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实现可持续医疗包装的五种途径

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当下,无论是独立研究者还是大公司,都在寻找能够提升产品和工艺可持续性的方法。 因能最大限度地减少废料、优先使用可回收和可生物降解的材料,环保包装已成为我们生活中的新常态。 然而在可持续医疗包装研发领域,行业却面临着一系列独特的挑战。

为医疗器械制造商和从业者们开发包装方案的塑料制造商们,是推进可持续性的关键角色。 考虑到医疗器械的复杂需求,在设计创新包装解决方案时,人们不禁会问:医疗包装能实现可持续化吗? 答案是肯定的。

  1. 减少、回收、再利用

尽管在可持续发展方面存在着行业特有的挑战,但医疗行业中的若干领域可以采用经典的可持续方案。 通用的可持续性方案在这样的高科技行业中常被忽视,却有助于构建全面的方案。

此类策略包括:

减少任何不必要的包装,包括创造更具战略性的品牌推广、最大限度减少所需包装数量。设计包括可重复使用容器和“可重新灌装”产品的产品线,以促进重复利用。改用可回收或可生物降解的包装材料,以减少垃圾填埋产生的废料量。这些策略与塑料行业息息相关。 传统塑料不可生物降解,其使用会造成填埋污染及微塑料污染。 为了避免这些环境后果,人们正致力于减少包装数量,并推广使用可回收或可生物降解的塑料替代品。 正因如此,开发新型聚合物和回收方法是塑料包装未来的关键所在。

近年来,塑料行业在可持续医疗包装技术方面取得了一些长足的进展,如:

对能降解塑料的解聚酶进行工程改造,可用于减少废物并增加聚对苯二甲酸乙二酯 (PET) 的循环。可作为包装材料的新型生物塑料材料。通过酶的纳米分散提高解聚的可行性和效率。此类技术的进步,很大程度上依赖于其成本效益和可放大性。 在使用解聚酶降解PET的过程中就遇到了这一障碍,比如叶枝堆肥角质酶在高温下会变性,从而限制其可放大性。 幸运的是,新技术的发展,例如PET水解酶(PETase)等 PET 降解超级酶,为具有可放大性的经济和环境可持续化带来了希望。

  1. 开发可持续的无菌包装

医疗包装可持续发展的关键挑战之一是对无菌包装的依赖。 确保内容物的无菌对患者安全至关重要,不容妥协。 这类包装需要符合提供无菌屏障的 ISO 标准。 因此,由于易于塑形,并能提供完全密封、防水且无反应的无菌环境,塑料成为了无菌包装的理想材料。

遗憾的是,这类包装大多为一次性用且无法回收,造成大量浪费。 德国某家医院于 2022 年进行的一项研究发现,每位患者平均每天产生的塑料包装废弃物为16克。 包装用塑料的大量消耗凸显了该领域创新的必要性。

然而,创造无菌可持续医疗包装的重任不仅仅在于塑料行业。 制造商已致力于推动使用可回收塑料,但回收工作需要相应的基础设施来促进可持续废料的利用。 例如,手术开始后,在手术室打开的任何包装必须归入生物危害废料。 为便于回收,打开的包装必须进入独立的垃圾箱,并在患者进入手术室前完成转移。 虽然多数情况下具可行性,但仍需医疗从业者在手术室内推动这种改变。

而在无菌包装回收可行性低的情况下,塑料制造商需要尽可能的减少塑料成分或使用替代材料。 为此,可以仅在必要时使用塑料包装,或开发包括下列生物塑料的替代材料:

淀粉 添加增塑剂的植物淀粉,可用于制造使用寿命可控的柔性或刚性药品包装,如托盘。
纤维素 用于制造多种生物塑料的植物纤维素,包括用于实验室和制药业的醋酸纤维素。
甲壳素/壳聚糖 甲壳素来源于无脊椎动物或酵母,用于制造抗菌包装,可以脱乙酰化为其衍生物壳聚糖
木聚糖 植物细胞壁和藻类的提取物,用于药品包装。
 
