Пластмассы занимают важное место в индустрии медицинских приборов и упаковочной промышленности, и их значение продолжает расти. Одним из преимуществ применения пластмасс в медицине является их относительно низкая стоимость по сравнению с конкурирующими стеклянными и металлическими материалами.

В результате, продукцию, изготовленную из более дешевых пластмассовых материалов, можно зачастую использовать однократно без необходимости ее стерилизации для дальнейшего повторного применения. Пластмассы легко формуются в любые полезные конфигурации, которые невозможно или слишком сложно воспроизвести из стекла и металлов. Кроме этого, пластмассовые изделия не бьются, как стекло, сохраняя при этом прочность и эластичность. Пластмассы в основном химически инертны и устойчивы к агрессивным дезинфицирующим средствам и условиям стерилизации.
Наиболее распространенными в медицине смолами являются поливинилхлорид (ПВХ), полиэтилен, полипропилен и полистирол. Но поликарбонаты, акрилонитрил-бутадиен-стирол (АВS), полиуретаны, полиамиды, термоэластопласты, полисульфоны и полиэфирэфиркетоны (PEEK) также находят специализированное применение в медицинских приборах, особенно там, где требуются высокие качественные характеристики. Смеси, такие как поликарбонат/ABS и поликарбонат/полиэстер, расширяют качественный диапазон медицинских пластмасс, сочетая лучшие свойства различных полимеров.

Компоненты глюкометра изготовлены с применением поликарбоната, смазанного фторопластом и армированного стекловолокном и нейлоном 6/6.

Поливинилхлорид (ПВХ)
По результатам большинства маркетинговых оценок, около 25% всех пластмассовых медицинских продуктов произведены из ПВХ. Основной причиной является низкая стоимость полимера, пригодность к широкому спектру применений и простота в обработке. Среди многочисленных медицинских применений ПВХ можно перечислить пакеты для крови, трубки, катетеры, оборудование для диализа, загубники и маски, оборудование для подачи кислорода, лабораторное оборудование, упаковки катетеров и приборов.
Как правило, в медицинских сортах ПВХ применяются термостабилизаторы для защиты не только от нагревания во время обработки, но и от возможного нагревания при хранении или автоклавировании. Исключительно эффективными термостабилизаторами ПВХ являются добавки бария и цинка, но в некоторых странах их применение в медицинских целях ограничено. В результате для стабилизации медицинского ПВХ при нагревании используются соединения кальция и цинка. Некоторые технологи разработали для медицинского ПВХ патентованные пластифицирующие составы, которые являются альтернативой распространенному пластификатору ди(2-этилгексил)фталату (DEHP). Хотя промышленные источники утверждают, что DEHP абсолютно безопасен, эта добавка вызвала некоторую озабоченность медиков Европы и Северной Америки.

Полипропилен
Высокая прозрачность, хорошие барьерные свойства и стойкость к облучению обеспечивают широкое применение полипропилена в медицинских приборах и упаковках. Производители медицинского полипропилена часто позиционируют его как конкурента ПВХ, стеклу и другим пластмассам. Стандартные применения полипропилена в области медицины включают блистерные упаковки, эластичные мешки, шприцы, трубки, больничные продукты одноразового применения, пробирки, мензурки, пипетки.
В медицинских продуктах полипропилен легко адаптируется к литейным пленкам или пленкам, полученным экструзией с раздувом, а также к совместной экструзии с другими материалами. Формирующийся рынок полипропилена, в частности, европейский, составляют парентеральное питание и диализные пленки.

Полистирол
Полистирол, будучи дешевым, имея пониженную плотность, прозрачность, устойчивость к деформации и адаптивность к стерилизации облучением, обладает многими свойствами, полезными для медицинского применения. Существуют две основных категории полимера: кристаллический полистирол и ударопрочный полистирол (HIPS). Медицинское применение кристаллического полистирола включает лабораторное оборудование, например, чашки Петри и лотки для выращивания культуры тканей. HIPS используется для термоформированных продуктов, таких как лотки для хранения катетеров, подносы для сердечных насосов, эпидуральные лотки. Кристаллический полистирол и HIPS также находят применение в оборудовании для искусственной вентиляции легких, поршнях шприцев, отсасывающих фильтрующих коробках. В области лабораторного оборудования и упаковок для инструментов и лотков полистирол конкурирует с ПВХ, полипропиленом и акрилами.

