کاربرد چسب های فشار حساس در مصارف پزشکی- بخش 3
چسب های فشار حساس
چسبندگی peel
چسبندگی زیاد در peel نیاز به سطح مناسبی از tack و همچسبی(cohesion) دارد. peel به نسبت ویسکوالاستیک پلیمر سنتز شده وابسته است. اصطلاح “چسبندگی” دو معنی دارد. از یک طرف ، چسبندگی به معنای فرایندی است که طی آن دو جسم هنگام جمع شدن به یکدیگر متصل می شوند. از این نظر چسبندگی مجموع کل نیروهای بین مولکولی و الکترواستاتیکی را نشان می دهد که در سراسر فصل مشترک عمل می کنند. از طرف دیگر ، ممکن است روند جدا سازی دو جسم چسبیده به هم بررسی شود. در این حالت چسبندگی نیرو یا همان انرژی لازم برای جداسازی دو جسم است که اغلب “چسبندگی عملی” یا “چسبندگی” نامیده می شود.
این اعتقاد ممکن است وجود داشته باشد که چسبندگی چسب حساس به فشار به شکل نوارچسب، اندازه گیری نیرویی است که آن نوار چسب را روی یک سطح اعمال شده نگه می دارد. در حقیقت ، این اندازه گیری نیروی مورد نیاز برای برداشت آن از آن سطح است. طبق ASTM(انجمن آمریکایی آزمایش مواد) ، چسبندگی “حالتی است که در آن دو سطح توسط نیروهای سطحی که ممکن است از نیروهای مولکولی یا گیر افتادگی مکانیکی یا هر دو تشکیل شده باشد ، کنار هم نگه داشته شوند”.
بسیاری از مدل های نظری چسبندگی ارائه شده است که با هم مکمل و متناقض هستند: نظریه گیر افتادگی مکانیکی ، جذب (یا ترمودینامیک) ، تئوری الکترواستاتیک ، نظریه پیوند شیمیایی ، نظریه انتشار چسبندگی ، اثر چسبندگی فیلم های مایع نازک و تئوری مرز ضعیف لایه ای. هر یک از این نظریه های چسبندگی با تجزیه و تحلیل تجربی پشتیبانی می شود ، اما برای هر یک نیز استدلال های متقابل قانع کننده ای وجود دارد.
مقاومت برشی shear (cohesion)
مطابق تعاریف ASTM، cohesion شامل “تمایل یک ماده واحد به چسبیدن به خود ، کشش داخلی مولکولها به یکدیگر ؛ توانایی مقاومت در برابر تکه تکه شدن جرم ؛ چسبندگی داخلی ؛ نیرویی که یک ماده واحد را در کنار هم نگه می دارد” می شود. مهمترین وسیله برای تأثیرگذاری بر انسجام PSA ، ایجاد پیوند عرضی بین ملکول های پلیمر است. PSA دارای خواص ویسکوالاستیک معمولی است که به آنها اجازه می دهد هم به مرحله پیوند و هم به مرحله جدا سازی پاسخ دهند. برای چسبهای دائمی ، مهمترین مرحله جداسازی است. لایه ی چسب نباید تحت نیروهای تجزیه کننده (عمدتا برشی و لایه برداری) از هم گسسته شود (به عنوان مثال ، چسبهای دائمی باید سطح انسجام یا مقاومت برشی بالاتر از چسبهای موقت داشته باشند).
تست مقاومت برشی معمولی با یک مساحت ثابت و مشخص از نوار چسب (لایه چسب حساس به فشار) که روی سطح آزمون استاندارد اعمال می شود ، انجام می شود. از آنجا که شکست در مقاومت برشی ، عدم توانایی چسب حساس به فشار در مقاومت در برابر تنش مداوم است ، هر مکانیسمی که معیاری برای کاهش تنش درون چسب باشد ، اثر معنی داری را روی مقاومت چسب ارائه می دهد. یک چسب مقاوم در برابر برش ، تنش را درون خود حفظ می کند ، در حالی که یک چسب ضعیف در برابر برش ، استرس وارد شده به خود را به سرعت از بین می برد و از هم گسسته می شود.
