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发布日期:2022-11-14 06:48    点击次数:109

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对由两种不同荟萃物材料热塑性聚氨酯 (TPU) 和硅橡胶 (SiR) 制成的中心静脉端口安装由于其材料特点而进行了比较。议论了启动导管以及从患者身上取出后的导管。在实际室实际中一级A片免费视频无限看,议论了多样化疗溶液对材料特点的影响,同期凭据在患者体内的植入时代对取出后的样品进行了比较。宏观的机械性能是通过动态的、非常适用的弹性测试来评估的。材料的降解状态是通过常用的荟萃物表征器用折服的,举例红外光谱、分子量测量和多样热分析步调。使用扫描电子显微镜对名义形态进行分析。

提倡了材料特点和临床性能之间的相关性。聚氨酯导管材料的名义形态和化学要素可能会导致导管对血流感染和血栓并发症的敏锐性加多。较高的机械故障,非常是跟着硅胶导管植入时代的加多,与聚氨酯材料比拟机械性能较低以及导管名义隔壁的硫酸钡填料颗粒赔本相关。这导致了事先形成的微观凹口,这些凹口充任了预定的断裂位置。

一、简介

人造弹性荟萃物材料在医疗利用中的使用鸿沟很广,从短期利用(举例腹黑或尿道导管)到遥远植入物(脊柱、心室)或复杂组件(举例除颤器或起搏器导线)。在患者欣忭的同期保证这些材料的功能性和牢固性以及生物相容性(取决于它们的使用和利用)是一项要紧挑战(ISO 10993)。由于对材料和组件的这些复杂要求,独一跨学科议论智商揭示失效机制并为鼎新材料提供治理决策。

对于患有慢性疾病的患者,中心静脉导管 (CVC) 不错简易、安全地进行实际室检测、药物运输和肠外养分的静脉通路。凭据植入的不竭时代以及多样患者特定因素,多样与导管相关的并发症,举例血栓形成、导管相关感染或导管渗漏/离散,都会扬弃它们的使用。中心静脉端口导管从数月到数年都保持植入状态,对所用材料在牢固性、抗血栓形成和抗感染性能方面提倡了特殊要求。导管相关的血栓形成和感染是最常见的并发症,需要紧迫破除中心静脉端口导管。空想的导管具有高度的柔韧性,但遥远牢固且化学惰性,不易形成血栓或感染。到现在为止,莫得一种橡胶材料概况满足通盘这些要求。如今导管材料不时由聚氨酯或硅橡胶材料构成。对植入前臂的两种材料的 698 个静脉通路端口进行比较,知悉到使用聚氨酯导管时导管相关的血流感染和血栓并发症发生的频率更高。与此相背,硅趋向于通晓出加多的机械故障,举例断开赓续或导管离散。值得详实的是,这一知悉仅限于臂部端口安装和导管,与胸部端口放弃比拟,它们履历不同的机械力。关联词,详实到所用导管材料的显着互异这一事实标明橡胶材料对导管相关并发症的潜在影响。

在这项议论中,咱们专注于两种荟萃物材料的材料相关互异,以解说可能的结构性能关系。议论了两种不同橡胶材料在主要肿瘤患者群体中不时用作中心静脉端口导管的机械牢固性、物理化学降解和橡胶材料的名义特点。导管材料在其自然状态下进行了议论,并在实际室实际中在多样化疗溶液中孵育后进行了议论。此外,还议论了在不同时代的静脉内放弃后从患者身上移出的导管。

二、材料与步调

2.1. 导管橡胶材料

对两种不同类型的端口导管材料进行了议论。硅端口导管购自丹麦 Bjaeverskov 的 Cook Medical(SiR 导管),聚氨酯导管购自瑞士 La Chauxde-Fonds 的 PFM Medical(TPU 导管)。两种导管均用作中心静脉端口导管,可植入胸腔或前臂。所议论的导管具有相似的直径(SiR:5.0 French=5/3 mm,TPU:4.8 French=1.6 mm)。通过 ATR-FTIR 测量来莽撞这些导管材料。

