सतत सामग्री के साथ इको-फ्रेंडली कार्डियक उपकरण डिजाइन करना

प्रत्यारोपण योग्य चिकित्सा उपकरणों, विशेष रूप से हृदय गति निर्माताओं, डिफिब्रिलेटरों और बाएं वेंट्रिकुलर सहायता उपकरणों (एलवीएडी) की मांग को तेज करने के लिए स्वास्थ्य देखभाल के पर्यावरणीय पदचिह्न को तेज ध्यान में लाया गया है। जबकि इन जीवन की बचत प्रौद्योगिकियों ने नाटकीय रूप से रोगी परिणामों में सुधार किया है, उनके उत्पादन, उपयोग और निपटान महत्वपूर्ण अपशिष्ट उत्पन्न करते हैं और गैर नवीकरणीय संसाधनों का उपभोग करते हैं। टिकाऊ सामग्री का उपयोग करके पर्यावरण के अनुकूल हृदय उपकरणों को डिजाइन करना केवल एक पर्यावरणीय आदर्श नहीं है - यह एक व्यावहारिक अनिवार्य है जो पारिस्थितिक नुकसान, कम विनिर्माण लागत को कम कर सकता है, और यहां तक कि उपकरण प्रदर्शन और रोगी सुरक्षा को भी बढ़ा सकता है। भौतिक विकल्प, विनिर्माण प्रक्रियाएं और जीवन की स्थिरता को फिर से जोड़ती है।

सतत कार्डियक उपकरणों के लिए बढ़ती आवश्यकता

प्रत्येक वर्ष, एक मिलियन से अधिक गति निर्माताओं और हजारों प्रत्यारोपण योग्य कार्डियवर्टर-डिफिब्रिलेटर (आईसीडी) दुनिया भर में प्रत्यारोपण कर रहे हैं। एक विशिष्ट पेसमेकर में लिथियम-ऑडियोन बैटरी, टाइटेनियम या स्टेनलेस-स्टील आवरण, पॉलीयूरेथेन लीड्स और विभिन्न प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक घटक होते हैं - जिनमें से कई गैर-बायोडिग्रेडेबल होते हैं और इसमें खतरनाक पदार्थ होते हैं। जब ये उपकरण अपने सेवा जीवन (आमतौर पर 5-12 साल) के अंत तक पहुंचते हैं, तो विशाल बहुमत को बाहर निकाला जाता है और या तो लैंडफिल या इंसिनर्जित में दफनाया जाता है, जो चिकित्सा ई-अपशिष्ट की बढ़ती समस्या के लिए योगदान देता है।

पारंपरिक उपकरणों का पर्यावरण पदचिह्न

]गैर-बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक का उपयोग लीड इंसुलेशन और डिवाइस हाउसिंग में सदियों तक पर्यावरण में बने रहने के लिए किया जाता है, माइक्रोप्लास्टिक्स को जारी करने के रूप में वे गिरावट करते हैं।
]Hazardous रसायनों जैसे phthalate, bisphenol A (BPA), और लौ retardants अक्सर पारंपरिक सामग्री में मौजूद होते हैं, जो निपटान के बाद मिट्टी और पानी में पड़ जाते हैं।
]Energy-intensive Manufacturing- टाइटेनियम और लिथियम बैटरी के उत्पादन में उच्च तापमान प्रसंस्करण और महत्वपूर्ण जीवाश्म ईंधन खपत की आवश्यकता होती है, जो ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन में योगदान करती है।
कम रीसाइक्लिंग दर - 5% से अधिक Explanted हृदय उपकरणों को वर्तमान में पुन: चक्रित या पुन: संसाधित किया जाता है, नियामक बाधा, संक्रमण जोखिम और स्थापित टेक-बैक प्रोग्राम की कमी के कारण।

संचयी पर्यावरणीय बोझ काफी महत्वपूर्ण है। एक ठेठ एकल कक्षीय पेसमेकर का जीवन चक्र आकलन (LCA) लगभग 1,500 किलोग्राम CO2 के बराबर कार्बन पदचिह्न का अनुमान लगाता है - 6000 किमी के लिए गैसोलीन संचालित कार चलाने के लिए उपयुक्त। वैश्विक प्रत्यारोपण आबादी में इस स्केलिंग से लाखों टन CO2 उत्सर्जन और हजारों टन लगातार अपशिष्ट सालाना की दसियों की उपज होती है। इन प्रभावों को कम करने के लिए स्थायी सामग्री और परिपत्र डिजाइन सिद्धांतों की ओर एक व्यवस्थित बदलाव की आवश्यकता होती है।

