Medicinska textilier

Hälsopersonal i PPE-kit

Medicinska textilier är olika fiberbaserade material avsedda för medicinska ändamål. Medicinsk textil är en sektor av tekniska textilier som fokuserar på fiberbaserade produkter som används i hälsovårdstillämpningar som förebyggande , vård och hygien. Användningsspektrumet för medicinska textilier sträcker sig från enkla bomullsbandage till avancerad vävnadsteknik . Vanliga exempel på produkter tillverkade av medicinska textilier inkluderar förband , implantat , kirurgiska suturer , vissa medicinska apparater, vårdtextilier, blöjor , mensskydd , våtservetter och barriärtyger.

Medicinska textilier inkluderar många fibertyper , garn , tyger, non-woven material, vävda , flätade, såväl som stickade tyger . Fysiska och kemiska förändringar av fiberarkitekturer, användning av funktionella ytbehandlingar och produktion av stimulikänsliga material är viktiga metoder för att utveckla innovativa medicinska textilier.

Framsteg inom textiltillverkning och medicinsk teknik har gjort medicinsk sjukvård till en viktig industri inom textil. Textilier används i produktionen av en mängd olika medicintekniska produkter, inklusive ersättningar för skadade, skadade eller icke-fungerande organ. Tillverkning av medicinska textilier är en växande sektor. Det finns många anledningar till dess tillväxt, såsom ny teknik inom både textilier och medicin; åldrande befolkningar; växande befolkningar; förändringar i livsstil; och längre förväntad livslängd. Dessutom covid-19-pandemin en högre efterfrågan på vissa medicinska textilapplikationer [som PPE , medicinska klänningar och ansiktsmasker ], och det fanns brist över hela världen. Till och med Kina , världens största tillverkare av sådana applikationer, har kämpat för att hänga med efterfrågan.

Historia

Achilles bandagerar Patroclus . Tondo av en attisk rödfigur kylix , ca. 500 f.Kr., från Vulci .

Koppargravyr av doktor Schnabel (dvs. Dr. Beak), en pestläkare i 1600-talets Rom, cirka 1656

Naturfibrer har använts i medicinska tillämpningar sedan urminnes tider. Användningen av skenor , bandage och mätare är mycket gammal. En gammal sanskrittext om medicin och kirurgi, Sushruta Samhita , kategoriserar Kausheya under "förbandsartiklar". Konceptet med personlig skyddsutrustning (PPE) för läkare går ända tillbaka till 1600-talet . Pestläkarens dräkter var avsedda att skydda pestläkare från sjukdomen under utbrott av böldpesten i Europa. Enligt beskrivningar var kostymerna vanligtvis sammansatta av kraftigt tyg eller läder och var vaxade.

Betydelse

Kaliforniens guvernör Gavin Newsom talar om brist på PPE och köp i maj 2020.

Medicinska textilier har en avgörande roll för att bevara mänskligt liv. Så t.ex. medicinska textilapplikationer (PPE täcker alla, N95-masker) var i hög efterfrågan och ett knappt utbud under covid-19-pandemin , vilket resulterade i allvarliga brister. Med tanke på bristen Världshälsoorganisationen i februari 2020 användningen av medicinska nödvändigheter såsom personlig skyddsutrustning och masker, etc. till enbart frontlinjearbetare (PPE inkluderar klänningar, förkläden, masker, handskar, medicinska masker, skyddsglasögon, ansiktsskydd och andningsskydd, dvs N95 eller FFP2). PPE skyddar medicinsk personal från sjukdomar, infektioner [från virus eller bakterier]. PPE-duken fungerar som en barriär med kapacitet att förhindra att föroreningar kommer in i kroppen genom andningssekret, blod och kroppsvätskor .

Masker kan skydda friska människor från sjukdom genom att begränsa spridningen av andningsdroppar och aerosoler .

Typer

Kategorier av fibrer, tyger och material

Det finns fyra olika grupper av fibrer, tyger och material som används i medicinska textilprodukter.

Typer av fibrer, tyger och material i olika medicinska textilprodukter
Kategori	Medicinska textilprodukter
Extrakorporeala enheter	Konstgjorda organ såsom lunga , lever och njure , etc.
Implanterbara material	Vaskulära transplantat, suturer, konstgjorda leder och ligament.
Icke-implanterbara material	Förband, bandage, och gips osv.
Hygien- och hälsoprodukter	Kläder, operationsrockar, sängkläder och våtservetter osv.

