کووسترو، لوته و دیگر راه‌حل‌های نوآورانه اغلب در دوران اوج پلاستیک‌های پزشکی ظاهر شده‌اند. پلاستیک‌های پزشکی رایج کدامند؟

اپیدمی جهانی ویروس کرونا که از اوایل سال ۲۰۲۰ آغاز شد، وارد سومین سال خود شده است، اما مدت‌هاست که پراکنده کردن غبار ناشی از آن دشوار بوده است. اکنون در ماه مارس و آوریل ۲۰۲۲، هیچ شکوفه بهاری وجود ندارد، اما مردم منتظر «بهار سرد» تلخ هستند. وضعیت اپیدمی به طور ناگهانی تغییر کرده است. هنگ کنگ، شنژن، جیلین، شانگهای... موج‌هایی از اپیدمی‌های داخلی رخ داده است. این ضدحمله بزرگ، وضعیت را نگران‌کننده کرده و قلب مردم کل کشور را تحت تأثیر قرار داده است.

در طول بیش از دو سال همه‌گیری ویروس، اکثر زنجیره‌های تأمین پلاستیک باز مانده‌اند و تولیدکنندگان مواد پزشکی ضد اپیدمی، تولیدکنندگان و تأمین‌کنندگان مواد رزینی، تجهیزات و قالب‌ها، همگی سهم خود را در این «نبرد» ایفا می‌کنند و سهم بزرگی داشته‌اند. آن‌ها به ما اجازه می‌دهند نوارهای تست تولید شده توسط تجهیزات ترموفرمینگ و اکسترودرهای فیلم، سرنگ‌های واکسن ساخته شده توسط سازندگان قالب و تولیدکنندگان قالب‌گیری تزریقی و دماسنج‌های پیشانی را ببینیم.

تحت تأثیر این بیماری همه‌گیر، تقاضا برای پلاستیک‌های پزشکی مانند PE، PP و PC توسط تولیدکنندگان لوازم یکبار مصرف پزشکی، تجهیزات پزشکی و تجهیزات، دوره‌ای از رشد انفجاری را آغاز کرد و انواع پلاستیک‌های پزشکی نیز به طور انفجاری افزایش یافت.

هشت پلاستیک پزشکی رایج

حدود دوازده ماده پلاستیکی پزشکی رایج وجود دارد که عبارتند از پلی‌اتیلن (PE)، پلی‌پروپیلن (PP)، پلی‌وینیل کلراید (PVC)، پلی‌اورتان (PU)، پلی‌تترافلوئورواتیلن (PTFE)، پلی‌کربنات (PC)، پلی‌استایرن (PS) و غیره. PVC و PE بزرگترین آنها هستند که به ترتیب ۲۸٪ و ۲۴٪، PS ۱۸٪، PP ۱۶٪ و پلاستیک‌های مهندسی ۱۴٪ را تشکیل می‌دهند.

01. پی وی سی

PVC یک پلاستیک آمورف ارزان قیمت با مقاومت شیمیایی و مقاومت ضد میکروبی عالی است. طبق برآوردهای بازار، PVC 28٪ از بازار پلاستیک‌های پزشکی را تشکیل می‌دهد. مزیت آن این است که هزینه رزین PVC پایین، دامنه کاربرد وسیع و فرآیندپذیری آن بسیار آسان است. عیب آن این است که PVC، به عنوان یک ماده قطبی، اثر جذبی روی برخی داروها دارد و نرم‌کننده DEHP ممکن است رسوب کند و به بدن انسان آسیب برساند.

محصولات PVC برای کاربردهای پزشکی شامل موارد زیر است: کیسه‌های خون، لوله‌های همودیالیز، ماسک‌های تنفسی، لوله‌های استنشاق اکسیژن، کیسه‌های ادرار، گوش و بینی مصنوعی و غیره.

02. پلی اتیلن

پلی‌اتیلن (PE) پلاستیک عمومی با بیشترین بازده است. این پلاستیک مزایای عملکرد پردازش خوب، هزینه کم، غیرسمی و بی‌مزه بودن و زیست‌سازگاری خوب را دارد. پلی‌اتیلن معمولی معمولاً می‌تواند برای بطری‌های دارو، درپوش سوزن، میله‌های فشار سرنگ، تنظیم‌کننده‌های جریان ست تزریق، ست‌های تزریق و کیسه‌های بسته‌بندی سرنگ و غیره استفاده شود.

