伤口敷料材料的现状与发展

新材料产业 2022-06-20 15:43:05

  伤口敷料即是用于伤口的覆盖物或称为保护层,在伤口愈合与治疗过程中可以替代受损皮肤得到暂时性的保护作用,避免或控制伤口感染,提供受创表面适合的愈合环境。早在公元前2100年,苏美尔文明便记载治疗伤口的3步骤:①以酒类及热水清洗伤口;②涂抹上以药草混合而成的膏状物;③包扎伤口。而在公元前1400年,古埃及文明亦记载以蜂蜜,油脂及软麻布覆盖伤口。19世纪时,战争中所造成的枪弹创伤采用滚烫的热油烧灼后再裹上绷带;法国外科医师Ambroise Pare在战争中因为热油用完了,改用古罗马记载之配方:蛋黄、玫瑰油和松脂所混合的溶液来涂敷枪弹创伤,结果病人痊愈效果佳且能有效控制感染,减轻疼痛。至19世纪中及末期, (Louis Pasteur)发现了细菌致病,并且发明消毒杀菌的方法,从此使用干敷料盖住伤口,以保持伤口干燥,避免细菌感染成为主要的伤口护理原则。随后英国的外科医师李斯特(Joseph Lister)提出了“无菌手术”的观念,大大降低病人死于术后伤口感染的机率。到了1874年,德国的Paul Hartmann公司利用李斯特的消毒技术,开始大量制造无菌纱布敷料,其为第一个使用于医疗用途的脱脂绵(cotton wool),使用干纱布治疗伤口的方式一直被沿用到20世纪初期。


  而在20世纪中期,2个重要的发现颠覆了使用将近一世纪的干燥伤口愈合观念。Odland在1958年首先发现被保持完整的水泡的伤口比水泡破裂的伤口愈合的速度要快;Winter在1962年发表湿润愈合的概念,他以猪皮做实验,用高分子薄膜保护伤口,发现伤口在适度湿润的环境下其细胞再生能力及游移速度较快,其复原速度比在完全干燥的环境下快1倍以上。Hinman及Maibach在1963年重复了同样的实验结果,这2个重要的发现标志着湿润环境合理论的诞生。1970年Rovee等人的人体实验证实湿润伤口上皮细胞移行增生的速度较快,能加速伤口的愈合,于是湿润伤口愈合(moist wound healing,MWH) 的观念开始被广泛接受。


  随着近年来全球人口的高龄化及慢性病逐年增加,带来慢性伤口的发生机率提升。随着科技进步,医学临床上对于伤口的照护方式也趋向需要更有效率及效益的照护方法,过去传统式之绷带、纱布、棉球等一般敷料已不足够应付现代大量且多样化的伤口状况,临床上需要更有效率的伤口复原医材及更符合多样化疾病伤口的敷料照护。随着科技及知识的进步,各式人工材质陆续被开发出来做为现代敷料的基质以取代传统敷料,加上生医科技大大进步,高阶敷料因此孕育而产生。医生结合化工材料、机械、纺织的传统产业技术,大大提升了敷料的性能及创造了更多元化功用,未来高阶敷料的发展趋势,亦是与健康医疗照护息息相关,使得伤口敷料的材质设计不只是舒适的覆盖伤口而已,并朝向了功能性发展如:帮助伤口愈合、含药敷料、针对伤口类型之特化敷料等等。但是其唯一目标,就是能缩短伤口愈合进程及减轻伤口疼痛为最终目的。


一、伤口敷料的趋势与市场

  现今先进敷料伤口市场已具备完整的市场区隔,和大量细分的产品线和厂商。高阶敷料市场则是少数几家大厂主导,而大厂的特征是:广大的产品线和销售管道、国际销售能力和品牌口碑。举例来说,目前伤口市场最热门的方向就是负压治疗。美国市场最近才开始打开。铠唏尔(KCI)则是负压治疗市场上保持第一的公司,面对逐渐竞争激烈的负压治疗,KCI 用专利保护重要关键来保持龙头地位,其他陆续进入这块市场的厂商,势必会用价格战来占有一席之地。


