Η επιταχυνόμενη ζήτηση για εμφυτεύσιμες ιατρικές συσκευές, ιδιαίτερα για τους καρδιακούς βηματοδότηδες, τους απινιδωτές και τις συσκευές υποβοήθησης της αριστερής κοιλίας (LVADs), έχει φέρει το περιβαλλοντικό αποτύπωμα της υγειονομικής περίθαλψης σε έντονη εστίαση. Ενώ αυτές οι τεχνολογίες που σώζουν ζωές έχουν βελτιώσει δραματικά τα αποτελέσματα των ασθενών, η παραγωγή, η χρήση και η διάθεσή τους δημιουργούν σημαντικά απόβλητα και καταναλώνουν μη ανανεώσιμους πόρους. \" σχεδίαση φιλικών προς το περιβάλλον καρδιακών συσκευών που χρησιμοποιούν βιώσιμα υλικά δεν είναι απλώς ένα περιβαλλοντικό ιδανικό ⁇ είναι μια πρακτική επιτακτική ανάγκη που μπορεί να μειώσει την οικολογική βλάβη, το χαμηλότερο κόστος κατασκευής, και ακόμη και να ενισχύσει την απόδοση των συσκευών και την ασφάλεια των ασθενών.

Η Αυξανόμενη Ανάγκη για Αειφόρες Καρδιακές Συσκευές

Κάθε χρόνο, πάνω από ένα εκατομμύριο βηματοδότηδες και εκατοντάδες χιλιάδες εμφυτεύσιμοι καρδιομετατροπείς ⁇ αποφλεγμονωτές (ICD) εμφυτεύονται παγκοσμίως. Ένας τυπικός βηματοδότης περιέχει μπαταρία λιθίου ⁇ ιωδίου, περίβλημα τιτανίου ή ανοξείδωτου χάλυβα, μόλυβδους πολυουρεθάνης, και μια ποικιλία ηλεκτρονικών συστατικών ⁇ πολλά από τα οποία είναι μη βιοαποδομήσιμα και περιέχουν επικίνδυνες ουσίες. Όταν αυτές οι συσκευές φτάνουν στο τέλος της ζωής τους (συνήθως 5-12 χρόνια), η συντριπτική πλειοψηφία εκφυτεύονται και είτε θαφτεί σε χωματερές ή αποτεφρώνονται, συμβάλλοντας στο αυξανόμενο πρόβλημα των ιατρικών e-απόβλητων.

Περιβαλλοντικό αποτύπωμα συμβατικών συσκευών

  • Μη βιοαποικοδομήσιμα πλαστικά που χρησιμοποιούνται στη μόνωση μολύβδου και το περίβλημα συσκευών εξακολουθούν να υπάρχουν στο περιβάλλον για αιώνες, απελευθερώνοντας μικροπλαστικά καθώς υποβαθμίζονται.
  • Επικίνδυνες χημικές ουσίες όπως οι φθαλικές ενώσεις, η δισφαινόλη Α (BPA), και τα επιβραδυντικά φλόγας είναι συχνά παρόντα σε παραδοσιακά υλικά, αποπλέοντας στο έδαφος και το νερό μετά τη διάθεση.
  • Κατασκευή υψηλής έντασης ενέργειας ⁇ η παραγωγή μπαταριών τιτανίου και λιθίου απαιτεί επεξεργασία υψηλής θερμοκρασίας και σημαντική κατανάλωση ορυκτών καυσίμων, συμβάλλοντας στις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου.
  • Χαμηλά ποσοστά ανακύκλωσης ⁇ μικρότερη από το 5% των εκφυτευμένων καρδιακών συσκευών ανακυκλώνονται ή επαναδιατυπώνονται, λόγω ρυθμιστικών εμποδίων, κινδύνων μόλυνσης και έλλειψης καθιερωμένων προγραμμάτων ανάληψης.

Η σωρευτική περιβαλλοντική επιβάρυνση είναι σημαντική. Μια εκτίμηση κύκλου ζωής (LCA) ενός τυπικού βηματοδότη ενός θαλάμου υπολογίζει ένα αποτύπωμα άνθρακα ισοδύναμο με περίπου 1.500 κιλά CO2 ⁇ συγκρίσιμο με την οδήγηση ενός αυτοκινήτου με βενζίνη για 6.000 χλμ. Η κλιμάκωση αυτού του παγκόσμιου πληθυσμού εμφυτεύματος αποδίδει εκατομμύρια τόνους εκπομπών CO2 και δεκάδες χιλιάδες τόνους επίμονων αποβλήτων ετησίως.