所议论的 TPU 导管被折服为基于六亚甲基二异氰酸酯/丁醇(硬链段)和聚碳酸酯二醇的聚氨酯。在 3380 和 3300 cm-1(游离和键合 N-H νas)、1716 cm-1 和 1690 cm-1(游离和键合 C=O νas)、1520 和 1305 cm1(Amide II ν(C-N)+δ (C-N-H)) 和 Amide III δ(NH+δ(OCN)) 以及 1085 和 1040 cm-1 (C-O-C)。对于碳酸盐组,特征信号分辨在 1743 和 1716 cm-1(游离和键合 C=O νas)、1250 cm-1(C-O-C)、960 cm-1(O-C-O)和 790 cm1(C(O)-O ) 和 2924、2854、1460、1450 和 1400 cm-1 处的脂肪链。

SiR橡胶材料主要以聚(二甲基硅氧烷)为基础。导管材料 ATR-FTIR 中的主要信号是甲基在 2964 cm1 (νas) 和 2907 cm-1 (νs) 处的伸缩振动,在 1260 cm-1 (δs) 处迤逦和在 800 cm-1 ( γ) Si-CH3 基团的变形振动。在 1100 cm-1 和 1000 cm-1 之间,不错检测到 Si-O-Si 骨架的伸缩振动(Launer,1987)。

所议论的材料,TPU 和 SiR 导管都含有硫酸钡 (BaSO4)。这通过 1187、1123、1078、987(硫酸盐基团)和 638 处的 ATR-FTIR 信号以及 611 cm1 (ν) 和 EDX-SEM 议论折服。凭据咱们的拜谒,添加到 TPU 和 SiR 导管中的 BaSO4 量约为 2-5 wt%。

2.2. 化疗溶液中的历久性测试

为了评估化疗药物对导管材料的潜在影响,将 10 厘米长的导管片与多样抗肿瘤药物体外培养 3 天和 21 天。将端口导管片放弃在 6 孔板中,与化疗剂沿途孵育,然后放入 37 ℃ 和 5% CO2 大气和 80% 湿度的细胞培养箱中。制备了以下化疗溶液:紫杉醇 6 mg/ml、nab-紫杉醇(白卵白勾通紫杉醇)5 mg/ml、顺铂 1 mg/ml、曲妥珠单抗 2 mg/ml 和表柔比星 2 mg/ml。其他样品雷同与 1000 IU/ml 肝素沿途孵育。用 0.9% 生理盐水孵育的导管用作对照。孵育期后,用盐水冲洗导管并进一步处理以进行机械和化学评估。

在进一步的文本中,样品标有浸泡时代、3天和 21天 的不竭时代。由于在不同的化疗溶液中的材料莫得发现显着互异,因此将终局汇总为一个值。

2.3. 体内构兵后导管材料的评估

为了评估可能在体内发生的材料降解,议论了在接受多样化疗调节后从患者身上移植的导管。如前所述植入前臂的端口导管用于乳腺癌的化学疗法,并在见效完成调节后切除。在 40±25 个月的平均吞并期后,所有分析了 20 根导管。切除后,用盐水冲洗导管并进行处理以供进一步分析。

在进一步的文本中,样本标有患者植入时代的不竭时代(以年(a)为单元)。

2.4. 拉伸强度历练

拉伸历练在全能历练机(Zwick 1445,Zwick,Ulm,Germany)上以恒定的十字头速率(20 mm 样品长度,10 mm/min 速率)进行。测试材料的可用性。对于测试,两头的内管通过短的聚酰胺绳子牢固,以遏止样品在夹子处的失效。测试的进一步具体细节在终局章节中形容。

2.5. 傅里叶变换红外光谱,使用衰减全反射模式 (ATR-FTIR)