  每家医院对于伤口照护的概念并不相同,负责的部门也不同,但是具规模的医院会成立伤口照护中心或是烧伤病房并且有专业的医护人员负责。一般来说,由医师评估伤口后决定使用符合该伤口的敷料,而照护及更换敷料的护理工作则由其他护理人员实行但是有的伤口照护中心理的资深护理师可以决定使用何种适合敷料,除此之外一家医院的采购部主管也会介入敷料的采购上。大量的使用先进敷料的医院会导致医院采购敷料列为常规采购,也就是说一次性的大量采购。所以市场的困难度在于当产品被大量采购的时候,厂商便会放弃研发单一高价位的敷料。


(United Nations) 定义当人口结构中65岁以上人口达7%时,该社会为老年化社会,图1展示了老年人口的占比情况。目前我国身心障碍或老衰的人口也同步急剧增加,导致长期照顾需求殷切。随着未来医疗科技进步,许多病症将可被治疗,然而出院后需照顾者亦随之增加,增加院外照顾服务的需求。同时以欧洲为例,整个欧盟面临人口老龄化问题,健康护理消费自然不断攀升,这也迫使欧盟政府在健康护理方面实施更加严格的措施。医院方面试图缩短病人的住院时间,减少部分治疗项目。另外,在医疗费用退还政策上也有重大改变,政府及保险公司要求更加严格的医疗产品价格证明,否则不予退还相关医疗费。这些都迫使欧洲扩大对新型医用敷料的需求。可以预见的是,随着抗菌性材料和生物材料的应用,欧洲市场上传统创伤敷料产品将逐渐减少,而功能性医用敷料,如水凝胶、水胶体、泡沫敷料、透明敷贴等将强势增长。


资料来源:

图1老年人口占比 

  全球医疗材料学术研究与医疗产业之蓬勃发展,除归功于材料科技产业之进步及创新外,更与全球人口高度成长且高龄化趋势息息相关。根据Frost & Sullivan的统计,2003年全球生医材料的市场规模约为480亿美元,美国为最大市场占52%,其次为欧洲的25%,而日本则占13%。另外值得注意的是,日本是全球人口老年化最为严重的地区,其生医材料市场未来更有成长潜力。2006年欧洲老人比例已经占总人口比例的40%以上,换言之,整个欧洲有8000万以上的人口属于老人。因此全球高阶敷料的主要市场在美国、欧洲、日本等国家和地区,每年以10%以上的速度增长。


  高阶敷料市场发展,根据Espicom Business Intelligence的统计,2007年全球伤口照护市值约100亿美元,其中先进伤口照护约占46亿美元,并以2位数的速率成长(Espicom Business Intelligence, 2008)。根据Frost & Sullivan的市场调查,2008年西欧国家的先进敷料市场约为15.2亿美元,年均复合增加率约为16.2%(Frost & Sullivan, 2009),根据BCC Research的调查,2008年美国的先进敷料市场约为35亿美元,年均复合增加率为11.3%(BCC Research, 2008)。全球高阶敷料整体市场规模在2011年为31.9亿美金,估计至今年可达到40亿美金,占整体敷料市场的36.6%比率,预估到2018年市场规模可成长到43.7亿美金,2011~2017年年复合成长率为5.4%。而自2011年起,可以观察到全球高阶敷料市场逐步向上攀升,进而维持一稳定成长状态,平均年复合成长率维持在4.6%,高阶敷料的市场需求增加,与当今医学社会结构有着密不可分的紧密关系,先进国家社会人口结构改变,高龄化趋势上升,慢性病人口增加,这些易形成伤口的族群相对带动临床上的敷料需求成长。