Olika typer av fibrer och tillverkningssystem används för produktionen av de olika medicinska textilprodukterna.

Kategori för utomkroppsliga enheter

Extrakorporeala enheter är de konstgjorda organ som förblir utanför kroppen när man behandlar en patient. Extrakorporeala enheter är användbara vid hemodialys och hjärtkirurgi .


Fiber- eller materialtyper	Extrakorporeala enheter
Viskos (ihålig typ)	Konstgjord lever
Polyuretan	Konstgjort hjärta
PP	Lungor

Kategori implanterbara material

Implantat är medicinsk utrustning som används för att ersätta en saknad biologisk struktur, för att upprätthålla en skadad biologisk struktur eller för att förbättra en befintlig biologisk struktur. Till skillnad från en transplantation, som är biomedicinsk vävnad som har transplanterats, är medicinska implantat konstgjorda anordningar som konstgjorda ligament och kärltransplantat, etc.


Fiber- eller materialtyper	Tillverkningssystem använt	Implanterbara material
Polyester, polytetrafluoreten	Vävning, stickning	Kardiovaskulära implantat som kärltransplantat och hjärtklaffar
Silikon, polyeten , polyoximetylen		Ortopediska implantat som konstgjorda ben och leder
Polymjölksyra , polyglykolid , kollagen	Monofilament eller flätad	Biologiskt nedbrytbara kirurgiska suturer
Stål, Polytetrafluoreten, Polyester, Nylon	Monofilament eller flätad	Icke biologiskt nedbrytbara kirurgiska suturer
		Mjukdelsimplantat som följande:
Polyester, polyamid, polytetrafluoreten, polyeten Kitin Poly(metylmetakrylat) , kollagen , kisel		Konstgjord sena Konstgjord hud Konstgjord hornhinna och kontaktlins
Polyester, kol	Flätning	Ligament
Lågdensitetspolyeten	Nonwoven	Brosk

Kategori för icke-implanterbara material

Icke-implanterbara material används externt och kan komma i kontakt med huden eller inte. Till exempel bandage, gips, ortopediska bälten, tryckplagg m.m.


Fiber- eller materialtyper	Tillverkningssystem använt	Icke-implanterbara material
Nylon, bomull och spandex	Stickning och vävning	Kompressionsbandage
Bomull, viskos, polyamid och spandex	Vävning, stickning och nonwoven	Vanliga bandage som är elastiska eller icke-elastiska
Bomull, viskos, polyuretanskum, polypropen och polyester	Vävning, nonwoven	Ortopediska bandage
Bomull, Viskos	Stickning, vävning	Mätare
Bomull, viskos, plastfilmer, glas, polypropen och polyester	Stickning, vävning och nonwoven	Plåster
Bomull, Viskos	Nonwoven	Absorberande dynor i sårvård
Bomull, Chitosan	Vävning	Antimikrobiella förband

Hygien och hälsoprodukter kategori

Termen "hygien- och hälsovårdsprodukter" hänvisar till en mängd olika material som används för att upprätthålla hygien, säkerhet och vård för medicinsk personal och patienter. Kirurgiska draperier, klänningar, uniformer, kläder, kepsar, våtservetter, masker och sängkläder för sjukhus alla ingår i denna kategori


Fibertyper	Tillverkningssystem använt	Hygien- och hälsoprodukter
Polyester, polypropen	Nonwoven	Skyddskläder
Bomull polyester	Vävning	Uniformer
Polyester, polypropen, bomull	Vävning, nonwoven	Medicinska klänningar
Polyester, Viskos, Glas	Nonwoven	Masker
Bomull	Vävning	Lakan och kuddfodral
Polyester Bomull	Vävning, stickning	Filtar
Polyester, superabsorberande polymer	Nonwoven	Blöjor

Egenskaper

Produkter tillverkade av medicinska textilier är specialtillverkade textilbaserade produkter som används i medicinska tillämpningar. Dessa produkter används för förebyggande, vård och hygienändamål. En kombination av egenskaper beaktas vid val av material, vilket till stor del beror på den specifika användningen . Materialen som används i medicinska textilprodukter måste ha följande egenskaper: styrka, mjukhet , biokompatibilitet , elasticitet , flexibilitet, icke-toxicitet , icke- cancerframkallande , icke-allergiframkallande och luft- och vattenpermeabilitet .

