Фторполимерные нити PTFE и PVDF: свойства и применение

  • Материалы
  • 12 мин чтения
  • Источников: 13
  • Для медицинских специалистов
Содержание
  1. Что такое фторполимерные нити
  2. PTFE и ePTFE: что это за нить
  3. PVDF: альтернатива полипропилену
  4. Где применяют фторполимерные нити
  5. Почему PTFE не стерилизуют излучением
  6. Нити МЗКРС по теме
  7. Частые вопросы
  8. Источники

Фторполимерные хирургические нити делают из политетрафторэтилена (PTFE), в том числе вспененного (ePTFE), и из поливинилиденфторида (PVDF). Это нерассасывающиеся мононити из химически стойких полимеров: PVDF-нить после 9 лет гидролиза in vitro сохранила 92,5 % исходной прочности. PTFE-нити применяют в сердечно-сосудистой хирургии и хирургии полости рта, а PVDF изучали как альтернативу полипропилену для сосудистого шва.

  1. Что такое фторполимерные нити
  2. PTFE и ePTFE: что это за нить
  3. PVDF: альтернатива полипропилену
  4. Где применяют фторполимерные нити
  5. Почему PTFE не стерилизуют излучением
  6. Нити МЗКРС по теме
  7. Частые вопросы
  8. Источники

Что такое фторполимерные нити

В цепи и PTFE, и PVDF есть связи углерода с фтором. Энергия такой связи около 485 кДж/моль, поэтому фторполимеры химически стабильны и почти ни с чем не реагируют [2]. PTFE получают из тетрафторэтилена. Звено PVDF выглядит иначе, –[CH2–CF2]n–: в нём чередуются группы с водородом и с фтором [2].

Отсюда и разница в поведении. PTFE плавится при 327 °C, а вязкость его расплава так высока, что литьё под давлением и экструзия, обычные для других пластиков, к нему почти не применимы [2]. PVDF плавится при 170 °C [2]. У него минимум пять кристаллических форм (α, β, γ, δ и ε), и соотношение фаз в нити меняют и термообработка, и краситель, а вместе с ним меняется механика [2], [6].

Вспененный, или экспандированный, PTFE (ePTFE) под микроскопом выглядит как узлы полимера, связанные фибриллами. У плотного PTFE (d-PTFE) фибрилл нет. Так устроены, например, мембраны для направленной костной регенерации [4]. Место фторполимеров среди других постоянных материалов — в обзоре нерассасывающихся хирургических нитей.

PTFE и ePTFEPVDF
Сырьё и строение цепиполимер тетрафторэтилена [2]звено –[CH2–CF2]n– [2]
Температура плавления327 °C [2]170 °C [2]
Тип нитимононить [1]мононить [5], [8]
Рассасываниенет [1]нет; 92,5 % прочности после 9 лет гидролиза in vitro [7]
Реакция тканейв десне инфильтрат меньше, чем вокруг шёлка [10]у собак минимальная клеточная реакция, без минерализации [6]
Ионизирующее излучениепереносит плохо, особенно на воздухе [3]по данным разработчиков нити, переносит бета- и гамма-стерилизацию [5]
Где изучали и применяютсердце и сосуды, хирургия полости рта, фиксация ИОЛ [1], [9]–[11], [13]сосудистые анастомозы [5], [7], [8]
У МЗКРСбелая, газ, срок годности 5 летсиняя, газ, срок годности 5 лет

PTFE и ePTFE: что это за нить

FDA описывает ePTFE-нить как стерильную гибкую мононить для сопоставления мягких тканей и перевязки, в том числе в сердечно-сосудистой хирургии. Её выпускают окрашенной и неокрашенной, с иглой и без [1]. Пример торгового названия — Gore-Tex [12].

Авторы клинической работы из Сиены отмечают у PTFE-нити гладкую поверхность и отсутствие «пластической памяти» [11], то есть нить не сохраняет изгибы, полученные в упаковке. Подробнее о памяти и узлах — в статье о манипуляционных свойствах нити.

