新型醫用抗菌敷料市場及技術分析

時間:2018-12-20 00:49:05 來源:CIAA 點擊量:

柯澤豪、林瑞祥
臺灣科云生醫科技股份有限公司
 
新型醫用敷料的發展
什么是敷料呢?根據傳統的教科書上有說,敷料就是使用于傷口外的覆蓋物,在傷口愈合過程中可以替代受損皮膚起到暫時性的保護作用,避免或控制傷口感染,提供受創體表適合的愈合環境。為了提供良好的傷口愈合環境、減少疤痕、并且增進使用者的舒適度,新型醫用敷料近年來逐漸的取代僅能提供最簡單的隔離保護作用的傳統敷料。而什么是新型的醫用敷料呢?我們一般統稱為高階敷料,根據Frost & Sullivan市調公司的分類來說,可分為四大類,濕潤敷料 (moist wound dressing)、抗菌敷料 (antimicrobial dressing)、主動性敷料 (active wound dressing)、負壓治療 (negative pressure wound treatment)用敷料。
為什么會有這些高階敷料的產生呢? 在20世紀后期發現,傷口環境對傷口愈合起著至關重要的作用,其中有兩個重要的發現: Odland 1在1958年首先發現被保持完整的水泡的傷口比水泡破裂的傷口愈合的速度要快;Winter2-4在1962年發表濕潤愈合的概念,他以豬皮做實驗,用高分子薄膜保護傷口,發現傷口在適度濕潤的環境下其細胞再生能力及游移速度較快,其復原速度比在完全干燥的環境下快一倍以上。Hinman及Maibach5在1963年報導了同樣的實驗結果,這兩個重要的發現標志著濕潤環境合理論的誕生。1970年Rovee等人 6的人體實驗證實濕潤傷口上皮細胞移行增生的速度較快,能加速傷口的愈合,于是濕潤傷口愈合(MWH, moist wound healing)觀念開始被廣泛接受。
除了一些新的醫療觀念的建立之外,新型醫用敷料也應該為患者節省護理費用。因此,要考慮其中的經濟因素,包括敷料本身的成本和價格、住院時間、護理時間、輔助材料的數量、傷口愈合的質量等。例如,在美國采用組織工程制備的人工皮膚護理一個腿部潰瘍傷口的年費用是20041美元,而用傳統材料護理則需要27493 美元。從中可以看出新型醫用敷料的經濟價值。新型醫用敷料產品將會大為縮短人們康復的時間。雖然療效較好的醫用敷料使用成本較高,但是它們可以縮短傷口愈合時間,從而減少醫用敷料總需求量,并大大減少在護理過程中所消耗的時間以及各種輔料的消耗量。因此,對于消費者而言,采用新型敷料總的醫療成本比療效差的醫用敷料要節省很多。
隨著世界人口的老齡化,與老年人密切相關的褥瘡、潰瘍等慢性傷口護理在西方成為一個日益嚴重的衛生問題,世界醫療衛生領域越來越重視研發高科技醫用敷料。在發達國家政府部門的鼓勵下,許多大的衛生材料公司對此投入巨大財力和物力,相繼推出了一系列使用更方便、性能更優良的高科技醫用敷料。目前,絕大多數創口均可用人工合成物質制成的敷料代替動植物原料的敷料
所以至此各類的高階敷料開始百花齊放。本篇文章則是以抗菌敷料為主來說明。而根據Frost & Sullivan的市場分析7,銀制抗菌敷料占整體抗菌敷料市場的七成市占率為主要抗菌敷料產品,如圖一所示,因此銀制抗菌敷料在未來勢必會在抗菌敷料市場上站有一席重要的地位。
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圖一、銀制抗菌敷料與一般抗菌敷料之市場需求比例分析。
 
