医用非织造材料的研究进展*

天津工业大学纺织科学与工程学院， 天津 300380

近年来，非织造材料产业的新工艺及新产品发展迅速，其中非织造材料在医疗卫生领域的应用是其重要发展领域之一。非织造材料作为医疗卫生用品的新型基础材料，无论是其材料本身还是产品，都在医疗卫生领域占据重要地位，具有广阔的发展空间。

相比其他材料，非织造材料在医疗卫生方面具备很多特点。例如：防止细菌传播和交叉感染，目前市面上一次性产品多采用非织造工艺制得；非织造材料加工简单、成本低廉，适宜用于生产“用即弃”产品；非织造材料网孔隙率高，透气吸湿性能良好；非织造材料表面毛羽少，不易与患处黏连继而引起感染。非织造材料医疗卫生用品更加绿色环保，有着可再生和循环利用的特点；非织造材料的生产费用较低，产品价格低廉，仅为棉织物的1/4，因此非织造材料医疗卫生用品已成为一种纺织、生物、医学、高分子等多学科交叉并与高科技相融合的高附加值产品。

1 医用材料的织造方式

关于织造方式，医用材料在编织物、针织物、机织物、非织造物等方面均有涉及。

王晓庆等[1]通过调整编织工艺参数获得不同结构的编织物，再通过调整芯棒的直径获得不同内径的支架，制得人造血管、输尿管等小口径管状编织物。

针织结构材料具有诸多优点，如较高的孔隙率、比较松散的组织结构、良好的灵活性，以及便于加工成型等。其中纬编针织物因其纱线呈毛圈状排列而具有较高的弹性，目前在结构变形较大的移植材料中应用较为广泛。张晓会等[2]探讨了针织结构的医用纺织品的应用，介绍了针织结构应用于人造血管、心脏支撑装置、疝气修补片、金属支架人造气管支架和肌腱支架等人工器官中的优势。

谢旭升等[3]采用机织技术制备了肠道支架，即利用梭织机织造出平面多层织物，然后将压扁的多层织物解压，还原成管状织物，进而制备得到肠道支架。刘泽堃等[4]介绍了一种机织人造血管，其以广泛应用于人造血管制备的真丝和涤纶为原材料，利用改造的双梭箱剑杆织机制备了6种腔内隔绝分叉机织人造血管，结果表明，由真丝制成的机织人造血管的性能更加优越，更适合用作人体移植物。

非织造材料加工方法与其他织造方式相比更加丰富多样。如，非织造材料的三维立体结构[5-6]使其在过滤方面拥有更明显的优势，其可以通过网状孔隙加强分散效果，从而提高过滤效果，增强非织造材料对细菌病毒的阻隔防护作用。

2 非织造材料在医疗卫生用品中的应用

医用材料按照材料或产品与人体的关系主要分为4类，分别是医用防护类用品、外用医疗卫生用品、外循环医疗卫生用品，以及可植入纤维材料及其制品。其中，非织造材料主要应用于医用防护类产品和外用医疗卫生用品中，并且还可作为过滤材料应用于外循环医疗卫生用品。

2.1 医用防护类产品

医用防护类产品指非直接治疗的用品，主要用于患者和员工的安全防护，保持环境清洁及控制感染等。

根据现行国家最新标准[7-8]，外科手术衣必须采用符合环境清洁要求的材料，这样能够使其像一道屏障一样阻止液体、微生物及颗粒物的渗透与传播，将感染概率降到最低。因此，要求手术衣应具有良好的阻隔性，并且自身质量稳定。传统棉织布手术衣使用过程中会受到摩擦，使其表面毛羽脱落形成落絮，增大空气中的颗粒物浓度，从而增大感染几率。龚玉姣等[9]比较了传统棉织布手术衣与非织造材料手术衣在手术铺单过程中所产生的空气尘埃颗粒数，进而分析棉织布手术衣与非织造材料手术衣的落絮情况对手术环境的影响，结果表明，棉织布手术衣更容易产生落絮，增加空气中的尘埃颗粒数，将加剧空气环境的污染，而非织造材料手术衣具有过滤性能优异、柔软光滑的特点，所产生的尘埃颗粒数极少，能够有效防止医患交叉感染并避免手术过程中造成切口感染。

此外，非织造材料广泛应用于台布、罩布或医疗器械的包装材料，主要用于覆盖患者或是患者周围的工作区域。关于医疗器械的包装材料，黎牡萍等[10]使用棉织物(内层)与非织造材料(外层)形成的复合材料和双层医用非织造材料包装手术器械时，比较灭菌处理过程中包装材料的封闭性能和抗菌效果，结果表明，两种包装材料在抗菌方面均表现出良好的抗菌效果，但复合材料的闭合性能优于双层医用非织造材料。

