सामग्री विज्ञान अग्रिमों ने कार्डियक स्टेंट के डिजाइन और प्रदर्शन को फिर से आकार दिया है, छोटे जाल ट्यूब जो एथेरोस्क्लेरोसिस वाले रोगियों में रक्त प्रवाह को बहाल करने के लिए कोरोनरी धमनियों में प्रत्यारोपण किया गया है। लचीलेपन के लिए दोहरी आवश्यकता - टॉर्टिक जहाजों को नेविगेट करने और धमनी गति के अनुरूप - और संरचनात्मक ताकत - रेकोइल का विरोध करने और लुमेनिनल पैटेंसी बनाए रखने के लिए - मिश्र धातु, पॉलिमर और सतह के उपचार में दशकों तक नवाचार संचालित होता है। यह लेख उन प्रमुख सामग्रियों की जांच करता है जो स्टेंट लचीलेपन और ताकत में सुधार कर चुके हैं, नैदानिक लाभ इन अग्रिमों को लाते हैं, और उभरती हुई प्रौद्योगिकियों को कोरोनरी मचानों की अगली पीढ़ी को परिभाषित करने के लिए तैयार किया गया है।

स्टेंट फंक्शन के मैकेनिक्स: संतुलन लचीलापन और शक्ति

एक कार्डियक स्टेंट को कैथेटर के माध्यम से वितरण के लिए एक छोटे व्यास से संपीड़न करना चाहिए, लक्ष्य घाव पर विस्तार करना चाहिए, और फिर पुरानी बाहरी ताकतों और दोहराए गए कार्डियक संकुचन के खिलाफ धमनी की दीवार का समर्थन करना चाहिए। वितरण के दौरान लचीलापन पोत आघात को कम कर देता है और अशांत या कैल्सीफाइड घावों तक पहुंच की अनुमति देता है। एक बार तैनात होने पर, स्टेंट को लोचदार रिकोइल का विरोध करने और व्यास को बनाए रखने के लिए पर्याप्त रेडियल शक्ति प्रदर्शित करनी चाहिए। ये दो गुण अक्सर प्रतिस्पर्धा करते हैं: मोटे स्ट्रट या घने जाल के साथ एक मजबूत लेकिन कठोर हो सकता है, जबकि एक बहुत लचीला डिजाइन लंबी अवधि की क्षमता के लिए आवश्यक स्थायित्व की कमी हो सकती है। सामग्री विज्ञान एक साथ दोनों इंजीनियरिंग ज्यामिति का चयन करके इस तनाव को संबोधित करता है।

ऐतिहासिक सामग्री विकास: स्टेनलेस स्टील से उन्नत मिश्र धातु तक

प्रारंभिक कोरोनरी स्टेंट, जैसे कि 1980 के दशक के अंत में पामाज़-Schatz डिजाइन का निर्माण 316L स्टेनलेस स्टील से किया गया था। जबकि स्टेनलेस स्टील ने पर्याप्त ताकत और रेडियोस्पेसिटी की पेशकश की, लोच के इसके अपेक्षाकृत उच्च मॉड्यूल के परिणामस्वरूप एक कठोर उपकरण उत्पन्न हुआ जो कैल्सीफाइड या टॉर्टीप आर्टरी के माध्यम से वितरित करना मुश्किल हो सकता है। इसके अलावा, सामग्री का जंग प्रतिरोध संतोषजनक था, लेकिन इसके फेरोमैग्नेटिक गुण MRI अनुवर्ती थे। विकल्पों की खोज ने कोबाल्ट-क्रोमियम (Co-Cr) मिश्र धातुओं को अपनाने और बाद में निकल-टैटेनियम (Nitinol) आकार-मेमोरी मिश्र धातुओं को अपनाने के लिए नेतृत्व किया।

स्टेनलेस स्टील सीमा

स्टेनलेस स्टील स्टेंट आम तौर पर 100-140 माइक्रोन की स्ट्रट मोटाई नियोजित करते हैं। मोटे स्ट्रट रेडियल शक्ति को बढ़ाते हैं लेकिन अधिक से अधिक पोत दीवार की चोट और देरी के कारण विश्राम के जोखिम को भी बढ़ाते हैं। कठोरता ने इन स्टेंट को तैनाती के दौरान अनुदैर्ध्य विरूपण के लिए प्रेरित किया या जब बाहरी संपीड़न के अधीन हो गया। इन कमियों के बावजूद, स्टेनलेस स्टील ने 2000 के दशक तक मानक वाहक बने रहे, जब धातु विज्ञान और विनिर्माण में सुधार ने पतली-स्ट्रट डिजाइनों को सक्षम किया।

