趙竹，楊號(hào)杰，王國(guó)鋒，李菲，程杰，崔景強(qiáng)*

(1.河南駝人醫(yī)療器械集團(tuán)有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453400；2.河南省醫(yī)用高分子材料技術(shù)與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 新鄉(xiāng) 453400)

介入治療借助介入導(dǎo)管通過血管管腔到達(dá)體內(nèi)病變部位，是一種實(shí)現(xiàn)微創(chuàng)傷治療的新興技術(shù)[1]。確保快速、準(zhǔn)確和安全的介入置管極為關(guān)鍵。目前介入置管的導(dǎo)入和位置確認(rèn)主要依賴X射線透視和CT檢查等方法。其中X顯影導(dǎo)管因?yàn)轱@影效果清晰，操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。近年來市場(chǎng)上對(duì)X光顯影導(dǎo)管的需求量居高不下，因此涌現(xiàn)出一大批研發(fā)團(tuán)隊(duì)對(duì)顯影料進(jìn)行開發(fā)和研究[2～4]。多組分共混是高分子材料常用的改性方法之一[5]。硫酸鋇常被作為填充劑賦予橡膠、塑料制品以X射線不透過性。BaSO4同基料結(jié)合時(shí)，添加比例低則達(dá)不到顯影效果[1]，添加比例高則易發(fā)生團(tuán)聚，因此控制BaSO4比例尤其重要，混合料的高黏度也可能導(dǎo)致造粒機(jī)電機(jī)尼龍銷斷裂，因此要有適宜的工藝參數(shù)。高分子/無機(jī)粉體系復(fù)合體系中微觀相界面的設(shè)計(jì)[6]，偶聯(lián)劑的使用可以增加硫酸鋇同基料的黏接力，但是使用種類和添加量不同對(duì)產(chǎn)品細(xì)胞毒性以及生產(chǎn)工藝影響也不同。本文介紹了一種顯影疼痛治療導(dǎo)管的原材料配比優(yōu)化、工藝優(yōu)化及顯影效果評(píng)價(jià)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料

PEBAX 5533，武漢匯普化學(xué)新材料有限公司；藥用級(jí)硫酸鋇，青島紅蝶新材料有限公司；硅烷類粉體偶聯(lián)劑PN-701A，南京品寧偶聯(lián)劑有限公司；鋁酸酯偶聯(lián)劑NXH-821，南京軒浩新材料科技有限公司；鈦酸酯類粉體偶聯(lián)劑PN-8111，南京品寧偶聯(lián)劑有限公司，黑色色母粒E042，洛陽(yáng)虹源色母粒有限公司。

1.2 儀器及設(shè)備

造粒機(jī)SASJ20，圣安塑料機(jī)械有限公司；鼓風(fēng)干燥箱 GZX-924，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；高混機(jī)SHR-10，張家港豐華機(jī)械有限公司；便攜式X光顯影儀BJI-2，上海博進(jìn)電子儀表設(shè)備工貿(mào)有限公司；臺(tái)式投射光密度儀361T，愛色麗公司，擠出機(jī)25-15，海瑞嘉精密擠出機(jī)械有限公司。

1.3 性能測(cè)試

按照標(biāo)準(zhǔn)[7]對(duì)顯影疼痛導(dǎo)管顯影效果進(jìn)行定量分析，推薦可接受準(zhǔn)則中，許多應(yīng)用滿意的光密度差為0.10，對(duì)于較大的部件和人體較薄部位，0.05的光密度單位差可能是適宜的。

2 產(chǎn)品制備

2.1 硫酸鋇活化[3]

將硫酸鋇放入110～120 ℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥2 h后，趁熱加入85 ℃±5 ℃的高混機(jī)中，再加入偶聯(lián)劑，高速攪拌10 min后放出并緊密打包，備用。注意需對(duì)活化的硫酸鋇防潮保存。

2.2 原料預(yù)處理

將一定量的PEBAX5533及黑色色母粒置于鼓風(fēng)干燥箱中，在85 ℃±5 ℃環(huán)境下干燥24 h，除去可能含有的水分。

2.3 顯影母料制備

預(yù)處理后的原料與活化硫酸鋇以表1配方比例置于高混鍋中，充分?jǐn)嚢?5 min后，置于造粒機(jī)中擠出造粒。造粒機(jī)溫度及轉(zhuǎn)速設(shè)置見表2。

表1 顯影母料原材料配方

表2 造粒機(jī)參數(shù)表

2.4 疼痛治療導(dǎo)管的制備

在擠出機(jī)主料桶和輔料桶中分別加入干燥的pebax5533粒料和混有一定pebax5533比例的上述顯影母料，疼痛顯影導(dǎo)管的主機(jī)和輔機(jī)擠出參數(shù)見表3和表4。

表3 主機(jī)溫度

表4 輔機(jī)溫度

3 顯影效果評(píng)價(jià)

先用便攜式X光顯影儀BJI-2對(duì)疼痛導(dǎo)管進(jìn)行初步顯影效果分析，結(jié)果顯示導(dǎo)管顯影效果均良好。后采用標(biāo)準(zhǔn)[7]中的9.5.1光密度測(cè)量（膠片）進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。數(shù)根導(dǎo)管并一起黏貼到厚約10 mm的鋁板上；用X射線成像系統(tǒng)對(duì)導(dǎo)管拍攝膠片（圖1），用臺(tái)式投射光密度計(jì)361T測(cè)量膠片中導(dǎo)管和附近背景的光密度值；計(jì)算導(dǎo)管和附近背景的光密度差值。測(cè)試結(jié)果見表5。