مشخصه کیفیت چسب های حساس به فشار مورد مصرف در صنایع پزشکی
تمرکز توسعه محصولات پزشکی چسبنده از یک طرف به سمت نیازهای مشتری مداری مانند چسبندگی ، سازگاری زیستی و نفوذ پذیری بخار آب یا هوا معطوف شده است. مشتری محصولی قابل تنفس و قابل تحمل می خواهد که با پوست بسیار سازگار باشد و به راحتی از روی پوست برداشته شود و باعث رنجش در حین برداشت نشود. از طرف دیگر ، اهداف اقتصادی تولیدکنندگان محصولات پزشکی نیز باید در نظر گرفته شود. سه حوزه: نوع مواد اولیه ، فن آوری ها و کاربردها ، زمینه ساز توسعه روند تولید چسب برای محصولات پزشکی هستند. استفاده از مواد با تحمل بالا و با حداقل آلرژی زایی عامل اصلی در مورد مواد اولیه است. بعلاوه ، انتخاب توسط سایر تأثیرات خارجی نیز محدود می شود.
چسب های حساس به فشار (PSA) برای محصولات پزشکی چسبنده به پوست برای انجام کارهای متنوعی تحت شرایط پیچیده و کاملاً متغیر ، مورد نیاز هستند. منشأ چیزی مانند PSA مورد مصرف در صنایع پزشکی به مصر باستان برمی گردد و اولین چسب مدرن در سال 1845 ثبت اختراع شد. لاستیک طبیعت به یک پایه استاندارد برای چسب تبدیل شد و در سال 1899 ، جانسون یک نوار پارچه ای حاوی این ماده واکسید روی ارائه داد. کمبود مواد بهداشتی در طول جنگ جهانی دوم منجر به استفاده از پلیمرهای مصنوعی شد و در دهه 1960 ، زمانی که از کو مونومر های قطبی برای دادن انسجام به پلیمر استفاده می شد ، چسب های اکریلیک به دلیل خاصیت چسبناکی ذاتی، پایداری اکسیداتیو خوب و سازگاری آسان با انواع نیازها درحوزه پزشکی کاربرد فراراوانی یافتند.
امروزه از مواد مورد مصرف در مصارف پزشکی خواسته می شود تا انبوه نیازها را برآورده کنند و بر این اساس فرموله می شوند. یک نوار چسب پزشکی به اصطلاح “نوار چسب کاغذی” ، که دارای پشتی نبافته با روکش نازک و غالباً متخلخل از چسب است ، برای کاربردهای کم تنش مانند ایمن سازی پانسمان جراحی ، که هزینه کم و چسبندگی متوسط است کافی است، استفاده می شود. از پانسمان های شفاف به طور گسترده ای برای پوشاندن و محافظت از زخم های سطحی استفاده می شود. آنها از فیلم های نازک و قابل تنفس پلی اورتان پوشیده شده با چسب های اکریلیک تشکیل شده اند. از آنجا که آنها به عنوان موانع باکتریایی عمل می کنند ، انتقال بخار از آنها به طور کلی با رطوبت بالا و انتشار آب از طریق لایه های چسب و پلی یورتان انجام می شود. چسب های موثرتر دارای خاصیت آب دوستی بوده و در طی فرآیند استریل سازی با اشعه گاما به آرامی cross link می شوند.
به عنوان سطحی که باید چسب های پزشکی به آن بچسبند ، پوست یک چالش اساسی به وجود می آورد. این بزرگترین اندام بدن که به طور متوسط در بزرگسالان 3000 اینچ مربع سطح و هفت پوند وزن دارد. این عضو به عنوان رابط بین بدن و دنیای خارج ، محافظت در برابر حمله میکروبی را فراهم می کند، همچنین با اجازه کنترل شده به تعریق دمای بدن را کنترل می کند، و اطلاعات حسی را نیز فراهم می کند. پوست اندامی بسیار پیچیده است. از دو لایه تشکیل شده است. لایه تحتانی درم است ، که دو پروتئین اصلی آن ، کلاژن و الاستین ، ماتریسی تشکیل می دهند که از لایه خارجی موسوم به اپیدرم پشتیبانی می کند. پوست هر شخص از نظر جنسیت ، سن ، نژاد و شرایط محیطی بسیار متغیر است. همچنین از نظر ساختاری پوست یک سطح ضعیف است. لایه فوقانی ، به نام لایه شاخی ، از سلولهایی ساخته شده است که از قاعده اپیدرم مهاجرت کرده و با تجدید و دوباره پر شدن پوست، در حال ضعیف شدن هستند.
