ההשפעה של מדע חומרי פורץ דרך על אחריות מכשיר הלב

הנדסה מדעית חומרית הפכה לעמוד מרכזי של טיפול לב מודרני, ישירות לקבוע את פרופיל הבטיחות, תוחלת החיים התפקודית, ואת הכדאיות הקלינית של מכשירים הניתנים להשתלות כגון קוצרים, משככי לב מותאמים ישירות (ICDs), החלמה לב פיזיולוגית של מערכות טיפול חומרים פיזיולוגיים (CRT) ושמאל התקנים סיוע (LADs) המרבי-LG) בין תחליפים כירורגיים עבור אלה כמעט פי שניים או יותר ויותר, אך לא פחות מהפרעות חומרים אגרסיביות, אך ורק להפרעות של הגוף, אך לא ממין, רק כדי למנוע טיפול תרופתיות, רק כדי למנוע טיפול תרופתיות, רק כדי למנוע טיפול תרופתיות של מחלות לב חלשות, אך ורק על פני שלושה עשורים, אך ורק כדי למנוע משככי לב, אך ורק כדי למנוע טיפול תרופתיות, אך ורק על פני רמות טיפול תרופתיות, אך ורק על פני מחזוריות נמוכות יותר, אך ורק על פני מחזוריות של מחלות לב, אך ורק על פני מחזוריות נמוכות יותר, אך ורק על פני מחזוריות של מחלות לב, אך ורק על פני רמות טיפול תרופתיות, אך ורק על פני רמות טיפול תרופתיות של מחלות לב, אך ורק על פני מחזוריות נמוכות יותר, אך ורק על פני מחזוריות נמוכות יותר, אך ורק על פני

האתגרים הייחודיים של סביבת Vivo

לפני בחינה של החידושים החומריים הספציפיים, יש צורך להעריך את האופי העוין של הגוף האנושי כסביבה עבור רכיבי אלקטרוניקה ומכניים.הגוף הוא אמצעי חם, חבלה, בינוני קורוזי שמנסה באופן פעיל לבודד או לקלקל כל אובייקט זר.

• (FLT:0) קורוזיה אלקטרונית:FLT:1 פלזמה דם ונוזלים בין-יסודיים עשירים בצלים, חלבונים, וממסים חמצן, יוצרים סביבה אלקטרוליטית אגרסיבית שמקדמת קורוזיה גליונית ובורכת מתכות רגישות.
• (FLT:0) משככי כאבים מכניים:FLT:1 מובילי המחברים הם נתונים מיליוני אירועי טעינה מחזוריים מ התכווצות לב, תנועה נשימה, ותנועת extremity העליונה.
• (FLT:0) אנצפיול אנפסולוגי וסיכון זיהום:REFLT ( 1:1) מערכת החיסון עולה תגובה גוף זר, להפקיד קפסולת קולגן פיברטית סביב הגנרטור המכשיר, בעוד זה יכול לייצב את המכשיר, זה גם יוצר מחסום נגד זיהום כי יש לנהל על ידי תכונות השטח של השתל.
• (FLT:0) שחרור Ion ו- Biocompatibility:ראהFLT:1 כל השפלה של מרכיבים מתכתיים משחררת זרמי מתכת לתוך רקמות הסובבות.חשיפה Chronic למושגים רעילים (למשל, ניקל, cobalt, chromium) יכול לליש דלקת מקומית, תגובות אלרגיות, או חומרים רעילים מערכתיים.

בהקשר זה דורש מדענים חומריים לעבוד על רכיבי מהנדס שאינם רק אינרטציה פונקציונלית אלא הרמוני מבחינה ביולוגית עם הגוף האנושי.

התפתחות היסטורית ומכשולים חומריים מוקדמים

הדור הראשון של מכשירי לב מותאמים, חלוצי בסוף שנות החמישים ובתחילת שנות ה-60, הוטבעו ב-epoxy resin. בעוד epoxy הציע הקלה של עובש ו בידוד חשמלי, זה הוכיח להיות מחסום ארוך טווח גרוע נוזל גוף נספג לתוך epoxy matrix במשך חודשים עד שנים, המוביל לדליפה הנוכחית, מקטורת רכיב, ומכשיר פתאומי עבור חיתות, באופן מיידי, הפך לחולמת מתכתי.

