朱 靜

注射器用耐輻照聚丙烯材料應(yīng)用進(jìn)展

朱 靜①

聚丙烯材料具有良好的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性，用其制作醫(yī)用一次性使用注射器的技術(shù)已日臻成熟，而傳統(tǒng)的環(huán)氧乙烷滅菌方法污染環(huán)境，滅菌后的殘留物質(zhì)嚴(yán)重危害使用者的健康，由于普通的聚丙烯材料不具備耐輻照能力，通過(guò)在聚丙烯原料顆粒中加入穩(wěn)定劑、游動(dòng)劑等添加劑以及采取增韌或溫度等處理，方能有效改善耐輻照能力。因此，輻照滅菌替代環(huán)氧乙烷滅菌是其發(fā)展趨勢(shì)。

注射器；耐輻照聚丙烯；輻照滅菌；穩(wěn)定劑

DOI∶ 10.3969/J.ISSN.1672-8270.2015.08.021

[First-author’s address] Anhui Center for Food and Drug Evaluation and Certification, Hefei 230051, China.

目前，臨床使用的一次性滅菌注射器材質(zhì)普遍采用化學(xué)惰性材料——聚丙烯(PP)制成[1]。作為制造醫(yī)療用品的原料，聚丙烯以其質(zhì)輕、價(jià)廉、衛(wèi)生、耐高溫以及易加工成型等特點(diǎn)不僅取代了玻璃成為注射器制造材料的絕對(duì)地位，而且在醫(yī)用導(dǎo)管、輸液容器、平板式人工腎的夾板以及包裝材料等領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用，用量?jī)H次于聚氯乙烯而居第二位[2-3]。

1 傳統(tǒng)醫(yī)用聚丙烯材料存在的問(wèn)題

聚丙烯制作一次性注射器技術(shù)比較成熟，目前尚未發(fā)現(xiàn)明顯因材料原因給使用者帶來(lái)的健康隱患，但作為以無(wú)菌形式提供的醫(yī)療器械產(chǎn)品，滅菌環(huán)節(jié)對(duì)于一次性使用注射器而言至關(guān)重要。受限于一般聚丙烯材料自身特性，目前國(guó)內(nèi)一次性使用注射器大部分采用環(huán)氧乙烷滅菌方式，而環(huán)氧乙烷滅菌不僅污染環(huán)境，且殘留物危害使用者的健康[4]。蒙特利爾公約規(guī)定：為減少環(huán)境污染和降低致癌風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)達(dá)國(guó)家于2005年，發(fā)展中國(guó)家最遲在2015年禁止使用環(huán)氧乙烷滅菌[5]。在此過(guò)程中，新型聚丙烯材料的推廣應(yīng)用無(wú)疑具有重要意義。

2 輻照滅菌的優(yōu)勢(shì)及其對(duì)聚丙烯材料的影響

醫(yī)用高分子材料常用的滅菌方式主要有輻照、電子束、環(huán)氧乙烷、蒸汽以及干熱滅菌等。針對(duì)聚丙烯材料而言，電子束滅菌方式由于其穿透力弱而很難達(dá)到滅菌要求；蒸汽滅菌能耗高，工藝控制難度大，滅菌溫度高，很多材料都難以承受；輻照滅菌以其穿透力強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便、滅菌速度快以及可常溫滅菌的特點(diǎn)，將是環(huán)氧乙烷滅菌主要的替代方法。然而，對(duì)于傳統(tǒng)的聚烯烴材料，特別是叔碳基聚丙烯類材料是無(wú)法耐受輻照滅菌的。輻照影響聚合物性能最基本的反應(yīng)是交聯(lián)和降解，在聚合物中交聯(lián)和降解是同時(shí)發(fā)生的，反應(yīng)的結(jié)果取決于反應(yīng)占據(jù)優(yōu)勢(shì)的一方。如果交聯(lián)大于降解，則反應(yīng)的最終結(jié)果是產(chǎn)生網(wǎng)狀交聯(lián)復(fù)合物；如果降解大于交聯(lián)，則聚合物的分子量愈來(lái)愈小，逐漸失去原來(lái)的材料特性[5]。輻照滅菌主要用60Co作為γ輻射源，常用輻射劑量為25 kGy。而采用聚丙烯材料制成的注射器在輻照滅菌過(guò)程中必須耐受25 kGy的滅菌劑量，而傳統(tǒng)聚丙烯材料在接受10 kGy劑量時(shí)則開始變色，強(qiáng)度逐漸消失，各方面性能明顯變差[6-7]。研制出耐受25 kGy輻照的聚丙烯材料，是實(shí)現(xiàn)注射器輻照滅菌的關(guān)鍵。因此，研制能耐輻照滅菌的注射器用聚丙烯材料是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)[8-9]。