از پوست بدن تقریباً 10 میلیون سلول در روز یا حدود 10 هزار سلول در هر دقیقه از پیاده روی می ریزد. در طی 20 تا 30 روز پوست کاملاً عوض می شود. بنابراین چسب های پزشکی باید به لایه ای که در حال ریختن است بچسبند. همچنین سطح پوست بسیار خشن است ، دارای مو ، چین ، چین و چروک ، منافذی برای عرق و غدد چربی است. انرژی سطح پوست نیز کم است و همچنین با آلودگی آن به آب ، روغن ، نمک و بقایای سست خود پوست، چسبندگی به سطح آن بیشتر به خطر می افتد. به عنوان یک نتیجه از این ویژگی ها ذکر شده، محدودیت بالایی در میزان چسبندگی به سطح پوست وجود دارد ، زیرا تماس سطح محدود است و شکست پیوند چسبندگی بیشتر در لایه شاخی رخ می دهد. جدول 4 نشان دهنده برخی از خواص فیزیکی شیمیایی پوست در مقابل سایر سطوح مرسوم است. این جدول نشان مید هد که انرژی سطحی پوست از پلی اتیلن نیز کمتر است.
چسب های حساس به فشار برای پوست نیاز به ترکیبی از ویژگی ها دارند که در مقایسه با محصولات مرسوم چسب برای اهداف عمومی منحصر به فرد هستند. از آنجا که یک باند پزشکی بر روی قسمتی از پوست اعمال می شود که تحت شرایط حاد ، مزمن یا سیستمیک قرار دارد ، مهم است که هیچ ماده ای در چسب باعث تشدید بیشتر این سیستم نشود. بدیهی است که هیچ اجزای سمی نباید وجود داشته باشد که بتواند از طریق پوست شکسته یا آسیب دیده جذب شود، همچنین نباید در فرمولاسیون چسب ماده ای باشد که باعث حساسیت آلرژیک پاسخ یا تحریک شیمیایی حاد شود. منابع مشترک نگرانی در این زمین ها می تواند: مونومرهای آزاد ، پایدار کننده ها، عوامل اتصال عرضی ، باقی مانده از مواد فعال کننده سطح و مواد کمک کننده در فرآوری هستند.
در هنگام استفاده ، یک چسب باید مقاومت خوبی در برابر آب، هم به آب ریخته شده روی پوست مانند هنگام حمام کردن یا شستشوی بدن و هم آب آزاد شده از بدن به شکل عرق ، ترشحات خون یا زخم آب داشته باشد. همچنین این چسب ها باید در هنگام خیس بودن قدرت همچسبی (cohesion) کافی را حفظ کنند تا هنگام تمیز کردن و برداشتن باند از روی زخم با آب به راحتی پاک شود. علاوه بر این ، از آنجا که پوست بخار آب را به هوا منتقل می کند ، چسب نیز لازم است که به اندازه کافی نفوذ آب را فراهم کند تا بافت پوست در اثر رطوبت زیاد ضعیف و در نهایت تجزیه نشود.
کنترل کیفیت PSA برای کاربردهای پزشکی علاوه بر بررسی هویت ، به تجزیه و تحلیل دقیق تر نیاز دارد. روشهای معمول مورد استفاده برای کنترل کیفیت PSAs درجه پزشکی کروماتوگرافی GC (برای بررسی مونومرهای باقیمانده) ، طیف سنجی IR( برای بررسی وجود مشتقات اضافی) و روشهای معمولی اندازه گیری ویسکوزیته، چسبندگی چسب در بسترهای تعریف شده هستند.
گردآورنده: مهندس محسن پنجه علی- شرکت سیماب رزین
منبع
[1] J. A. Fries and D. A. Nadler, “Pressure Sensitive Adhesives for Medical Applications.,” in Book 2., 1984, pp. 479–483.