בשנות ה-70 וה-80 הביאו את הצגת הפולאוריטאן כחומר בידוד מוביל.פוליאורוות מבוססות פוליאורתנס הציגה כוח רב-עוצמה גבוהה, גמישות מעולה, ומקדם נמוך של חיכוך, מה שהופך את הדרך קלה יותר להשתלת בתצורה דו-צדדית של פולימרן, עם זאת, באמצע שנות ה-80, מספר מדאיג של כישלונות עלה של לחץ סביבתי (ESC) ונפיחות מהירה יותר של שבץ מוחית (מאט), היו לעתים קרובות יותר, רקמותרפיסטציה ממושכת), רקמות, רקמות, רקמות, וכישלון איטי יותר, וכישלון, וירידה מהירה יותר, וצפוי, בירידה מהירה יותר, בירידה בירידה בירידה בירידה בירידה בירידה בירידה בעצימה, היא גורמת להפחתה מהירה יותר, בירידה מהירה יותר, בירידה מהירה יותר, בירידה מהירה יותר, בירידה מהירה יותר, בירידה מהירה יותר, בירידה מהירה יותר, בעצימה, בירידה מהירה יותר, בירידה מהירה יותר, בעצימה, בעצימהומה של זמן קצר של זמן קצר של זעזועים, בעצימה, בעצימה, בעצימה, בעצימה, בעצימה, בעצימה, בעצימה, ב

Key Materials Science Break Throughs in Cardiac מכשירים

מכשיר הלב המודרני הוא אוסף מתוחכמת של חומרים, כל אחד שנבחר לתפקיד ספציפי במערכת של אמינות גבוהה.כמה פריצות דרך הוכיחו שינוי במיוחד.

טיטניום יכול: התעלות הרמטית

ההקדמה של ⁇ טיטניום (במיוחד Ti-6Al-4V) עבור גנרטורים המכשיר היה רגע שפיכת מים. טיטניום הוא פרס על ההתנגדות יוצאת דופן שלה קורוזיה, נגזר משכבה פסיבית, יציבה, ועצמית של פחמן חד חמצני (בעיקר טיטאן) אשר צורות באופן ספונטני על פני השטח שלה.שכבה זו עמיד מאוד להתקפה, מה שהופך טיטאניום כמעט בכל הקשור לאפקטים פיזיים, הוא למעשה, כלומר, 000 של חומר חמצן פנימי, יש לנוגדילה של פחמן, כמו גם כן, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 של חומר חמצן אינטנסיבי, כי יש לנו באמת, כי יש לנו באמת, 000 של פחמן אינטנסיבי, 000, 000, 000, 000 של טיטאן, 000.

הבא: סיליקון ופוליאורתנס

פייסינג ופירוק הם הקשר הקריטי בין הגנרטור ללב, והם חייבים לסבול מיליארדי מחזורי flex לאורך שנים של השתלה.

• (FLT:0) סטומרס אחד: סיליקון ברמה רפואית (polydimethylsiloxane) מציע יכולת ביולוגית יוצאת דופן, גמישות, ו ביו-קו-אופטימיות.הוא נשאר רך וצייתני יותר מעשור והוא עמיד מאוד להשפלה כימית.עם זאת, סיליקון יש כוח רב-עוצמה נמוכה יותר וגמישות מאשר פוליאורתאן, ועירום גבוה של חיכוך יכול לגרום לשחיקה של סיליקון משופר לריחותם של סיליקון משופרים מרובים.
• (FLT:0) באופן פואלימינטי אוורס (PCUss): בניין 1:1 על לקחים של שנות ה-80, PCUs מודרניים כגון OptimTM (Abbott) או Elast-EonTM הונדסו כדי להתנגד ל- ESC ו- MIO. אלה co-polymers משלבים את הקשיחות ואת ההתנגדות של פוליאורט עם יכולת גבוהה של סיליקון מאפשר להפחית את הסיכון של סיליקון גבוה יותר, אשר מאפשר שמירה על עמידות גבוהה יותר של סיליקון.

המדינה הנוכחית-של-הארט משתמשת לעתים קרובות במבנה בידוד מורכב, תוך שימוש בסיליקון שבו גמישות היא רבת ערך ו- PCU באזורים בעלי מתח גבוה או רעדונות.

המהפכה הנינטולת בטכנולוגיה מובילה

Nitinol, סגסוגת כמעט-equiatomic של ניקל טיטניום, הוא סגסוגת זיכרון צורה המציגה קשיחות סופרלסטיות ואת היכולת יוצאת דופן להתאושש מעיוותים גדולים על חימום. in cardiac, היישום העיקרי שלה הוא בצורת pacing חומר מבוזר מוביל גם מתקן הגנה מעולה עבור דלקת ריאות יציבה של ניקרומי (Ricial Retraulation) יש גם את הגמישות הגבוהה של ניקרומי פלדה או רטיקוליום הנכון עבור דלקת ריאות הנכון שלה.

משככי כאבים וחיבור

אחד המרכיבים המאתגרים ביותר מבחינה טכנית של מכשיר לב הוא ההזנה הפתטית, הממשק המאפשר אותות חשמליים לעבור מן המעגל הפנימי לבלוק המחבר המוביל.ההזנת דרך זו חייבת להיות אינסולטור חשמלי שמקשר אותה באופן מטמטי לפרשת טיטניום (Al2O3), כמו גם את חומר של בחירה.