在带有 DTGS KBr 检测器的 Nicolet 6700 FTIR 光谱仪 (Thermo Scientific) 中,使用衰减全反射 (ATR) 和 ZnSe 晶体对固体进行傅里叶变换红外 (FTIR) 议论。以 4 cm-1 的光学分辨率进行了 32 次扫描。文中的波数精准到±2 cm-1。对于 ATR 测量(智能轨道附件),将样品固定在晶体上以赢得名义敏锐光谱。所得光谱经过 ATR 校阅(ZnSe 晶体,1 次反射,45 ℃ 反射光束)。为了赢得可叠加的测试终局,每个样品至少进行了三次测量。ATR-FTIR 测量红外光谱名义聪惠。对于拟合设施,使用光谱仪我方的软件(OMNIC 7.3)。选用了四个峰的 Voigt 拟合和线性基线。仅计议了 1885 到 1600 cm-1 之间的区域。

2.6. 凝胶渗入色谱 (GPC)

使用 GPC (PL 220 (Polymer Labs, UK)) 进行测量,四氢呋喃流速为 1 ml min-1,在 35 ℃下通过三个色谱柱 (PSS Linear)。使用了折射率检测器。制备浓度为 2 mg ml-1 的样品并通过聚四氟乙烯过滤器过滤。使用WinGPC软件盘算推算平均分子量(Mn)和重均分子量(MW)的数量。

2.7. 带有能量色散 X 射线光谱仪 (SEM-EDX) 的扫描电子显微镜

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使用 EVO MA 10 (Zeiss,Germany) 进行 SEM 议论。为了议论 BaSO4 的形态和散播,使用环境 SEM(FEI XL30 ESEM,Eindhoven,荷兰),配备能量色散 X 射线光谱仪(EDAX 蓝维持检测单元,具有 Super UTW 窗口和 Genesis 4.61,荷兰蒂尔堡 )。通盘样品都固定在双涂层碳导电片上并溅射了金。使用二次电子对比模式 (SE) 以 15 和 30 kV 之间的加快电压纪录图像。

三、终局与接头

3.1. 总体方面

热塑性聚氨酯 (TPU) 由直链芳族或脂肪族聚氨酯链(硬链段)和直链、脂肪族聚醚、聚酯或聚碳酸酯链(软链段)构成。这些链的选用和长度决定了材料特点(表 1,左栏)。凭据硬段和软段的结构,不错形成结晶和无定形区域,这决定了材料的刚度和牢固性。由于存在多量变化,TPU 不错针对不同利用中的多样特点进行定制。因此,TPU 是一种用途世俗的材料。不轨则结晶和无定形结构的形成产生了具有高弹性特点的材料。由于 TPU 材料的多用途结构,相关文件景况的全面概述是复杂的。咱们将在这项使命中专注于基于聚氨酯聚碳酸酯的 TPU 的靶向议论(参见表 2 中 TPU 的结构),因为所议论的导管材料领有这种要素。值得详实的是,报告的知悉终局不一定可除外推到其他聚氨酯组合物。在人工老化历练中,聚氨酯聚碳酸酯材料在老化流程中通过硬链段和软链段的相分离流程骄气出分子重组,这是由湿度和温度激勉的。莫得知悉到导致荟萃物链氧化或断链的显着降解流程,也莫得知悉到实际室中的酶降解情景、常见的灭菌要求、钙化流程或氧化应激。关联词,使用用于动脉假体的聚碳酸酯聚氨酯纤维的体内议论,知悉到碳酸盐信号的降解,在脊柱植入物中知悉到肖似的降解,而且由于材料的氧化和水解牢固性,对人体细胞的议论提供了不了了的终局。因此,体内议论与示例性实际室压力测试的相关性对于多相 TPU 来说是令人失望的。

