Медицинский текстиль — это многочисленные материалы на основе волокон, предназначенные для медицинских целей. Медицинский текстиль — это сектор технического текстиля , который делает акцент на изделиях на основе волокон , используемых в медицинских целях, таких как профилактика , уход и гигиена . [1]
Спектр применения медицинского текстиля варьируется от простых хлопчатобумажных повязок до передовой тканевой инженерии . [2] Обычные примеры изделий из медицинского текстиля включают перевязочные материалы , имплантаты , хирургические нити , некоторые медицинские устройства, текстиль для здравоохранения, подгузники , менструальные прокладки , салфетки и барьерные ткани. [3]
Медицинский текстиль включает в себя множество типов волокон , пряж , тканей, нетканых материалов, тканых , плетеных и трикотажных полотен . [4] Физические и химические изменения архитектуры волокон, использование функциональных отделок и производство материалов, чувствительных к раздражителям, являются основными подходами к разработке инновационных медицинских тканей. [3]
Достижения в текстильном производстве и медицинских технологиях сделали медицинское здравоохранение важной отраслью в текстильной промышленности. [3] Текстиль используется в производстве различных медицинских устройств, включая замену поврежденных, травмированных или нефункционирующих органов. [5] Производство медицинского текстиля является растущим сектором. Существует много причин для его роста, таких как новые технологии как в текстиле, так и в медицине; старение населения; рост населения; изменения в образе жизни; и увеличение продолжительности жизни. [6] : 136 Кроме того, пандемия COVID-19 вызвала более высокий спрос на определенные виды медицинского текстиля [такие как СИЗ , медицинские халаты и маски для лица ], и во всем мире возник дефицит. [7] [8] [9] Даже Китай , крупнейший в мире производитель таких изделий, с трудом справлялся со спросом. [10]
Натуральные волокна использовались в медицинских целях с древних времен. [11] : 1, 2 Использование шин , бинтов и датчиков очень древнее. [12] Древний санскритский текст по медицине и хирургии, Сушрута Самхита , относит Каушею к «изделиям для перевязки». [13] Концепция средств индивидуальной защиты (СИЗ) для врачей восходит к 17 веку . Костюмы чумных докторов предназначались для защиты чумных докторов от болезни во время вспышек бубонной чумы в Европе. Согласно описаниям, костюмы обычно изготавливались из тяжелой ткани или кожи и были вощеными. [14] [15]
Медицинский текстиль играет важную роль в сохранении человеческой жизни. Так, например, медицинские текстильные изделия (СИЗ, маски N95) пользовались большим спросом и были в дефиците во время пандемии COVID-19 , что привело к серьезному дефициту. [7] [16] [8] Учитывая дефицит, в феврале 2020 года Всемирная организация здравоохранения ограничила использование предметов первой необходимости медицинского назначения, таких как СИЗ и маски и т. д., только работниками передовой (СИЗ включают халаты, фартуки, маски, перчатки, медицинские маски, защитные очки, защитные щитки для лица и респираторы, т. е. N95 или FFP2). [17] СИЗ защищают медицинских работников от болезней, инфекций [от вирусов или бактерий]. Ткань СИЗ действует как барьер, способный предотвращать попадание загрязняющих веществ в организм через респираторные выделения, кровь и биологические жидкости . [18]
Маски могут защитить здоровых людей от болезней, ограничивая распространение респираторных капель и аэрозолей . [19]
В медицинских текстильных изделиях используются четыре различные группы волокон, тканей и материалов.