הנדסה חיצונית עבור biocompatibility ובקרת זיהום

שינויים משטח הפכו כלי רב עוצמה כדי לשנות את התגובה המארחת למכשירים מושתלים.משטחי טיטניום מסורתיים יכולים להיות שונה כדי להפחית את הcapsulation fibrotic או להתנגד לדבקות חיידקית.

• (FLT:0) דימונד כמו פחמן (DLC) מתקפל: 1FLT:1 DLC הוא צורה מטבולית של פחמן דו-פעמי עם קשיחות קיצונית, חיכוך נמוך, וחוסר נטיות כימיות מעולה.זה מיושם על פני השטח הפנימי של LVADs ורכיבים אחרים הקשורים בדם כדי להפחית את התערובת והרכיבים של חלקיק.
• (FLT:0) Drug-Eluting Coatings: LeadFLT:1 ומשטחי גנרטור ניתן למצופה עם מאגרים של סוכנים אנטי דלקתיים (כגון dexamethasone נתרן pus) אלה altute באופן מקומי בימים שלאחר ההשתלה, צמצום התגובה הדלקתית חריפה והורדת סף פיזור אנרגיה נמוך יותר, אשר מרחיב את החיים הסוללה.
• (FLT:0)שטחים מפוסקים:FLT:1 לייזר etching או משטחים bead-blasting יכול ליצור micro-textures אשר מקדם שילוב רקמות מבוקר, צמצום הסיכון של הגירה למכשיר ויצירת ממשק יציב.

השפעה משמעותית על יכולת ההתקנים וההתחברות הקליניות

ההשפעה המצטברת של ההתקדמות החומרית הזו היא מדידה בביצועים הקליניים בעולם האמיתי. , מודרני דו-מבר יש חיי שירות מדיה צפויים של 8 עד 12 שנים, עם כמה מכשירים מעל 15 שנים לפני החלפת הבחירה הוא ציין.זה מייצג שיפור דרמטי מתוחלת החיים של 18-24 חודשים של מכשירים משנות ה-70.

אורך ארוך טווח ההתקנים

(FLT:0Battery TechnologyFLT:1) היה מאפשר מקבילה.אימוץ מונופלור פחמן פחמן (Li / CFx) ו ליתיום-מניגנזה דו חמצני (Li/MnO2)ries סיפקו צפיפות אנרגיה גבוהה, פריקה יציבה, ואמינות גבוהה בהשוואה לתאי כספית או ניקל-קדמיום בשילוב עם עיצובים מתקדמים של אנרגיה (מקור) של תפקוד מגנטית (מקור פונקציונליות) מופחת של אנרגיה נמוכה של חומרים מגנטית (מקור) של תפקוד מגנטית, שיפוריבית גבוהה של תפקוד מגנטית (מקור קומפקטית (מקור פונקציונליות) וגמישות פונקציונליות גבוהה של אנרגיה נמוכה (מקור CM (מקור קומפקטית) וגמישות מגנטית) ואמינות גבוהה יותר, שיפור ייצור מגנטית (מקור קומפקטית (או יעילות מוגברת של חומרים מגנטית (מקור קומפקטית) ואמינות גבוהה יותר, שיפור ייצור חשמל קומפקטית) ואמינות גבוהה של אנרגיה נמוכה של אנרגיה מופחתת (מקור קומפקטית מוגברת של אנרגיה) ואמינות גבוהה יותר, שיפור ייצור חשמל קומפקטית (מקור קומפקטית מוגברת של חומרים מגנטית (מקור קומפקטית (מקור קומפקטית מוגברת של אנרגיה מופחתת מוגברת של אנרגיה) ואמינות גבוהה של אנרגיה)

המצאת מכשירי MRI-Conditional

הישג ציוני דרך של מדע חומרי בהתקני לב כבר פיתוח מערכות בטוחות לשימוש בדמיית התחדשות מגנטית (MRI) מכשירים מוקדמים היו התווית ב-MRI בשל סיכונים של חימום מוביל, זרמים מושרה, ותקלות במכשירים לטיפול זה באמצעות שינויים חומריים ספציפיים: החלפת רכיבי הסתברותיים היום בגנרטור עם חלופות לא-פרומגנטיות, עיצוב מחדש של מול מול מול מול מול מול מול מול מולטיל חומרים ספציפיים כגון: שיפור גנטיים, ו-מ"מ"מ"מ"מ-או-או-אופטימיים"מ"מ-ניתוחים"מ-אופטימיים"מסוגים"מרפאים"מ-אקל, כמו גם חומרים ספציפיים, כמו חומרים ספציפיים, כמו גם חומרים נוגדי אבטחה, כגון שיפור גנטיים שונים, כגון: החלפת חומרים נוגדי חמצון, שיפור גנטיים אוטומטיים, שיפור גנטיים (Nitro-אופטימיים) ו-אופטימיים שונים, כגון: החלפת רכיבי תחליפיים (Nichotological משופרים) ו-רפואיים שונים, כגון חומרים ספציפיים, שיפור גנטיים מתקדמים (Nichotrafectope) ו-רפואיים שונים של חומרים ספציפיים, כגון: החלפת רכיבי תחליפיים מתקדמים (Nichotraicial היום-