表1–TPU 和 SiR 材料的示例性分子结构和相形态的比较。

表2–GPC 拜谒的 TPU 终局。

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有机硅被称为由硅氧主链和其他烃侧基构成的荟萃物。在聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)中,这些是两个甲基,因此存在具有热塑性特征的线性分子。在硅橡胶 (SiR)(表 1,右栏)中,一些烃侧链(不时是乙烯基)与响应性添加剂(即过氧化物)额酬酢联。终局,形成了具有弹性特点的材料。对于医疗居品硅老化的现存文件格外荒凉。本事居品的有机硅文件数量较多。已知有机硅基材料和会过三种不同的机制降解。在解链降解机制中,羟基封端的二氧化硅基团激勉领悟。这些形要素子间环状三聚体、四聚体和更高的环,它们被分裂。在立时断裂机制中,肖似的环沉寂于链而形成,但这种响应仅由荟萃物链的柔韧性激勉。当施加高温时,这两种响应都会发生。在低温下,即使是少许,硅基材料也不错在离子、催化作用的杂质存鄙人水解领悟。该响应波及 Si-O-Si 键的水解领悟。

硫酸钡当作不透射线的添加剂添加到导管材料中,这是任何可能掺入患者体内的医疗居品所必需的。BaSO4当作荟萃物中的填料,比重高、惰性、光亮、易分散。原则上,婷婷将惰性填料添加到荟萃物中会提升机械性能,关联词对于医疗利用中的 BaSO4 颗粒,知悉到了抗菌成果以及导管感染率加多。BaSO4颗粒浸入橡胶材料中的时势在多样居品之间存在显着互异,可能对导管的机械性能产生要紧影响,这需要进一步议论。

3.2. 拉伸强度历练

一般来说,材料评估的机械拉伸历练至少叠加进行三到五次。样品长度会影响单次测量的罪戾进度:较长的样品长度会裁汰相对罪戾,从而减少多量样品的可用性。在咱们的案例中,样本数量很少,尤其是那些取自患者的样本,不可能使用五个样本进行标准测试设施。因此,咱们创建了一个经过特殊调整的轮回机械测试设施。一方面测试应该讲解导管上的顶点应变,另一方面测试应该提供材料重要值。示例性测试终局如(图1 )所示。为了使测试场景顺应材料特点,起程点折服两种自然材料的断裂拉伸强度,即 TPU 73 N(630% 伸长率)和 SiR 13 N (540% 伸长率)。这个终局格外值得详实,因为它不错得出论断, TPU 导管的牢固性是SIR 导管的五倍。

图 1 - 导管材料(硅样品)的示例性机械测试弧线。

对于轮回施加的机械应力,选用了上述值的约 75% 的最大伸长率,即分辨为 TPU 为 470% 和 SiR 为 430%。由于 SiR 的卓著乎预料的故障率,这个值其后被裁汰到 400%。在单个彭胀阶段和减弱阶段之间保持 10 秒的停顿,每个导管所有进行 5 个轮回。

导管的举止由弹性中的可逆和不可逆内容构成。咱们将出手时的伸长率(低于弹性的 50%)界说为可逆含量,而 5 次轮回后的永久伸长率和强度(Fmax)与不可逆含量相关。

起程点先容了 TPU 导管的机械性能(图 2)。TPU导管材料在37℃的多样化疗溶液中浸泡3天和21天,不会导致永久伸长的系统性材料变化。测试化疗药物的选用是凭据体内用于调节患者癌症的药物进行的,随后将导管从中取出并当作“使用过的”材料进行测试。不行排除其他化疗药物可能对导管材料产生影响。此外,移除导管的机械分析骄气机械性能莫得系统变化。只可知悉到微弱的变化,但这些都是测量罪戾的大小。关联词,对于移除的样品,5 个轮回后 400% 的拉伸强度似乎有所加多(图 2,右)。通盘移除的样本骄气的值比原生材料的值高约 10%(尽管有一种材料)。这种加多不依赖于导管保持植入患者体内的时代。在化学调节溶液中浸泡 21 天后,也出现了肖似的上涨。