Biotextilier är konstruktioner gjorda av textilfibrer som används i både implanterbara och icke-implanterade applikationer. Deras prestanda bedöms utifrån deras biofunktionalitet, biokompatibilitet och biostabilitet. Till exempel biostabilitet i närvaro av kroppsvätskor och celler .

Material och teknik

Fibrer

Översikt

Medicinsk utrustning tillverkas vanligtvis helt eller delvis av fibrer. En medicinteknisk produkt definieras som varje produkt avsedd för medicinska ändamål. Det kan vara en maskin, ett reagens för användning i labbet, programvara, en apparat, ett instrument eller ett implantat. För medicinskt bruk baseras fiberval på vissa kriterier för avsedd användning. I första hand väljs fibrer på basis av deras biologiska nedbrytbarhet eller icke-biologisk nedbrytbarhet. Förutom biologisk nedbrytbarhet beaktas också styrka, elasticitet och absorptionsförmåga.

Naturliga fibrer

Naturfibrer som bomull, siden och viskos (en regenererad cellulosafiber) används i hygien- och hälsoprodukter, såväl som icke-implanterbara material. Polyester, nylon, polypropen, glas och kol är alla exempel på syntetiska fibrer som används i medicinska textilier. Fibrer som absorberas inom tre månader av vårt biologiska system anses vara biologiskt nedbrytbara, och fibrer som kräver mer än sex månader att absorbera kallas icke-biologiskt nedbrytbara. Dessa fibrer är kategoriserade enligt nedan:


	Biologiskt nedbrytbar	Ej biologiskt nedbrytbar
Fibrer	Bomull	Polyester
	Viskos	Polypropen
	Polyamid	Polytetrafluoreten
	Polyuretan

PLA- och PGA-fibrer

Suturer gjorda av polyglykolsyra. Dessa suturer är adsorberbara och bryts ned av kroppen över tiden.

Polymjölksyra , även kallad PLA, är en biologiskt nedbrytbar, biosorberbar eller bioabsorberbar polymer som används för att producera många typer av implantat som naturligt upplösande stentar . Polyglykolid eller polyglykolsyra, även kallad PGA, är en biologiskt nedbrytbar och termoplastisk polymer. PGA-sutur kategoriseras som ett absorberbart syntetiskt flätat multifilament.

Andra polymerer


	Biologiskt nedbrytbar	Ej biologiskt nedbrytbar
Polymerer	Alginat
	Kollagen
	kitin
	kitosan

Senaste utvecklingen

Termen "medicinsk textil" avser olika produkter gjorda av textilmaterial (fiber, garn eller tyg) som används i medicinsk miljö. Även om både naturliga och syntetiska fibrer används i medicinska textilier, är egenskaper som elasticitetsmodul, draghållfasthet och hårdhet mestadels fasta faktorer i naturfibrer och har visat sig vara mer hanterbara i syntetiska fibrer. Den senaste tidens fiberutveckling har en betydande inverkan på fyra primära områden av medicinska textilier: hygienprodukter, implantat, icke-implanterbara medicinska textilier och extrakorporeala medicinska textilier.

Medicinska textilier fungerar som en bro mellan biologiska vetenskaper och ingenjörsvetenskap. Framstegen inom materialvetenskap och relaterad forskning har resulterat i introduktionen av nya fibermaterial och tillverkningsprocesser för den medicinska sektorn. Som ett resultat av nya teknologier som 3D-utskrift , elektrospinning och smältblåsningsteknik i textilier har läkarkåren nu tillgång till ett varierat urval av textila material med varierande design och kvaliteter.

Smältblåsning är en väletablerad teknik för tillverkning av mikro- och nanofibrer, där en polymersmälta extruderas via små munstycken omgivna av en höghastighetsblåsgas. Smältblåsta mikrofibrer har vanligtvis en fiberdiameter på 2–4 μm, men kan vara så liten som 0,3–0,6 μm eller så stor som 15–20 μm. Smältblåsningsteknik hjälper till att producera filtreringsprodukter som N95-masker och kvinnliga hygienprodukter.