  全球的高阶敷料市场中,美国为当今高阶敷料产品主要生产研发国家,许多敷料国际大厂皆为美国厂商如:Smith & Nephew、KCI、ConvaTec、3M等等,其每年也都投入大量资金于研发产品上。美国在2012年高阶敷料市场规模达20.6亿美元,占了全球整体敷料市场超过50%的市占率,推估至2013年将达到24亿美元市场值,估计美国至2015年高阶敷料市场规模可达24.7亿美元,2017年更是达到36.5亿美元,年复合成长率高达11.6%。美国的高阶敷料市场研发能量,亦足以成为全球高阶敷料的发展指标之一,持续关注美国的高阶敷料厂商及产品动态,对台湾敷料厂商的市场开发走向,具有相当指标性帮助。图2为近几年来世界敷料市场规模变化趋势。


资料来源:Frost&Sullivan (2012)

图22011-2018年全球高阶敷料市场规模


  而根据Frost & Sullivan的市场分析,先进敷料可分为4大类:湿式伤口敷料(Moist Wound Care)、抗菌敷料(Anti-Microbial)、主动式伤口照护敷料(Active Therapy)和负压治疗用敷料 (Negative Pressure Wound Therapy)。其中,湿式敷料为品项最多的产品类,占整体高阶敷料近一半的市场。抗菌类敷料占高阶敷料市场的8.1%,多用于临床上需长期照护的伤口病症,或是糖尿病人的伤口照护,近几年,银离子抗菌敷料在2010年已达美国抗菌敷料市场的71%市占率,在欧美地区临床上也颇受青睐使用。银制抗菌敷料占整体抗菌敷料市场的70%市占率为主要抗菌敷料产品,银制抗菌敷料在未来势必会站有一席重要的地位。银离子可高效率吸附伤口细菌,减少伤口恶化机会,在伤口上功能在于能贴附细菌蛋白质,抑制细菌酵素作用,改变其结构影响功能导致细菌死亡,对于慢行长期伤口照护上,有很大帮助。


  根据Frost & Sullivan的市场分析,美国抗菌敷料在2012年约有3.5亿美元市场值,占美国整体敷料市场的16%。抗菌敷料主要应用于临床上需长期照护的伤口病症,例如糖尿病人的伤口,常因恢复时间久而造成进一层细菌感染;或是长期卧床的病人,因皮肤长时间受到压迫造成的褥疮,往往因反覆感染而难已痊愈。具有抗菌效果之敷料能够在伤口最外层做为一个细菌屏栅,将细菌阻隔在敷料之外。目前市面上充斥着各式各样的抗菌剂,包括抗生素、碘复合物、银复合物、甲壳素、蜂蜜萃取物、PHMB阳离子抗菌剂等等,其中含银抗菌敷料因银的广效杀菌力及不具抗药性的特性,占整体抗菌敷料市场的70%市占率,为主要抗菌敷料产品。


二、含银敷料的分类与发展

  在目前国际产品上的含银敷料来看,可以用基材与制程来做简单的区分。其中若是以基材来做分类,大约可分为5大类,分别为:①碳材料为基材;②高分子类为基材;③泡棉类为基材;④藻酸盐类为基材;⑤水胶类为基材。


1.  碳材料类

  ①    科云生医科技股份有限公司所生产的KoCarbonAg®系列产品,包含抗菌敷料与含银胶布2项,主要是以由人工纤维制成的活性碳纤维为基底,并且在表面上利用高温处理让细微的银颗粒均匀的负载在活性碳纤维的表面上,含银量可控制在10 mg/cm2以下,并且利用活性碳纤维材料的特性来吸附病菌,控制感染,在上下层分别使用多孔性的抗沾黏聚乙烯薄膜与缧萦纤维与聚酯纤维混纺所组成的非织物以生物可分解胶黏结而成。可连续使用3~5天,不需更换亦可达到抗菌效果。所使用的基材活性碳纤维具有高度的远红外线放射率,根据文献中显示,远红外线可以加速胶原蛋白纤维的形成和生长因子分泌。由于科云的活性碳纤维本身具有20%的含水率,也符合目前医用敷料强调的湿式治疗方式的要求,维持伤口床上的湿度,促进伤口的愈合,并且利用产品本身的吸臭特性,大幅提高有益于患者与照护者的身心健康的环境。