3 提高聚丙烯材料耐輻射性能的方法

3.1 添加穩(wěn)定劑

主要添加初級(jí)抗氧化劑，如位阻酚類、次級(jí)抗氧化劑，如位阻胺類以及含硫、磷的輔助抗氧劑等。除抗氧化劑外，也可以添加光穩(wěn)定性。位阻胺類同時(shí)也是最為有效的光穩(wěn)定劑，能夠有效防止聚烯烴類物質(zhì)發(fā)生光降解。如2，2，6，6-四甲基吡啶醇、2，2，6，6-四甲基-4-吡啶-甲基丙烯酸酯及其聚合物能顯著提高聚丙烯材料的耐輻照能力[10]。Alariqi等[11]在研究受阻胺、受阻酚和亞磷酸脂穩(wěn)定劑對(duì)聚丙烯材料耐輻照性能的影響時(shí)得到以下結(jié)論：?jiǎn)为?dú)使用任何一種熱穩(wěn)定劑均不能得到理想的耐輻照聚丙烯材料，特別是受阻酚的使用會(huì)使材料發(fā)黃；二級(jí)或三級(jí)受阻胺與受阻酚、亞磷酸脂配合在一起使用效果最為理想，為耐輻照聚丙烯材料的研制提供了一個(gè)很好的思路[12]。根據(jù)Shamshad等[13]的研究結(jié)果，抗氧化劑和成核劑的共同作用可以提升聚丙烯材料的耐輻照性能[14-15]。采用混煉法，在聚丙烯材料中加入成核劑、潤(rùn)滑劑和脫模劑亦能提高耐輻射性[16]。

3.2 增韌處理

增加聚丙烯材料的韌性，也是提高其耐輻照能力的有效途徑。根據(jù)李淑鳳等[17]研究成果，分別經(jīng)過(guò)茂金屬催化的多功能乙烯和α-烯烴共聚物彈性體增韌改性后的醫(yī)用聚丙烯材料耐輻照性能有明顯提高，當(dāng)共混體中Exact的含量為25%時(shí)，耐輻照效果最佳；SEBS改性后的PP耐輻照性能優(yōu)于Exact[18]。

3.3 其他方法

除上述添加穩(wěn)定劑和增韌處理兩種方式外，增強(qiáng)聚丙烯材料耐輻照性能還可以通過(guò)加入游動(dòng)劑、加入無(wú)規(guī)乙丙共聚物，以減少聚丙烯材料中分子量分布值和溫度處理來(lái)達(dá)到。游動(dòng)劑即是一類能增大聚合物中無(wú)定形區(qū)自由體積的液體或非晶態(tài)固體，如液態(tài)石蠟、石蠟、常用的增塑劑及硅油等。無(wú)規(guī)乙丙共聚物的耐輻照性能較均聚物好，可能是因其共聚物結(jié)晶度下降使自由基易于衰變，從而減少共聚體機(jī)械性能損失導(dǎo)致的。在聚丙烯材料造粒工藝中通過(guò)溫度控制降低產(chǎn)物的結(jié)晶度，來(lái)達(dá)到提高耐輻照性能的目的[10]。然而，這些提高聚丙烯材料耐輻射性能的方法仍處于起步階段，有待進(jìn)一步的研究。

4 展望

目前，注射器用聚丙烯材料技術(shù)成熟，種類豐富，生產(chǎn)企業(yè)多，年產(chǎn)量可達(dá)十余萬(wàn)噸，但注射器用耐輻照聚丙烯材料的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化仍處在起步階段[19]。據(jù)報(bào)道中國(guó)石化股份公司九江石化公司研發(fā)的NF-12耐輻照聚丙烯材料已成功應(yīng)用到一次性使用的醫(yī)用注射器中，一次能夠耐受25 kGy的輻照劑量。此外，由北京師范大學(xué)低能核物理所、北京市輻射中心和燕山石化公司共同研制的耐輻射注射器專用聚丙烯也已獲得成功。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)以及國(guó)際公約約束力的加大，耐輻照滅菌聚丙烯醫(yī)用材料仍將是今后一段時(shí)間的研究重點(diǎn)。

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Discussion on radiation-resistant PP in single-use syringe

ZHU Jing
China Medical Equipment,2015,12(8)∶66-68.

It is a mature technology producing single-use syringes by polypropylene(PP). But the traditional sterilization process for single-use syringe pollutes the environment, and the residues endanger the health of users. Irradiation sterilization, instead of traditional sterilization process, is the developing trend. However, the traditional PP does not have the ability of radiation resistance. These methods can improve the radiation resistance ability of PP effectively by adding the stabilizer or floating agent. Toughening or temperature treatment can have the same function. Radiation-resistant PP is introduced in this paper. Furthermore, the developing trends for the materials are discussed.

Syringe; Radiation-resistant PP; Irradiation sterilization; Stabilizer

1672-8270(2015)08-0066-03

R197.39

A

朱靜,男,(1985- ),本科學(xué)歷，主管藥師。安徽省食品藥品審評(píng)認(rèn)證中心，從事第二類醫(yī)療器械注冊(cè)審評(píng)及檢查工作。

2015-01-06

①安徽省食品藥品審評(píng)認(rèn)證中心 安徽 合肥 230051