Medicinska textilier använder rörformiga tyger med noggrant utvalda material som är biokompatibla, icke-allergiska och icke-toxiska. Till exempel används Dyneema, PTFE, Polyester och Teflon för implantat. Materialtypen varierar beroende på implantatområdet; till exempel polytetrafluoreten att föredra för stentimplantat på grund av dess non-stick- egenskaper, medan polyolefin används för mesh-implantat.

Vectran , en tillverkad fiber från flytande kristallpolymer , används vid tillverkning av medicinsk utrustning, till exempel implantat och vissa kirurgiska anordningar.

Intelligenta textilier kan användas för såväl sjukdomshantering som för fjärrövervakning . Intelligenta textilier kan övervaka hjärtfrekvens och blodtryck , som är kritiska komponenter i medicinsk diagnos , och att kontrollera dem minskar avsevärt förekomsten av allvarliga hälsorubbningar. Rörelsemönster och elektroencefalogram används för att diagnostisera neurologiska sjukdomar och för att vägleda behandlingsbeslut.

Fasförändringsmaterial är användbara i medicinska textilier eftersom de kan användas för att återuppvärma hypotermipatienter mjukt och exakt. Dessutom kan PCM inkorporeras terapeutiskt i elastiska omslag eller ortopediska ledstöd. Det gör det enkelt att ge värme- eller kylterapi till leder eller muskler samtidigt som du bär ett bandage.

Material med formminnespolymerer som har förmågan att hantera temperaturanpassning av fukt kan förbättra den termofysiologiska komforten för patienter.

Fibertyger med två eller flera fiberskikt används i stor utsträckning i en mängd olika tillämpningar, inklusive vävnadskonstruktionsställningar, våtservetter, sårförband och barriärmaterial.

Mikrofluidisk spinnteknik används för att tillverka många typer av fibrer. På grund av dess enkla manipulation, höga effektivitet, kontrollerbarhet och miljövänliga kemiska process, har mikrofluidsystem identifierats som en lämplig mikroreaktorplattform för produktion av anisotropa fibrer.

Ansökningar

Medicinska textilier täcker ett stort användningsområde som inkluderar sårvård , sjukdomshantering, förebyggande kläder , bandage, hygien ( sjukhuslinne ), etc. Medicinska textilier är användbara vid första hjälpen, vid behandling av ett sår eller för att hålla ett sår eller sjukdom i rätt skick under medicinsk behandling hjälper de också till att skydda vårdpersonalen från infektioner och infektionssjukdomar .

Sårvård

Stickning, vävning, flätning, virkning, kompositmaterial och non-woven-tekniker är alla olika tygtillverkningssystem som används i modern sårvård. Forskningsämnen inom medicinska textilier inkluderar material och produkter med avsevärt överlägsna egenskaper framställda med hjälp av avancerad teknologi och nya metoder. Nya medicinska textilier är ett framväxande område med betydande tillväxt inom sårbehandlingsprodukter. Dessa är alla viktiga egenskaper hos sårvårdsfibrer och förband. De är icke-toxiska, icke-allergiska, absorberande, hemostatiska, biokompatibla, andningsbara och icke-toxiska. De har också goda mekaniska egenskaper. Kitosan, alginat, kollagen, branan ferulat och kolfiberbaserade varor erbjuder många fördelar jämfört med konventionella material. Material som används i sårvård inkluderar även skum, hydrogeler, filmer, hydrokolloider och matris (vävnadsteknik).

Vävnadsteknik

Textilteknik övervägs nu för biotillverkning . De fysikaliska och kemiska egenskaperna hos fibrer, storleken på porerna och tygets styrka spelar alla en roll för hur textilteknologier kan användas inom vävnadsteknik. Fibrösa strukturer kan tillverkas och formas med textilteknologi för att möta behoven hos ett brett spektrum av vävnadstekniska tillämpningar. Vävnadsteknik är processen att sätta ihop byggnadsställningar, celler och biologiskt aktiva molekyler för att göra funktionella vävnader.