כיוונים עתידיים ב- Cardiac biomaterials

מחקר ופיתוח במדעי החומר הלבבות ממשיכים לדחוף גבולות, תוך התמקדות במושגים חדשים שטשטשים את הקו בין המכשיר לביולוגיה.

Bioresorbable ו Transient Electronics

עבור יישומים זמניים של לב (כגון לאחר ניתוח לב פתוח), יש עניין גובר במכשירים המספקים טיפול לתקופה מוגבלת ולאחר מכן באופן טבעי מכווץ בתוך הגוף. חוקרים מפתחים מובילים ומכשירים שנבנו ממתכות ביו-דידגרדות (כגון מגנזיום סגסוגת עם אבץ וברזל) ופולימרים (כגון חומצה פוליפטרולונאלית או פולילאקטיבית).

אלקטרוניקה גמישה ומתיחה

העיוות בין רכיבים אלקטרוניים קשיחים ורקמות לב דינמית הוא מקור של מתח מכני ודלקת. כיתות חדשות של מחזורים מתוחים, באמצעות חיבורי Wvy, נחשין משובצים בסיליקון אולטרה-רכה או הידרוגל substrates, להבטיח מגע תואם עם הלב הפועם. ⁇ אלה יכולים לשלב חיישנים מרובים (טמפרטורה, pH, מתוח) ואלקטרודות מתקדמות לחומרים סגורים ומפוצצים כגון טיפול עצמי מתוחה (גנטימי) כמו סגסוגת עצמית נוזלית) כמו סגסוגת עצמית נוזלית (מסטרופלית) כמו סגסוגת עצמית נוזלית) כמו סגסוגת עצמית נוזלית)

ממשקי אינטרנט ו- Bioactive Interfaces

הדור הבא של ציפוי פני השטח עובר מעבר לאינטונציה פסיבית לאינטראקציה ביולוגית פעילה.אטינגס פונקציונלי עם גורם צמיחה אנדולקולרית של קצה (VEGF) או אותות chemotactic אחרים באופן פעיל לגייס תאים פרוגנוטוריים קצהיים כדי לקדם את ההפוגה מהירה של משטחים הקשורים לדם מגע דם, צמצום הסיכון התלומט באופן דומה, ציפויים כי אנטיביוטי אנטי-מיקרוביאופטיים נגד היווצרות חלקיקים מתמשכת של חומרים כימיים או חלקיקים מתמשכת נגד נוגדנים עמידים.

מסקנה

פריצות דרך מדעיות חומריות בסגסוגת, קרמיקה, פולימרים, וציפויים משטח היו אינסטרומנטאליים בהפיכת מכשירים השתלות לב מטכנולוגיות ניסיוניות עם תוחלת חיים קצרה, בלתי צפויה לפלטפורמות טיפוליות אמינות, אשר לעתים קרובות מחוץ ליעדי ההשתלה המקוריים שלהם.הבחירה הזהירה וההנדסה של חומרים לעמוד בדרישות הייחודיות של הגוף האנושי יש מניעות שיפורים דרמטיים של עמידות למכשירים, בטיחות, טיפולית, ויעילות קלינית, כמו גם לגבי ההתפתחות הביולוגית, אך ורק על ידי מערכות ביולוגיות מתקדמות יותר, אך ורק על ידי תפקוד פיזיקלידי גוף יעיל יותר, אך ורק על ידי מערכת ביולוגית מתקדמת יותר, אך ורק על ידי טיפולית מתקדמת יותר, אך ורק על ידי טיפולית, אך ורק על ידי טיפולית, אשר מופעלת, אך ורק על ידי טיפולית מתקדמת, על ידי מערכת טיפולית, אך יעילה, אשר מופעלת, על ידי טיפולית, אשר מופעלת, אשר מופעלת, אך ורק על ידי מערכת טיפולית מתקדמת, באופן מלא, באופן מלא, באופן מלא, באופן מלא, על ידי טיפולית, אך ורק על ידי טיפולית מתקדמת, על ידי טיפולית, על ידי טיפולית, על ידי טיפולית מתקדמת, על ידי טיפולית טיפולית מתקדמת יותר, על