国际医疗器械设计与制造技术展览会

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2023年6月1-3日 | 苏州国际博览中心B1-E1号馆

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国际医疗器械展览会文章推荐 | 形状记忆聚合物的应用与发展

2022-08-15

形状记忆聚合物(Shape Memory Polymer,简称SMP)是指具有初始形状的制品在特定条件下改变为临时形状并固定后,通过外界条件刺激(如热,电,磁,光等)可恢复为初始形状的智能高分子材料。因其具有质轻、变形大、易编程、弹性模量可调等优点。医疗器械应用端,材料的形状记忆这一特性能发挥很多价值。如弹簧圈的填充和封堵,自膨支架的应变扩张等。形状记忆与腔体血管,可以说有着天然的应用匹配。SMP在过去三十年展现出了在航空航天、生物医疗、4D打印、柔性机器人等应用领域的应用价值。

除了上述材料,医用金属以及医用橡塑材料的头部企业们悉数参加国际医疗器械展览会Medtec China:韦恩堡、庄信万丰贵金属、田中贵金属(上海)、ELGILOY特种金属、三铃制线、江阴佩尔、麦迪斯、美国奥博锐、古河科技、沈阳中核舰航、路博润、NuSil、迈图、科思创、艾曼斯、塞拉尼斯、索尔维、龙海化工、江苏君华等。

当下器械中,形状记忆几乎都是指合金材料(含2种以上金属元素),如最常用的Niti(镍钛)。总结下来,两种特性:
• 形状记忆效应
以弹簧为例,把这种弹簧放在热水中,弹簧的长度立即伸长,再放到冷水中,它会立即恢复原状
• 伪弹性
表现为在外力作用下,形状记忆合金具有比一般金属大的多的变形恢复能力,即加载过程中产生的大应变会随着卸载而恢复随着底层材料端的发展,具有形状记忆的聚合物也开始出现。性能一致,只是组成由合金变成了高分子聚合物。这种合金-聚合物的替代趋势,也展现在医疗器械领域的其它应用上。

形状记忆聚合物

顾名思义,就是具有两种形态的聚合物。它可以从一个形状 A 变到形状 B。需要说明的是形状记忆效应不是内在属性,这意味着聚合物本身不显示这种效果。

国际医疗器械展览会Medtec China提醒,其中形状A是通过机械变形和固定该变形而获得的临时形状,这个过程将决定形状偏移的变化,并相应产生形状B,也就是永久形状。

首先,聚合物形成其初始的永久形状B,经过一个程序化的过程,变形并固定到临时形状 A,再经过外部刺激,聚合物恢复其初始的永久形状B。这个程序化和恢复的过程可以重复多次,只是在每个循环中具有不同的临时形状。


刺激因素有常见的热或光。如红外光照射、施加电场、交变磁场或浸入水中。与金属形状记忆合金相比,聚合物的循环周期可以在更短的时间间隔内进行,且可以有更高的变形率。

最常见的应用就是器械生产制造中的热缩管。最初的管材经过辐照工艺,尺寸变大;而经过加热后,尺寸又再次缩小。

而在一些取栓应用中,最初,形状记忆聚合物的临时形态为直状,经过加热后,变成了螺旋状的永久形态,从而进行取栓的功能。

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新应用

目前在外周/神经栓塞术里,利用形状记忆聚合物的形态可变出现了许多创新器械。下面这款多孔的栓塞封堵器械,正是利用聚合物(聚氨酯甲酸乙酯)遇血液(温度/液体环境下改变形态)进行栓塞治疗,完美的融合了其性能。


来源:CCI心血管医生创新俱乐部