ومن شأن الطلب المتسارع على الأجهزة الطبية التي يمكن زرعها، ولا سيما أجهزة القلب والمشغِّلين، وأجهزة المساعدة النافذة، أن يُقلِّل البصمة البيئية للرعاية الصحية إلى درجة عالية من التركيز، وفي حين أن هذه التكنولوجيات المنقذة للحياة قد حسنت بشكل كبير نتائج المرضى، فإن إنتاجها واستخدامها والتخلص منها يولدان نفايات كبيرة ويستهلكان موارد غير قابلة للتجديد.

الحاجة المتزايدة إلى أجهزة درعية مستدامة

ويزرع في كل عام أكثر من مليون من صانعي البطاريات ومئات الآلاف من المرشّحين الذين لا يطاقون، في جميع أنحاء العالم، ويحتوي جهاز الوصل الطبيعي على بطارية الليثيوم أو التيتانيوم أو ما لا يطاق من البخار، ودلائل البوليوريثان، ومجموعة متنوعة من المكونات الإلكترونية التي هي أجهزة غير قابلة للتحلل ومحتوية على مواد خطرة.

Environmental Footprint of Conventional Devices

  • Non —-biodegradable plastics] used in lead insulation and tool housing persist in the environment for decades, releasing microplastics as they degrade.
  • Hzardous chemicals] such as phthalates, bisphenol A (BPA), and flame retardants are often present in traditional materials, leaching into soil and water after disposal.
  • ]Energy highly intensive manufacturing] - إن إنتاج بطاريات التيتانيوم وليثيوم يتطلب تجهيزاً عالياً من حيث الحرارة واستهلاكاً كبيراً من الوقود الأحفوري، مما يسهم في انبعاثات غازات الدفيئة.
  • Low recycling rates] -fewer than 5% of explanted cardiac devices are currently recycled or reprocessed, due to regulatory hurdles, infection risks, and lack of established takeback programs.

ويُعدّ العبء البيئي التراكمي كبيراً، إذ يقدر تقييم دورة الحياة لمولدات الوتر الوحيدة التي تُعدّ بصمة كربونية تعادل نحو 500 1 كغم من ثاني أكسيد الكربون، ويقابل قيادة سيارة مزودة بالطاقة الغازية تبلغ 000 6 كيلومتر، ويُسفر توسيع نطاقها على نطاق السكان المزروعين في العالم عن ملايين الأطنان من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وعشرات الآلاف من الأطنان من التصميمات النفاثة المستمرة سنوياً.

مواد مبتكرة لنُهُج القلب المُناسبة

(ب) أوجدت المواد المثلى المستدامة لزراعة القلب توازناً biocompatibility]، ) )(ب) القابلية للتحلل [) [أو قوة إعادة التدوير]

Polymers

ويبشر البوليمرز الذين يقطعون عن طريقهم الطبيعي إلى منتجات ثانوية حميدة بمكونات مؤقتة من قبيل الرصاص، وأجهزة الطلاء، وطبقات التوليد في المخدرات، وحامض بوليليكيك وبوليهيدروكياكلينوت (PHA) بخطر على الواجهة:

  • PLA] مستمد من مصادر متجددة مثل ستارك الذرة أو قصب السكر، وهو يتدهور عن طريق التحلل الهيدرولي إلى حمض تكتيكي، وهو ما يُستعبده الجسم، وبالنسبة لتطبيقات القلب، يجري استكشاف قانون المساعدة القانونية من أجل المعاطف التي يمكن الاستيعاب فيها أحيائياياً، والخيوط المؤقتة للمباعدة.
  • PHA] ينتج عن التخمير المجهري ويظهر معدلات ممتازة للتوافق البيولوجي والتحلل غير القابل للتجزئة، ولا يزال استخدامها في الأجهزة الزرعية في مراحل مبكرة، ولكن الأفلام التي تستند إلى PHA تظهر وعداً بالحد من التهاب.

وتشمل البوليمرات الأخرى القابلة للتحلل الأحيائي قيد التحقيق البوليكالبرولكون (PCL)، وبولي (glycolic acid) (PGA)، ومحللين للكلايين مثل حامض البولي (التكتيكي - الزنكليكل) (PLGA)، ويمكن تصميم هذه المواد لتحللها على مدى أسابيع إلى أشهر، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي يلزم فيها تقديم الدعم المؤقت أو تسليم المخدرات.

المعادن القابلة لإعادة التدوير والزئبق

إن مكونات التيتانيوم التقليدي وعناصر البخار غير المحتوية على بقع شديدة الديمومة، ولكن يصعب إعادة معالجتها بعد الزرع، وتركز البدائل الناشئة على المعادن التي يمكن إما إعادة تدويرها بسهولة أو أن تتدهور تماما داخل الجسم بعد اكتمال مهمتها:

  • Titanium alloys remain a mainstay for devices casings because of their strength -to weight ratio and corrosion resistance. However, using recycled titanium feedstock reduces mining impact and energy consumption by up to 600%.
  • Magnesium alloys] -magnesium is naturally present in the human body and degrades via corrosion into non —toxic products. Recent clinical trials have demonstrated magnesium — bioresorbable scaffolds for coronary arteries, and similar concepts are being adapted for temporary pacemaker leads.
  • Zinc —based alloys] degrade more slow than magnesium, offering a wider window for curriculum healing. Research into zinc —oxide —based electrodes for transient cardiac devices is ongoing.
  • Iron‐based metals] degrade slow and can be alloyed to adjustميكانيكيal properties; they are being studied for lead components in fully bioresorbable pacemaker systems.