图 2 – TPU 导管,机械测试后的永久伸长率(左)和 5 个轮回后 400% 的强度(右)。虚线标识了本机材料的值,并为视觉匡助而添加。

咱们得出论断,实足效应必须是酿成这种举止的原因。对于化学降解流程,瞻望数据会随时代不断变化。TPU 材料的实足效应经常是一个材料对环境的顺应流程。一种可能性是加工后荟萃物链的浮松流程(热退火),该流程不时是温度抑制的。关联词,导管材料的消毒使用(凭据制造商的形容,环氧乙烷充气,不时在 60℃)应该排斥这个流程的要紧孝顺。另一种可能性是在材料结构中勾通水分子,从昔时的作品和文件中已知水分子在荟萃物结构中的勾通(增塑剂效应)。

使用与 TPU 议论疏通的测试来议论 SiR 材料的机械性能,但与 TPU 比拟,SiR 的预期拉伸强度较低,样品上的机械应力较低。硅导管材料在 37℃ 的化学调节溶液中的浸泡不会导致机械性能发生显着变化(数据未骄气)。知悉到的永久伸长率略有下跌约 3% 是该步调的罪戾尺寸(对于 自然材料:4%)。令人骇怪的是,在这些测试中,来自 13 个测试样品(自然材料和浸入化学调节溶液后的材料)中的两个在第一次伸长流程中莫得任何告戒地断裂,也曾在中等要求下。

用疏通的设施对移除的样品进行测试,终局归来在图 3 中。自然材料骄气出 276±4.4% 的永久伸长率。与此相背,去除样品的永久伸长率裁汰到 258±3.6%。尽管该值略低,但下跌幅度不大。未发现样今年齿的系统影响。关联词,与TPU材料比拟,终局的不均匀性很显著:其中一种老化材料通过了3次测试(样品6.1a),因此无法折服测试终局。另一种材料,植入时代最长的导管(样品 7,0a)通过了 3 次测试,但骄气出显著加多的相对罪戾。一些导管材料在测试流程中也曾处于中等应力状态(样品 2,久久精品中文字幕0a、2,3a、4,5a 和 6,1a)。由于测试样本的高故障率,咱们轮换评估了通盘导管在第一个周期时代在 1.6 N 的伸长率(图 3,右)。该值是在测试流程产生显着机械应力之前的材料特点,仅波及材料的可逆弹性。要而言之,咱们发现一个平均值跟着硅胶导管的使用年限而加多,但测量罪戾也随之加多。对于在轮回测试中恒久失败的样品 6,1a,知悉到 1.6 N 时的最高伸长率,但亦然最高的相对罪戾。

图 3 – SiR 导管,机械测试后的永久伸长率(右)和硅导管在第一个轮回时代 1.6 N 的伸长率(右)。 在测试流程中,星号标识通盘或部分试样断裂。

凭据机械测试的终局,咱们得出论断,材料对环境的顺应流程——肖似于 TPU 导管的举止——对 SiR 来说并不重要。尽管水在荟萃物结构中的加入(增塑剂效应)和有机硅复合密封的浮松举止的变化是已知的,但咱们知悉到跟着导管使用年限的加多,测试终局的不均匀性加多是主要影响。关联词,必须讲解的是,这种知悉仅限于外植的肘前端口导管,而植入胸壁的导管可能通晓完全不同。

3.3. 物理化学分析

为了查验,天气显着的分子量赔本是 TPU 材料赢得的机械终局的原因,咱们进行了第一次 GPC 测量。测量终局归来在表 2 中。与自然材料比拟,浸入化疗溶液和移除的导管骄气出摩尔质料微弱和系统性的裁汰。不影响平均摩尔质料的数量。这标明在浸泡的起程点几天发生了较小的分子链降解流程(可能是高分子量链的降解)。当对材料进行限度化学处理时,文件中也形容了聚碳酸酯聚氨酯的这种分子量举止。