Det är möjligt att göra meterlånga kärna-skal hydrogelmikrofibrer som innehåller ECM-proteiner och mogna celler eller somatiska stamceller i en mikrofluidisk enhet. och dessa mikrofibrer har morfologier och funktioner som levande vävnader. Fibrerna har också potential att rullas och snurras eller vävas
Elektrospinning kan producera nanofibrer med ett intervall av önskade fina mikron som är användbara för att göra nano- och submikronstora fibrösa ställningar från polymerlösningar som kan användas som cell- och vävnadssubstrat.

Biomedicinska ställningar

Hydrogelfibrer används för att konstruera byggnadsställningar för utveckling av celler och frisättning av läkemedel.

Antimikrobiell förband

Kitosan kan fungera som en hämmare av bakterie- och svamputveckling. 2003 godkände United States Food and Drug Administration kitosanbaserade sårförband för medicinskt bruk. Stridsläkare använder Hemcon förband, som är ett förband med Chitosan, för att behandla sår eftersom det stoppar blodflödet med sina hemostasegenskaper . Chitosan hemostatiska medel är salter som bildas när kitosan kombineras med en organisk syra ( mjölksyra eller bärnstenssyra) . Det hemostatiska medlet verkar genom att interagera med erytrocyternas (negativt laddade) cellmembran och det protonerade kitosanet (positivt laddat), vilket resulterar i trombocytinblandning och snabb trombbildning. När bandaget kommer i kontakt med blod blir det klibbigt, vilket skapar en limliknande effekt som tätar snittet.

Kirurgisk suturtråd

Material i kirurgiska suturer är textilbaserade produkter. Suturmaterial är ofta uppdelat i absorberbar tråd och icke-absorberbar tråd, och sedan i syntetiska fibrer och naturliga fibrer. Huruvida ett suturmaterial är monofilament eller polyfilament är en ytterligare kritisk skillnad.

Bandage

Ett bandage är en bit tyg som används för att täcka, klä och binda sår. Bandage är vanligtvis tillverkade av olika textilmaterial. Förbandet eller skenan hålls på plats med hjälp av ett bandage. Bandage används också för medicinska ändamål (förstärkning och komprimering) för att stödja och begränsa specifika kroppsdelar.

Kompressionsbandage

Kompressionsbandage används för att applicera tryck medan riktat tryck används för att behandla lymfatisk sjukdom eller vensjukdom , såsom vid behandling av djup ventrombos . De vanligaste klassificeringarna för kompressionsbandage är oelastiska och elastiska.

Antimikrobiella textilier

Antimikrobiella textilier är de textila material (fibrer, garn och tyger) som behandlas med antimikrobiella medel, de används inom hygien. Antimikrobiellt behandlade textilier dödar antingen bakterierna eller hämmar tillväxten av mikroorganismer . De exemplariska produkterna är våtservetter, klänningar, luktfria kläder etc. Antimikrobiella scrubs är sjukhusplagg behandlade med antibakteriella kemikalier. Deras primära mål är att förhindra spridning av farliga mikroorganismer mellan vårdpersonal och mellan patienter. De använda kemikalierna fungerar annorlunda, till exempel binder kemikalien till mikrobens DNA, vilket effektivt gör reproduktion omöjlig. Vissa antimikrobiella kemikalier löser upp det protein som är nödvändigt för deras tillväxt, det finns antimikrobiella medel som attackerar specifika bakterier som Staphylococcus , Salmonella och Escherichia coli .

Antivirala textilier

Antivirala textilier är en förlängning av antimikrobiella ytor. Dessa ytor, som har antivirala egenskaper, kan kanske inaktivera lipidbelagda virus. Polyhexamethylene biguanid (PHMB) behandlat CVC-tyg ( tyg med högvärdig bomull ) dödar 94 % av coronaviruset på två timmar. Hädanefter är den lämplig för PPE för vårdpersonal. Chitosan, en naturlig polymer som är biokompatibel, icke-allergen, biologiskt nedbrytbar och icke-toxisk, undersöktes också för dess antivirala egenskaper. Den kitosanbaserade föreningen visar också effekt mot allvarligt akut respiratoriskt syndrom coronavirus 2 och bomullstyger behandlade med koppar tillsammans med kitosan och citronsyra . Det behandlade materialet bibehåller de antivirala egenskaperna fem till tio tvättar för hem.