Категория | Медицинские текстильные изделия |
---|---|
Экстракорпоральные устройства | Искусственные органы |
Имплантируемые материалы | Сосудистые трансплантаты, швы, искусственные суставы и связки. [6] : 148 |
Неимплантируемые материалы | Перевязочные материалы, бинты, и штукатурка и т.д. |
Товары для гигиены и здравоохранения | Одежда, хирургические халаты, постельное белье, салфетки и т. д. |
Для производства различных медицинских текстильных изделий используются различные типы волокон и производственные системы. [6]
Экстракорпоральные устройства — это искусственные органы, которые остаются вне тела во время лечения пациента. Экстракорпоральные устройства полезны при гемодиализе и кардиохирургии . [20] [21]
Типы волокон или материалов | Экстракорпоральные устройства |
---|---|
Вискоза (полый тип) | Искусственная печень [22] |
Полиуретан | Искусственное сердце [23] |
ПП | Легкие [22] |
Имплантаты — это медицинские устройства, используемые для замены отсутствующей биологической структуры, для поддержания поврежденной биологической структуры или для улучшения существующей биологической структуры. В отличие от трансплантата, который является биомедицинской тканью, которая была пересажена, медицинские имплантаты — это искусственные устройства, такие как искусственные связки и сосудистые трансплантаты и т. д. [6] : 148 [24]
Типы волокон или материалов | Применяемая производственная система | Имплантируемые материалы [6] : 149 |
---|---|---|
Полиэстер, Политетрафторэтилен | Ткачество, Вязание | Сердечно-сосудистые имплантаты, такие как сосудистые трансплантаты и сердечные клапаны |
Силикон, Полиэтилен , Полиоксиметилен | Ортопедические имплантаты, такие как искусственные кости и суставы | |
Полимолочная кислота , Полигликолид , Коллаген | Мононить или плетеная | Биоразлагаемые хирургические швы |
Сталь, Политетрафторэтилен, Полиэстер, Нейлон | Мононить или плетеная | Небиодеградируемые хирургические швы |
Мягкотканные имплантаты, такие как: | ||
|
| |
Полиэстер, Карбон | Плетение | Связки |
Полиэтилен низкой плотности | Нетканый материал | Хрящ |
Неимплантируемые материалы используются снаружи и могут контактировать с кожей или нет. Например, бинты, пластыри, ортопедические пояса, компрессионная одежда и т. д. [25] [6] : 147, 148
Типы волокон или материалов | Применяемая производственная система | Неимплантируемые материалы [22] [6] : 141–148 |
---|---|---|
Нейлон, хлопок и спандекс | Вязание и ткачество | Компрессионные повязки |
Хлопок, вискоза, полиамид и спандекс | Ткачество, вязание и нетканые материалы | Обычные бинты, эластичные или неэластичные |
Хлопок, вискоза, пенополиуретан, полипропилен и полиэстер | Ткачество, нетканый материал | Ортопедические повязки |
Хлопок, Вискоза | Вязание, ткачество | Датчики |
Хлопок, вискоза, пластиковые пленки, стекло, полипропилен и полиэстер | Вязание, ткачество и нетканые материалы | Пластыри |
Хлопок, Вискоза | Нетканый материал | Абсорбирующие подушечки для ухода за ранами |
Хлопок, Хитозан | Ткачество | Антимикробные повязки [26] [27] [2] : 145–151 |
Термин «гигиенические и медицинские изделия» относится к различным материалам, используемым для поддержания гигиены, безопасности и ухода за медицинскими работниками и пациентами. [6] : 157 Хирургические простыни, халаты, униформа, одежда, шапочки, салфетки, маски и больничное постельное белье включены в эту категорию [28]
Типы волокон | Применяемая производственная система | Товары для гигиены и здравоохранения [28] |
---|---|---|
Полиэстер, Полипропилен | Нетканый материал | Защитная одежда |
Хлопок, Полиэстер | Ткачество | Униформа |
Полиэстер, Полипропилен, Хлопок | Ткачество, нетканый материал | Медицинские халаты |
Полиэстер, Вискоза, Стекло | Нетканый материал | Маски |
Хлопок | Ткачество | Простыни и наволочки |
Полиэстер, Хлопок | Ткачество, Вязание | Одеяла |
Полиэстер, Суперабсорбирующий полимер | Нетканый материал | Подгузники [28] |
