Материалы, совместимые с автоклавом: обеспечение стерильности и безопасности

Отлитый из привлекательного, полупрозрачного ABS, этот деталь была произведена для Triax Technologies для их устройства Proximity Trace, которое во время пандемии COVID-19 помогало компаниям проводить контактный трейсинг на рабочем месте.

Чувствуете небольшую тревогу по поводу предстоящей медицинской процедуры? Это понятно, но у вас будет гораздо меньше поводов для беспокойства, зная, что инструменты будут стерильны и свободны от микроорганизмов. Врачи начали осознавать важность стерильного оборудования более 150 лет назад, но только в 1879 году французский микробиолог Шарль Шамберлен изобрел устройство для его доставки.

Как работают автоклавы

Автоклав работает примерно как скороварка, которую некоторые люди используют для заквашивания огурцов и яиц. Инструменты сначала помещаются в запечатанную камеру, после чего насос удаляет весь воздух изнутри. Температура поднимается до минимум 250°F (121°C), и под давлением пар подается в течение 30-60 минут.

Другие методы стерилизации доступны, среди них сухой тепел, радиация и ультрафиолетовый свет, газ оксида этилена и перекись водорода в паре, но эта статья сосредоточится на автоклавировании; более важно, она опишет некоторые материалы и поверхностные обработки, способные выдерживать тепло и влагу в этой распространенной форме стерилизации.

Что работает и что не работает в автоклаве

Давайте начнем с названия нескольких материалов, которые определенно не подходят для автоклавирования. К счастью, это короткий список:

• Полиамид (нейлон, или PA)
• Полиэтилен (PE) и его варианты низкой и высокой плотности, LDPE и HDPE (хотя последний близок)
• Полиметилметакрилат (PMMA, лучше известный как акрил)
• Полистирол (PS)
• Поливинилхлорид (PVC)

Теперь, вот подходящие:

• Полипропилен (PP) — низкозатратный полимер, способный выдерживать температуры автоклава. Для оптически прозрачного (и более дорогого) альтернативы акрилу есть поликарбонат (PC), материал пуленепробиваемого стекла.
• Полиоксиметилен (POM), также известный как ацетал или Delrin, — инженерный термопласт, предлагающий низкий коэффициент трения, высокую жесткость и износостойкость, и хорошую размерную стабильность.
• Говоря о низком трении, посмотрите на политетрафторэтилен (PTFE). Вы, вероятно, знаете его как Тефлон, семейство фторополимеров, которое хвастается прочностью и экстремальной химической стойкостью в широком диапазоне температур.
• Полиэтиретирокетон (PEEK) — органический термопласт, ставший стандартом для медицинского сообщества с момента его изобретения в 1978 году. Он используется для всего: от медицинских имплантатов до компонентов ультравысокого вакуума и газовой хроматографии.
• Силикон и его альтернативная форма, LSR (жидкий силиконовый каучук), — еще одно чудо-материал. Это отличный вариант для ряда деталей, требующих гибкости, биосовместимости и стойкости к химикатам и бактериальному росту. И да, он довольно автоклавоустойчив.

Также полифениленсульфид (PPS), полисульфон (PSU) и полиэтисульфон (PES). Эти и другие термопласты легко обрабатываются на ЧПУ, литья под давлением или 3D-печатаются.

Металлы, безопасные для автоклава

Полимеры — отличный выбор для различных медицинских компонентов, но так же и металлы, и четыре из самых распространенных сплавов на этом рынке — 304 и 316 нержавеющая сталь и их низкоуглеродистые кузены, 304L и 316L. Все широко используются в медицинской инструментации, хирургическом оборудовании, таком как скальпели и зажимы, инвалидных колясках, проводах и контейнерах для отходов.

316L — самый популярный из этих для деталей, идущих в тело, включая костные винты, фиксирующие пластины и другие имплантаты, но для ортопедических устройств, требующих большей прочности и усталостной стойкости, кобальт-хром (CoCr) или Ti-6Al-4V титан обычно являются первым выбором.

С каждым из этих металлов критично пассивировать детали после производства с использованием азотной или лимонной кислоты. Это удаляет любой свободный железо с поверхности и создает защитный оксидный слой, значительно увеличивая их коррозионную стойкость.

Аналогично, алюминий — кандидат для автоклавоустойчивых медицинских деталей, при условии, что он сначала конвертирован-покрыт с использованием медицинского типа II (сернистая кислота) или типа III (твердое покрытие) анодирования. Это также верно для многих сталей — 1018 мягкая сталь, например, или гораздо более жесткая 4140 — но здесь снова их коррозионно-склонные поверхности должны быть защищены твердым хромом или, возможно, ярким никелевым покрытием.

Медицинская отрасль требовательна, наполнена всевозможными спецификациями и требованиями качества. Поэтому критично исследовать тип стерилизации, необходимый для безопасности деталей для предполагаемого применения, и определить, какие материалы отмечают этот пункт. Хорошая новость в том, что у нас много лет опыта в этой области и мы можем помочь вам определить, какие материалы подходят для вашего следующего проекта. Звоните нам.