Полиэтилен
Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) широко применяется для производства медицинских трубок, поскольку его низкая цена, низкая вязкость, химическая инертность и технологичность составляют серьезную конкуренцию ПВХ. Еще один рынок ПЭВП составляют фармацевтические укупорочные продукты. Полиэтилен низкой плотности (ПЭНП) применяется в блистерных упаковках для хранения лекарственных средств – еще одна сфера конкуренции с ПВХ. Ультравысокомолекулярный полиэтилен (UHMW-PE) обладает исключительной ударопрочностью, высокой износостойкостью, сопротивлением растрескиванию при напряжении и высоким энергопоглощением. Благодаря этим качествам он является идеальным материалам для искусственных тазобедренных, коленных и плечевых суставов.

Поликарбонаты
Стандартными характеристиками поликарбонатов являются ударная вязкость, прочность, жесткость и сопротивляемость нагреванию при жаропаровой стерилизации. Эти свойства определяют выбор поликарбонатных смол для производства таких приборов, как мембраны фильтров для гемодиализа, держатели хирургических инструментов, корпусы оксигенаторов – устройств, насыщающих кровь кислородом и выводящих углекислый газ во время операций на открытом сердце. Дополнительные применения поликарбонатов в медицине включают безыгольные инъекторы, оборудование для перфузии, камеры сепараторов клеток крови, стопорные клапаны. Корригирующие линзы для глаз часто производят из поликарбонатов: в этом применении используется их свойство высокой прозрачности.

Безыгольные инъекторы – это инъекторы, отлитые под давлением из прозрачного, водонепроницаемого поликарбоната.

Стирольные сополимеры
Акрилонитрилбутадиенстирол (ABS) – жесткий, вязкий, ударопрочный и стойкий к химическому воздействию сополимер. Совместим со стерилизацией облучением и этиленоксидом. Медицинское применение ABS включает хирургические инструменты, вращающиеся зажимы, булавки, корпуса приборов, диагностические наборы, корпуса слуховых аппаратов.
Стиролакрилонитрил (SAN) отличается высокой прозрачностью, стойкостью к химическому воздействию, высокой способностью к переработке, твердостью, жесткостью, привлекательной глянцевой поверхностью и относительно низкой стоимостью. Стандартные медицинские рынки SAN включают уринометры, плоскопластинчатые диализаторы, одноразовые диагностические наборы, аппараты для перекачивания жидкости.

Термопластичный полиуретан (TPU)
TPU характеризуется превосходной прозрачностью, прочностью на растяжение и разрыв, стойкостью к химическому воздействию и износу. Смолы самой различной степени твердости также обладают исключительно гладкой поверхностью, сопротивляемостью грибковым организмам и микроорганизмам, прекрасной гидролитической устойчивостью. Указанные свойства позволяют применять TPU для изготовления медицинских трубок, кислородных масок, катетеров, устройств для доставки лекарств, соединительных трубок для внутривенных вливаний, манжет и трансдермальных пластырей.

Полиамиды (нейлон)
Полиамиды сочетают эластичность, твердость, вязкость и сопротивляемость скручиванию. При формовании в трубки они обладают высокой прочностью на разрыв. Полиамиды успешно применяются для производства расширяющих катетеров, так как они не перегибаются и не ломаются. Они не разрушаются физиологическими выделениями и не выделяют каких-либо вредных веществ в организм человека. В результате эти смолы не вызывают воспаление кожи или тканей. Некоторые сорта полиамидов были одобрены для применения в контакте с кровью, что позволяет использовать их в аппаратах для переливания крови, например, в качестве соединительных трубок, адаптеров, стопорных клапанов.

Катетер, изготовленный из нейлона 12, может быть введен с минимальным дискомфортом для пациента благодаря низкой степени взаимодействия материала с тканями тела.

Сульфоны
Полисульфоны устойчивы к высоким температурам и могут подвергаться любой стерилизации. Они часто применяются для производства стерилизуемого вакуумформованного медицинского оборудования. Полиэфирсульфоны, также известные как полиарилсульфоны, устойчивы к воздействию холодных стерилизующих средств, дезинфицирующих средств и гермицидов. Они применяются для производства хирургических инструментов. Полифенилсульфон, также называемый полиарилэфирсульфон, может подвергаться многократной стерилизации паром, а также устойчив к кислотам и щелочам. Основными применениями материала являются стерилизационные лотки, хирургические инструменты и аппараты для перекачивания жидкости.