Человеческий текстиль относится к текстилю, который использует человеческие материалы, включая биоинженерные нити, изготовленные из человеческих клеток, для регенерации тканей. Текстиль, изготовленный из «пряжи» на основе человеческих тканей, может быть сложно соткан, связан или сплетен и имеет потенциал для использования в различных приложениях, начиная от простых биосовместимых швов до сложных тканых тканей для хирургического восстановления, тем самым помогая процессу заживления травм. Человеческий текстиль предлагает потенциальное решение для смягчения недостатков, связанных с чужеродными агентами, которые могут вызывать неблагоприятные побочные эффекты. [29]
Собранный из клеток внеклеточный матрикс (CAM) является как биологически надежным, так и эластичным, что позволяет производить его в больших масштабах и использовать для клинических целей с использованием обычных взрослых фибробластов человека . [29]
В медицинской сфере большинство постоянных синтетических биоматериалов считаются чужеродными для врожденной иммунной системы. Это может привести к реакции инородного тела при имплантации. [29] [30]
Изделия из медицинского текстиля — это специально разработанные текстильные изделия, используемые в медицинских целях. Эти изделия используются для профилактики, ухода и гигиены. При выборе материалов учитывается сочетание свойств, которое во многом зависит от конкретного использования . Материалы, используемые в медицинских текстильных изделиях, должны обладать следующими свойствами: прочностью, мягкостью , биосовместимостью , эластичностью , гибкостью, нетоксичностью , неканцерогенностью , неаллергенностью , воздухо- и водопроницаемостью . [6] : 136, 137
Биотекстиль — это конструкции из текстильных волокон, которые используются как в имплантируемых, так и не имплантируемых приложениях. Их эффективность оценивается по их биофункциональности, биосовместимости и биостабильности. Например, биостабильность в присутствии биологических жидкостей и клеток . [31]
Медицинские устройства обычно изготавливаются полностью или частично из волокон. Медицинское устройство определяется как любое устройство, предназначенное для медицинских целей. Это может быть машина, реагент для использования в лаборатории, программное обеспечение, прибор, инструмент или имплантат. [32] Для медицинского использования выбор волокна основан на определенных критериях предполагаемого использования. В первую очередь волокна выбираются на основе их биоразлагаемости или небиоразлагаемости. Помимо биоразлагаемости также учитываются прочность, эластичность и впитываемость.
Натуральные волокна, такие как хлопок, шелк и вискоза (регенерированное целлюлозное волокно), используются в гигиенических и медицинских изделиях, а также в неимплантируемых материалах. Полиэстер, нейлон, полипропилен, стекло и углерод — все это примеры синтетических волокон, используемых в медицинском текстиле. [6] : 136 Волокна, которые поглощаются нашей биологической системой в течение трех месяцев , считаются биоразлагаемыми, а волокна, которым требуется более шести месяцев для поглощения, называются небиоразлагаемыми. Эти волокна классифицируются следующим образом: [6] : 136, 137
Биоразлагаемый | Не поддается биологическому разложению | |
---|---|---|
Волокна | Хлопок | Полиэстер |
Вискоза | Полипропилен | |
Полиамид | Политетрафторэтилен | |
Полиуретан |
Полимолочная кислота , также называемая PLA, представляет собой биоразлагаемый, биосорбируемый или биорассасывающийся полимер, используемый при производстве многих типов имплантатов, таких как естественно растворяющиеся стенты . [6] : 140 Полигликолид или полигликолевая кислота, также называемая PGA, представляет собой биоразлагаемый и термопластичный полимер. [33] Шовный материал PGA классифицируется как рассасывающийся синтетический плетеный мультифиламент. [34]
Биоразлагаемый | Не поддается биологическому разложению | |
---|---|---|
Полимеры | Альгинат | |
Коллаген | ||
Хитин | ||
Хитозан |