Medicinska klänningar

Kirurger som bär medicinska klänningar

Medicinska klänningar är en slags personlig skyddsutrustning för medicinsk personal. Klänningar är en del av en omfattande infektionskontroll. De skyddar bäraren från att bli sjuk eller smittas om de kommer i kontakt med vätskor eller fasta ämnen som kan vara smittsamma eller skadliga. Operationsrumsrockar, operationsrockar, isoleringsrockar, icke-kirurgiska klänningar och procedurrockar är alla termer som används för att beskriva olika klänningar som används i hälsovårdsmiljöer. Namnen på produkterna är inte standardiserade. Specifikationerna för produkterna är viktiga. ANSI/AAMI PB70 specificerar ett klassificeringssystem för skyddsutrustning [inklusive isoleringsrockar och operationsrockar] som används på vårdinrättningar i USA baserat på dess vätskebarriärprestanda. Kvalitetskrav för olika klänningar inkluderar sömstyrka, luddgenerering, rivhållfasthet, avdunstningsbeständighet och andningsförmåga. ASTM International [ASTM F2407] riktlinjer inkluderar en lista över dem som är godkända av FDA.

Dessa klänningar är antingen ogenomträngliga eller gjorda av ett tätvävt, vattentätt tyg. 510(K) är en premarket-inlämning till Food and Drug Administration för att visa att enheten som ska säljas är säker och effektiv. Kirurgiska och kirurgiska isoleringsklänningar regleras av FDA som klass II medicinsk utrustning som kräver en 510(k). Icke-kirurgiska klänningar är klass I medicinsk utrustning som inte behöver ett 510(k) godkännande.

De olika nivåerna är kategoriserade enligt följande:


Nivå	Risk	Exponering	Produkt användbar som/at	Skyddsnivåer	Tester
Ett	Minimum	Standardisolering, Grundvård	Besöksklänning	Tillåter en liten mängd vätska att tränga in. Lätt barriär för vätskor.	Endast ett test av vatten som påverkar mantelmaterialets yta utförs för att fastställa barriärskydd.
Två	Låg	Kirurgisk suturering och under blodtagning	Patologilabb , Intensivvårdsavdelning	Skydd mot vätskor under längre tid än klänningar på nivå ett.	Två tester Vattenpåverkan på klänningens yta för barriärskydd. Trycktest av materialet.
Tre	Måttlig	Intravenös terapi och att dra arteriellt blod	I traumafall , eller vid Akut	Skydd mot vätskor under längre tid än klänningar på nivå två.	Två tester Vattenpåverkan på klänningens yta för barriärskydd. Trycktest av materialet.
Fyra	Hög	Kirurgi och där patogenöverföring misstänks	Operationssal	Skydd mot vätskor och virus i en timme.	Tre tester Vattenpåverkan på klänningens yta för barriärskydd. Trycktest av materialet. Barriärskyddsnivå mot simulerat blodinnehållande virus

Några fler exempel på medicinska textila tillämpningar i den medicinska miljön inkluderar följande:

Kirurgisk mask är ett mun- och nässkydd mot bakterieaerosoler, dessa används ofta för ett speciellt ändamål.
N95 andningsmasker var ett av de mest effektiva skyddsmedlen mot coronaviruset .
Personlig skyddsutrustning eller PPE skyddar bäraren från hälsorisker. Virala barriärrockar kan till exempel skydda mot virus av nanometerstorlek.
Implantat , textilbaserade implantat, kirurgiska maskor, bråckreparation och regenerativa läkemedel.
Luktkontrollmaterial för medicinska ändamål.
Läkemedelsladdade och drogfrigörande material.
Bandage
Kompressionsplagg .

Galleri

En kirurgisk ansiktsmask, avsedd för engångsbruk. Det är en typ av ansiktsmasker som ofta används för att förhindra spridning av Coronaviruset . De används i länder med utbrott av coronaviruset (COVID-19) och bärs på sjukhus såväl som offentligt. De är inte utformade för att skydda bäraren från att andas in luftburna bakterier eller viruspartiklar och är mindre effektiva än andningsskydd, som N95- eller FFP-masker.
Hälsopersonal i PPE och människor som står i rad med kirurgiska masker

.