पारिस्थितिकी के अनुकूल कार्डियक उपकरणों के लिए अभिनव सामग्री

जैव सामग्री और हरी रसायन में अग्रिमों ने पारंपरिक धातुओं और पॉलिमर के लिए व्यवहार्य विकल्प बनाए हैं। कार्डियक प्रत्यारोपण के लिए आदर्श स्थायी सामग्री को संतुलन biocompatibility], biodegradability (या recyclability), यांत्रिक शक्ति ]], और ]लंबे समय की स्थिरता ]] शरीर के भीतर।

बाइओडिग्रेड्डबल पॉलिमर

बहुलक जो सौम्य उप-उत्पादों में स्वाभाविक रूप से टूट जाते हैं, अस्थायी प्रत्यारोपण घटकों, जैसे लीड्स, इन्सुलेशन कोटिंग्स और ड्रग-एल्यूटिंग परतों के लिए वादा कर रहे हैं। पॉलीलैक्टिक एसिड (पीएलए) और पॉलीहाइड्रोक्सीलाइकेनोएट (PHA) फ्रंटरनर हैं:

PLA मकई स्टार्च या गन्ना जैसे अक्षय स्रोतों से ली गई है। यह हाइड्रोलिसिस के माध्यम से लैक्टिक एसिड में गिरावट करता है, जो शरीर द्वारा चयापचय किया जाता है। कार्डियक अनुप्रयोगों के लिए, पीएलए को बायोरिबोर्बेबल स्टेंट कोटिंग और अस्थायी पेसिंग लीड्स के लिए खोजा जा रहा है।
PHA माइक्रोबियल किण्वन द्वारा निर्मित है और उत्कृष्ट जैवसंगतता और ट्यूनेबल गिरावट दर प्रदर्शित करता है। प्रत्यारोपण योग्य उपकरणों में इसका उपयोग अभी भी प्रारंभिक चरणों में है, लेकिन PHA आधारित फिल्मों में सूजन को कम करने का वादा दिखाया गया है।

अन्य जैव अपक्षय बहुलकों में पॉलीकैप्रोलैक्टोन (पीसीएल), पॉली (ग्लाइकोलिक एसिड) (पीजीए) और पॉली (लैक्टिक-को-ग्लाइकोलिक एसिड) (पीएलजीए) जैसे कोपॉलीमर शामिल हैं। इन सामग्रियों को सप्ताह से महीनों तक गिरावट के लिए तैयार किया जा सकता है, जिससे उन्हें उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाया जा सकता है जहां अस्थायी समर्थन या दवा वितरण की आवश्यकता होती है।

पुन: प्रयोज्य और Bioresorbable धातु

पारंपरिक टाइटेनियम और स्टेनलेस स्टील घटक अत्यधिक टिकाऊ होते हैं लेकिन प्रत्यारोपण के बाद पुन: प्रसंस्करण करना मुश्किल होता है। उभरते विकल्प धातुओं पर ध्यान केंद्रित करते हैं जो या तो अपने कार्य को पूरा करने के बाद शरीर के अंदर आसानी से पुनर्नवीनीकरण या पूरी तरह से गिरावट हो सकती है:

टाइटेनियम मिश्र अपने वजन अनुपात और जंग प्रतिरोध के लिए उनकी ताकत के कारण डिवाइस के आवरण के लिए एक मुख्य आधार बने हुए हैं। हालांकि, पुनर्नवीनीकरण टाइटेनियम फीडस्टॉक का उपयोग करके खनन प्रभाव और ऊर्जा खपत को 60% तक कम कर देता है।
]मैग्नीशियम मिश्र -मैग्नीशियम स्वाभाविक रूप से मानव शरीर में मौजूद है और गैर विषैले उत्पादों में जंग के माध्यम से गिरावट आती है। हाल के नैदानिक परीक्षणों ने कोरोनरी धमनियों के लिए मैग्नीशियम आधारित जैव-रिसोर्बेबल पाड़ों का प्रदर्शन किया है, और समान अवधारणाओं को अस्थायी पेसमेकर लीड्स के लिए अनुकूलित किया जा रहा है।
]]Zinc आधारित मिश्र मैग्नीशियम की तुलना में धीरे-धीरे गिरावट, ऊतक उपचार के लिए एक व्यापक खिड़की की पेशकश की। क्षणिक हृदय उपकरणों के लिए जस्ता-ऑक्साइड आधारित इलेक्ट्रोड में अनुसंधान चल रहा है।
]आयरन आधारित धातु [ धीरे-धीरे गिरावट आई और यांत्रिक गुणों को समायोजित करने के लिए मिश्र धातुई जा सकती है; उन्हें पूरी तरह से जैव-अवशोषित गति निर्माता प्रणालियों में प्रमुख घटकों के लिए अध्ययन किया जा रहा है।