聚酰胺PA在医用卫生材料中的应用和相关商品牌号

医用卫生材料是在医疗过程中使用、与人体组织直接或间接接触的特殊功能材料。因此，对于医用卫生高分子材料，特别是植入类的医用高分子材料，应满足无毒性、化学惰性、组织相容性、血液相容性、耐生物老化性、可消毒性、不致癌以及易加工等性能，以保证材料对人体的安全性。

PA材料与天然人体组分蛋白质大分子具有相似的酰胺类结构，具有良好的生物相容性，不易使生物体细胞产生刺激信号。此外，其还具有良好的化学稳定性和可控的机械性能等。同时，细胞可以吸附在PA材料表面。

这些特殊性质都使PA医卫材料，特别是植入PA材料在减轻质量、改变力学性能、特别是在促进植入PA材料与人体之间建立相互力学作用等方面起到有利作用。由于PA优异的力学性能以及自身的生物兼容性，自20世纪70年代以来，PA及其复合材料被广泛用于医用卫生材料中。


PA医用卫生材料

PA被广泛用作医用缝合线、医用导管、导管球囊、牙种植体、抗菌复合材料、3D打印生物医用设备、骨生长支架、药物运输材料、伤口愈合敷料等医卫材料中（见图1）。PA作为医用卫生材料时主要利用了其优秀的尺寸特性、力学性能、柔韧性、低吸湿性等。一般来说，PA通常作为短期植入材料如缝合线和假牙时，其植入时间小于21d，因此通常不考虑其细胞黏附性等特性。

图1 PA医用卫生材料

01 医用PA导管及球囊

医用导管是插入人体内的柔软中空管，有助于尿液引流或者在心脏病和肠胃病的诊断和治疗中用作各种应用的导丝器。PA医用导管也可以用在静脉滴注中，其主要可由PA6、PA66、PA11和PA12制备。

Fathullah等提出以PA66为原材料，利用注压法制备导尿管中的侧管代替传统铝制导尿管侧管，以降低导尿管的制备成本。PA66制备的导尿管侧管在各项测试中表现出的性能与传统侧管一致，并可以将导尿管侧管的制备成本降低83.3 %。在作为心脏导管的PA材料中，能够形成具有良好尺寸公差细管的能力是关键，其可以满足导管在极细血管中由于心脏跳动承受循环收缩压力的应用需要。而在一些导管的顶端会配有柔软的球囊，其与导管可配套使用，起到扩张和清除血管中的堵塞、药物输送以及医用支架的运输等作用。医用PA球囊材料通常由PA11和PA12制得，因为球囊材料在使用时需要在承受高压的同时保持其刚性结构，同时由于心脏导管内径的尺寸限制，PA材料需具有足够的韧性以满足尽量小的设计需要。

目前，与医疗级别导管生产有关的PA商品牌号主要有以下几种。Akulon® Care（PA6）由荷兰DSM公司生产，其K1G6（30%玻璃纤维增强PA6）和K1U（PA6）型号均可以通过注射成型加工用于医用导管的制备。Best™ Brachytherapy Kit （6.0FR⁃30）（PA66）是由美国Best Medical International公司生产的医用导管，可以用于多导管间质乳腺近距离放射治疗中。Zeus® （PA66）是由美国Zeus公司生产的导管夹套材料，其中可以加入玻璃纤维增强刚性和抗疲劳强度。此外，其还具有极好的韧性和弹性。Arkema Pebax® （聚醚嵌段PA）由法国Arkema公司生产，可以作为医用导管（球囊、血管成形术导管和导尿管）以及医用防护服材料，其具有质轻、易加工、可伽马射线和蒸汽杀菌、耐化学腐蚀性、低摩擦阻力、透气性以及抗静电等一系列优点。Rilsamid® （PA12）和Rilsan® （PA11）也由法国Arkema公司生产，其适用于挤出、注塑、滚塑和吹塑等加工工艺。其具有良好的生物相容性、耐化学腐蚀性、耐蒸汽/伽马射线/环氧乙烷杀菌、质轻以及尺寸稳定等优点，可以用于制备医用导管或球囊材料。其中，Rilsamid® AESNO MED和Rilsan® BESNO MED是生产医用导管的两个主要牌号。Grilamid® （PA12）由瑞士EMS公司生产，可通过注塑、薄膜挤出和吹塑等方式加工。其具有吸水性低、耐化学腐蚀性和耐候性好、耐水解、密度低、低温下耐冲击强度高等优点，可以被用作制备导管球囊。Vestamid® （PA12）由德国Evonik公司生产。Vestamid® Care ML具有高尺寸稳定性、高抗拉强度以及低摩擦阻力等优点，可以用于制备血管成形术球囊导管。Vestamid® Care ME为聚醚嵌段PA（PA12）弹性体，根据模量需求可用于导管结构中的不同部分。同时，其还具有光热稳定性。ProtoCath™（nylon）由美国Nordson公司生产，PA材料可用于制备高压球囊，具有高强度。目前，由PA66制备的导管由于具有吸水性，具有尺寸不稳定性。PA12吸水性较低，尺寸稳定性较好，因此显示出其作为导管材料的独特优势。