高階敷料市場分析
全球生醫材料學術研究與醫療產業之蓬勃發展,除歸功于材料科技產業之進步及創新外,更與全球人口高度成長且高齡化趨勢息息相關。根據Frost & Sullivan的統計,2003年全球生醫材料的市場規模約為480億美元,美國為最大市場占52%,其次為歐洲的25%,而日本則占13%。另外值得注意的是,日本是全球人口老年化最為嚴重的地區,其生醫材料市場未來更有成長潛力。2006年歐洲老人比例已經占總人口比例的40%以上,換言之,整個歐洲有8000萬以上的人口屬于老人。因此全球新型醫用敷料的主要市場在美國、歐洲、日本等國家和地區,每年以10%以上的速度增長。
先進敷料市場發展,根據Espicom Business Intelligence的統計,2007年全球傷口照護市值約100億美元,其中先進傷口照護約占46億美元,并以兩位數的速率成長(Espicom Business Intelligence, 2008)。根據Frost&Sullivan的市場調查,2008年西歐國家的先進敷料市場(advanced wound management market)約為15.2億美元,根據BCC Research的調查,2008年美國的先進敷料市場約為35億美元。
整個歐盟面臨人口老齡化問題,健康護理消費自然不斷攀升,這也迫使歐盟政府在健康護理方面實施更加嚴格的措施。醫院方面試圖縮短病人的住院時間,減少部分治療項目。另外,在醫療費用退還政策上也有重大改變,政府及保險公司要求更加嚴格的醫療產品價格證明,否則不予退還相關醫療費。這些都迫使歐洲擴大對新型醫用敷料的需求。可以預見的是,隨著抗菌性材料和生物材料的應用,歐洲市場上傳統創面敷料產品將逐漸減少,而功能性醫用敷料,如水凝膠、水膠體、泡沫敷料、透明敷貼等將強勢增長。
根據圖二,Frost & Sullivan在2009年的調查研究中8,Smith & Nephew、Molnycke、Coloplast、ConvaTec、KCI及J&J六家主要競爭廠商,約囊括先進敷料市場9成的占有率。
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圖二、西歐先進敷料廠商市占率8
 
銀制抗菌敷料占整體抗菌敷料市場的七成市占率為主要抗菌敷料產品,銀制抗菌敷料在未來勢必會站有一席重要的地位。若單獨就美國整體抗菌敷料市場而言,2005年美國的抗菌敷料市場值為7,540萬美元。目前美國已經入在抗菌敷料市場的廠商及產品有:ConvaTec™ (Aquacel™-Ag)、Tyco (Kerilx AMD Rolls, Kerlix AMD Super Sponges)、Smith & Nephew™ (Acticoat™ product line, Iodoflex, Iodosorb),另外還有如3M™、J&J™、AcryMed™、Coloplast™等公司亦有生產相關抗菌敷料產品。根據Smith & Nephew公司2010年的財報中也顯示出目前各家抗菌敷料的市占率分析。
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圖三、2010年先進敷料產業的市占率9
 
