کاربردهای لوله سیلیکونی چیست؟

کاربردهای پزشکی و دارویی لوله سیلیکونی

سازگاری زیستی و ایمنی لوله سیلیکونی در دستگاه های پزشکی

لوله سیلیکونی درجه پزشکی استاندارد USP (سازمان داروسازی ایالات متحده) کلاس ششم را رعایت می کند و عملکرد غیرسمی آن را در دستگاه های قابل کاشت مانند کاتترها و ونتیلاتورها تضمین می کند. ماهیت آبگریز آن از چسبندگی باکتری ها کاسته و خطر عفونت را در تماس طولانی مدت با بافت یا پوست کاهش می دهد.

لوله سیلیکونی در سیستم های تحویل دارو و کاربردهای تزریقی

بسته به مقاومت بسیار خوب در برابر خستگی خمشی، لوله‌های سیلیکونی برای استفاده در پمپ‌های پریستلتیک که در تزریق عوامل شیمی‌درمانی و محلول‌های وریدی به کار می‌روند و نشتی ندارند، ایده‌آل هستند. علاوه بر این، نفوذ‌پذیری گازی آن به اکسیژن‌دار کردن دقیق در سیستم‌های اکسیژن‌رسانی غشایی خارج از بدن (ECMO) کمک می‌کند که برای حمایت از حیات نوزادان ضروری است.

نقش در راکتورهای زیستی، تحقیقات آزمایشگاهی و انتقال مایعات استریل

لوله‌های سیلیکونی با خلوص بالا انتقال استریل مواد زیستی حساس مانند کشت سلولی و آنتی‌بادی‌های تک‌کلونال را در محیط‌های راکتور زیستی فراهم می‌کنند. شفافیت نوری آن امکان پایش زنده‌ی دینامیک مایعات در سیستم‌های اتوماتیکی که در تولید واکسن و درمان ژنی مورد استفاده قرار می‌گیرند را فراهم می‌کند.

سازگاری با روش‌های استریل‌کردن در محیط‌های درمانی

لوله‌های سیلیکونی می‌توانند بیش از 500 سیکل اتوکلاو در دمای 121 درجه سانتی‌گراد را بدون تخریب ساختاری تحمل کنند و از PVC و لاتکس عملکرد بهتری دارند. همچنین پس از تابش گاما، استحکام خود را حفظ می‌کنند و برای استریل‌کردن نهایی ابزارهای جراحی یکبار مصرف مناسب هستند.

مواد قابل استخراج و نشتی: تضمین خلوص در سیلیکون پزشکی

رقم زدن به آزمون ISO 10993-18 بیانگر آن است که میزان آزادسازی کربن آلی کل در لوله‌های سیلیکونی دارویی کمتر از 0.1% است. فرمول‌های پیشرفته با حذف بقایای کاتالیست، نیازمندی‌های سختگیرانه EMA و FDA را در تولید داروهای بیولوژیکی برآورده می‌کنند.

کاربردهای لوله‌های سیلیکونی صنایع غذایی و نوشیدنی

لوله‌های سیلیکونی مطابق با استاندارد FDA برای فرآوری ایمن مواد غذایی

لوله‌های سیلیکونی که برای تماس با مواد غذایی مورد تایید قرار گرفته‌اند، تمام الزامات اداره غذا و داروی ایالات متحده (FDA) در خصوص تماس با محصولات غذایی واقعی را برآورده می‌کنند. آنچه این ماده را متمایز می‌کند، ثبات شیمیایی بسیار بالای آن حتی پس از مدت‌ها استفاده است و همچنین اینکه هیچ ماده مضری از آن وارد موادی که از داخل آن عبور می‌کنند نمی‌شود. سطح داخلی این لوله‌ها بسیار صاف است و طبق گزارشی از نشریه Food Safety در سال 2023، این ویژگی باعث کاهش تقریباً ۷۵ درصدی ایجاد باکتری در مقایسه با مواد قدیمی‌تری که میکروارگانیسم‌ها را در منافذ خود محبوس می‌کنند، می‌شود. به همین دلیل بسیاری از واحدها این لوله‌ها را برای انتقال موادی مانند محصولات شیری، شربت‌های غلیظ و نوشیدنی‌های حاوی اسید انتخاب می‌کنند و نگرانی از آلودگی وجود ندارد. این لوله‌ها تحمل بسیار خوبی نسبت به دوره‌های تمیزکاری مکرر با بخار داغ در دمای حدود ۱۲۱ درجه سانتی‌گراد دارند. آنها شکل و استحکام خود را حتی پس از اعمال‌های شدید حفظ می‌کنند، بنابراین در محیط‌هایی که رعایت استانداردهای NSF/3A ضروری است، عملکرد بسیار خوبی دارند.