2.2 外用医疗卫生用品

外科使用的伤口护理用材料多为应用于伤口的药敷，其作用是避免伤口感染、吸收血液及避免血液渗出。

目前，非织造工艺制造的纱布类型主要有3种：(1)以聚酯纤维和吸收性纤维为原料，梳理成网后经针刺加固工艺制成的高吸水性纱布，运用在需吸收体液、血液、尿液等液体的情况下能够吸收并锁住大量液体，其吸水性能高出传统棉纱布数倍；(2)可溶性非织造纱布，其缠绕在伤口上，待伤口愈合后纱布能够自行溶解，可避免黏连伤口造成二次创伤，可极大地减轻患者的痛苦；(3)舒肤网水刺布，目前应用较广泛的是具有特殊组织结构的水刺方法制造的非织造纱布，其吸渗液效果好且不易黏连伤口。该产品结合非织造材料的水刺工艺特点，在传统纱布基础上，运用天然纤维或其他合成纤维制造而成，能够减轻纱布对患处的压力与摩擦力，同时保证纱布的吸湿导湿、舒适柔软特性。

目前以非织造工艺为基础生产的医用绷带具有无黏着性优势，从止血效果来看，其甚至可以替代传统绷带。崔桂花[11]通过分析非织造自黏弹性绷带的止血效果发现，非织造自黏弹性绷带止血速度又快止血效果又好，不易引起皮下血肿或皮下瘀血。随着非织造技术的进一步成熟，目前已经能够生产出替代传统绷带的新型绷带或止血剂[12-13]。OHTA等[14]运用非织造工艺研究出一种止血效果可替代传统绷带且能止血并溶于血液中的止血剂，即通过对连续长丝纤维素非织造片材进行羧甲基化，开发出羧甲基纤维素非织造片材作为止血剂。其能够吸收血液并溶解于其中，增加血液黏度，溶解后加速血液凝块发展，止血效果几乎与商业止血绷带相同。

2.3 外循环医疗卫生用品用过滤材料

非织造过滤材料既可以应用于高温，也可应用于常温；既可以制成高蓬松型产品，也可以加工成紧密型产品；既可以制成普通的薄型产品，也可以加工成特殊的超厚型产品。

非织造材料应用于医用过滤领域可生产种类丰富的外循环医疗卫生用品。其中用于制作手术衣和手术罩布等对过滤性要求较高的外循环医疗卫生用品的非织造材料，按照工艺方法主要分为为水刺非织造材料、湿法非织造材料、SMS复合非织造材料和纺黏非织造材料4种。其中：水刺法非织造材料质感最接近传统纺织材料，柔软亲肤，穿着舒适；湿法非织造材料因为其生产工序简单，所以产品在价格上具有明显的优势；SMS非织造材料具有优良的吸收性、过滤性、耐磨性和隔阻性，特别是应用于手术衣时其阻隔性与过滤效率具有明显优势[15-16]，目前医院的消毒包布的材料主要是SMS非织造材料；纺黏非织造材料多应用于制备过滤式非织造口罩。

3 医用非织造材料的后整理工艺

非织造材料后整理工艺按照其生产系统是否独立分为在线后整理工艺和离线后整理工艺两种。通常在线后整理工艺配置在生产线加固与卷绕之间的系统中，而离线后整理工艺则独立于其他加工流程而存在。

非织造材料的后整理工艺丰富多样，包括印花，染色，功能性整理如拒液、亲水、阻燃、抗菌、抗静电等。根据医用非织造材料对其性能的要求，应用于医用方面的非织造材料的后整理工艺侧重于功能性整理。

拒液整理通常包括拒水、拒油、拒酒精、拒血液、拒尿液等。拒液整理通常是利用整理剂赋予医用非织造材料拒液性能。目前使用量最大的整理剂为氟碳化合物，其能够使整理后的材料具有较好的拒油、拒水和拒污性能。另一种常用的是C8氟系整理剂，其使用后所代谢出的某种化合物存在危害人体健康的风险，因此无氟整理剂对人体更加友好。目前某领先化学品生产公司所生产的无氟整理剂虽能保持耐久的动态拒水效果，但只能通过单独作为拒水整理剂或搭配氟系整理剂使用来实现拒水、拒油及拒污效果。因此，无氟整理剂是目前发展的主要趋势。