В лаборатории ePTFE-нить сравнивали с шёлком и полиглактином 910 (PLA/PGA) по пяти показателям: удлинению до разрыва, прочности на разрыв и в узле, проскальзыванию узла и капиллярности. ePTFE и полиглактин 910 оказались лучше шёлка по всем пяти [12].

Как ePTFE выглядит через годы, видно по двум случаям из Японии. Искусственные хорды митрального клапана из ePTFE-нити удалили через 7,5 и 8,6 года после операции. Обызвествления не нашли ни на глаз, ни под микроскопом, нить осталась гибкой и целиком покрылась плотной фиброзной тканью с эндотелием [9].

PVDF: альтернатива полипропилену

К PVDF присмотрелись после клинических сообщений о разрывах полипропиленовых мононитей. Нужен был материал менее тромбогенный, чем полиэфир, похожий на полипропилен в работе, но надёжнее его механически [5]. Такую мононить разработала Peters Laboratoire Pharmaceutique: полимер специально обрабатывали, чтобы изменить его кристаллическую форму и степень кристалличности [5].

Нити USP 4/0, 5/0 и 6/0 из PVDF и полипропилена рвались при близкой нагрузке. Но PVDF сильнее удлинялся до разрыва, меньше «полз» под постоянной нагрузкой и меньше страдал от сжатия иглодержателем [5]. У собак с сосудистыми протезами нить хорошо вязалась, а через 6 месяцев вокруг неё не было воспалительных клеток и следов разрушения поверхности [5].

Долгий срок PVDF тоже выдерживает. После 9 лет гидролиза in vitro PVDF-нить сохранила 92,5 % исходной прочности, а полипропилен потерял 46,6 % [7]. В опыте на собаках со сроками от 4 часов до 2 лет обе нити одинаково вели себя в работе и при заживлении. Через 1 и 2 года на полипропилене нашли поверхностные трещины, на PVDF их не было [8].

Оговорка: все четыре работы сделаны одной исследовательской группой из Квебека, на животных и in vitro. Как ведёт себя в тканях и в узле сам полипропилен, описано в статье о полипропиленовой хирургической нити.

Где применяют фторполимерные нити

Сердце и сосуды

Сердечно-сосудистая хирургия прямо названа в описании ePTFE-нити у FDA [1]. Из ePTFE делают искусственные хорды митрального клапана [9]. PVDF испытывали на сосудистых анастомозах: с полиэфирным протезом и с аллографтами грудной аорты [5], [7], [8]. Выбор нити для этой области разобран в статье о шовном материале в сердечно-сосудистой хирургии.

Хирургия полости рта

В Бергене 12 пациентам перед операцией на пародонте накладывали в десну по шву из шёлка 4/0 и из ePTFE, а через 7 или 10 дней иссекали шов вместе с тканью. На 7-й день бактериальный налёт по ходу шва нашли в 10 из 11 каналов от шёлка и в 4 из 11 от ePTFE. Воспалительный инфильтрат вокруг шёлка был в целом шире [10].

Пилотное исследование из Сиены дало похожий результат. У 10 пациентов после удаления нижних третьих моляров рану зашивали PTFE-нитью 3/0 и шёлком 3/0, а на 7-й день считали бактерии на снятых нитях. На PTFE их было значимо меньше на обеих питательных средах (p = 0,003 и p = 0,002) [11]. Подробнее о том, как и зачем берут PTFE-нити в стоматологии и имплантологии, рассказано отдельно.

Офтальмология

ePTFE-нитью фиксируют интраокулярную линзу (ИОЛ) к склере. В опыте на 20 препаратах роговицы со склерой такая фиксация выдерживала до смещения 3,95 ± 0,55 Н. Трёхчастная линза с гаптикой из PVDF, закреплённая фланцами, держала 1,09 ± 0,48 Н, а фиксация оплавленными полипропиленовыми фланцами — 0,73 ± 0,54 Н [13]. PVDF здесь был материалом опорных элементов линзы, а не нитью.

