Пластическими массами называют полимерные материалы и их композиции с органическими и неорганическими веществами, способные при определенных условиях переходить в пластическое состояние и принимать заданную форму. Некоторые полимерные материалы, составляющие основу пластмасс, обладают такими свойствами, которые делают их незаменимыми для производства медицинских изделий (нетоксичность, инертность по отношению к биологическим средам, способность противостоять действию стерилизующих и дезинфицирующих агентов). В последние годы появились специальные пластики, модифицированные для медико-технических целей (рентгеноконтрастные пластики). С другой стороны, детали медицинского оборудования и аппаратуры, не вступающие в контакт с тканями организма, изготовляют из обычных технических пластиков, применяющихся в машиностроении или приборостроении. Из обширной номенклатуры полимеров и пластмасс здесь будут рассмотрены только те, которые находят применение при изготовлении медицинских изделий.
Основным веществом, образующим пластмассу, служит синтетическая смола. Для производства пластмасс применяют два типа смол: термопластичные и термореактивные. Смолы, сохраняющие способность плавиться при повторном нагревании и затвердевающие при охлаждении, называют термопластичными. Термореактивные смолы затвердевают при повышенной температуре и переходят в неплавкое и нерастворимое состояние, т. е. не допускают повторного прессования, являясь, таким образом, необратимыми.
Синтетические смолы, служащие основой пластмасс, можно применять в чистом виде; при этом чаще всего получают прозрачные пластмассы, называемые ненаполненными, например, органическое стекло (плексиглас), состоящее из чистой полимеризационной смолы — полиметилметакрилата. Во многих пластмассах синтетическая смола служит лишь для связывания наполнителя (органического или неорганического). Наполнители вводят в пластмассу для увеличения механической прочности и удешевления изделий. Наряду со смолой и наполнителем в пластмассу вводят различные добавки с целью придания ей новых свойств (для повышения прочности, водостойкости или сообщения пластмассе электропроводности). Добавки стеарина и стеарата кальция способствуют предотвращению прилипания пластмассы к пресс-форме и повышают текучесть пластмасс. В некоторые смолы вводят пластификатор для придания им большей пластичности, так как эти смолы без пластификатора излишне тверды и плохо поддаются переработке. В смолу иногда добавляют красители или минеральные пигменты для окраски пластмассы в нужный цвет. Все синтетические материалы и композиции в связи с наличием в их составе многих компонентов применяют для изготовления медицинских изделий только после обстоятельных токсикологических испытаний и получения разрешения на применение материалов строго определенной рецептуры от Министерства здравоохранения СССР.
Термопластичные материалы. Наиболее широкое применение для изготовления медицинских изделий нашел продукт полимеризации винилхлорида—поливинилхлорид (ПВХ), размягчающийся при нагревании и затвердевающий при охлаждении. Он не токсичен, стоек к действию щелочей, кислот, многих органических растворителей (спирт, бензин и масла). Химическая промышленность выпускает листы из поливинилхлоридного пластиката (винипласт), которые используют как подкладочную (толщина 0,2—0,4 мм) или компрессную (толщина 0,05—0,15 мм) клеенку. Широко используют в медицинской практике трубки и трубчатые изделия (катетеры, воздуховоды, дренажи и др.) из этого материала.
Перерабатывают в медицинские изделия и ряд других термопластов. Широкое распространение в медицине получил капрон— продукт полимеризации капролактама. Капрон физиологически нейтрален, обладает большой прочностью, стоек к действию щелочей, жиров, масел. Помимо капроновых нитей, применяемых в качестве шовного материала, из него изготовляют методом литья под давлением различные детали медицинской аппаратуры (втулки, подшипники, шестерни и др.).
Полистирол—продукт полимеризации стирола с участием пластификаторов или без них. Обладает весьма высокой водостойкостью, твердостью, устойчивостью к действию кислот и щелочей; служит прекрасным электроизоляционным материалом. К недостаткам полистирола относится его низкая термическая устойчивость и склонность к растрескиванию. Однако недостаток прочности полистирола устранен в так называемом ударопрочном полистироле, получаемом сополимеризацией стирола с различными каучуками. Детали из полистирола изготовляют методом литья под давлением. Это различные детали электромедицинской аппаратуры, посуда и потребительская тара (коробки), а также изделия одноразового пользования (шприцы).