02 PA牙托材料

PA是一种理想的假牙基托材料，其韧性可以提供舒适性，同时其可以起到固定假牙的作用。同时，PA材料还具有高弹性，与非晶的PMMA相比，PA为结晶材料，具有低溶解性、高耐热性、高力学强度和高韧性。此外，其还具有毒理安全性、低分解性。由于PA6比PA12亲水性更大，吸水性更强，因此PA6的尺寸稳定性比PA12差。

目前广泛被用作假牙基托材料的PA多为PA12，常见的销售商品牌号有Valplast®（PA12）、Breflex®（PA12）和Flexite®（PA弹性树脂）。在正常使用情况下，这些假牙托的使用寿命可以长达5年。

03 PA缝合线

医用缝合线主要被用作缝合伤口、减少感染并且保护伤口下组织。金线、银线、铁线、钢线、动物肠线、动物毛发、蚕丝、树皮和植物纤维等材料都曾被用作或正被用作医用缝合线。一些合成类材料，如聚乳酸⁃乙醇酸等也可被用作医用缝合线。然而，目前没有一种医用缝合线可以满足所有种类伤口缝合的医用需要。

医用缝合线的选择取决于伤口缝合区域的组织层数、伤口缝合区域张力、缝线放置深度、有无水肿、缝合线预计取出时间、缝合线强度、韧性、是否易打结、打结牢度以及是否可能引起炎症等。因此，目前医用缝合线的发展趋势是尽可能同时满足上述需求，另外加入其他功能，如药物输送、细胞运输、抗菌等以促进伤口愈合。制备医用缝合线的材料在性能方面需考虑长纤结构、纤维粗细、降解性能、抗张强度、表面结构、质感、刚度以及柔韧性等。

目前已经商业化的PA缝合线多由PA6或PA66制备得到，具有高强度、高细度以及高韧度。PA缝合线的特点是不可吸收、表面顺滑且具有低摩擦阻力、坚韧、有弹性。但与聚丙烯（PP）等缝合线相比，其缺点为打结性差，需要在缝合处打多个结节以确保伤口闭合。

目前临床使用的PA6或PA66医用缝合线主要为标准缝合线，包括长单丝结构、假长单丝结构、编织结构、双向带刺缝合线长单丝结构以及皮芯结构的PA缝合线。编织类PA缝合线由于其感染风险更高，因此使用率不高。目前广泛使用的PA缝合线为长单丝类材料。在体内研究中，单丝或复丝PA缝合线的降解速度为15%~20%/年。一些常见的临床使用的非吸收PA缝合线的性质及应用如表1所示。不同牌号的缝合线具有不同的尺寸和直径。根据文献，并没有证据证明缝合针头或缝合线的尺寸对伤口并发症有影响。然而，为了最大限度地减少组织损伤和组织内异物，缝合线应在满足抗拉强度的同时选择最小尺寸。单丝缝合线缝合伤口时阻力更低，而复丝缝合线具有较高的抗拉强度和柔韧性，但是与组织摩擦较大，同时存在造成术后缝合窦道和感染的风险。因此，需根据患者和伤口实际需要进行手术缝合线的选择。