Полифениленсульфид (PPS)
Полифениленсульфид (PPS) известен своей устойчивостью к деформации, вязкостью и жесткостью. Он может без вреда подвергаться многократной стерилизации и воздействию агрессивных дезинфицирующих средств. Используется в качестве заменителя металла в прецизионных механических элементах систем доставки лекарственного вещества к участку действия.

Жидкокристаллические полимеры (LCP)
Жидкокристаллические полимеры (LCP) обладают прочностью, жесткостью, устойчивостью к деформации и устойчивостью к ползучести. Они не разрушаются при воздействии высоких температур в процессе стерилизации. Они также могут быть отлиты в длинные тонкие отрезки. Их часто используют для замены металлов в сложных компонентах систем доставки лекарств. LCP также применяются в устройствах для минимально инвазивной хирургии.

Термопластические эластомеры (TPE)
Термопластические эластомеры (TPE) обладают мягкостью и эластичностью резины, но могут перерабатываться на традиционном формовом и экструзионном оборудовании. Они устойчивы к экстремальным значениям температуры. Например, по утверждению производителя, один из сортов TPE (Riteflex компании Ticona) сохраняет свои эксплуатационные свойства в диапазоне температур от -40°C до 121°C. Еще одним отличительным свойством TPE является устойчивость к обыкновенным растворителям, маслам, разбавленным кислотам и щелочам. В медицинской промышленности TPE используется для производства трубок, заглушек, трансдермальных пластырей и внутривенных пакетов.

Термопластические полиэфиры
Один широко распространенный термопластический полиэфир, полибутилентерефталат (PBT), обладает хорошими свойствами скольжения и износостойкости, устойчив к химическим веществам и гидролизу, а также проявляет исключительную устойчивость к деформации. PBT используется в механических частях систем доставки лекарственных средств и системы фильтров. Свойства и профиль использования ацеталей, также известных как полиоксиметилены (POM), аналогичны PBT.

PEEK
Полиэфиэфиркетон или PEEK, представляет собой конструкционный полимер с высококачественными характеристиками, который используется в медицинских областях, где предъявляются наиболее жесткие требования. Постоянная температура его применения достигает 260ºC, он может подвергаться длительному воздействию горячей воды или пара, не утрачивая своих свойств. PEEK обладает исключительной устойчивостью к деформации, высокой прочностью на разрыв и на удар. В медицине PEEK применяется для имплантируемых медицинских приборов и трубок для минимально инвазивной хирургии, например, установки стентов в артериях сердца. Другие применения включают катетеры, устройства доставки лекарств, хирургические инструменты и эндоскопы.

Другие смолы
Акриловые смолы – основанные на полиметилметакрилате (PMMA) – обладают высокой прозрачностью, а также относительной прочностью, устойчивостью к химическому воздействию и совместимостью с биологическими тканями. В области медицины акрилы применяются для производства соединителей для трубок, кювет, расширителей и других приборов, требующих высокой прозрачности. На некоторых рынках акрилы конкурируют с поликарбонатами.
Полиэфиримид (PEI), аморфный термопластик, обладает прекрасно сбалансированными физическими свойствами и совместим с любыми методами стерилизации. Форма этого полимера остается стабильной при самом широком диапазоне температур. Стандартным рынком PEI являются хирургические зонды, которые подвергаются многократной стерилизации и чистке.

Благоприятные перспективы
Производители упаковки, продавцы и потребители упакованных товаров должны идти в ногу с «умной» упаковкой, в противном случае, они создают риск для своего бизнеса и даже для себя лично: их продукция и ее применение быстро станет безвозвратно устаревшей. Другие предприниматели, используя «умную» упаковку, смогут предоставлять целый ассортимент социальных услуг, обеспечивать безопасность для окружающей среды, вести политику премиальных цен и прибыли. Невежи останутся далеко позади. Они слишком поздно узнают о существовании новых законов, которые вводят обязательное применение некоторых видов «умной» упаковки на благо человечества.

Гордон Графф
www.omnexus.com