表 2 – GPC 拜谒的 TPU 终局。

ATR-FTIR 议论揭示了相关 TPU 化学结构以及材料形态排序的更多细节。光谱中最兴致的部分是羰基键的接纳区域(图 4)。不错检测到碳酸盐的游离 C=O 在 1743 cm-1 处的明确振动和氨基甲酸酯的键合 C=O 在 1690 cm-1 处的振动。凭据文件贵寓,1715 cm1 隔壁的峰是键合碳酸酯羰基和游离氨基甲酸酯羰基的振动叠加。因此,对该峰的评价与材料特点无关。关联词,不错检测到 1663 cm-1 的第四个峰。这个峰是由键合水分子酿成的。发现该信号跟着湿度的露馅而可逆地变化:储存在水中并随后测量标明信号加多,储存在烤箱中则减少。

图 4 – TPU 导管,羰基区域的特征信号与拟合弧线(当然材料的平均光谱)。

为了评估由于化疗溶液或患者引起的物资变化,仅计议碳酸盐在 1743 cm-1 处的摆脱 C=O 键振动和在 1692 cm-1 处有序 C=O 键的信号。 通过拟合分析对峰变化进行评估,通盘样品的终局如图 5 所示。游离羰基信号随时代略有下跌,而键合羰基信号加多。 关联词,在实际室实际中,在浸泡 21 天后,键合羰基的形成也曾变得显着,而在患者中,游离羰基信号仅在 3 个月后才减少。 从文件中也流露游离羰基信号的减少。

图 5 – TPU 导管,1743 cm-1 处游离碳酸盐羰基信号(左)和 1692 cm-1 处键合羰基信号(右)的 FTIR 终局。 虚线标识了本机材料的值,并添加了视觉匡助。

FTIR终局标明,TPU平分子链的重组在露馅于湿度和温度后也曾发生,这与机械性能和GPC数据一致。 一朝形成鼎新的结构而且由于链的出动性而不行启动进一步的鼎新,则罢手该流程。 因此,较长的注入时代不会影响信号的形成。通过使用差示扫描量热法 (DSC) 进一步系统地议论相形态并莫得提供新的终局。 对于通盘材料,在 90 ℃ 和 100 ℃ 之间知悉到一个熔融峰,但峰面积和峰形难以重现。 这可能是由于样品制备的原因,因为只使用了碎屑而不是粉末。

对于 SiR 材料,使用不同的分析步调来分析材料的物理化学变化。进行了动态力学分析 (DMA)、热重分析 (TGA) 以及 ATR-FTIR 议论。 在 DMA 测量中,储能模量、损耗模量和相变流程的各个发音的全都值对于一种材料和不同材料的变化很大。 在 TGA 中肖似,对于疏通和不同的样品知悉到不同的领悟弧线和残留物形成。 在 ATR-FTIR 中,对交纠合构 SiR(1090 cm-1 和 1020 cm-1)的特征信号的评估莫得给出对于化学结构变化的新信息,折服了格外不轨则的终局。 关联词,总的来说,物理化学分析仅营救非均质材料的假定,这是力学议论的论断。

因此,竣事物理化学分析章节,咱们发现 TPU 以及 SiR 材料在浸入化学调节溶液后材料特点莫得显着变化。 在温度略略升高的湿气要求下将 TPU 材料浸泡一段时代(至少 21 天)后,会发生一些分子量损结怨相形态重组。 这导致机械性能略有变化。 SiR 导管不受环境要求的影响,但跟着年齿的增长,它们在测试终局中通晓出显着的不均匀性。 莫得知悉到物理化学变化。