UHMWPE (پلی اتیلن با وزن مولکولی فوق العاده بالا) یک پلاستیک مهندسی ویژه با مقاومت ضربه بالا، مقاومت سایشی قوی (در حد پلاستیک ها)، ضریب اصطکاک کم، بی اثری بیولوژیکی و ویژگی های جذب انرژی خوب است. مقاومت شیمیایی آن قابل مقایسه با PTFE است؛ این ماده ایده آل برای لگن مصنوعی و مفاصل مصنوعی است.

03. PP

PP مقاومت شیمیایی عالی، مقاومت در برابر خستگی، مقاومت حرارتی خوب دارد و می‌تواند در دماهای بالاتر از ۱۰۰ درجه سانتیگراد استریل شود. فرآیندپذیری آسان، بدون مشکل ترک خوردگی ناشی از تنش‌های محیطی. PP پزشکی شفافیت بالاتر، خواص بازدارندگی بهتر و مقاومت در برابر اشعه دارد.

می‌توان از آن در کیسه‌های تزریق، سرنگ‌های یکبار مصرف، رابط‌ها، بسته‌بندی تغذیه تزریقی، غشاهای دیالیز و غیره استفاده کرد.

04. رزین PS، K

میزان PS در حوزه پزشکی پس از PVC و PE در رتبه دوم قرار دارد. بافت آن سخت و شکننده است و ضریب انبساط حرارتی بالایی دارد. بنابراین، کاربرد آن را در مهندسی محدود می‌کند. در دهه‌های اخیر، پلی‌استایرن اصلاح‌شده و کوپلیمرهای مبتنی بر استایرن برای غلبه بر کاستی‌های پلی‌استایرن تا حدی توسعه یافته‌اند. رزین K یکی از آنهاست.

رزین K یک کوپلیمر بلوکی است که از مونومرهای استایرن و بوتادین ساخته شده است. ویژگی‌های اصلی آن شفافیت بالا و مقاومت ضربه خوب، چگالی کم، قدرت رنگ‌پذیری قوی، عملکرد پردازش عالی و غیرسمی بودن است.

رزین K عمدتاً در محصولات پلاستیکی پزشکی با فناوری پردازش دشوار، محتوای فنی بالا و ارزش افزوده بالا، مانند محفظه تعویض اکسیژن‌ساز مصنوعی ریه، خروجی رگ خونی شریانی، خروجی خروجی شریانی دستگاه بازیابی، سر مکش قلب، لوله‌گذاری آئورت، فیلتر خون، دستگاه مکش، مبدل دما و غیره استفاده می‌شود و رزین K الزامات کلاس VI-50 قانون بسته‌بندی داروی ایالات متحده را برآورده می‌کند.

05. ABS

پلاستیک ABSیک ترپلیمر از سه مونومر، اکریلونیتریل (A)، بوتادین (B) و استایرن (S) است. این ماده دارای استحکام، سختی، مقاومت در برابر ضربه و مقاومت شیمیایی، مقاومت در برابر اشعه و مقاومت حلقه‌ای مشخصی است. اکسی اتان برای ضدعفونی کردن مناسب است.

کاربرد پزشکی ABS عمدتاً به عنوان ابزار جراحی، گیره‌های غلتکی، سوزن‌های پلاستیکی، جعبه ابزار، دستگاه‌های تشخیصی و پوسته‌های سمعک، به ویژه پوسته‌های برخی از تجهیزات پزشکی بزرگ استفاده می‌شود.

06. رایانه شخصی

ویژگی‌های پلی‌کربنات (PC) عبارتند از چقرمگی بالا، استحکام و استریلیزاسیون بخار مقاوم در برابر حرارت، که این ویژگی‌ها، پلی‌کربنات را به انتخابی ترجیحی برای فیلترهای همودیالیز، دسته‌های ابزار جراحی و مخازن اکسیژن تبدیل می‌کند؛ کاربردهای پلی‌کربنات در پزشکی همچنین شامل سیستم‌های تزریق بدون سوزن، ابزارهای پرفیوژن، کاسه و پیستون‌های سانتریفیوژ خون می‌شود.