Полиэтилен—продукт полимеризации этилена, напоминающий по внешнему виду парафин. Обладает высокой химической устойчивостью и служит прекрасным диэлектриком. Различают полиэтилен высокого давления (ПЭВД) и полиэтилен низкого давления (ПЭНД). ПЭВД—один из самых легких полимеров (плотность 0,93 г/см3). Он прочен и в то же время обладает большой эластичностью (гибкостью), сохраняя свои свойства при низких (до —70°С) и при довольно высоких температурах (выдерживает дезинфекцию кипячением). ПЭВД устойчив к воздействию кислот, щелочей, спиртов и других растворителей, почти не адсорбирует влаги. Стабилизированный полиэтилен применяют для изготовления шприц-тюбиков. ПЭНД более прочен и менее эластичен, чем ПЭВД. Этот пластик является одним из самых дешевых и допускает переработку в изделие любым способом (литье, прессование, экструзия, штамповка). Для уменьшения старения (деструкции) ПЭНД стабилизируют. Он хорошо окрашивается в массе. Применяется для изготовления предметов ухода за больными и упаковки медикаментов.
Полипропилен—продукт полимеризации пропилена, твердый прозрачный полимер. Превосходит полиэтилен по химической стойкости, механическим свойствам и теплостойкости (рабочая температура до 130°С). Применяется при изготовлении элементов для соединения трубок и шлангов газовой аппаратуры (коннекторов), деталей и узлов аппаратов искусственного кровообращения, а также упаковочной пленки.
Пентапласт—простой хлорированный полиэфир. Более устойчив к нагреванию по сравнению с ПВХ: может выдерживать до 400 циклов паровой стерилизации, стоек к химическим стерилизационным растворам. Пентапласт нашел пока ограниченное применение для изготовления шприцев, чашек Петри, колб, пипеток, но имеет хорошие перспективы для более широкого использования.
Полиэтилентрефталат (лавсан)—сложный эфир трефталевой кислоты и этиленгликоля. Теплостойкий полимер, по прочности превосходящий многие полимеры (предел прочности около 1700 кгс/см2). Ареактивен по отношению к тканям организма. Применяется в качестве шовного материала.
Поликарбонат (дифлон)—сложный полиэфир угольной кислоты. Стоек в воде, кислотах и щелочах. Изделия из него можно многократно (до 100 раз) стерилизовать паром. Прозрачен и прочен. Применяется для изготовления изделий высокой точности (шприцы, мерные цилиндры и др.).
Полиуретан—продукт взаимодействия диизоцианатов с многоатомными спиртами. Устойчив к действию кислот и щелочей, не темнеет при нагревании. Изделия, полученные из этого продукта литьем под давлением, отличаются высокой механической прочностью, хорошо выдерживают дезинфекцию кипячением.
Фторопласты по праву могут быть названы благородными пластиками, так как по устойчивости к действию агрессивных сред они превосходят даже благородные металлы—золото и платину. Фторопласты являются также самыми тяжелыми пластиками — представляют собой полимеры производных этилена, в которых атомы водорода заменены фтором. В практике производства медицинских изделий нашел применение фторопласт-4, который используют для протезирования клапанов сердца и деталей слухового аппарата. Из него изготовляют ряд ответственных деталей медицинской аппаратуры. Он может подвергаться стерилизации при 190—200 °С и выдерживает такого же порядка низкие температуры. Изделия из фторопласта изготовляют механической обработкой.
Термореактивные пластмассы. Из термореактивных пластмасс в изготовлении изделий медицинской техники нашли применение фенопласты и аминопласты. Термореактивные пластмассы допускают только влажную обработку.
Фенопласты изготовляют на основе фенольно- и креозольно-формальдегидных смол. Изделия из этих смол обладают сравнительно высокой теплостойкостью и водостойкостью, высокой механической прочностью, хорошими изолирующими свойствами, стойки к растворам кислот и щелочей. Из фенопластов изготовляют штепсели, розетки, патроны, выключатели, детали электромедицинских аппаратов, корпуса тонометров и сфигмоманометров, различные ручки, маховички и другие детали.
Аминопласты изготовляют из мочевиноформальдегидных смол и целлюлозы (наполнитель), красителей и фосфата цинка. Из этих пластиков путем прессования получают детали, имеющие яркую окраску различных цветов. Эти пластики используют при изготовлении деталей аппаратуры и приборов (цветные кнопки в электрокардиографах, выключатели, переключатели и т. д.).
Некоторое применение в медицинских изделиях находят пластики на основе эфиров целлюлозы, в частности целлулоид, который применяют для изготовления очковых оправ.