图1 - 派瑞林N型、C型和D型的在空气中的有效使用寿命随温度的变化。失效 = 抗拉强度损失50%。
高质可靠的球囊导管制造过程对患者的许多先进治疗来说至关重要，包括球囊扩张术、支架和药物递送、经导管主动脉瓣置入术、经皮腔内斑块旋切术、肾去神经支配术和激光球囊血管成形术。这些微创手术极大地提高了全球患者的生活质量、提高了患者的安全性、缩短了恢复时间并降低了全球患者的治疗费用。
球囊导管是指聚合物球囊相连在球囊两端的导管。球囊和导管之间的粘合需要通过直接热压缩、高频焊接或激光加工等工艺进行热密封。在每种情况下，该过程都需要在导管/球囊对的内部硬表面上进行按压，从而优化粘合，使其能够在使用过程中承受所需的膨胀压力。尺寸精确的线材成形芯轴通过导管和球囊的重叠来对组件进行分段密封。密封处理完成后便可将芯轴从组件中退出。
这些成形芯轴通常由医用不锈钢融合其他高度专用的特种合金制成，包括称为镍钛诺的形状记忆合金（镍和钛的合金）。芯轴长度从几英寸到120英寸不等。粘合处理完成后，必须在不损坏新粘合的情况下将芯轴线材从组件中退出，所以芯轴不能粘在新形成的粘合上。如果芯轴线材裸露无涂层，则很难退出，同时还会损坏粘合。在芯轴上使用永久性防粘涂层便有助于解决该问题，这种防粘涂层材料通常采用聚对二甲苯（派瑞林）或聚四氟乙烯（PTFE）。
这两种涂层材料的成本和性能相当，已成功在导管成形芯轴上使用几十年。然而，人们对人体直接和间接接触氟化聚合物的问题越来越关注，政府监管机构也在采取行动来限制和取消不同行业的使用。而聚四氟乙烯就是一种PFAS（全氟和多氟烷基物质）材料，且在PFAS市场上占据了大部分份额。
2023年初，欧洲化学品管理局（ECHA）发布了一项全面的PFAS限制提案，要求对约10,000种全氟烷基和多氟烷基物质的使用进行限制。美国环境保护署（EPA）的相关指标表明，全球的监管机构都在继续采用相似的减少和取消途径，这也给PTFE未来在医用芯轴上的使用带来了不确定性。
芯轴上最常用的派瑞林变体是派瑞林N型，它不含氟和其他卤素。已经验证，SCS派瑞林能够承受球囊连接工艺中常用的温度，这种工艺应用于当今最常用的材料，包括聚醚嵌段酰胺（PEBAX®）、聚氨酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），工艺温度通常在175°至225°C之间。在连接工艺中，这些温度一般会持续20到45秒。
一般情况下，采用传统的热估计方法来评估24小时到10年期间派瑞林暴露在高温下的使用情况，具体方法参见Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology。2
派瑞林最常用的图表如图1所示，图中将失效点绘制为时间与温度的对数关系。失效点定义为抗拉强度损失50%时，基于Arrhenius外推法得出所示曲线。图中的温度数值是派瑞林N型、C型和D型的热耐久性估计值。
事实证明，SCS派瑞林可承受当今最常用材料的球囊连接工艺的常用温度。（图片来源：Specialty Coating Systems）
由于球囊/导管的密封过程不会超过24小时，因此，需要一种更适合的方法来确定适用性。热重分析（TGA）能够更加可靠地预测短期热耐久性，因而已成为许多市场评估热性能的标准。另外，这种方法也能说明氧气的存在对材料性能的影响。TGA分析可用于在特定环境下确定质量随温度变化的情况。加热速率可以根据应用环境定制，通常设为每分钟1开氏度或每分钟10开氏度。采用较高的加热速率可以用于测试分析导管成形过程中材料的热融合等快速加热应用情况。
如下图，派瑞林N型的TGA范例结果可用于观察其适用性，并说明为何派瑞林已成为医用芯轴的首选涂层材料。图2和图3中分别显示了派瑞林N型在空气和氮气中对温度升高的反应。T5%值是材料评估中用于描述开始热分解的一个测量值，定义为质量损失5%时对应的温度。虽然该值没有被特别视为失效点，但可作为热降解开始的标志。
图2 - 空气中派瑞林N型的TGA分析。
在空气环境中时（图2），派瑞林N型的T5%值为327℃。而在氮气环境中（基本上无氧气），派瑞林N型的热稳定性会进一步提高，可参见图3，图中显示T5%值提高为480°C。
图3 - 氮气中派瑞林N型的TGA分析。
观察派瑞林N型的短期温度耐受能力可以发现，它可以轻松承受的温度远高于PEBAX、聚氨酯和PET以及其他在研新材料的耐受温度。在典型的导管生产工艺中，设备和需融合材料的配置会带来某种程度的限制，即限制处理过程中暴露在空气/氧气中的时间。这样就会形成一个介于空气和氮气中TGA测试之间某个点的模拟环境，T5%值也在327°C和480°C之间，进一步保证了派瑞林N型在导管生产过程中的热性能，特别是作为芯轴线材上的涂层，在密封过程完成后必须能够轻松去除。
由于派瑞林以往的一贯表现和成功记录和极具特色的热性能，目前使用PTFE涂层芯轴的制造商可能会选择使用派瑞林，以避免PFAS所带来的潜在问题。作为一种真空沉积的长链聚合涂层，派瑞林为超薄涂层提供了关键的防粘性能。它的保形特性有助于达到通常要求的严格尺寸公差。因为不是液体涂层，所以不需要固化，不受液体物理特性的限制，也不受收缩和/或脱落的影响。派瑞林还可以均匀地涂覆在复杂的定制金属丝形状和结构上，在目前先进的导管技术中越来越常见。
翻译来源：Medical Design Briefs