عملکرد در سیستم های توزیع نوشیدنی، لبنیات و مایعات

با محدوده عملیاتی از -60 ° C تا 200 ° C، لوله سیلیکون در هنگام پر کردن سریع نوشیدنی های گازی، آبمیوه ها و آبجو های صنایع دستی مقاومت می کند. در فرآوری لبنیات، مزایای زیر را شامل می شود:

• کار بدون بوی : از انتقال طعم در همجوشی شیر جلوگیری می کند
• مقاومت در برابر لکه : بدون تغییر رنگ در محلول های CIP (Clean-in-Place) مقاوم است
• مقاومت در برابر سایش : ۴۰ درصد بیشتر از PVC در سیستم های مبتنی بر کانویر دوام دارد

بازیافت فشرده سازی قوی آن دقت جریان را در حدود ± 2٪ در عملیات خودکار مداوم تضمین می کند. خواص دی الکتریک همچنین از ایجاد استاتیک در هنگام انتقال مواد خشک مانند ادویه جات و افزودنی های پودری جلوگیری می کند.

استفاده های صنعتی از لوله سیلیکون در شرایط شدید

مقاومت در برابر دمای بالا و پایین در محیط های سخت

لوله‌های سیلیکونی از -60 درجه سانتی‌گراد تا 230 درجه سانتی‌گراد به‌خوبی عمل می‌کنند و پایداری حرارتی بالاتری نسبت به بیشتر پلیمرها دارند. این ویژگی آنها را در کارخانه‌های ریخته‌گری، کارخانه‌های شیمیایی و زیرساخت‌های انرژی ضروری می‌کند. به عنوان مثال، انواع مقاوم در برابر حرارت در سیستم‌های گردش مجدد گازهای خروجی که در معرض دماهای بالای 150 درجه سانتی‌گراد قرار دارند، شکل خود را حفظ می‌کنند.

دوام و انعطاف‌پذیری تحت تنش مکانیکی

لوله‌های سیلیکونی در جذب ارتعاشات بسیار خوب هستند و می‌توانند هزاران بار به جلو و عقب خم شوند بدون اینکه ترک یا شکستگی ایجاد شود. بر اساس یک مطالعه منتشر شده در سال 2022 در مورد خواص مواد، این لوله‌ها حتی پس از یک میلیون بار فشرده شدن، حدود 90 درصد از انعطاف‌پذیری خود را حفظ می‌کنند که آن‌ها را بسیار مناسب برای استفاده در سیستم‌های هیدرولیکی ماشین‌آلات و تجهیزات بزرگ می‌سازد. این ماده همچنین از نظر استحکام بسیار خوب عمل می‌کند و دارای حداقل مقاومت کششی حدود 5 کیلونیوتن بر متر است. این بدان معناست که می‌تواند در برابر مواد ساینده مانند ذرات شن و سیمان که از طریق سیستم‌های انتقال بادی در محیط‌های صنعتی مختلف جابجا می‌شوند، مقاومت خوبی نشان دهد.

مطالعه موردی: سیستم‌های انتقال مایعات در خودرویی و هوافضا

لوله‌های سیلیکونی کاربردهای فراوانی در مهندسی خودرو دارند، به‌ویژه در سیستم‌های خنک‌کننده و توربوشارژرها، زیرا مقاومت خوبی در برابر روغن‌ها دارند و می‌توانند چرخه‌های مکرر گرمادهی و سرمادهی را بدون فرسایش تحمل کنند. در مورد کاربردهای هوافضایی، این ماده دوباره برجسته می‌شود، چون به دلیل سبکی خود و همچنین توانایی مقاومت در برابر شعله با استانداردهای FAA، برای عایق‌کاری لوله‌های سوخت در هواپیماها بسیار مناسب است. یک مورد مطالعاتی جالب در این زمینه می‌تواند ماشین رباتیک ناسا برای مریخ باشد. این وسیله در واقع از لوله‌های سیلیکونی برای جابجایی سیالات هیدرولیکی استفاده می‌کند، در حالی که دمای سطح مریخ بین حدود منفی 70 درجه سانتی‌گراد تا مثبت 120 درجه سانتی‌گراد نوسان دارد.