कोबाल्ट क्रोमियम ब्रेकथ्रू

कोबाल्ट-क्रोमियम मिश्र धातु, जैसे L605 और MP35N, ने 2000 के दशक के मध्य में बाजार में प्रवेश किया। उनकी तन्यता ताकत (1000 एमपीए तक) लगभग 2.5 गुना है जो 316L स्टेनलेस स्टील की है, जिससे निर्माताओं को बराबर या बेहतर रेडियल शक्ति बनाए रखने के दौरान 60-80 μm की मोटाई को कम करने की अनुमति मिलती है। पतला स्ट्रट पोत की चोट को कम करते हैं, भड़काऊ प्रतिक्रिया को कम करते हैं, और फिर से दोहराए जाने वाले लक्षणों को बढ़ाते हैं। इसके अलावा, सह-सीआर स्टेंट कोबाल्ट की उच्च परमाणु संख्या के कारण उत्कृष्ट रेडियोस्पेसिटी प्रदर्शित करते हैं, फ्लोरोस्कोपी के तहत दृश्यता में सुधार करते हैं।

Nitinol और आकार मेमोरी

नाइटिनॉल, निकल और टाइटेनियम के एक समान मिश्र धातु में दो अद्वितीय गुण होते हैं: अतिरेक और आकार स्मृति। अतिरेकता सामग्री को बड़े विरूपण (8% तनाव तक) से गुजरने की अनुमति देती है और उतरने पर अपने मूल आकार में वापस आती है, स्टेनलेस स्टील पर दस गुना सुधार। यह संपत्ति स्वयं-विस्तारित स्टेंट के लिए अवमूल्यन है जो कार्टोटीड, परिधीय और कुछ कोरोनरी अनुप्रयोगों में उपयोग की जाती है। हालांकि, एक परतदार संरचना के लिए, एक परतदार संरचना का नेतृत्व किया।

पॉलिमर और बायोरेसर्बेबल स्टेंट: द नेक्स्ट फ्रंटियर

जबकि धातु स्टेंट नैदानिक मानक, बहुलक आधारित और पूरी तरह से bioresorbable मचान (BRS) स्थायी विदेशी शरीर को नष्ट करने और दीर्घकालिक प्रतिकूल घटनाओं को कम करने के उद्देश्य से विकल्प के रूप में उभरा है। प्रारंभिक बहुलक स्टेंट पॉली-एल-लैक्टिक एसिड (PLLA) से बने दोनों ताकत और लचीलेपन में चुनौतियों का सामना करना पड़ा। नए सूत्रों, जिसमें पॉलीकैप्रोलैक्टोन और मैग्नीशियम-प्रबलित कंपोजिट के साथ मिश्रण शामिल हैं, यांत्रिक प्रदर्शन में सुधार हुआ है।

दवा-एलूटिंग स्टेंट और पॉलिमर कोटिंग्स

आधुनिक दिन की दवा-उल्लिंग स्टेंट एक बहुलक कोटिंग के साथ एक धातु के मंच को जोड़ते हैं जो एक एंटीप्रोलिफेरेटिव ड्रग (जैसे, everolimus, zotarolimus) को नवनिम्न अतिप्लासिया को रोकने के लिए जारी करता है। बहुलक को कई हफ्तों में दवा रिलीज को नियंत्रित करने के लिए पर्याप्त जैव-संगत और टिकाऊ होना चाहिए, फिर भी स्थिर विस्तार के दौरान क्रैक या डेलमिनेट के लिए पर्याप्त लचीला नहीं। प्रारंभिक प्रयास में गैर-अस्थिर बहुलक (जैसे, पॉलीथीन-सह-विनाइल एसीटेट, पॉली-एन-ब्यूटाइल मेथाक्राइलेट) का उपयोग किया गया है, लेकिन ये पुरानी सूजन और देरी से उपचार से जुड़े हुए थे।