Почему PTFE не стерилизуют излучением

Ионизирующее излучение рвёт цепи PTFE, и молекулярная масса полимера падает. Поэтому для изделий из PTFE радиационная стерилизация часто исключена [3]. В опыте 2023 года образцы PTFE облучали электронным пучком дозами от 15 до 60 кГр. В воздухопроницаемой упаковке предел текучести снизился больше чем на 35 % уже при 15 кГр и больше чем на 90 % при 60 кГр. В фольгированной упаковке с азотом он держался около исходного уровня до 46 кГр и упал примерно на 10 % при 60 кГр. Виноват кислород: он образует пероксильные радикалы, которые ускоряют разрыв основной цепи [3].

С PVDF иначе: по данным авторов работы 1994 года, PVDF-нить можно стерилизовать бета- и гамма-излучением [5].

МЗКРС стерилизует обе нити оксидом этилена по ГОСТ ISO 11135. Продукцию стерилизуют незапаянной, затем дегазируют, запаивают и упаковывают; весь цикл занимает около суток. Срок годности у этих двух нитей 5 лет, у большинства других нитей МЗКРС — 3 года. Оба метода сравниваются в статье о стерилизации шовного материала.

Нити МЗКРС по теме

По источникам выше, для сосудистых анастомозов и искусственных хорд берут нерассасывающиеся мононити: PVDF, полипропилен и ePTFE [1], [8], [9]. У МЗКРС есть две фторполимерные мононити и одна нить с фторполимерным покрытием.

PTFE — белая мононить из 100 % политетрафторэтилена, стерилизованная оксидом этилена, срок годности 5 лет. Размеры: USP 6/0 (EP 0,7), 5/0 (EP 1), 4/0 (EP 1,5), 3/0 (EP 2) и 2/0 (EP 3). МЗКРС указывает для неё стоматологию и реконструктивную хирургию, нейрохирургию и сердечно-сосудистую хирургию (импланты). Характеристики нити PTFE.

PVDF — синяя мононить из поливинилиденфторида, тоже стерилизуется газом и хранится 5 лет. Размеры от USP 7/0 (EP 0,5) до USP 2 (EP 5). МЗКРС указывает её для офтальмологии, нейрохирургии, пластической хирургии и косметологии, сердечно-сосудистой хирургии, швов на коже, кистях и сухожилиях. Характеристики нити PVDF.

Фторэст устроен по-другому: основа у него полиэфирная (лавсан), кручёная, а фторполимер (фторкаучук) есть только в покрытии. Нить зелёная, стерилизуется излучением, размеры от USP 4/0 (EP 1,5) до USP 2 (EP 5). МЗКРС указывает Фторэст для сердечно-сосудистой хирургии и травматологии. Характеристики нити «Фторэст».

Другие постоянные нити собраны в разделе нерассасывающихся нитей МЗКРС, а сравнить их по параметрам можно в каталоге продукции.

Частые вопросы

Что такое ПТФЭ-нить?
Хирургическая мононить из политетрафторэтилена (PTFE, ПТФЭ), бывает и из вспененного PTFE (ePTFE). Она не рассасывается и предназначена для сопоставления мягких тканей и перевязки, в том числе в сердечно-сосудистой хирургии.

Рассасывается ли PTFE-нить?
Нет, это нерассасывающийся шовный материал. Искусственные хорды митрального клапана из ePTFE, удалённые через 7,5 и 8,6 года, не обызвествились и остались гибкими.

Чем PVDF отличается от полипропилена?
Обе нити — нерассасывающиеся мононити с похожими манипуляционными свойствами. В опыте на собаках через 1 и 2 года на PVDF не появилось поверхностных трещин, которые нашли на полипропилене.

Можно ли стерилизовать PTFE-нить излучением?
PTFE плохо переносит ионизирующее излучение: при облучении электронным пучком на воздухе предел текучести падал больше чем на 35 % уже при 15 кГр. В упаковке без кислорода потери были намного меньше. МЗКРС стерилизует нити PTFE и PVDF оксидом этилена.