Термин «медицинский текстиль» относится к различным изделиям из текстильных материалов (волокна, пряжи или ткани), которые используются в медицинской среде. Хотя в медицинском текстиле используются как натуральные, так и синтетические волокна , такие свойства, как модуль упругости, прочность на разрыв и твердость, в основном являются фиксированными факторами в натуральных волокнах и, как оказалось, более управляемыми в синтетических волокнах. [11] : 2 Недавние разработки волокон оказывают значительное влияние на четыре основные области медицинского текстиля: средства гигиены, имплантаты, неимплантируемый медицинский текстиль и экстракорпоральный медицинский текстиль. [11]
Медицинский текстиль служит мостом между биологическими науками и инженерией. [35] : xxxiii Развитие материаловедения и связанных с ним исследований привело к внедрению новых волокнистых материалов и производственных процессов для медицинского сектора. В результате новых технологий, таких как 3D-печать , электропрядение и технология выдувания расплава в текстильных изделиях, медицинские специалисты теперь имеют доступ к разнообразному выбору текстильных материалов с различными дизайнами и качествами. [3]
Meltblown — это хорошо зарекомендовавшая себя технология изготовления микро- и нановолокон, при которой расплав полимера экструдируется через небольшие сопла, окруженные высокоскоростным выдувным газом. Микроволокна, полученные методом выдувания из расплава, обычно имеют диаметр волокна 2–4 мкм, но могут быть как маленькими, 0,3–0,6 мкм, так и большими, 15–20 мкм. Технология Meltblown помогает в производстве фильтрующих изделий, таких как маски N95 и средства женской гигиены. [36] [37]
Медицинский текстиль использует трубчатые ткани с тщательно подобранными материалами, которые являются биосовместимыми, неаллергенными и нетоксичными. Например, Dyneema, PTFE, Polyester и Teflon используются для имплантатов. Тип материала варьируется в зависимости от области имплантата; например, политетрафторэтилен предпочтителен для имплантатов стентов из-за его антипригарных свойств, в то время как полиолефин используется для сетчатых имплантатов. [38] [39]
Вектран , волокно, изготовленное из жидкокристаллического полимера , используется в производстве медицинских приборов, например, имплантатов и некоторых хирургических приборов. [40]
Интеллектуальный текстиль может использоваться для управления болезнями, а также для дистанционного мониторинга . [41] : 373 Интеллектуальный текстиль может контролировать частоту сердечных сокращений и артериальное давление , которые являются важнейшими компонентами медицинской диагностики , и управление ими значительно снижает частоту серьезных расстройств здоровья. Модели движения и электроэнцефалограммы используются для диагностики неврологических заболеваний и для принятия решений о лечении. [41] : 375
Материалы с фазовым переходом полезны в медицинском текстиле, поскольку их можно использовать для мягкого и точного повторного нагрева пациентов с гипотермией . Кроме того, PCM можно терапевтически включать в эластичные повязки или ортопедические опоры для суставов. Это позволяет легко проводить тепловую или холодовую терапию для суставов или мышц при ношении повязки. [41] : 54, 55
Материалы с полимерами с эффектом памяти формы , обладающие способностью к температурно-адаптивному управлению влажностью, могут улучшить термофизиологический комфорт пациентов. [42]
Нетканые материалы с двумя или более слоями волокон широко используются в различных областях, включая каркасы для тканевой инженерии, салфетки, повязки на раны и барьерные материалы. [43]
Технология микрофлюидного прядения используется для изготовления многих типов волокон. Благодаря простоте манипулирования, высокой эффективности, управляемости и экологически чистому химическому процессу микрофлюидные системы были определены как подходящая микрореакторная платформа для производства анизотропных волокон. [44] [45]
Медицинский текстиль охватывает обширную область применения, которая включает в себя уход за ранами , лечение заболеваний, профилактическую одежду , бинты, средства гигиены ( больничное белье ) и т. д. Медицинский текстиль полезен при оказании первой помощи , лечении ран или поддержании раны или болезни в правильном состоянии во время лечения, он также помогает защищать работников здравоохранения от инфекций и инфекционных заболеваний . [3]
