通过过滤去除血液中的细胞或病菌，以达到净化血液的目的。如：血液净化[2]的设备常采用过滤病毒用非织造布及中空纤维超滤膜；去除白血球的设备会使用超细纤维非织造布。此外，使用水溶性食物纤维可抑制血糖的升高，改善脂质代谢。

2.2 手术用缝合线

缝合线对手术而言不可或缺。如：利用超高相对分子质量聚乙烯纤维等制成的医用缝合线[3]48；利用人体吸收性蛋白质纤维或自降解纤维制成的可吸收(图1)或自降解缝合线等。

图1 可吸收缝合线

2.3 治疗及止血用纺织材料

这类材料包括止血纱布、医用绷带、抗菌及抗病毒类纺织品等，它们由抗病毒炭布、海藻纤维[3]48、活性炭纤维、止血纤维等制成。其中，治疗用纺织材料大多使用复合材料，其直接与皮肤伤口处接触的是吸收层，作用是及时吸收伤口排出的血液和体液，使伤口得到柔软舒适的保护，防止伤口在恢复阶段与包扎布粘连[4]29，从而使伤口愈合达到最好的程度。另外，抗病毒类纺织材料通常被广泛应用于医护服装和病床用品中，这既能大幅提高患者治疗后伤患处的恢复水平，降低病菌再次感染的几率，还能保障医护人员的健康，提供安全的卫生环境。

2.4 外科植入用纺织材料

外科植入用纺织材料是指能够植入人体或能与生物组织、生物流体相接触的一类纺织材料。外科植入用纺织材料必须具备生物相容性[4]29，即植入的纺织材料不能使人体产生排异或过敏反应。各种外科植入用纺织材料有利用活性炭纤维材料[5]及中空纤维超滤膜制作的人工肝脏、人工肾脏和人工脾脏；利用中空纤维的气体分离技术制造的人工肺；利用碳纤维复合材料和超高相对分子质量聚乙烯纤维复合材料制作的人造关节和骨骼；利用超高相对分子质量聚乙烯纤维和聚四氟乙烯纤维制作的人工心脏隔膜；利用纳米纤维制作的人造皮肤和血管支架；利用碳纤维及碳纤维复合材料制作的义肢和人工韧带；等等。

2.5 医疗护理用纺织材料

医疗护理包括手术操作过程中的护理和术后的护理。医疗护理用纺织材料能极大程度地保障治疗过程在无菌环境下进行，防止治疗后伤口再次被病菌感染或伤口不能及时正常恢复。例如：由防菌透气的超细纤维非织造布制成的手术用罩布；用吸附性和抗菌性极好的竹炭纤维和活性炭纤维织造而成的医护人员佩戴用口罩；利用一次性自降解纤维布和超细纤维非织造布[6]91制作的医护人员穿着用手术服；使用微生物降解纤维和抗菌消臭纤维制作的医院病床用床单、被罩、枕套等床上用品及病人穿着的病号服；等等。

2.6 医疗器械用纺织材料

医疗器械是直接或间接用于检测或治疗人体疾病的仪器、器具及设备。医疗器械中也使用了许多纺织材料。如：碳纤维及碳纤维复合材料用于B超床板、CT、X光器械、轮椅、担架和诊断床用头托等；光导纤维(图2)用于胃镜和血液氧传感器；碳纳米管用于内诊镜和检测DNA的仪器；中空纳米纤维用于医疗用探针；塑料光纤绷带用于呼吸速率传感器；等等。

图2 胃镜中使用的光导纤维

3 医疗领域常用纺织纤维及材料

3.1 碳纤维及其复合材料

碳纤维(Carbon Fiber,简称CF)是一种高强度、高模量的新型纤维，其是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向堆砌而成，再经炭化及石墨化处理而得到的一种微晶石墨材料。碳纤维密度比铝小，但强度却高于钢铁，并具有很多优良的性能，如耐腐蚀、耐疲劳、在非氧环境下耐超高温、X射线透过性好、热膨胀系数小、导电导热性良好、电磁屏蔽性能好等。

人造骨骼和人造关节便是基于碳纤维复合材料具备高强度和抗拉蠕变性，可承载血液、骨骼和人体组织的负荷，以及良好的生物体相容性而制作的。由碳纤维复合材料制作的人造骨骼质轻且抗弯曲强度高[3]48，由碳纤维复合材料制作的人造关节的耐磨性比由其他材料制作的更高。

3.2 玻璃纤维

玻璃纤维(Glass Fiber)是一种无机非金属纤维，其因力学强度高、耐热性及抗腐蚀性好、耐老化、防霉、抗紫外线、绝缘[7]等优点而广泛应用于医学领域。例如：基于玻璃纤维的抗菌性和化学稳定性，可制作过滤血液用的玻璃纤维滤膜(图3)。该滤膜对血液中的白细胞具有很强效的捕获和吸附能力，能滤除血液中的白细胞。

图3 医用玻璃纤维滤膜

玻璃纤维还可用于制作医用玻璃纤维高分子绷带以替代传统的石膏绷带。该绷带可用于矫正和修复患者因骨折或骨裂而受损的肢体，具有质量更轻、透气性更好等优势[6]91，能免除患者承受因敷石膏而引起的不便和副作用。