07. PTFE

PTFE نوعی فلوروپلاستیک است که به عنوان پادشاه پلاستیک‌ها شناخته می‌شود و کمترین ضریب اصطکاک شناخته شده و بهترین مقاومت شیمیایی را در بین تمام پلاستیک‌ها دارد. این ماده زیست‌سازگاری و ضدانعقاد خوبی دارد، تجزیه نمی‌شود، هیچ واکنش نامطلوبی در بدن کاشته شده ندارد و هیچ گونه پیری آشکاری ندارد و مقاومت حرارتی بسیار خوبی دارد. دمای استفاده مداوم آن 260 درجه سانتیگراد است و می‌توان از ضدعفونی در دمای بالا استفاده کرد.

در زمینه پزشکی، به طور گسترده در انواع نای مصنوعی، مری، مجرای صفراوی، مجرای ادرار، صفاق مصنوعی، سخت شامه مغز، پوست مصنوعی، استخوان مصنوعی و غیره استفاده می‌شود.

08. TPU

الاستومر ترموپلاستیک (TPU) دارای انعطاف‌پذیری عالی در دمای پایین و مقاومت در برابر هیدرولیز، انعقاد خون و حمله ضد میکروبی است و می‌تواند در کاتترهای پزشکی، قلب مصنوعی، ماسک‌های اکسیژن، تجهیزات دارورسانی، رابط‌های IV و کیسه‌های لاستیکی مثانه برای مانیتورهای فشار خون، پارچه‌های بسته‌بندی برای تجویز موضعی و غیره مورد استفاده قرار گیرد.

نوآوری پلاستیک پزشکی 01 کیت تشخیص تاج جدید در مبارزه با بیماری همه گیر
افزایش این محصول به طور طبیعی باعث رشد تقاضای مواد بالادستی خواهد شد. مجموعه‌ای از تجهیزات کیت آزمایش کرونا جدید شامل یک سواب نازوفارنکس/اوروفارنکس، یک کارتریج آزمایش و یک لوله استخراج برای معرف‌ها است.

ذرات پلاستیکی مخصوص برای تشخیص گیر کردن، عموماً پلی‌استایرن (PS) یا پلی‌وینیل کلراید (PVC) هستند. مقاومت ضربه خوب می‌تواند احتمال آسیب در محیط‌های مختلف مانند دمای بالا و پایین را کاهش دهد. سیالیت قالب‌گیری به اندازه کافی بالا می‌تواند قالب‌گیری تزریقی بالاتری را فراهم کند. راندمان پردازش و عملکرد عالی حکاکی لیزری می‌تواند برچسب‌های بسته‌بندی تولید کند که انعطاف‌پذیری و وضوح را در نظر می‌گیرند.

سواب‌های نازوفارنکس/اوروفارنکس از دسته‌های ترموپلاستیک استفاده می‌کنند و لوله‌های استخراج معرف‌ها عمدتاً از پلی‌اتیلن (PE) قالب‌گیری تزریقی می‌شوند، زیرا پلی‌اتیلن دارای ایمنی زیستی عالی، مقاومت شیمیایی و مهم‌تر از همه، خواص سدکنندگی بالا و عملکرد با هزینه بالا است.

برند نوآوری کوچک Suyouan™ متعلق به Kumho Sunli، اخیراً ماده‌ی ویژه‌ای را برای پوسته‌ی جعبه‌ی جدید تشخیص آنتی‌ژن تاجی توسعه داده است: HIPS N522. علاوه بر پردازش و حمل و نقل، به عنوان محصولی که عمدتاً مبتنی بر کانال‌های خرید آنلاین است، به دلیل محیط ذخیره‌سازی و عوامل لجستیکی، احتمال ایجاد نقص‌هایی مانند ترک در جعبه‌ی تشخیص آنتی‌ژن بیشتر است. N522 ضعف HIPS سنتی را جبران می‌کند.

در مقایسه با HIPS سنتی، N522 دارای شاخص ذوب بالاتر، پنجره پردازش گسترده‌تر و چرخه قالب‌گیری کوتاه‌تر است. هنگامی که تقاضای بازار افزایش می‌یابد، N522 می‌تواند بازار را سریع‌تر به دست بگیرد. در مقایسه با HIPS معمولی، N522 می‌تواند به وضوح در رنگ‌های سیاه و سفید حکاکی کند و علامت‌گذاری کارآمدی داشته باشد.