کاربردهای آزمایشگاهی و پژوهشی لوله‌های سیلیکونی

استفاده در دستگاه‌های تحلیلی، میکروفلوئیدیک و اتوماسیون آزمایشگاهی

کارکنان آزمایشگاه به شدت از لوله‌های سیلیکونی استقبال می‌کنند چون این لوله‌ها از نظر شیمیایی واکنش نمی‌دهند، به راحتی خم می‌شوند و امکان دیدن مایعات در حال عبور را فراهم می‌کنند. وقتی این ماده در دستگاه‌های کروماتوگرافی گازی و دستگاه‌های طیف‌سنجی جرمی استفاده می‌شود، نمونه‌ها را حتی در برابر حلال‌های قوی که سایر مواد را تجزیه می‌کنند، تمیز نگه می‌دارد. انعطاف‌پذیری این ماده را به انتخاب بسیار خوبی برای کانال‌های خیلی کوچک مایع تبدیل کرده است که محققان در آنجا با حجم‌های بسیار کم سیال کار می‌کنند، مانند کارهای مربوط به تعیین توالی DNA یا توسعه داروهای جدید. یک مطالعه اخیر از سال گذشته نشان داد که سیلیکون در بیش از شصت نوع حلال مختلف بدون تجزیه شدن باقی می‌ماند که این قابلیت آن را نسبت به گزینه‌های لاستیکی و PVC موجود در بازار بهتر می‌کند. همچنین برای سیستم‌های خودکار، توانایی خمش شدید بدون ایجاد گره در لوله اهمیت زیادی دارد. آزمایشگاه‌هایی که از ربات‌ها برای جابجایی مایعات استفاده می‌کنند از این ویژگی بهره می‌برند چون دستگاه‌هایشان به لوله‌هایی نیاز دارند که در برابر فشار در آزمایش‌های با ظرفیت بالا فرو نریزند.

افزایش تقاضا برای سیلیکون خالص در تحقیقات دقیق

بازار لوله‌های سیلیکونی با گواهی USP کلاس ششم، رشد سالانه‌ای حدود 22 درصد را از سال 2020 تاکنون تجربه کرده است، عمدتاً به این دلیل که آزمایشگاه‌ها به مواد بسیار تمیز برای کارهای کشت سلولی و آزمون‌های ظریف نیاز دارند. بیشتر محققان بر استفاده از لوله‌هایی تأکید دارند که محتوای مواد خروجی (leachable) در آن‌ها کمتر از 5 قسمت در میلیون باشد تا از بروز آلودگی در طول مطالعات پروتئینی یا کار با سلول‌های بنیادی جلوگیری شود. نسخه‌های جدیدتر و فوق‌العاده شفاف، بیش از 90 درصد نور مرئی را عبور می‌دهند که آن‌ها را برای مشاهده اتفاقات درون دستگاه‌های کوچک ارگان-آن-چیپ بسیار مناسب می‌کند. رعایت استانداردهای FDA 21 CFR بخش 11 برای حفظ سلامت اسناد، دلیل دیگری است که باعث محبوبیت این لوله‌ها در محیط‌های تحت نظارت شده است. اما آنچه برای بسیاری از آزمایشگاه‌ها واقعاً مهم است این است که برخی از گزینه‌های مقاوم در برابر اتوکلاو، حدود 98 درصد از استحکام اولیه خود را حتی پس از 50 بار استریل‌سازی در دمای 121 درجه سانتی‌گراد حفظ می‌کنند. این موضوع به این معنی است که دانشمندان در طول آزمایش‌های طولانی‌مدت نیازی به تعویض مکرر لوله ندارند و این امر هم زمان و هم هزینه را صرفه‌جویی می‌کند.

‫سوالات متداول‬

دلایل مناسب بودن لوله‌های سیلیکونی برای کاربردهای پزشکی چیست؟

لوله‌های سیلیکونی دارای سازگاری زیستی هستند و استانداردهای USP Class VI را رعایت می‌کنند، به همین دلیل برای استفاده در دستگاه‌های پزشکی سمی نیستند. خاصیت آبگریزی آن‌ها از چسبندگی باکتری‌ها کم می‌کند و خطر عفونت را کاهش می‌دهد.

آیا می‌توان از لوله‌های سیلیکونی در فرآوری مواد غذایی استفاده کرد؟

بله، لوله‌های سیلیکونی درجه‌بندی شده برای مواد غذایی مطابق با دستورالعمل‌های FDA هستند و اطمینان می‌دهند که هیچ ماده مضری به مواد غذایی نمی‌ریزد، بنابراین برای کار با مواد غذایی مانند شیر، شربت‌ها و نوشیدنی‌های اسیدی مناسب است.

محدوده دمایی لوله‌های سیلیکونی چقدر است؟

لوله‌های سیلیکونی می‌توانند به‌صورت مطمئن در دامنه دمایی از -60 درجه سانتی‌گراد تا 230 درجه سانتی‌گراد کار کنند، به همین دلیل برای شرایط دمایی بسیار سخت در کاربردهای صنعتی مختلف مناسب هستند.

آیا لوله‌های سیلیکونی با روش‌های مختلف استریل‌سازی سازگار هستند؟

بله، لوله‌های سیلیکونی می‌توانند تحمل بیش از 500 سیکل اتوکلاو را داشته باشند و پس از تابش گاما نیز سلامت خود را حفظ کنند، به همین دلیل با روش‌های مختلف استریل‌سازی مورد استفاده در مراقبت‌های بهداشتی سازگار هستند.