骨科行業(yè)必讀！醫(yī)療器械表面涂層的現(xiàn)狀與發(fā)展 二十年前，美國食品和藥物管理局(Food and Drug Administration) FDA發(fā)布了“以人為本”的指導(dǎo)性文件“Do It By Design: An Introduction to Human Factors in Medical Devices”。自此醫(yī)療設(shè)計的重點逐步從產(chǎn)品實用性需求轉(zhuǎn)為患者心理上的需求，對醫(yī)療器械的著色、涂層材料、拋光等均提出了更高的要求。
關(guān)于著色
Boyd Coatings Rearch Co公司的應(yīng)用經(jīng)理Dick Buxton認(rèn)為PVDF（聚二氟乙烯）材料能夠成為常用的手術(shù)器械涂層材料，除了它的顏色可通過高壓消毒滅菌和γ消毒，具有高穩(wěn)定性
與持久性外,PVDF材料在色彩等物理性質(zhì)方面也具有其他同用途材料不可替代的優(yōu)勢。PVDF材料不僅具有通過FDA生物相容性測試批準(zhǔn)14種標(biāo)準(zhǔn)顏色，還可利用這些顏色得到更多色彩。同時，良好的電絕緣性防止了醫(yī)生與患者發(fā)生觸電的危險，以及其耐用、易于清洗等特點也都讓PVDF涂層成為可重復(fù)使用醫(yī)療器械的優(yōu)先選擇。
PVDF涂層可與不同性能的材料結(jié)合使用，從而實現(xiàn)某些醫(yī)療器械的復(fù)雜要求。例如，對于手持式相機(jī)裝置，可在其鋁制外殼表面增加PVDF涂層，從而在避免醫(yī)生患者觸電危險的同時，消除電磁干擾，保證讀取數(shù)據(jù)的真實性。
FDA評價
由于FDA已經(jīng)公布了數(shù)個用于塑料和設(shè)備涂層的有害著色劑實例，因此醫(yī)療設(shè)備制造商一直非常關(guān)注其產(chǎn)品的顏色問題。在2003年FDA相關(guān)報道指出，因為著色劑FD&C Blue No.1具有毒性，這使得在某些情況下本用于協(xié)助檢測和監(jiān)控的營養(yǎng)管導(dǎo)致肺吸入患者死亡。雖然染料和不良事件之間并沒有決定性的因果關(guān)系，但依然有20例來自科學(xué)文獻(xiàn)和產(chǎn)品上市后的不良報告指出，用于著色營養(yǎng)管的藍(lán)色染料導(dǎo)致了體液和皮膚變色，甚至其他更嚴(yán)重的并發(fā)癥。除此之外還有12例導(dǎo)致死亡的案例和一個仍未有結(jié)果的例子。對此，F(xiàn)DA警告
醫(yī)療保健的相關(guān)人士不要再使用這類營養(yǎng)管。
十一年后，于2014年美國食品和藥物法律期刊發(fā)表了一篇名為《醫(yī)療設(shè)備的灰色顏色添加劑》的文章，它概述了FDA關(guān)于著色劑不明確性質(zhì)的管理條例，并在其摘要中說道：“為了讓所有方法都能獲得成功，無論是曾經(jīng)嘗試過的新轉(zhuǎn)折或全新道路，F(xiàn)DA都必須竭盡全力從而更為深入地了解過去的醫(yī)療設(shè)備著色技術(shù)（以及二十年來所發(fā)生的變化）。與此同時，機(jī)構(gòu)還應(yīng)該參與到產(chǎn)業(yè)端的交流中，共同探討美國醫(yī)療產(chǎn)業(yè)內(nèi)對于未上市著色劑的使用方法。”著色劑市場充斥著誘人利益與無限潛力，同時又處在法規(guī)邊緣，但2003年的案例說明，覆蓋在醫(yī)療設(shè)備表面的顏色會與病人的皮膚產(chǎn)生接觸，因此著色劑的相關(guān)條例必須由FDA明確制定。
關(guān)于涂層材料
“從市場監(jiān)管的角度來看，我們發(fā)現(xiàn)一級和二級供應(yīng)商比以往有著更大的壓力。” 來自DOT涂層美國區(qū)總裁兼CEO邁克爾·文圖里尼說道：“我們看見相關(guān)證明的要求越來越高，對于OEM公司來說，他們不僅僅需要向監(jiān)管部門提供短期與長期的涂料性能、力學(xué)性能、生物相容性等報告材料，還需要提交更深入的驗證資料。我們預(yù)計這種情況將在ISO 13485:2016生效后加劇。隨著FDA越來越關(guān)注供應(yīng)商為OEM所扮演的角色，整個供應(yīng)鏈趨于透明化。”新修訂條例注重整個供應(yīng)鏈和產(chǎn)品生命周期的質(zhì)量管理體系（QMS），以及設(shè)備的可用性和上市后檢測要求。