表1 PA医用缝合线

04 抗菌PA材料

PA医用卫生材料与人体组织接触或在体液环境中由于细菌等微生物滋生，可导致PA材料或仪器表面形成细菌生物膜，影响其医用性能，甚至导致强烈的免疫反应。此外，细菌滋生极易造成感染，严重者可引起生命危险。因此，需要赋予PA医用卫生材料抗菌功能，以提高其使用安全性。可以通过向PA材料中加入无机/有机抗菌剂、抗生素等细菌灭活试剂，或者通过灭菌消杀方法获得清洁卫生的PA材料。目前广泛使用的PA类抗菌材料大多是通过化学修饰方法得到的。

PA66纤维或织料可以通过将其表面化学改性，接枝氯胺类化合物从而获得杀菌功能。氯胺类化合物的N—Cl键在水中可以断裂生成具有强氧化性的活性氯成分，其可以非选择性氧化灭活各种细菌微生物，从而实现PA材料的自清洁和抗菌功能。此外，抗菌后的PA⁃氯胺材料经过氯活化后又可重新获得抗菌性能，可以实现抗菌材料的循环使用。Ryšánek等则将其他种类的抗菌剂，包括氯己定（CHX）、1⁃十二烷基三甲基溴化铵（DTAB）以及苄基三甲基溴铵（BTAB），利用静电纺技术制备得到了抗菌PA6纤维材料。3种改性的PA6/DTAB、PA6/BTAB、PA6/CHX PA纤维材料均具有良好的抗菌功能。

利用染料对PA纤维进行染整整理，也可以赋予PA材料抗菌特性。Haji等先利用大气等离子体技术对PA6纤维进行处理和改性，同时使用硫酸铜作为媒染剂，提高天然染料黄连素的上染率和色牢度，赋予PA6纤维材料抗菌作用。染色后的PA材料对金黄色葡萄球菌和肺炎克雷伯杆菌均具有灭活作用（灭活效率约90 %）。Mohammadkhodaei等合成了2种偶氮酸性染料，并利用分散染色法将其上染PA6织物，赋予PA织物对革兰阳性细菌和革兰阴性细菌的抗菌性。

向PA材料中加入金属银离子或者银纳米颗粒也可以实现细菌灭活功能。金属银离子可使细菌中蛋白质灭活，而银纳米颗粒则可凭借其极小的尺寸进入细菌内部，再生成银离子使细菌灭活。Shi等利用一步合成法和静电纺丝技术，以静电纺溶剂为还原剂将硝酸银原位还原为银纳米颗粒均匀附着在PA6纤维上。研究结果表明纳米颗粒的附着提高了PA6纤维材料的玻璃化转变温度以及结晶度，同时赋予PA6纳米纤维材料持久稳定的抗菌功能，可以实现对革兰阴性的大肠杆菌和革兰阳性的蜡状芽孢杆菌的有效灭活。其他的一些金属氧化物，例如氧化锌和二氧化钛等与PA材料混合也可以赋予其抗菌性能。Pant等利用静电纺技术制备得到了PA6/TiO2纳米纤维材料。TiO2纳米颗粒的加入提高了PA纤维材料的亲水性以及防污性能，同时提高了材料的力学性能、紫外保护作用以及抗菌性能。Panthi等同样利用静电纺丝技术，将醋酸锌与PA6进行混纺，得到了纳米纤维材料。随后对此纳米纤维材料进行了水热处理，PA6纤维中的醋酸锌可以被还原为氧化锌纳米颗粒，得到的PA6/ZnO纳米纤维材料具有良好的抗菌性。

将细菌抗生素加入PA医用卫生材料中，例如医用导管、植入体、牙科种植体等，并实现抗生素的缓释，以实现持久抗菌作用也是获得抗菌PA材料的重要方法，可以为长期使用的PA植入材料提供持续、稳定的抗菌作用。抗生素可以通过化学方法接枝修饰在PA材料表面或包覆在PA材料中实现抗菌效果。Haley等以编织类PA缝合手术线（Surgilon®）为基材，在其表面涂覆1层聚环糊精，用以负载抗炎和抗微生物药物，如利福霉素和米诺环素等，用以治疗慢性创伤，有助于伤口愈合并降低副作用和抗药性。实验证明，聚环糊精的涂覆不会降低PA缝合线的力学强度。体外实验也表明改性后的PA材料的药物持续释放功能可保持5周，抑菌功能可保持4周，消炎功能可保持2周，使材料在保持临床功能的同时具有良好且长效的创伤修复能力。O′Neill等在慢性桡骨骨髓炎的治疗中将庆大霉素、万古霉素和妥布霉素混合制备凝珠，并将其附着到PA缝合线上，可以有效防止感染。