Вязание, ткачество, плетение, вязание крючком, композитные материалы и нетканые технологии — все это различные системы производства тканей, используемые в современном уходе за ранами. [46] Предметами исследований в области медицинского текстиля являются материалы и продукты со значительно превосходными характеристиками, произведенные с использованием передовых технологий и новых методологий. Новые медицинские текстильные изделия — это развивающаяся область со значительным ростом в области продуктов для лечения ран. Все это важные характеристики волокон и повязок для ухода за ранами. Они нетоксичны, не вызывают аллергии, абсорбируют, кровоостанавливают, биосовместимы, воздухопроницаемы и нетоксичны. Они также обладают хорошими механическими свойствами. Товары на основе хитозана, альгината, коллагена, бранан-ферулата и углеродного волокна обладают многочисленными преимуществами по сравнению с обычными материалами. Материалы, используемые в уходе за ранами, также включают пены, гидрогели, пленки, гидроколлоиды и матрицы (тканевая инженерия). [46]
Текстильные технологии в настоящее время рассматриваются для биофабрикации . Физические и химические свойства волокон, размер пор и прочность ткани играют роль в том, как текстильные технологии могут быть использованы в тканевой инженерии. [47] Волокнистые структуры могут быть изготовлены и сформированы с помощью текстильной технологии для удовлетворения потребностей широкого спектра приложений тканевой инженерии . Тканевая инженерия - это процесс объединения каркасов, клеток и биологически активных молекул для создания функциональных тканей. [48] [49]
Гидрогелевые волокна используются для создания каркасов для развития клеток и высвобождения лекарств. [49] [52]
Хитозан может функционировать как ингибитор развития бактерий и грибков. [26] В 2003 году Управление по контролю за продуктами и лекарствами США одобрило перевязочные материалы на основе хитозана для медицинского применения. [27] Военные медики используют перевязочные материалы Hemcon, представляющие собой перевязочные материалы с хитозаном, для лечения ран, поскольку они останавливают кровоток благодаря своим гемостатическим свойствам. [26] [27] Хитозановые кровоостанавливающие средства представляют собой соли, образующиеся при сочетании хитозана с органической кислотой ( молочной кислотой или янтарной кислотой ). Кровоостанавливающее средство действует путем взаимодействия с клеточной мембраной эритроцитов (отрицательно заряженной) и протонированным хитозаном (положительно заряженным), что приводит к вовлечению тромбоцитов и быстрому образованию тромба. [53] Когда повязка соприкасается с кровью, она становится липкой, создавая клейкий эффект, который запечатывает порез. [54]
Материалы для хирургических швов — это текстильные изделия. Шовный материал часто подразделяется на рассасывающиеся нити и нерассасывающиеся нити, а затем на синтетические волокна и натуральные волокна. Является ли шовный материал монофиламентным или полифиламентным — это дополнительное важное различие. [55]
Бинт — это кусок ткани, используемый для покрытия, перевязки и связывания ран. Бинты обычно изготавливаются из различных текстильных материалов. Повязка или шина удерживается на месте с помощью бинта. Бинты также используются в медицинских целях (укрепление и сжатие) для поддержки и ограничения определенных частей тела. [56] [6] : 142
Компрессионные повязки используются для оказания давления, в то время как направленное давление используется для лечения лимфатических заболеваний или венозных заболеваний, [2] : 111, 241 например, при лечении тромбоза глубоких вен . [6] : 142 Наиболее распространенные классификации компрессионных повязок — неэластичные и эластичные. [57]