पूरी तरह से बायोरेसॉर्बेबल मचान

पूरी तरह से bioresorbable मचान (BRS) को अस्थायी यांत्रिक समर्थन प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है और फिर पूरी तरह से भंग कर दिया गया है, संभावित रूप से संवहनी vasomotion को बहाल करने और देर से स्टेंट विफलता से बचने के लिए। सबसे अधिक अध्ययन किए गए BRS Absorb BVS (Abbott) है, जो एक बहु (D, L-lactide) कोटिंग के साथ एक PLLA रीढ़ की हड्डी का इस्तेमाल करता है। प्रारंभिक परीक्षण में एक वर्ष में आशाजनक परिणाम दिखाई दिए, लेकिन बाद में डेटा ने धातु DES की तुलना में डिवाइस थ्रोम्बोसिस की उच्च दर को इंगित किया, जो मोटे स्ट्रट (150 μm) और नैनोऑक्सीप्रोपाइलिटी में नैनोप्रोपाइलिटी को बेहतर किया गया है।

उभरती प्रौद्योगिकी: नैनोमटेरियल्स और सरफेस इंजीनियरिंग

नैनो प्रौद्योगिकी को कई स्तरों पर स्थिर प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए लागू किया जा रहा है। भूतल संशोधन, जैसे नैनो संरचित टाइटेनियम डाइऑक्साइड या सिलिकॉन कार्बाइड परतों की जमाव, प्लेटलेट एकत्रीकरण और नवनिर्माता हाइपरप्लासिया को कम करते हुए एंडोथेलियल सेल आसंजन में सुधार। नैनोप्रोसेस कोटिंग दवा लोड करने के लिए जलाशयों के रूप में काम कर सकती है, जिससे बहुलक-संबंधित जटिलताओं को समाप्त किया जा सकता है। कार्बन आधारित कोटिंग (डायमंड जैसी कार्बन, कार्बन नैनोट्यूब) कम घर्षण और उच्च कठोरता प्रदान करती है, संभावित रूप से थ्रोम्बोजेनिकता को कम किया जा सकता है। थोक सामग्री डोमेन में, नैनोप्रोपैक्टिकल्स के यांत्रिक गुणों को काफी हद तक मजबूत किया जाता है लेकिन केवल जंग प्रतिरोध में सुधार होता है।

नैदानिक प्रभाव और रोगी परिणाम

वर्णित सामग्री अग्रिमों ने सहज कोरोनरी हस्तक्षेप परिणामों में मापनीय सुधारों में अनुवाद किया है। पतली-जंगली कोबाल्ट-क्रोमियम डीईएस ने सरल घावों में 5% से कम की और जटिल एनाटॉमी (बाहुउफुरेशन, क्रोनिक कुल ऑक्क्ल्यूशंस, मल्टीवेल्सिल रोग) के उपचार में कम जटिलता दर के साथ उपचार करने में सक्षम बनाया है। निटिनोल स्वयं-विस्तारित स्टेंट अब कैरोटीड धमनी के लिए मानक हैं और परिधीय धमनी रोग के लिए इलाज योग्य आबादी का विस्तार किया है। बायोरेसर्बेबल पाड़ों ने अभी भी चयनित प्रक्रिया को कम करने की सैद्धांतिक लाभ प्रदान किया है।

भविष्य अनुसंधान निर्देश

ऑनगोइंग जांच का उद्देश्य स्टेंट मैटेरियल साइंस की सीमाओं को आगे बढ़ाने के लिए है। प्रमुख क्षेत्रों में शामिल हैं: (1) Shape-memory बहुलक जो शरीर के तापमान या बाहरी उत्तेजना से उत्पन्न हो सकती है ताकि ज्यामिति को बदलने या लक्षित साइटों पर दवाओं को वितरित किया जा सके; (2) ] आत्म-चिकित्सा कोटिंग } केवल स्थिर सामग्री का विस्तार करने के लिए, जो कि सूक्ष्म दरारों या घर्षण को सुधारने में सक्षम है।

स्टेंट सामग्री नवाचारों पर आगे पढ़ने के लिए, जैव इंजीनियरिंग और जैव प्रौद्योगिकी में फ्रंटियर्स में की समीक्षा लेख , ]Stent सामग्री पर नैदानिक अवलोकन , और FDA अनुमोदित कोरोनरी स्टेंट उपकरणों का सारांश ]]].