一些研究人员将PA材料与其他聚合物复合，制备得到了具有抗菌功能的PA复合材料。Rossi等利用反应挤出工艺将PA66与聚醚胺反应，通过PA材料和聚醚胺材料的端基结合，制备得到了PA复合材料，在保留了PA材料优点的同时使其具有更好的亲水性能以及抗菌性能。Lian等将二甲基化的环状赖氨酸与己内酰胺开环共聚，后对得到的聚合物进行季铵化，得到了具有季铵盐结构的PA6材料，其具有良好的物理和力学性能以及优异的抗菌性能。

05 3D打印PA医卫材料

3D打印可以将PA材料转为特定大小、形状的医卫材料零部件，从而满足不同应用场景的需求。3D打印PA材料可以被应用于牙科和整形领域。例如，利用3D打印制备PA6⁃Al⁃Al2O3复合长纤材料可以被应用于医用材料领域。此外，还可以利用3D打印技术制备得到PA645膝盖植入材料。Al‑Takhayneh等以碳纤维加强的PA6为原材料，制备了3D打印的手术缝钉，其具有优秀的力学强度以及延展性。Jacks等利用3D打印技术制备了PA12多孔支架材料用于骨移植和骨骼修复，可以作为细胞生长、分化以及生物矿物形成的基质。向PA12多孔支架中添加纳米材料，例如原硅酸四乙酯和氧化铁纳米颗粒等可以制备得到不同纳米复合材料，为细胞提供不同生长环境。

06 医用PA骨生长支架

PA材料也可单独或与聚合物、生物陶瓷材料复合用以制备骨组织工程材料。这主要利用了PA材料与人体细胞的良好兼容性，以及PA材料在人体体液环境中具有的良好化学稳定性。有研究人员利用喷气纺纱技术制备得到了PA6垫片，并模拟人体外体液环境研究了其矿化能力。也有研究人员利用双注射器静电纺丝技术制备得到了聚氨酯/PA6/明胶复合材料的混合纤维骨生长支架，可诱导磷灰石形成并促进成骨细胞类细胞增殖。

PA6纳米纤维材料由于其良好的生物亲和性也被广泛用作骨生长支架材料。Pant等将明胶与PA6共混通过静电纺技术制备复合材料应用于组织工程中，明胶的应用可以提高PA材料的生物亲和性和细胞兼容性。Abdal⁃hay等利用水热法在PA6静电纺纳米纤维材料上覆盖了1层聚乙烯醇（PVA）薄膜，制备得到了亲水的纳米纤维支架，其对细胞具有良好的附着作用，可以促进骨组织再生。因此，PA的纳米纤维材料是一种具有十分广阔应用前景的骨组织修复材料，可以应用在生物工程等领域。

07 药物输送类PA医用材料

PA类药物输送材料早在20世纪70年代便被广泛研究，以期得到一种可控的药物输送系统。药物输送机制主要基于将药物保存在由聚合物形成的微纳米球中，或保存在聚合物基质材料中，并以稳定的速率洗脱药物，实现药物输送。在PA材料中，主要是通过将PA材料水解，破坏存药微球而实现药物输送。有研究人员通过层层组装技术，得到了创伤修复用含淀粉酶涂层的PA绷带材料。也有研究人员提出了利用PA6的纳米纤维材料、或PMMA/PA6的复合材料、将药物包覆在聚合物基材中。利用纳米纤维材料作为药物运送载体的主要优点是其可将药物运送到人体中的特定位置。此外，不同种类的药物均可以通过直接包覆作用利用纳米纤维材料实现药物输送。