3.4. 电子显微镜

通过使用带有能量色散X射线分析的扫描电子显微镜(SEM-EDX)对材料进行了独特的议论。 启动 SiR 导管材料骄气出完满、光滑的名义(导管里面和外部),对于 TPU,这只可在导管内侧知悉到。 在两种材料的高放大倍率下都不错知悉到白点(图 6)。这些知悉到的白点是由电子密度(更高原子质料元素)的互异引起的对比度开始互异,而不是由地形效应引起的。从文件中不错得知肖似的图片。 电子显微镜图片的附加 EDX 分析不错识别图片中不同位置的元素。 在图 7 示例中,骄气了启动 SiR 导管的元素散播:硅、硫和钡以及电子显微镜图片。 很显著,在显微图像中白点的位置,硫和钡的相对浓度加多了,而硅的浓度裁汰了。 这标明白点为硫酸钡颗粒,硫酸钡的存在已在 ATR-FTIR 测量中得到证明。 大多数颗粒的直径约为 1 毫米,莫得发现团员或较宽的粒径散播。

图 6 – 自然 TPU(左)和 SIR(右)导管的名义形态概述。

图 7 - 自然硅导管(左上)的详实电子显微镜像片,元素散播:硅(右上)、硫(左下)和钡(右下)。

自然 TPU 材料的外部仅在某些情况下是光滑和完满的。 好多导管图片以小缺陷为主,在某些情况下可知悉到沉积层或小的不轨则结构(图 8,左)。 图 8 右侧展示了移除的 TPU 导管的示例性图片。 与自然材料肖似,导管外名义由不轨则结构分层,似乎不错知悉到独特的好多凹口和缺陷。关联词,一言以蔽之,TPU 导管具有简略的名义,与患者的露馅进度无关。

图 8 – 自然 TPU 导管(左)和 0.8a 植入后的 TPU 导管(右)的示例图片。

去除的SiR导管材料在导管表里的材料名义骄气出好多大小为1-5 um的缺口,但莫得像TPU材料那样的缺陷(图9)。凭据微观非积分步调的有限灵验性 与 TPU 材料比拟,SiR 材料中的缺口含量似乎更多。 劣势的尺寸接近 BaSO4 颗粒的尺寸鸿沟,内容上在其中一张图片中,在凹口中知悉到了一个颗粒。

图 9 – 移除的 SiR导管的示例图片 (6.1a)。

由于遗漏了材料的任何物理化学降解,咱们假定这些缺口是由机械触发的、丢失的 BaSO4 颗粒引起的。 为了考证这个假定,进行了模子测试。 咱们对一种新的 SiR 材料进行了 100 次应力处理,动态伸长率约为 10%。这种情况与导管材料的中等机械应力相关。 然后用 SEM-EDX 议论材料(图 10)。 咱们非常在导管材料的外部知悉到多量昔时未检测到的凹口。 它们都骄气了插入的粒子或缺口位于粒子隔壁。

图 10 – 中等机械应力实际后的自然 SiR 导管。

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总的来说,咱们得出论断,机械应力加快了导管中小凹口的形成。 缺口位于 BaSO4 颗粒隔壁,这些颗粒可能会龙套荟萃物基质,这取决于它们被冲走的环境。因此,在移除的导管材料中仅知悉到缺口,而在实际室中经过轻松的机械应力后 颗粒依然存在。

材料名义颗粒隔壁荟萃物基体的龙套并不令人骇怪,因为在这些点上,机械应力离开了变形和拉伸散播的一语气模子。 此外,在该界面处,SiR 在加工流程中的收缩举止问题变得相关。 终局,坚毅的不可变形颗粒龙套了优柔的、格外有弹性的橡胶基质。

在第一次近似中,与 TPU 导管比拟,咱们在移除的 SiR 导管上知悉到更多与 BaSO4 相关的裂纹。 凭据咱们的机械测试,TPU 的拉伸强度轻便是 SiR 材料的五倍。 尽管该值也与导管尺寸的狭窄互异相关,但已知聚氨酯材料与硅橡胶比拟具有更高的刚度。这意味着,一朝形成凹口,SiR 荟萃物基体在低于 TPU 基体的机械载荷下断裂 。 此外,像 TPU 这么具有软硬域的局部、内在异质刚度的材料可能比均质的软 SiR 材料更好地凝合机械应力。