  ②    Johnson & Johnson推出的Actisorb是第1个采用木质素的活性碳来制作伤口敷料的产品,产品开发之初主要是做为用来消除伤口的异味,随后该公司在木质素的活性碳中加入了银离子成为Actisorb Plus是第1个成功采用银离子并取得商业成功的医用敷料。2000年改名为Actisorb Silver 220,银含量2.7 mg/100cm2。有其他的学术文献指出,银含量的多寡并非产品对抗菌性有直接的关联。其产品的特点是含有木质素的活性碳,可控制异味。目前Actisorb Silver 220已改由Systagenix公司进行销售。

 

2.  高分子类

  ①    Smith & Nephew公司所生产的Actiocat系列产品,Acticoat 7主打可以连续使用高达7天不需更换,是由3层涂布纳米银结晶(直径小于20 nm)的聚乙烯薄膜(PE film)如同三明治般分别夹住两层的非织物(缧萦纤维与聚酯纤维混纺所组成)组合而成,直接与皮肤接触的部分则是含有纳米银的聚乙烯薄膜。其银含量约为105 mg/100cm2。在与水分接触后,聚乙烯薄膜上的纳米银开始释放出来银离子,在敷料的内部和表面起到杀菌作用。这也是目前市面上少数宣称纳米级银颗粒的敷料有通过美国食品药物管理局认可的之一。


  ②    Argentium Medicale公司所生产的Silverlon系列产品,其工艺技术主要是在尼龙纤维(Nylon fiber)上使银颗粒附着在纤维表面,使纤维表面涂满了一层银,所以含银量最高,达546 mg/100 cm2,其含银的表面积比Acticoat大50倍。虽然Silverlon系列产品为目前市售含银量最高的产品,但是其对于抗菌的效果并非所有含银敷料中最优的。

 

3.  泡棉类

  ①    Coloplast公司所生产的Biatain ,主要是在Coloplast的传统泡棉敷料上添加银离子制作而成,产品初始命名为Contreet Foam。利用产品本身带正电银离子对微生物、真菌及部分病毒有高度毒性,可抑制其生长,达到抑菌作用。2008年,Contreet Foam改名为Biatain Ag。Coloplast有进行相关的临床测试报告显示,该产品含银量为 85 mg/100cm2。


  ②    Mölnlycke公司所生产的Mepilex ,其原本为泡棉第一大厂,利用该公司在泡棉敷料的优势,将硫酸银(silver sulphate)结合自家生产的泡棉敷料,制做出具抗菌性并能持续7天释放银离子的Mepilex Ag,其含银浓度达120 mg/100cm2,也是目前市面上少数直接将自黏胶涂在敷料表面的含银抗菌敷料产品,意即可将敷料直接黏贴于伤口处,而不需另外使用黏性胶带固定敷料。

 

4. 藻酸盐类

  ①    Smith & Nephew公司也有生产类似的相关产品Acticoat Absorbent,该产品具备奈米结晶银系列敷料的优点,其含银浓度达110 mg/100cm2。它是由高吸湿性极高的M型海藻酸钙纤维与奈米银颗粒结合而成,同时具备藻酸盐类与银离子的特性,该产品具有快速杀菌、快速形成凝胶、易清除、高吸湿等特点。载银敷料与伤口渗出液接触后,能有效的释放银离子,提供伤口快速愈合的良好环境。


