顯影治療導管制備及顯影性能評價

趙竹，楊號杰，王國鋒，李菲，程杰，崔景強*

(1.河南駝人醫療器械集團有限公司，河南 新鄉 453400；2.河南省醫用高分子材料技術與應用重點實驗室，河南 新鄉 453400)

介入治療借助介入導管通過血管管腔到達體內病變部位，是一種實現微創傷治療的新興技術[1]。確?？焖?、準確和安全的介入置管極為關鍵。目前介入置管的導入和位置確認主要依賴X射線透視和CT檢查等方法。其中X顯影導管因為顯影效果清晰，操作簡單等特點被廣泛應用。近年來市場上對X光顯影導管的需求量居高不下，因此涌現出一大批研發團隊對顯影料進行開發和研究[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同基料結合時，添加比例低則達不到顯影效果[1]，添加比例高則易發生團聚，因此控制BaSO4比例尤其重要，混合料的高黏度也可能導致造粒機電機尼龍銷斷裂，因此要有適宜的工藝參數。高分子/無機粉體系復合體系中微觀相界面的設計[6]，偶聯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產品細胞毒性以及生產工藝影響也不同。本文介紹了一種顯影疼痛治療導管的原材料配比優化、工藝優化及顯影效果評價。

1 實驗部分

1.1 原料

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

1.2 儀器及設備

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

1.3 性能測試

按照標準[7]對顯影疼痛導管顯影效果進行定量分析，推薦可接受準則中，許多應用滿意的光密度差為0.10，對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 產品制備

2.1 硫酸鋇活化[3]

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

2.2 原料預處理

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

2.3 顯影母料制備

預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，充分攪拌15 min后，置于造粒機中擠出造粒。造粒機溫度及轉速設置見表2。

表1 顯影母料原材料配方

表2 造粒機參數表

2.4 疼痛治療導管的制備

在擠出機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，疼痛顯影導管的主機和輔機擠出參數見表3和表4。

表3 主機溫度

表4 輔機溫度

3 顯影效果評價

先用便攜式X光顯影儀BJI-2對疼痛導管進行初步顯影效果分析，結果顯示導管顯影效果均良好。后采用標準[7]中的9.5.1光密度測量（膠片）進行定量評價。數根導管并一起黏貼到厚約10 mm的鋁板上；用X射線成像系統對導管拍攝膠片（圖1），用臺式投射光密度計361T測量膠片中導管和附近背景的光密度值；計算導管和附近背景的光密度差值。測試結果見表5。

表5 不同配方擠出的導管光密度值

4 結果與討論

4.1 顯影母料配方優化

李兆敏等[1]研究了5%～50%硫酸鋇含量的聚醚嵌段酰胺，當硫酸鋇質量分數為50%時，復合材料具有很好的顯影效果。本實驗配方初次選擇PEBAX和硫酸鋇的配比50%：50%和40%：60%，測試的光密度差為0.21和0.42，配比為40%：60%的顯影效果較好，因此確定基礎配方PEBAX和硫酸鋇的比例為40%：60%。

在此基礎上添加黑色色母粒和偶聯劑進行配方優化。黑色色母粒賦予顯影線黑色外觀，偶聯劑改善粉體與高分子混合體系相界面設計。由于硫酸鋇為無機粉體，添加量多，與PEBAX共混不均勻，導致造粒過程中大量粉體沉積，易導致機器卡機。選擇偶聯劑對硫酸鋇表面活化處理，增加了硫酸鋇與PEBAX的黏結力，混合均勻，減少粉體沉積，使得造粒順暢，相同的工藝參數下，出料直徑變大，出料速度明顯增大。

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

分別對三個比例為1%的偶聯劑配方造粒擠管后做細胞毒性實驗[8]，添加偶聯劑PN-8111和NXH-821的細胞存活率明顯下降，細胞毒性增大，偶聯劑為PN-701A的細胞毒性無增加。

綜合考慮各配方對擠出工藝穩定性，顯影效果，細胞毒性等的影響，配方4為最優配方。

4.2 工藝優化

添加硫酸鋇比例為60%，因粉體含量高，一次造粒易導致機器卡機，硫酸鋇分兩次添加造粒后有了明顯的改善。根據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力關系[1]。硫酸鋇的添加，增加了共混體系的黏度，對螺桿的剪切力變大，因此需提高溫度以降低對螺桿大的剪切力，優化后的造粒工藝參數見表2。擠出機的主機和輔機螺桿轉速直接影響了顯影鋇線的粗細，進而影響顯影效果，需嚴格控制，優化后的工藝參數見表3和表4。無論是顯影母料造粒還是疼痛導管產品擠出，都需要對所有的原材料在鼓風干燥箱中85 ℃±5 ℃環境下烘干24h或者除濕干燥箱中烘干4 h以除去原材料的水分，避免氣泡和晶點的產生。

4.3 顯影效果評價

實驗初期采用攜式X光顯影儀BJI-2直接對顯影導管照射成像進行顯影定性評價。該種方法適合顯影效果差別大的樣品，操作簡單，直觀。但是針對顯影效果區別不太明顯的產品，難以評價對比。為進一步顯影定量分析，采用標準[7]中的9.5.1光密度測量（膠片）進行評價。用X射線成像系統以鋁板為背景對顯影疼痛導管拍攝膠片，用臺式投射光密度儀361T測試膠片中導管與附近鋁板的光密度值，并比較兩個光密度差大小。由于疼痛導管管徑細，顯影線更細，對于單個測試造成困難。最終采用10根管體并排黏接到鋁板上進行拍攝膠片，增大與光密度計的測試接觸面積，較少測量誤差。