銀敷料技術的發展
自從磺胺銀Silver sulfadiazine(SSD)開始使用在燒傷傷口,使用在傷口后,銀離子被緩慢釋放出來,達到抗菌的作用。許多研究證明,純銀離子的抗菌性能比銀的復合物強,且復合物較容易產生細胞的毒性。銀離子能在一定的程度上促進傷口的愈合。目前所使用的SSD藥膏融化太快,銀離子釋放迅速,常需要半天就需要更換一次SSD藥膏與紗布,比較適合住院的患者使用。而且保水性極差,需要外加厚重的紗布吸收滲出的液體,病人活動受限制。在磺胺銀開始大量被使用后,銀殘留對人體的安全性開始被許多人研究,在研究中指出,燒傷病人利用SSD藥膏來治療,若超過 100 μg/L,則會在尿液中發現被排出10-11。故又發展出新的含銀醫用敷料,其中的銀化合物能在傷口上持續地釋放銀離子。因此可以說含銀敷料的發展主要是為了應用在燒燙傷病患的治療上,但是后續各個廠商所開發的技術不斷的翻新,擴展了含銀敷料的使用范圍。
Johnson & Johnson推出的Actisorb是第一個采用木質素的活性碳來制作傷口敷料的產品,產品開發之初主要是做為用來消除傷口的異味,隨后該公司在木質素的活性碳中加入了銀離子成為Actisorb Plus是第一個成功采用銀離子并取得商業成功的醫用敷料。2000年改名為Actisorb Silver 220,但殺菌力不夠,根據學術上的討論推測可能是銀含量(2.7 mg/100cm2)過低以及釋放的銀離子無法傳遞到傷口床所導致12,但無明確的直接證據證明。同時也有其他的學術文獻指出,銀含量的多寡并非產品對抗菌性有直接的關聯13。其產品的特點是含有活性碳,可控制異味。但由于殺菌能力及使用的方便性不如預期,在各個國際文獻上常被拿來當成對照組進行比對。目前Johnson & Johnson公司已將傷口敷料部門轉售給Systagenix公司。
Smith & Nephew利用Silcryst™奈米銀科技做出第一塊Acticoat™ 抗菌銀敷料,Acticoat主要是在一聚乙烯塑料膜上利用真空鍍的方式,鍍上一層奈米級銀顆粒所形成的薄膜,其含銀量達到105 mg/100 cm2,結構上是由兩層濺鍍奈米銀薄膜的聚乙烯塑料膜中間夾著一層聚酯纖維組成的非織物所構成。在與水分接觸后,聚乙烯塑料膜上的奈米銀開始釋放出來銀離子,在敷料的內部和表面起到殺菌作用。這也是目前市面上少數宣稱奈米級銀顆粒的敷料有通過美國食品藥物管理局認可的之一。但是在臨床使用上由于需要加水使用,因此會造成使用者的不便。由于Acticoat系列產品是由聚乙烯塑料膜與聚酯纖維的非織物所組成,因此在使用過程中若水分蒸散速度過快而又沒有進行補充時,敷料容易造成傷口床過度干燥,甚至有可能發生沾黏的現象,換藥過程中易導致愈合的傷口床再次發生傷害。而Acticoat系列產品另一項令人詬病的問題就是在長期使用的狀況下會造成皮膚的變色,這也是所謂的銀中毒現象(Argiria)。Argyria 是銀堆積在結締組織、平滑組織、腺體內及真皮的乳頭層,皮膚、指甲會使之呈現藍色14-16。雖然目前沒有任何的證據顯示出 Argyria 會造成人體組織及細胞的傷害。而Smith & Nephew在受到各家抨擊時,其與醫院進行合作,發表了人體的臨床報告表示燒傷病人使用 Acticoat九天后,其血清銀濃度達到56.8 μg/L,停止使用六個月后,銀血清濃度降為 0.8 μg/L17
Medline 公司生產的Arglaes 主要成分是海藻酸粉末和磷酸鈣銀。是第一個含銀的海藻酸粉末敷料,敷料與滲出液接觸后,由于海藻酸鹽顆粒吸收水分而形成膠體,而銀化合物在與水接觸后,5天內持續有效地釋放銀離子,為高滲出傷口、深層感染傷口的愈合提供良好的愈合環境。此為第一個將海藻膠與銀離子混合的產品。至此,各類的海藻酸含銀敷料開始各家爭鳴,由于海藻膠可以具有保持傷口濕潤性的功能,符合現在的濕式傷口床理論,而銀離子的存在則可以進行有效的控制感染及預防感染的功能,目前Smith & Nephew也有生產類似的相關產品Acticoat Absorbent,該產品具備nanocrystalline silver 系列敷料的優點,它是由高吸濕性的高M型海藻酸鈣纖維與納米銀顆粒結合而成,具有快速殺菌、快速形成凝膠、易清除、高吸濕等特點。載銀敷料與傷口滲出液接觸后,能提供傷口快速愈合的良好環境。Noble Fiber Technologies (LLC)公司利用其發明的X-STATIC®抗菌技術,推出自己的產品SilverSeal®,同時授權Johnson & Johnson公司利用X-STATIC®離子銀技術推出SilverCel™的復合抗菌產品,其結合銀的廣譜抗菌性能和海藻酸纖維的高吸濕性達到多重的效果,如同上述其他產品般。當然除了這兩項產品之外還有許多含銀的藻酸鈣敷料產品在市面上推廣與販賣。
另一家有生產類似于藻酸鈣敷料產品的ConvaTec公司在1992年推出Aquacel這項產品后,于2002年將發展出來的離子銀技術加到Aquacel上,推出當時市場上最佳的抗菌復合敷料- Aquacel Ag。Aquacel Ag是由含1.2 %氯化銀的carboxymethyl cellulose (CMC)非織造布制備的,銀含量為8.3mg/100cm2。該敷料具有很強的吸濕性。在與傷口滲出液接觸后,產品最高可吸收自身重量22倍的水分而形成膠體,這些膠體會與羧酸結合,其中的銀離子可持續釋放出來而起到抗菌作用。此款敷料在接觸滲液后會釋放銀離子,達到破壞細菌與細胞膜之殺菌效果。其甲基碳化鈉纖維素可鎖住滲液形成凝膠,除可維持傷口適宜的濕潤外,并可使壞死組織軟化,以協助自體溶解。由于比Acticoat有更好的吸收滲液的效果,雖然其含銀量比Acticoat低,但仍大量的席卷抗菌敷料的市場。但部分醫療護理人員仍會抱怨在使用上若傷口床滲液量不高時會有沾黏狀況產生,而當滲液量過高時,產品所形成的凝膠會分解成小塊狀,造成不易清理的現象。盡管如此,Aquacel Ag仍占有極大比例的高階傷口敷料市場。
1998年,美國Argentum Medical, L.L.C.的Silverlon通過美國FAD的認證,目前大多是軍方單位的采購,其工藝技術主要是在尼龍纖維(Nylon fiber)上利用含浸方式,使銀顆粒附著在纖維表面。含銀量最高,達546 mg/100 cm2,其含銀的表面積比Acticoat大50倍,然而,根據研究12,其抗菌能力還是輸于其他含銀量較低的相關產品。但Silverlon也是目前市售抗菌敷料產品少數進行疼痛度測試的產品,佛羅里達大學的外科學系從2009年的7月到2010年的四月進行了110個病人臨床試驗,結果顯示含銀的尼龍傷口敷料可以有效地減輕傷口疼痛感18
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圖四、紗布與Silverlon產品在疼痛度的臨床測試