蛋白质 从各种植物和动物中提取,外加改性侧链后,形成用于包装的合成聚合物。

对这些生物塑料替代品的趋势分析表明,在过去的20年里,淀粉基生物塑料已经成为期刊和专利出版物中的热门主题(见下图)。 壳聚糖类研究的热度也日益增长,期刊文章和专利出版物数量呈上升趋势。 开发非石油基且燃烧时不产生相同生物危害性的生物塑料,对未来的无菌医疗包装领域将至关重要

Journals_and_Patents@2x开发非石油基础的生物塑料,且在燃烧生物危害废物流时不产生同样有害的废物产品,这将在未来的无菌医疗包装中发挥关键作用。

  1. 更换保护性包装材料

尽管可持续医疗包装的总体目标是尽可能减少包装数量,但精密设备的运输通常需要大量的保护性包装。 精密或敏感的医用设备往往价格不菲,且时常不可替代,因此必须确保运输包装的安全性。

鉴于包装数量无法减少,因此有必要战略性地选择可持续材料。 而为此广泛使用的聚苯乙烯会产生垃圾填埋废物和微塑料污染,幸运的是,目前医疗器械制造商已有可以采用的可持续包装方案。 包装主要由可回收或可生物降解型材料制成,辅以泡沫纸、纸板碎片和可生物降解的泡沫填充颗粒。

材料的包装工作主要以体积为基础,不太可能受到生物危害的污染,因此在塑料制造环节中也有循环利用的空间。 如果企业能够找到重复利用包装的途径,并大量回收废料、制成新的包装材料,就可以提升塑料包装生命周期的可持续性。

这需要整个医疗行业重复利用包装材料,同时在塑料制造企业内部开发回收管线,以便包装的制造和回收。 包装供应商可开发闭环回收系统,实现产品废旧包装向包装材料的转化,增加可持续性,创造新的收入来源。

  1. 创新温控运输

在医疗行业,包装的目的不仅在于提供保护。 在运输过程中,许多物品需要维持在特定温度。 而目前广泛使用不可持续的冷藏方法和隔热材料,这是可持续医疗包装面临的主要障碍之一。

与包装材料一样,隔热包装的可持续性可通过使用可回收或可生物降解的材料来提高。 开发更高效的隔热材料,能进一步提升可持续性,从而减少所需的隔热材料总量。 因此,开发新型聚合物、以制造更有效且更环保的隔热材料,可能是塑料制造商们的一大商机。

市场上开始出现使用塑料替代品(如纸板或具有高回收价值的塑料)的可持续隔热材料,但为满足医疗部门的特定需求而量身定制的高效可持续隔热材料仍有发展空间。

除了隔热外,冷链配送还需要使用温控运输服务和冷柜。 提高包装的隔热效率可以延长包装脱离冷链后的保存时间,减少对高能耗冷藏的依赖。

  1. 确保生命周期的可持续性

材料使用仅是可持续医疗包装的一个环节。 我们必须确保材料整个生命周期的可持续性。 在开发可回收或可生物降解聚合物的过程中,塑料制造商需要考虑的因素包括:

原材料短缺运输制造能耗回收可行性和副产品就生物塑料而言,植物基替代品通常被认为是完全可持续的。 然而使用淀粉、纤维素、木聚糖、甲壳素和蛋白质基聚合物,需要来自可持续和可再生农业的支持,以获得原料供应。

PLA(聚乳酸)塑料由植物淀粉制成,最初被宣传为可堆肥和碳中性的塑料替代品。 很遗憾,由于需要与其他废物分离并运往特殊的堆肥设施,围绕 PLA 实际可持续性的批评迅速增加。 虽然从技术上讲,PLA 是在这类设施中进行分解,但该流程更类似于回收,因此其生命周期与传统塑料较为相似。

PLA 的故事强调了在新型可持续材料设计过程中考虑到整个生命周期的重要性。 确保新材料的实际可持续性将有助于确保其长期价值和普及程度。

可持续医疗包装是否可行?

尽管塑料制造商必须应对无菌、精密或温敏型医疗产品相关的种种挑战,但创新的空间和机会巨大。 新型生物塑料和新型塑料回收技术的发展,为医疗包装的可持续未来开启了大门。 医疗器械制造商和从业者们倡导将回收与可持续性作为包装的生命周期核心,如能与该理念结合,新兴技术则有望引导医疗行业迈向可持续发展之路。

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