此外，玻璃纤维还可加工成医疗设施用内窥镜的重要元件——光导纤维。其基本原理是冷光源散发出的光线，经由玻璃纤维制成的光导纤维传送至内窥镜前端，从而使待检查目标被照亮。

3.3 海藻纤维

海藻纤维是以从海洋棕色藻类植物中提取出的海藻酸为原料而制得的一种纤维，其具有良好的生物相容性[8]、高透氧性、高离子吸附性和可降解吸收性，以及很好的止血功能，能加快皮肤创伤的愈合速度，因此被广泛用于医疗纱布、敷料[4]29和绷带(图4)的制作。

图4 含海藻纤维的绷带

具有高吸收性的含海藻纤维的绷带可吸收伤口处大量的渗出物，从而减少更换绷带的次数，大幅降低患者伤口被感染的几率。海藻纤维敷料与伤口渗出液结合后会膨化形成凝胶，这种凝胶十分柔软亲肤，能极大程度地保护伤口处娇嫩的新生组织。

近年来，人们还研制出许多改性的海藻纤维品种，扩大了其在医疗领域的应用。

3.4 竹纤维

竹纤维是从自然生长的竹子中提取并制成的一种纤维素纤维，其具体可分为竹原纤维和竹浆纤维，均具有天然抗菌、透气、防臭除螨、抗紫外线等功能。竹纤维可应用于病房用品中，如具有抗菌防臭功能的毛巾、床单、被罩等，还可应用于医护人员的服装和口罩中；还可利用其天然的抗菌性和降解性，与甲壳素纤维等混合制成医用敷料，加速伤口的愈合并减少刺激。此外，医学上还研制出了含有壳聚糖、铜离子和竹浆纤维的袜子，其具有极好的抗菌功效，对糖尿病患者的足慢性溃疡能起到一定的预防和治疗作用。

3.5 聚乳酸纤维

聚乳酸(PLA)纤维是以小麦、玉米等为原料，经发酵生成乳酸后，再经缩聚和熔融纺丝而制得的一种合成纤维，其具有抑菌性、阻燃性、生物相容性和可吸收性，且无毒副作用、无刺激性。利用聚乳酸纤维制成的手术缝合线具有良好的降解性和吸收性[9]，手术缝合线会随患者伤口的愈合而自动缓慢降解，使用非常方便。此外，聚乳酸纤维还可用作药物控释材料[10]。医学上，药物的时间控释是指在一定时间内药物通过扩散等方式，以一定的速率释放到人体环境中。聚乳酸纤维材料可实现最有功效的药物控释，这样就可以减少供药量和次数，达到最佳疗效。此外，聚乳酸纤维还可作为医用组织工程支架的材料。

4 我国医用纺织材料的现状

医用纺织材料自问世以来便发展迅速，其发展水平与医疗卫生技术水平息息相关[11]。目前，医用纺织材料已经取得不少的成就，但也存在监管体系、评估标准、信息跟踪管理等方面的不足。

4.1 概况

近年来，我国医用纺织材料应用广泛，需求持续走高，发展潜力巨大。且随着生活水平的不断提高和医疗技术的日益发展，人们对医用纺织材料也有了更高的要求[12]。目前，国产的医用纺织材料主要涉及卫生用纺织品和医疗防护用纺织品，而具有较高科技含量的医疗外科用植入、非植入性纺织品及体外过滤用纺织品[13]等仍主要依靠从国外进口，且据统计每年的进口量超过60亿美元。

4.2 存在的问题

据调查反映，当前我国医用纺织材料还存在一些问题：

(1) 国内医疗机构使用的医用纺织材料质量参差不齐、品种和型号单一、舒适性和功能性较差，且质量监管机构缺乏，医疗系统仅对产品供应商进行一定的认证，缺乏完善统一的认证方法、采购标准和配送运输体系。

(2) 医用纺织材料的产品结构分配不合理。我国医疗机构主要采购的是非一次性用品，而一次性用品如手术服、防护服、口罩、帽子等使用率较低[14]。

(3) 医用纺织材料标准制定滞后。该问题已直接造成我国医用纺织材料产品质量的参差不齐，以及难以对其进行统一管理和评估的现状。

(4) 我国医疗卫生领域还存在资质认证空白的现象。尽管优良的医用纺织材料产品的成本价格较昂贵，但我国却因流通渠道复杂而在产品信息跟踪管理和售后服务两方面水平低下，这给交叉感染这类医疗事故埋下了隐患。

5 我国医用纺织材料的发展前景

我国医用纺织材料的综合技术及性能尚不能充分满足我国医疗领域的需求[15]，尤其是在体外过滤用和外科用植入性纺织材料方面，目前主要依靠从国外进口，因此我国医用纺织材料具有很大的发展前景。

一次性医用纺织材料在未来相当重要。据统计，美国90%以上的医院使用一次性医用纺织品。重复使用的非一次性医用纺织品尽管经过了消毒杀菌处理，其抗病菌能力仍然会降低，且清洗的过程中还可能发生交叉感染。目前，一次性医用纺织品大多采用非织造技术，如非织造手术用布、医护人员佩戴的口罩等。这类产品利润可观且科技含量颇高，将成为医用纺织材料领域的发展重点。

另外，防血液渗透性、抗静电性、舒适性及吸附臭味技术、防渗漏技术等也将成为未来医用纺织材料性能的关注点。