相比于一般的醫(yī)用器械涂層，由于植入物表面需要為術(shù)后骨生長提供特殊環(huán)境，因此骨科植入物對于其涂層的要求更為嚴(yán)格。針對此，瑞典生物材料公司promimic AB，設(shè)計了以羥基磷灰石為主要材料的HAnano Surface涂層。HAnano Surface具有多孔結(jié)構(gòu)，可用應(yīng)用于陶瓷、多聚物等多種高性能植入物的基材表面。HAnano Surface表面具有人體骨骼類似成分，其主要成分羥基磷灰石能夠促進(jìn)骨生長。近期，該公司與美國Danco Anodizing公司簽署了戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，投資HAnano Surface產(chǎn)品生產(chǎn)線，擴(kuò)大其在美國市場的客戶群，同時促進(jìn)亞太市場的快速發(fā)展。
Promimic公司現(xiàn)有的技術(shù)包括羥基磷灰石涂層，它有著能夠吸引骨細(xì)胞并且加速融合的類骨狀化學(xué)性質(zhì)。據(jù)Brogren報道,由于涂層的厚度只有20納米，骨骼可通過植入物的表面與其逐漸融合，取代傳統(tǒng)的涂層表面融入。不僅如此，相比于其他技術(shù)，Promimic涂層技術(shù)在滿足不同形狀和材料涂層生產(chǎn)的同時有效降低了成本。目前，該公司已經(jīng)向FDA提交了其HAnano涂層的predicate devices證明和保密檔案。Promimic還開發(fā)了臨床前體內(nèi)大規(guī)模數(shù)據(jù)組合系統(tǒng),從而夠促進(jìn)和支持客戶的注冊申報。
來自Danco的質(zhì)量經(jīng)理凱文·吉爾伯特把注意力集中到可能影響涂層行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量變化。他認(rèn)為：“ISO9001和ISO13485的修訂緩解了執(zhí)行過程中存在的風(fēng)險，更為重要的是公司需要專注于相應(yīng)的預(yù)防過程。這個必須基于對數(shù)據(jù)的正確分析而不是保守的判斷。必須收集大量的正確數(shù)據(jù)將KPI（關(guān)鍵性能指標(biāo)）和PFMEA（過程失效模式及后果分析系統(tǒng)）。這適用于質(zhì)量管理體系和生產(chǎn)過程的各個方面。例如，在評估Danco和客戶基礎(chǔ)之間的交流過程中，Danco需要與客戶溝通質(zhì)量下降可能給公司帶來的質(zhì)量問題。這包括從采購訂單的精確性到包裝運(yùn)送產(chǎn)品都必須確保產(chǎn)品不會在運(yùn)送過程中被污染。”
關(guān)于涂層材料
Able是一家芝加哥的公司，能提供電解拋光和鈍化等其他后處理。它通過使用硝酸或檸檬酸來移除表面污染物。其專有的Brite鈍化處理能夠在電解拋光的過程中清潔表面，進(jìn)行鈦表面加工和陽極氧化，去毛刺以及無菌處理。
“電解拋光成為了最終產(chǎn)品的一個重要步驟。”銷售經(jīng)理斯科特·波特解釋： “在這整個過程中電解拋光提供了很多好處，包括去毛刺、精密加工改進(jìn)、耐蝕性改進(jìn)、無菌處理和裝飾性修整，其彩色編碼有利于部分產(chǎn)品或尺寸識別。另外，激光打標(biāo)功能使客戶可以滿足FDA的UDI要求。”
未來醫(yī)療涂層行業(yè)展望
新興的鈦等離子噴涂材料（TPS）可應(yīng)用于脊柱器械中廣泛使用的PEEK材料和髖臼杯表面。物理氣相沉積技術(shù)（PVD）的快速發(fā)展大大降低了材料表面的粗糙程度，有效減少了磨損。加入銀或其他元素的涂層具有抗微生物感染作用，其在創(chuàng)傷或者骨科植入物等方面快速發(fā)展，相關(guān)抗微生物感染材料已經(jīng)成為表面工程學(xué)深入研究的重要領(lǐng)域。對于未來涂層材料的發(fā)展，DOT America總裁兼CEO邁克爾·文圖里尼認(rèn)為植入物表面涂層材料新添加成分的研發(fā)與生產(chǎn)將成為重要的發(fā)展趨勢。
目前，風(fēng)靡世界的3D打印技術(shù)已經(jīng)被用來建立完整的整形外科植入物，雖然其生產(chǎn)快速、
成本低廉，但是其產(chǎn)品表面粗糙，而且生產(chǎn)過于單一。針對此，3D打印采用計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）程序建立一個植入物和層狀結(jié)構(gòu)，控制層厚度精細(xì)至微米級。利用CAD軟件，工程師確定所需涂層的規(guī)格，并在單次運(yùn)行中建立整個植入物，以期最小的產(chǎn)品后處理。
當(dāng)然，目前涂層材料的發(fā)展也面臨著諸多挑戰(zhàn)。例如，某些長期存在于人體中的多孔植入物，其涂層中所添加成分可能成為一個潛在挑戰(zhàn)。在創(chuàng)傷領(lǐng)域，非金屬螺釘也逐漸由鈦合金演變?yōu)榭缮锝到獾木酆衔铮缇廴樗帷⒘u基磷灰石等。