Антимикробные ткани — это текстильные материалы (волокна, пряжа и ткани), обработанные антимикробными средствами, они используются в гигиеническом уходе. Антимикробные ткани либо убивают бактерии , либо подавляют рост микроорганизмов . Примерами таких изделий являются салфетки, халаты, одежда без запаха и т. д. [58] Антимикробные скрабы — это больничная одежда, обработанная антибактериальными химикатами. Их основная цель — предотвратить распространение опасных микроорганизмов между медицинским персоналом и между пациентами. Применяемые химикаты работают по-разному, например, химикат связывается с ДНК микроба, эффективно делая размножение невозможным. Некоторые антимикробные химикаты растворяют белок, необходимый для их роста, есть антимикробные препараты, которые атакуют определенные бактерии, такие как стафилококки , сальмонеллы и кишечная палочка . [59]
Противовирусные ткани являются продолжением антимикробных поверхностей. Эти поверхности, обладающие противовирусными свойствами, могут инактивировать вирусы, покрытые липидами. [60] Ткань CVC, обработанная полигексаметиленбигуанидом (PHMB) ( ткань с основным ценным хлопком ), убивает 94% коронавируса за два часа. Отныне она подходит для СИЗ для работников здравоохранения. [61] Хитозан, натуральный полимер, который является биосовместимым, неаллергенным, биоразлагаемым и нетоксичным, также рассматривался на предмет его противовирусных свойств. Соединение на основе хитозана также показывает эффективность против тяжелого острого респираторного синдрома коронавируса 2 и хлопчатобумажных тканей, обработанных медью вместе с хитозаном и лимонной кислотой . Обработанный материал сохраняет противовирусные свойства от пяти до десяти стирок домашней стирки. [62]
Медицинские халаты являются своего рода СИЗ для медицинских работников. Халаты являются компонентом комплексного подхода к контролю инфекций. Они защищают владельца от заболевания или заражения при контакте с жидкостями или твердыми веществами, которые могут быть заразными или вредными. Операционные халаты, хирургические халаты, изолирующие халаты, нехирургические халаты и процедурные халаты — все это термины, используемые для описания различных халатов, используемых в медицинских учреждениях. Названия продуктов не стандартизированы. Технические характеристики продуктов важны. ANSI/AAMI PB70 определяет систему классификации защитного снаряжения [включая изолирующие халаты и хирургические халаты], используемого в медицинских учреждениях в Соединенных Штатах, на основе его барьерных свойств для жидкостей. Требования к качеству различных халатов включают прочность швов, образование ворса, сопротивление разрыву, сопротивление испарению и воздухопроницаемость. Руководства ASTM International [ASTM F2407] включают список халатов, одобренных FDA. [63]
Эти халаты либо непроницаемы, либо изготовлены из плотной водонепроницаемой ткани. [64] 510(K) — это предпродажная заявка, поданная в Управление по контролю за продуктами и лекарствами, чтобы продемонстрировать, что продаваемое устройство безопасно и эффективно. Хирургические и хирургические изоляционные халаты регулируются FDA как медицинские устройства класса II, требующие разрешения 510(k). Нехирургические халаты — это медицинские устройства класса I, для которых разрешение 510(k) не требуется. [65]
Различные уровни классифицируются следующим образом: [63]
Уровень | Риск | Контакт | Продукт пригоден к использованию как/в | Уровни защиты | Тесты |
---|---|---|---|---|---|
Один | Минимум | Стандартная изоляция, Базовый уход | Халат для посетителей | Позволяет проникать небольшому количеству жидкости. Незначительный барьер для жидкостей. | Для определения барьерной защиты проводится только одно испытание воздействия воды на поверхность материала халата. |
Два | Низкий | Хирургическое наложение швов и во время взятия крови | Патологическая лаборатория , отделение интенсивной терапии | Защита от жидкостей на более длительный срок, чем у халатов первого уровня. | Два теста
|
Три | Умеренный | Внутривенная терапия и забор артериальной крови | В случаях травм или в экстренных случаях | Защита от жидкостей на более длительный срок, чем у халатов второго уровня. | Два теста
|
Четыре | Высокий | Хирургия и случаи, когда предполагается передача возбудителя | Операционная | Защита от жидкостей и вирусов в течение одного часа. | Три теста
|
Вот еще несколько примеров применения медицинского текстиля в медицинской среде:
.
{{cite journal}}
: Цитировать журнал требует |journal=
( помощь ) [ необходима полная цитата ]