02. نوک پیپت‌های رسانا

با پیشرفت فناوری پزشکی، تشخیص آزمایشگاهی (IVD) به طور فزاینده‌ای در عمل بالینی مورد استفاده قرار می‌گیرد. توسعه مداوم اپیدمی جدید کرونا، رونق بازار IVD را تسریع کرده است و نوک پیپت رسانا، یکی از مواد مصرفی آزمایشگاهی ضروری در فرآیند تشخیص، نیز به کالایی داغ در بازار تبدیل شده است.

سرپیپت‌ها که معمولاً از پلاستیک ساخته می‌شوند، قطعات پلاستیکی توخالی، بلند، نازک و مخروطی شکلی هستند که به همراه پیپت‌ها برای اندازه‌گیری و توزیع مایعات در محیط‌های آزمایشگاهی و تولیدی استفاده می‌شوند. در سیستم‌های خودکار، سرپیپت‌ها اغلب از مواد پلیمری رسانا ساخته می‌شوند که به سرپیپت‌ها اجازه می‌دهد مایعات را حس کنند.

بازار سرپیپت‌های رسانا رونق زیادی دارد، اما مواد عالی کمیاب هستند. این محصول از انواع رزین‌های پایه، از جمله ABS، PP، LCP، PA، PC، PPS و PEEK، فرموله شده است تا ترکیبی منحصر به فرد و تعادل بهینه از رسانایی الکتریکی، خواص مکانیکی و فرآیندپذیری را برای تولید مواد مصرفی آزمایشگاهی فراهم کند. تولیدکنندگان، سرپیپت‌های رسانا را با کیفیت بالاتر و زمان عرضه سریع‌تر به بازار تولید می‌کنند.

۰۳. سرنگ LDS

همزمان با اوج‌گیری کمپین جهانی واکسیناسیون کووید-۱۹، تقاضا برای سرنگ‌ها، که از آنها پلی‌پروپیلن (PP) با گرید پزشکی ساخته می‌شود، به صورت تصاعدی افزایش یافته است.

شرکت LOTTE Chemical، یک شرکت بزرگ شیمیایی کره‌ای، از Irgastab® شرکت BASF، یک تثبیت‌کننده فرآیند پلاستیک بدون تغییر رنگ، برای تولید PP پزشکی استفاده می‌کند. PP پزشکی Lotte برای تولید سرنگ‌های LDS (فضای مرده کم) که توسط یک تولیدکننده سرنگ پزشکی کره‌ای توسعه داده شده است، استفاده شده است. این سرنگ ویژه به گونه‌ای طراحی شده است که مقدار دارویی که پس از تزریق در سوزن باقی می‌ماند را به حداقل برساند و در نتیجه ضایعات واکسن را کاهش دهد. با استفاده از سرنگ‌های LDS، تعداد افرادی که با همان دوز واکسن واکسینه می‌شوند، می‌تواند 20 درصد افزایش یابد، بنابراین، سرنگ‌های LDS تقاضای جهانی زیادی دارند.

04. سیستم پوشش

سیستم‌های کانولا، بسته‌های دارویی مایع هستند که به شکل ویال یا سرنگ‌های از پیش پر شده ارائه می‌شوند. از آنجا که ویال‌های واکسن نیز در این بسته‌بندی موجود هستند، همه‌گیری کووید-۱۹ شاهد افزایش تقاضای جهانی برای این محصول بوده است.

برای شرکت Röchling Medical آلمان، سیستم کانولا یک کاربرد جدید است که یک الزام را بر تولید قالب‌گیری تزریقی تحمیل می‌کند: انعطاف‌پذیری.

ابعاد بسته‌های اسلیو استاندارد شده است و در طول پر کردن و فرآوری، ویال‌های واکسن در لانه باقی می‌مانند، بنابراین واژگون نمی‌شوند و به یکدیگر برخورد نمی‌کنند. در ساختار لانه زنبوری، ویال‌ها که معمولاً از شیشه ساخته می‌شوند، به خوبی محافظت می‌شوند. لانه زنبوری 16 ویال با دوز 50 میلی‌لیتری را در خود جای می‌دهد. هرچه حجم پر شدن کمتر باشد، تعداد ویال‌هایی که بسته می‌تواند در خود جای دهد بیشتر است و تعداد بیشتری لانه زنبوری در داخل آن قرار می‌گیرد.