Источники

  1. 21 CFR § 878.5035. Nonabsorbable expanded polytetrafluoroethylene surgical suture. Свод федеральных правил США (FDA). https://www.law.cornell.edu/cfr/text/21/878.5035
  2. Cardoso V.F., Correia D.M., Ribeiro C., Fernandes M.M., Lanceros-Méndez S. Fluorinated Polymers as Smart Materials for Advanced Biomedical Applications // Polymers (Basel). 2018. Vol. 10, № 2. 161. https://doi.org/10.3390/polym10020161
  3. Jain R. Effects of Electron Beam Sterilization on Polytetrafluoroethylene: Design of Experiments Study // Biomed Instrum Technol. 2023. Vol. 57, № 4. P. 117–121. https://doi.org/10.2345/0899-8205-57.4.117
  4. Trobos M., Juhlin A., Shah F.A. et al. In vitro evaluation of barrier function against oral bacteria of dense and expanded polytetrafluoroethylene (PTFE) membranes for guided bone regeneration // Clin Implant Dent Relat Res. 2018. Vol. 20, № 5. P. 738–748. https://doi.org/10.1111/cid.12629
  5. Urban E., King M.W., Guidoin R. et al. Why make monofilament sutures out of polyvinylidene fluoride? // ASAIO J. 1994. Vol. 40, № 2. P. 145–156. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8003751/
  6. Laroche G., Marois Y., Guidoin R. et al. Polyvinylidene fluoride (PVDF) as a biomaterial: from polymeric raw material to monofilament vascular suture // J Biomed Mater Res. 1995. Vol. 29, № 12. P. 1525–1536. https://doi.org/10.1002/jbm.820291209
  7. Laroche G., Marois Y., Schwarz E. et al. Polyvinylidene fluoride monofilament sutures: can they be used safely for long-term anastomoses in the thoracic aorta? // Artif Organs. 1995. Vol. 19, № 11. P. 1190–1199. https://doi.org/10.1111/j.1525-1594.1995.tb02282.x
  8. Mary C., Marois Y., King M.W. et al. Comparison of the in vivo behavior of polyvinylidene fluoride and polypropylene sutures used in vascular surgery // ASAIO J. 1998. Vol. 44, № 3. P. 199–206. https://doi.org/10.1097/00002480-199805000-00015
  9. Minatoya K., Kobayashi J., Sasako Y. et al. Long-term pathological changes of expanded polytetrafluoroethylene (ePTFE) suture in the human heart // J Heart Valve Dis. 2001. Vol. 10, № 1. P. 139–142. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11206762/
  10. Leknes K.N., Røynstrand I.T., Selvig K.A. Human gingival tissue reactions to silk and expanded polytetrafluoroethylene sutures // J Periodontol. 2005. Vol. 76, № 1. P. 34–42. https://doi.org/10.1902/jop.2005.76.1.34
  11. Parrini S., Bovicelli A., Chisci G. Microbiological Retention on PTFE versus Silk Suture: A Quantitative Pilot Study in Third Molar Surgery // Antibiotics (Basel). 2023. Vol. 12, № 3. 562. https://doi.org/10.3390/antibiotics12030562
  12. Charbit Y., Hitzig C., Bolla M. et al. Comparative study of physical properties of three suture materials: silk, e-PTFE (Gore-Tex), and PLA/PGA (Vicryl) // Biomed Instrum Technol. 1999. Vol. 33, № 1. P. 71–75. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10067182/
  13. Zeilinger J., Kronschläger M., Findl O. Biomechanical performance of expanded polytetrafluorethylene sutures, flanged polyvinylidene fluoride and polypropylene in scleral IOL fixation // Sci Rep. 2026. https://doi.org/10.1038/s41598-026-61169-3

Читайте также

Материалы справочника предназначены для медицинских специалистов и не заменяют инструкцию по применению изделия.