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事关重大的液体硅橡胶

慢性病患者每次出门要带的东西往往不止手机、钥匙和钱包,他们常常还得随身携带一些重要的药物和相关用品,如,需要注射的药液。如今,便携式注射装置采用新型有机硅材料,结构更加精巧细致,其定量控制系统能够自动完成注射,大大提高了患者的生活质量。

慢性病患者往往需要全天候监控自己的身体状况。如果患有糖尿病、帕金森症等疾病,他们可直接皮下注射药物,以控制病情。在这里,胰岛素笔针等便携式医疗器械可快速、安全地注射药液,使用起来也非常方便。

如今,自动化的定量控制系统又迈进了一步:此类医疗器械能够被直接固定在患者的皮肤上,并根据预设的剂量,定时让一根微细的针头自动扎入皮肤,完成定量注射后再次收回。它们能够在几分钟、几个小时,甚至几天之内,定期地以精确的剂量,为患者注射所需药物。

人与材料的完美协作

上述医疗器械的核心部件,是一个体积极小的微型注射泵,它的任务,是可靠地为患者输送定量精准、事关生死的药物。特瑞堡这家聚合物产品生产商也是瓦克的客户,受一家国际领先的药物及医疗产品供应商的委托,开发一款用塑料和有机硅制成的注射泵外壳——而瓦克提供的一款独特的新型材料,使特瑞堡公司顺利地完成了任务。

自粘性又强,摩擦系数又低——几乎不可能!

为了尽可能缩小医疗器械的体积,微型注射泵不得超出指甲盖的大小。那么,如何控制泵的摩擦、密封和衔接,就是研发人员需要解决的难题了。幸运的是,液体硅橡胶(LSR)正好具备所需特性。然而,为制成注射泵微小的活塞缸,开发人员还需要找到一种对口的,能够在双组分注塑成型工艺中无需界面剂也可牢固附着于基础部件的有机硅。同时,这种有机硅材料的摩擦系数要低,以确保注射泵能够平稳无脉动地进行操行。从物理学角度而言,附着力强和滑动摩擦低是看似内在矛盾,但从化学角度而言,这两种性能是可以结合的。

当时,瓦克的产品组合已包含有自粘型液体硅橡胶和摩擦系数低的产品,但同时兼备这两种特性的面向敏感应用领域的材料还有待开发。微型注射泵的开发便为研制这种“一箭双雕”的硅橡胶带来了很好的契机。

严格监控生产流程,确保纯净无尘

瓦克在此开发出的新产品,便是既可自粘,又自身润滑的SILPURAN®6760/50。这款液体硅橡胶由两种组分组成,在混合后能够迅速固化成机械性能稳定的透明弹性体。2016年,产品首次面世,至今仍是市场上唯一成熟,且通过生物相容性认证的自粘型低摩擦液体硅橡胶。瓦克在生产过程中对其进行精密过滤和光学检查,并在洁净室条件下完成分装。

借助低摩擦,实现精准定量

SILPURAN®6760/50是微型注射泵生产的理想选择。这种硅橡胶材料可直接在活塞缸上被注塑成型密封元件,能够让注射泵的活塞在推送药物时平稳、无脉动地沿着缸壁运动——这样才能确保定量的精准性,在一些情况下甚至做到挽救患者的生命。如果活塞缸的表面像常规橡胶那样粗糙,活塞就无法平稳滑动,造成的压力冲击会影响定量的准确性。瓦克的新款硅橡胶本身具备润滑性,所以既不需要使用润滑剂,表面也不会渗油,排除了药物被污染的风险。

滑动性良好的密封件在注射器的应用中很常见。如果注射器里的密封元件用相应的硅橡胶材料制成,密封件在药液推送过程中可沿着注射器内壁平顺滑动,让注射器按照精确的剂量推送药液。

在微型注射泵中,推送药液的任务由活塞缸里一个微小的活塞完成:图中所示即为注射泵的活塞缸,其内壁涂有一层极薄的SILPURAN®6760/50。

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