②    Johnson & Johnson公司利用X-STATIC®离子银技术推出SilverCel™的复合抗菌产品,其结合银的广谱抗菌性能和海藻酸纤维的高吸湿性达到多重的效果。该产品主要是用银将纤维包覆,并且与海藻酸纤维结合,其海藻酸钙纤维在伤口组织液渗出时会形成胶体,为伤口提供一个良好的愈合环境。


  ③    Medline公司所生产的Maxorb® Extra Ag Silver Alginate产品,该产品着要由G型的海藻酸钙、羧甲基纤维素钠(carboxymethylcellulose , CMC),以及含银离子的非织物组合而成。由于参杂了CMC材料,增加了敷料的吸水性与柔软性。

 

5.  水胶类

  ①    ConvaTec公司所生产的Aquacel ,是将发展出来的离子银技术加到其公司早期所生产的Aquacel上,推出当时市场上最佳的抗菌复合敷料- Aquacel Ag,由含1.2 %氯化银的羧甲基碳化钠纤维素carboxymethyl cellulose (CMC)非织造布制备而成,银含量为8.3mg/100cm2。该敷料具有很强的吸湿性。在与伤口渗出液接触后,产品最高可吸收自身质量22倍的水分而形成胶体,这些胶体会与羧酸结合,其中的银离子可持续释放出来而起到抗菌作用。此款敷料在接触渗液后会释放银离子,达到破坏细菌与细胞膜之杀菌效果。其甲基碳化钠纤维素可锁住渗液形成凝胶,除可维持伤口适宜的湿润外,并可使坏死组织软化,以协助自体溶解。


  ②    Coloplast公司所生产的Contreet Hydrocolloid是在传统的水胶类敷料中添加银的化合物混合制成,会在与水分接触后释放出银离子,达到抗菌的效果,在该敷料使用过程中,只要能持续的吸收到伤口渗出液,即可在同时释放出抗菌性的银离子。


三、结语

  根据世界卫生组织对健康的定义是身体、心理、社会3方面的安宁美好状态。随着现在社会的进步,患者对于健康以及医疗质量的要求也日渐提升,在临床的应用上,传统敷料势必逐渐被许多创新的机能性伤口敷料所取代,而在使用高阶敷料的整体费用也经过许多的研究指出,将低于传统的治疗方式,也大幅的所短治疗的时间。无论在欧美或是中国,都同样面临高龄化社会人口趋势,相对高龄化人数增加,罹病族群也持续攀升。这对医疗产业具有相当的影响,加上先进国家平均生活水平较高,国民对健康医疗的知识充足,具备医疗保健概念,对于高阶敷料产业市场也将因此更加有成长力道。


  目前全球高阶敷料主要生产国家以美国及欧洲的国际敷料大厂为主,研发趋势亦是以这些大厂为方向为方向,其他地区则亦步亦趋的发展,在过去几年高阶敷料的研发着重在于材料的新开发应用,以及如何结合多样不同材料创造复合式敷料材,使得敷料产品的功效能因材料的多元化而更有效果。除了持续技术研发,产品创新外,更会藉由专利保护技术、材料、产品等策略,拉开与其他厂商的产品差异化,维持自己产品品牌的价植地位。


  国内敷料产业则着重在低阶敷料的代工生产,甚少进行专业的材料开发与研究,长久下来将会逐渐失去敷料产业的竞争性。接下来,在医疗器械领域国内各厂商逐渐站稳脚步后必须要朝向高质化发展,研发新的专利保护技术、材料、产品等。近年来国内伤口敷料面临各种产品低价竞争,技术门槛低进而竞争厂商增加,对于思考提升产品高值化的方向开始前,多关注美国大厂趋势发展,通过了解国际市场的产品发展,配合临床上的需求观察,相信亦能为国内伤口敷料耗材开发方向有所帮助。


文/柯泽豪  蔡宪民

北京民信保溢医疗科技有限公司



长按识别二维码关注我们

觉得不错,请点赞↓↓↓