Verbeke等人。 形容了由于多量 BaSO4 颗粒开释导致的 TPU 材料劣势数量的加多,并将这些名义劣势与随后加多的导管相关感染接洽起来。 关联词,在咱们的议论中,两种材料都不错知悉到与 BaSO4 相关的缺口,但咱们也知悉到仅 TPU 材料会加多导管相关的血流感染。 导管相关血流感染和血栓并发症的加多可能与 TPU 材料的详尽名义形态(包括裂纹、降解和加工产生的缺口)和材料的化学要素相关。 为了考证这一论断,有必要对材料的生化响应进行进一步的系统议论。

四、论断

本文先容了基于聚氨酯和硅胶的常用中心静脉端口导管材料的材料比较,用于特意用于化疗。 议论了多样化疗溶液以及植入患者不同时代(三个月至八年)的导管的影响。材料评估通过轮回力学测试和分析材料降解机制的符合步调进行,举例 如热分析步调、红外光谱和电子显微镜。

咱们发现,不同的化疗溶液对 TPU 和 SiR 的材料降解莫得任何显着影响。 关联词,跟着患者植入时代的加多,互异变得显著。 对于 TPU 材料,咱们知悉到机械性能莫得显着下跌,对于 SiR,咱们检测到跟着注入时代的加多,材料的不均匀性加多。 这意味着跟着植入时代的加多,更多的样品无法通过机械测试,而且测量的罪戾线也会加多。TPU材料在植入一年后莫得通晓出显著的化学材料降解,知悉到的微弱性能变化与相形态重排相关,而且处于材料性能的预期极限内。 SiR 材料也莫得骄气出化学老化,即使经过几年的植入也不会出现。 关联词对于这两种材料,都知悉到了名义的改性。 两种材料都有小缺口,这与硫酸钡颗粒的赔本相关。 咱们发现,这些劣势是由样品上的机械应力触发的。 小凹口不错当作预定的断裂点。 对于像 SiR 这么具有低机械性能的材料,这可能会导致完全的机械故障。

该议论也存在一些局限性。 起程点,通盘的知悉都是在用于植入前臂的中心静脉导管的导管材料上进行的。 这些导管接受格外不同的机械应力,因为与胸部端口比拟,更长的导管传递到主要枢纽,随后导管本身在植入时的张力/扭转加多。 因此,非常是移植材料的终局不行外推到用于胸口的导管,因为这些导管的清醒性和机械应力要小得多。

雷同,咱们仅拜谒了两家制造商的导管材料。 如上所述,尤其是聚氨酯不错由多种组合物制成,而且瞻望不同的材料结构会对导管性能产生要紧影响。 因此,所议论的材料仅代表用于制造中心静脉导管的不同橡胶材料的一小部分,此处报告的终局可能不适用于不同的橡胶要素。 此外,不透射线的 BaSO4 浸入橡胶材料中的时势在不同导管之间存在显着互异,而且还会对导管质料产生要紧影响。 因此,必须对具有不同要素的不同导管进行独特议论,以得出对于材料特点怎么与导管的临床性能以及相关并发症相关的更一般性论断。

在奉行中,硬质颗粒在软基体中的组合在增强材料中是故意的,最常见的例子是复合材料,如玻璃纤维增强环氧树脂材料或橡胶材料中的胶体填料(炭黑、二氧化硅)。 因此,这些材料的界面需要高度酷爱,因为这里需要调整两个组件的材料特点。 举例,在玻璃纤维增强环氧树脂中,玻璃纤维上的胶料调度玻璃纤维名义和环氧树脂基体之间的勾通,或者在橡胶材料中,炭黑的名义简略度调度与橡胶基体的耦合。 当界面层失效时,材料性能就会失效。 现在对于导管材料牢固性的使命标明,BaSO4颗粒与荟萃物的界面并不睬想。

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