药物输送作用也可用于PA缝合线材料中，主要起到缝合伤口组织的微生物灭活作用。Lee等、将聚乳酸⁃乙醇酸共聚物与布洛芬共混后静电纺丝，制备得到了具有药物输送功能的纳米纤维片，后将其缠绕到PA手术缝合线（Ethicon®）上，得到了改性PA手术缝合线，可以在不影响缝合线力学强度以及生物兼容性的同时提供缓解疼痛的功能。Parikh等、将左旋聚乳酸、聚乙二醇、西罗莫司等药物通过静电纺丝技术制备得到纳米纤维，后将其覆到PA手术缝合线（Ethicon®）上，可有效降低血管吻合术后并发症发生的可能性。

08 创伤修复PA医用材料

PA材料也被用作创伤修复材料修复慢性创伤及烧伤等伤口。Biobrane®是由PA网、硅胶膜、胶原涂层复合得到的合成生物材料，作为临时的外表皮类似物的皮肤覆盖层，主要在深II度烧伤治疗过程中对坏死组织进行清创术后使用。TransCyte®与Biobrane®的组成成分类似，被用作切除烧伤后等待自体移植物期间的创伤覆盖物。其由PA网构成，并接种培养了已经失活的来自新生儿包皮的纤维母细胞，其分泌的细胞外基质成分和生长因子有助于创伤生长愈合。

静电纺丝技术也被广泛应用于PA类创伤修复材料的制备中。Keirouz等利用同轴静电纺丝技术，以PA6为芯结构提供力学性能，以聚环氧乙烷/壳聚糖为皮结构提供抑菌性能，制备得到了具有皮芯结构的复合纳米纤维假体网材料，用于预防在疝气治疗中植入假体网材料的细菌污染问题。Nur等利用静电纺丝技术和静电喷射技术制备得到了PA6/蜂蜜/硼酸复合纳米纤维垫，用于促进伤口愈合。硼酸的加入可以提高复合材料的亲水性，并提供抗菌性能，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有良好的抗菌效果。

瑞士EMS公司生产的医用级别尼龙材料应用于内窥镜部件中

其他常见PA医用卫生材料及牌号

除上述文献中提及的PA医用卫生材料外，目前已经商品化生产的PA类医卫材料还包括以下几种。同时，也列举了其在医用材料中的具体应用。

美国Ascend公司HiDura MED®系列PA产品（PA66/工程材料）可用于医疗耐用品（牙套、支架、医用家具）、药物输送（ 过滤设备和膜、管道、流体连接器和自动注射器 ）、手术器械（手术刀柄、牙科器械、镊子和夹子）、医疗设备（外壳、保护套、线缆、传感器、连接器和可穿戴设备）、伤口护理（缝合线、胶带和伤口锁合装置）中。其中，HiDura™ MED AG33 NT0862材料是玻璃纤维强化的PA66可注射成型树脂，可被用作牙科器械、矫形器械和辅助器械、机器人手臂、灭菌托盘、手术刀刀柄、钳子、牵开器、夹子、轮椅、住院床、医卫设备外壳等医用材料。HiDura™ MED AI1 NT0861材料是高抗冲改性的PA66树脂，可用于机器人手臂、轮椅、住院床、医卫设备外壳等医卫材料中。HiDura™ MED AP NT0860材料是未经任何填充的PA66树脂，可以用作矫形护具和辅助器械、机器人手臂、轮椅、住院床、医卫设备外壳、配件连接器和鲁尔接头等医卫材料。

荷兰DSM公司Novamid®Care（PA6/PA66共聚物）系列产品可用作静脉输液袋和医疗包装材料。

法国Arkema公司高性能PAPebax®（聚醚嵌段PA）系列产品可用于导管和球囊、输液管接头、手术衣、注射器针头配件、血管造影和血管成形术导管、泌尿导管、动脉导管、肠胃导管、滴水袋、绷带、透气膜、无纺布薄膜中。Rilsan®（PA11）系列产品可用于血管造影和血管成形术导管、滴水袋、输液管和输液袋的水龙头和配件、注射器针头配件、隐形眼镜加工模具中。Rilsamid®（PA12）系列产品则可用于血管造影和血管成形术导管、输液管和输液袋的水龙头和配件、注射器针头配件、隐形眼镜加工模具中。

德国Evonik公司德固赛VESTAMID® Care ML17（PA12）系列产品可应用于管件、医疗/护理用品和医疗器械中。