抗菌性能是医用非织造材料的另一项重要性能指标。目前应用最广泛的抗菌整理剂是美国化学品公司道康宁生产的有机硅季铵盐化合物[17]。龚兴建[18]利用溶胶-凝胶技术和微乳法技术制备了稳定、均匀、不易团聚的纳米级(77 nm)氧化锌乳液，并以此乳液处理棉织物，抗菌整理后棉织物的耐洗性较强，同时具备抗紫外线和广谱抗菌功能。

4 医用非织造材料的性能要求

用作医用产品的非织造材料的性能要求中，最主要的指标为阻隔性、舒适性、力学性能及抗菌性能。

4.1 阻隔性

当人体暴露于危险环境中时，防护材料必须具备最基本的阻隔性能。对于医护人员，需要保护其免受病毒感染，主要为阻隔液体、病菌、微生物以及颗粒物的传播，即防止水、血液和酒精等各种液体的渗透，阻隔病菌，防止微生物侵入人体，并降低患者二次感染与交叉感染的概率。文献[19-22]主要从防酒精性、防水性、防血液穿透、静水压以及沾水等级等方面对非织造材料的阻隔性进行评价。欧洲主要对材料液体阻隔性能和过滤效率进行测试，美国将材料对液体的阻隔性能分为4级进行评估，但将SMS非织造材料的液体阻隔性能分为3级进行评估。

4.2 舒适性

非织造材料受其原材料及加工工艺的限制，在保证良好阻隔性的同时，如何保持良好的舒适性一直是非织造产业所困扰的问题，并且舒适性也是医务人员比较关注的性能。舒适性的主要评价指标是透气透湿性。患者和医护人员长期穿戴防护服，材料会由于湿热不能及时排出汗液而感到不适，进而影响身心健康和工作效率。非织造材料由于在过滤杂质的同时可以确保空气流通，透气透湿效果较好[23]，因此在改善透气透湿性方面得到广泛的应用。然而，阻隔性和舒适性之间存在一定的矛盾。例如，采用覆膜材料虽然可以达到较好的防护效果，但是其透湿透气性差，会使穿戴者感到闷热烦躁；若覆膜材料的纤维间隙过大，虽可确保透气透湿性良好，但阻隔效果会大打折扣。目前在协调阻隔性和舒适性方面，效果较好的是由熔喷非织造材料与纺黏非织造材料复合而成的SMS非织造材料。该非织造材料既有熔喷非织造材料提供的良好阻隔性能，又有纺黏非织造材料提供的优异的透气透湿性。

4.3 力学性能

在手术过程中，为避免由于材料的强度不足而导致的材料断裂或破裂、被尖锐物体或硬物刺破以及材料本身及缝合处发生破裂，要确保材料具有一定的断裂、顶破及撕破强力。GB 19082—2009《医用一次性防护服技术要求》[8]明确规定，医用防护材料强力应不小于45 N、断裂伸长率应不小于30%。目前针对力学性能要求最严格且最权威的国际标准为NFPA 1999： 2008系列[24]。

4.4 抗菌性能

根据文献[25]，常用的纺织品抗菌性能测试标准有国际标准ISO 20645：2004、 ISO 20743：2013和ASTME 2149—2011，美国标准AATCC 90—2011、 AATCC 100—2012、 AATCC 147—2004和AATCC 174—2017，日本标准JISL 1902：2008，中国标准GB/T 20944—2008。不同国家或机构颁布的标准虽然测试方法相似，但测试具体细节上不尽相同。抗菌性能的测试方法多样，没有放之四海皆准的标准，每种抗菌性能的测试方法都有各自的优势与局限，但基本可分为定性与定量两类。GB/T 20944.1—2007《纺织品 抗菌性能的评价》[26]采用琼脂扩散法、振荡法和吸收法3种方法对纺织品的抗菌性进行评价。

5 结语

非织造材料制备的医疗卫生用品已经显示出其生命力，虽然其初期产品还存在强度低、易起毛起球等问题，但目前这类产品的质量已逐渐适应医用产品的需求。非织造材料用于医用纺织品具有以下优点：

(1) 加工简单，成本低廉，适合制造用即弃产品，可减轻循环使用医用产品带来的环境负担以及降低后续处理成本。

(2) 网孔隙率高，透气透湿性好，舒适性优良，可减轻医护人员及患者的不适感。

(3) 加工过程中几乎不使用黏合剂，成分纯净，可降低感染概率。

(4) 材料表面毛羽较少，质量稳定，无落絮问题，不易出现黏连患处的问题，可进一步降低感染的风险，减少病人的痛苦。

医用非织造材料已逐渐与高科技相融合，具有特殊功能和高附加值的医用非织造材料将成为其主要研究方向，创新和差异化发展将使非织造材料在医疗卫生领域中保持竞争优势。