برای این هندسه‌ی قطعه‌ی بسیار مورد نیاز، از ماده‌ی پلی‌اکسی‌متیلن POM استفاده می‌شود که می‌تواند قبل از فرآیند پر کردن، به طور ایمن در برابر تمیزکاری مقاومت کند و در عین حال مقرون به صرفه باشد. با این حال، به دلیل انقباض شدید، POM تقاضای بالایی برای پایداری و تکرارپذیری فرآیند قالب‌گیری تزریقی دارد. این شرکت در حال حاضر با استفاده از دو دستگاه قالب‌گیری تزریقی بزرگ تمام الکتریکی e-motion از ENGEL، با نیروی گیره ۵۰۰۰ کیلونیوتن، زمان چرخه تا ۴۰ ثانیه و تولید ۲۴ ساعته و ۷ روز هفته با ظرفیت کامل، درج‌های تو در تو را در پنج اندازه تولید می‌کند. این دو دستگاه بزرگ بخشی از یک بسته‌ی بزرگتر از ENGEL به Röchling هستند. در مجموع هشت دستگاه قالب‌گیری تزریقی e-motion با نیروهای گیره ۱۶۰۰، ۲۸۰۰ و ۵۰۰۰ کیلونیوتن برای تولید پیپت‌ها علاوه بر سیستم پوشش استفاده می‌شوند. مواد ضد اپیدمی مانند نوک‌ها و نگهدارنده‌های صفحه میکروتیتر.

۵. تجهیزات پزشکی برای جلوگیری از شیوع ویروس

نور فرابنفش (UVC) اثر میکروب‌کشی قدرتمندی بر باکتری‌ها و ویروس‌ها دارد و لامپ‌های LED UVC به طور فزاینده‌ای برای ضدعفونی سطوح در محیط‌های پزشکی استفاده می‌شوند. اما استریلیزاسیون بر برخی مواد تأثیر می‌گذارد، بنابراین مهندسان و طراحان باید موادی را انتخاب کنند که حتی پس از استریلیزاسیون مکرر با UVC، خواص فیزیکی و زیبایی‌شناختی خود را حفظ کنند.

با گسترش همه‌گیری کووید-۱۹، صنعت تجهیزات پزشکی به دنبال راه‌های جدیدی برای استریل کردن محصولات است که می‌تواند به جلوگیری از شیوع کووید-۱۹ و سایر عوامل بیماری‌زا کمک کند. ترکیبات پلی کربنات Makrolon® و Bayblend® PC + ABS که توسط Covestro توسعه یافته‌اند، می‌توانند در برابر استریلیزاسیون مکرر مقاومت کنند و پس از عملیات UVC، خواص فیزیکی ماده مانند استحکام و مقاومت در برابر حرارت کاملاً حفظ می‌شود. ماده سفید زرد شد، در حالی که ماده سیاه تا حد زیادی عاری از رنگ بود و در همه موارد سطح نهایی خود را حفظ کرد که امکان ضدعفونی مکرر را فراهم می‌کند و منجر به توسعه ضدعفونی سطوح شده است.

۶. عینک طبی

عینک‌های پزشکی می‌توانند از ورود ویروس به چشم جلوگیری کرده و احتمال ابتلای کادر پزشکی را کاهش دهند. شرکت Lubrizol با نایک برای تولید محافظ کامل صورت و ماسک‌های PAPR همکاری کرده است تا از کارکنان مراقبت‌های بهداشتی در خطوط مقدم مبارزه با کووید-۱۹ محافظت کند.

محافظ کامل صورت نایک، عناصر کفش و پوشاک برند خود، از جمله پلی اورتان ترموپلاستیک را متحول می‌کند. تیم نوآوری Lubrizol به سرعت مواد را ارزیابی کرد، توصیه‌هایی برای بهینه‌سازی عملکرد ارائه داد و زنجیره‌های تولید و تأمین را برای تولید و اهدای پلیمر پلی اورتان ترموپلاستیک (TPU) ESTANE®، ماده مورد نیاز نایک، بازآرایی کرد.

ESTANE TPU همچنین در سایه‌بان‌های کلاه‌های ایمنی تنفسی (PAPR) برای محافظت در برابر عوامل بیماری‌زای موجود در هوا استفاده می‌شود. ESTANE TPU با ترکیب خاصیت ارتجاعی لاستیک و سختی پلاستیک، می‌تواند در لباس‌های محافظ پزشکی، تجهیزات پزشکی، تشک‌های پزشکی، لوله‌های سفت، شیلنگ‌ها، دستگاه‌های پزشکی و بسیاری از محصولات حیاتی دیگر نیز مورد استفاده قرار گیرد.