Coloplast在自家生產的傳統水膠體敷料中加入含銀化合物,與水分接觸后釋放出銀離子,產品為Contreet hydrocolloid。接著又把自己的泡棉敷料Biatain加上銀離子,以此制成含銀泡棉敷料,利用產品本身帶正電銀離子對微生物、真菌及部分病毒有高度毒性,可抑制其生長,達到抑菌作用,產品為Contreet Foam。2008年,Contreet改名為Biatain Ag。Coloplast有進行相關的臨床測試報告顯示,該產品含銀量為 85 mg/100cm2。使用在皮膚慢性潰瘍病人連續使用四星期,其血中的銀量與控制組并無顯著上的差異,藉此來宣告Contreet Foam不會造成任何銀離子在人體中的殘留現象19。生產含銀泡棉敷料的廠商還有德國的Mölnlycke,其利用泡棉第一大廠的優勢,將硫酸銀(silver sulphate)結合自家生產的泡棉敷料,制做出具抗菌性并能持續7天釋放銀離子的Mepilex Ag,其含銀濃度達120 mg/100cm2,也是目前市面上少數直接將自黏膠涂布在敷料表面的新型醫用敷料產品。
很明顯的以上介紹的產品都是由西方國家所生產制造的,在2010年身處亞洲臺灣的科云生醫科技股份有限公司推出了第一款亞洲國家所自行研究開發的含銀敷料—科云抗菌敷料KoCarbonAg®,目前為止也已經取得了11個國家的產品專利,尚有10個國家的專利正在審查中。科云所開發的含銀敷料主要是以由人工纖維制成的活性碳纖維為基底,并且在表面上利用連續含浸方式與高溫裂解處理讓細微的銀顆粒均勻的負載在活性碳纖維的表面,其含銀量僅有10 mg/100cm2,但在抗菌測試的結果顯示出,即使是高植菌率的抗藥性金黃色葡萄球菌、抗藥性綠膿桿菌、溶血不動桿菌、大腸桿菌、肺炎鏈球菌、肺炎桿菌、海洋弧菌等都具有99%以上的抗菌率,而目前在臨床使用上這些都是常見傷口床上感染的菌種。并且所使用的基材,活性碳纖維具有高度的遠紅外線放射率,根據文獻中顯示,遠紅外線可以加速膠原蛋白纖維的形成和生長因子分泌20。由于科云的活性碳纖維本身具有20%的含水率,也符合目前新型醫用敷料強調的濕式治療方式的要求,維持傷口床上的濕度,促進傷口的愈合,并且利用產品本身的吸臭特性,大幅的提高有益于患者與照護者的身心健康的環境。目前科云已經開始大量的推行該項產品。KoCarbonAg®目前已取得臺灣二級醫療器材認證、加拿大二級醫療器材認證,也開始將產品推入亞洲市場、加拿大市場等地區,這是目前亞洲唯一可自行生產販賣的含銀傷口敷料產品。
 
結論
2002世界健康組織所提出之活躍老化(active ageing),也已成為世界各國對于老年健康政策擬定之核心觀念。為了使高齡化成為正面的經驗,長壽必須具備持續的健康、參與安全的機會,因此活躍老化的定義即為:使健康、參與和安全達到最適化機會的過程,以提高每一位老年人生活質量。此一定義也呼應了世界衛生組織對健康的定義:身體、心理、社會三方面的安寧美好狀態,以及著重基層健康照護的作法。因此,當老年人身上有傷口產生時,都需要根據這些需求來進行照護。因此在提高每個人的生活與生命質量的過程中,即是各家生產新型醫用抗菌敷料廠商的最佳機會,在獲利的同時達到造福人群與世界的目的。
 
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