Καινοτόμα υλικά για Eco ⁇ Friendly καρδιακές συσκευές

Η εξέλιξη των βιοϋλικών και της πράσινης χημείας έχει δημιουργήσει βιώσιμες εναλλακτικές λύσεις έναντι των συμβατικών μετάλλων και πολυμερών. Το ιδανικό βιώσιμο υλικό για τα καρδιακά εμφυτεύματα πρέπει να ισορροπεί [[LFT:0]] βιοσυμβατότητα[[LFT:1]], [[LFT:2]] βιοαποικοδομησιμότητα[[[LFT:3]]] (ή ανακυκλωσιμότητα), [[[LFT:4]] μηχανική αντοχή[[[LFT:5]], και [[LFT:6]] μακροπρόθεσμη σταθερότητα[[[LFT:7]]] εντός του σώματος.

Βιοδιασπώμενα πολυμερή

Πολυμερή που διασπώνται φυσικά σε καλοήθη υποπροϊόντα είναι πολλά υποσχόμενα για προσωρινά συστατικά εμφυτεύματος, όπως τα μόλυβδοι, μονωτικές επικαλύψεις, και τα στρώματα που εκλύουν φάρμακα. Πολυγαλαξιακό οξύ (PLA) και πολυυδροξυαλκανοϊκά (PHA) είναι frontrunners:

  • Το PLA προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές όπως άμυλο καλαμποκιού ή ζαχαροκάλαμο. Υποβαθμίζεται μέσω υδρόλυσης σε γαλακτικό οξύ, το οποίο μεταβολίζεται από το σώμα. Για καρδιακές εφαρμογές, το PLA διερευνάται για βιοαπορροφήσιμες επικαλύψεις στεντ και προσωρινά βηματαγωγά οδηγεί.
  • Η PHA παράγεται από μικροβιακή ζύμωση και παρουσιάζει εξαιρετική βιοσυμβατότητα και ταιριαστά ποσοστά αποδόμησης. Η χρήση της σε εμφυτεύσιμες συσκευές είναι ακόμα σε πρώιμα στάδια, αλλά οι ταινίες με βάση το PHA δείχνουν υπόσχεση για μείωση της φλεγμονής.

Άλλα βιοδιασπώμενα πολυμερή που βρίσκονται υπό έρευνα περιλαμβάνουν την πολυκαπρολακτόνη (PCL), το πολυ(γλυκολικό οξύ) (PGA), και τα συμπολυμερή όπως το πολυ(γαλακτικό-κογλυκολικό οξύ) (PLGA). Αυτά τα υλικά μπορούν να προσαρμοστούν για να υποβαθμίζονται σε εβδομάδες έως μήνες, καθιστώντας τα κατάλληλα για εφαρμογές όπου απαιτείται προσωρινή υποστήριξη ή παράδοση ναρκωτικών.

Ανακυκλώσιμα και βιοηχητικά μέταλλα

Παραδοσιακά συστατικά τιτανίου και ανοξείδωτου χάλυβα είναι εξαιρετικά ανθεκτικά, αλλά δύσκολο να επαναδιαδικασθεί μετά την εκφύτευση. Αναδυόμενες εναλλακτικές ουσίες επικεντρώνονται σε μέταλλα που μπορούν είτε να ανακυκλωθούν εύκολα είτε να υποβαθμίσουν πλήρως μέσα στο σώμα μετά την ολοκλήρωση της λειτουργίας τους:

  • Κράματα Τιτανίου παραμένουν ως κύρια βάση για τα περιβλήματα των συσκευών λόγω της αντοχής τους ⁇ προς ⁇ βαρότητα και αντοχή στη διάβρωση. Ωστόσο, η χρήση ανακυκλωμένων πρώτων υλών τιτανίου μειώνει την επίδραση στα ορυχεία και την κατανάλωση ενέργειας κατά 60%.
  • Κράματα μαγνησίου ⁇ μαγνήσιο είναι φυσικά παρούσα στο ανθρώπινο σώμα και υποβαθμίζει μέσω της διάβρωσης σε μη τοξικά προϊόντα. Πρόσφατες κλινικές δοκιμές έχουν δείξει μαγνήσιο ⁇ βασισμένο βιοαπορροφήσιμα ικριώματα για στεφανιαίες αρτηρίες, και παρόμοιες έννοιες είναι προσαρμοσμένες για προσωρινά βηματοδότη οδηγεί.
  • Κράματα με βάση το ζίνκ υποβαθμίζονται πιο αργά από το μαγνήσιο, προσφέροντας ένα ευρύτερο παράθυρο για επούλωση των ιστών. Η έρευνα για ηλεκτρόδια με βάση τον ψευδάργυρο-οξείδιο-βασίζεται σε παροδικές καρδιακές συσκευές συνεχίζεται.
  • Με βάση το ίζημα των μετάλλων υποβαθμίζεται αργά και μπορεί να κραματοποιηθεί για να ρυθμίσει τις μηχανικές ιδιότητες· μελετώνται για τα συστατικά του μολύβδου σε πλήρως βιοποριζόμενους βηματοδότη συστήματα.