表5 不同配方擠出的導(dǎo)管光密度值

4 結(jié)果與討論

4.1 顯影母料配方優(yōu)化

李兆敏等[1]研究了5%～50%硫酸鋇含量的聚醚嵌段酰胺，當(dāng)硫酸鋇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%時(shí)，復(fù)合材料具有很好的顯影效果。本實(shí)驗(yàn)配方初次選擇PEBAX和硫酸鋇的配比50%：50%和40%：60%，測(cè)試的光密度差為0.21和0.42，配比為40%：60%的顯影效果較好，因此確定基礎(chǔ)配方PEBAX和硫酸鋇的比例為40%：60%。

在此基礎(chǔ)上添加黑色色母粒和偶聯(lián)劑進(jìn)行配方優(yōu)化。黑色色母粒賦予顯影線黑色外觀，偶聯(lián)劑改善粉體與高分子混合體系相界面設(shè)計(jì)。由于硫酸鋇為無機(jī)粉體，添加量多，與PEBAX共混不均勻，導(dǎo)致造粒過程中大量粉體沉積，易導(dǎo)致機(jī)器卡機(jī)。選擇偶聯(lián)劑對(duì)硫酸鋇表面活化處理，增加了硫酸鋇與PEBAX的黏結(jié)力，混合均勻，減少粉體沉積，使得造粒順暢，相同的工藝參數(shù)下，出料直徑變大，出料速度明顯增大。

試驗(yàn)過程中分別選擇不同種類及含量的偶聯(lián)劑比較試驗(yàn)效果，其中硅烷類偶聯(lián)劑PN-701A較鋁酸酯偶聯(lián)劑NXH-821、鈦酸酯類偶聯(lián)劑PN-8111與硫酸鋇的黏接力強(qiáng)，造粒更順暢，切粒速度依次是10.5 r/min，9.0 r/min，9.0 r/min.未添加偶聯(lián)劑的切料速度僅7 r/min。偶聯(lián)劑的添加還增強(qiáng)了顯影效果，比較添加1%和2%偶聯(lián)劑的顯影效果，三種偶聯(lián)劑都是在含量1%時(shí)效果更好。

分別對(duì)三個(gè)比例為1%的偶聯(lián)劑配方造粒擠管后做細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)[8]，添加偶聯(lián)劑PN-8111和NXH-821的細(xì)胞存活率明顯下降，細(xì)胞毒性增大，偶聯(lián)劑為PN-701A的細(xì)胞毒性無增加。

綜合考慮各配方對(duì)擠出工藝穩(wěn)定性，顯影效果，細(xì)胞毒性等的影響，配方4為最優(yōu)配方。

4.2 工藝優(yōu)化

添加硫酸鋇比例為60%，因粉體含量高，一次造粒易導(dǎo)致機(jī)器卡機(jī)，硫酸鋇分兩次添加造粒后有了明顯的改善。根據(jù)聚醚嵌段酰胺流變性能研究，溫度與共混體系的黏度及剪切應(yīng)力關(guān)系[1]。硫酸鋇的添加，增加了共混體系的黏度，對(duì)螺桿的剪切力變大，因此需提高溫度以降低對(duì)螺桿大的剪切力，優(yōu)化后的造粒工藝參數(shù)見表2。擠出機(jī)的主機(jī)和輔機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速直接影響了顯影鋇線的粗細(xì)，進(jìn)而影響顯影效果，需嚴(yán)格控制，優(yōu)化后的工藝參數(shù)見表3和表4。無論是顯影母料造粒還是疼痛導(dǎo)管產(chǎn)品擠出，都需要對(duì)所有的原材料在鼓風(fēng)干燥箱中85 ℃±5 ℃環(huán)境下烘干24h或者除濕干燥箱中烘干4 h以除去原材料的水分，避免氣泡和晶點(diǎn)的產(chǎn)生。

4.3 顯影效果評(píng)價(jià)

實(shí)驗(yàn)初期采用攜式X光顯影儀BJI-2直接對(duì)顯影導(dǎo)管照射成像進(jìn)行顯影定性評(píng)價(jià)。該種方法適合顯影效果差別大的樣品，操作簡(jiǎn)單，直觀。但是針對(duì)顯影效果區(qū)別不太明顯的產(chǎn)品，難以評(píng)價(jià)對(duì)比。為進(jìn)一步顯影定量分析，采用標(biāo)準(zhǔn)[7]中的9.5.1光密度測(cè)量（膠片）進(jìn)行評(píng)價(jià)。用X射線成像系統(tǒng)以鋁板為背景對(duì)顯影疼痛導(dǎo)管拍攝膠片，用臺(tái)式投射光密度儀361T測(cè)試膠片中導(dǎo)管與附近鋁板的光密度值，并比較兩個(gè)光密度差大小。由于疼痛導(dǎo)管管徑細(xì)，顯影線更細(xì)，對(duì)于單個(gè)測(cè)試造成困難。最終采用10根管體并排黏接到鋁板上進(jìn)行拍攝膠片，增大與光密度計(jì)的測(cè)試接觸面積，較少測(cè)量誤差。