臨床医療機器、特に心臓ペースメーカー、デバイブリレータ、および左の換気補助装置(LVAD)に対する加速需要は、ヘルスケアの環境の足跡を鋭く焦点に持ってきました。これらのライフセービング技術は、患者の成果を劇的に改善しているが、その生産、使用、および処分は重要な廃棄物を発生させ、非更新可能なリソースを消費します。持続可能な材料を使用して環境に優しい心臓デバイスは、単に環境に理想的ではありません。それは、患者の行動や治療の効率性を向上させることができるだけでなく、より低い機器や、より低い機器の効率性を向上させることができる、より効果的に機能します。

持続可能な心臓デバイスのための成長ニーズ

毎年、100万以上のペースメーカーと何百万人ものインプラント用心電器用脱泡剤(ICD)を世界中で注入しています。典型的なペースメーカーには、リチウムヨウ素電池、チタンまたはステンレスケーシング、ポリウレタンリード、およびさまざまな電子部品が含まれており、これらは非破壊性で有害物質を含む。これらのデバイスが、その耐用年数(通常5〜12年)の終了に達すると、大半は、廃棄物や廃棄物の処理に大きく貢献し、または廃棄物の処理に問題が生じる。

従来型デバイス環境フットプリント

  • [非防曇性プラスチック[]は、何世紀にもわたって、マイクロプラスチックを分解する環境で、鉛断熱とデバイスハウジングが持続します。
  • 有害化学物質] は、フタル酸塩、ビスフェノールA(BPA)、難燃剤などの伝統的な材料に存在することが多い、処分後の土壌や水に漂流する。
  • ]エネルギー集中製造[ - チタンとリチウム電池の製造は、高温処理と重要な化石燃料消費量を必要とします。温室効果ガス排出量に貢献します。
  • ]低リサイクル率 - 排ガス処理装置の5%未満は、規制のハードル、感染リスク、および確立されたテイクバックプログラムの欠如のために、現在リサイクルまたは再処理されます。

累積環境負荷がかなりあります。典型的な単一チャンバーペースメーカーのライフサイクル評価(LCA)は、約1,500 kgのCO2に相当するカーボンフットプリントを推定し、ガソリン式パワード車を6,000 kmに運転することが可能になりました。この世界的なインプラント人口を横断して、CO2排出量の何百万トンと、永続廃棄物の10トンを毎年収穫します。これらの影響を削減するには、持続可能な材料と循環設計の原則に向けたシステムシフトが必要です。

エコフレンドリー心臓デバイスのための革新的な材料

生体材料と緑の化学の進歩は、従来の金属やポリマーに生存可能な代替物を作成しました。心臓インプラントの理想的な持続可能な材料は、バランスをとらなければならないbiocompatibility、[]]]偏度(または再生性)、]機械的強度、および[FLT:]][FLT:]]]の強度[FLT:[FLT:]]]の強度]を[FLT:[FLT:]]

生分解性ポリマー

自然に良性副産物に分解するポリマーは、鉛、断熱コーティング、および薬物希釈層などの一時的なインプラントコンポーネントを有望です。 ポリ乳酸(PLA)およびポリヒドロキシアルカノエート(PHA)は、フロントランナーです。

  • PLA]は、トウモロコシスターチや砂糖の入った再生可能なソースから派生しています。 これは、体によって代謝される乳酸への加水分解によって劣化します。 心臓アプリケーションの場合、PLAは、生分解性ステントコーティングおよび一時的なパッシングリードのために探求されています。
  • PHA]は微生物発酵によって作り出され、優秀な生物互換性およびtunableの分解率を表わします。インプラントブル装置の使用は初期段階にまだありますが、PHAベースのフィルムは炎症を減らすための約束を示します。

調査中の他の生物分解性ポリマーには、ポリカプロロラクトン(PCL)、ポリ(グリコール酸)(PGA)、ポリマー(乳酸-コグリコール酸)(PLGA)などの共重合体が含まれます。これらの材料は、数か月間にわたり分解し、一時的なサポートや薬送が必要となるアプリケーションに適しています。

再生可能で、生物分解性金属

従来のチタンとステンレス スチール コンポーネントは、非常に耐久性が非常に困難ですが、分解後に再処理する。 代替品を新興する金属は、その機能が完成した後、体内で容易にリサイクルまたは完全に劣化することができる。

  • チタン合金]は、強度から重量比、耐食性のために、デバイスケーシングのためのメインステイを維持します。 しかし、リサイクルされたチタンフィードストックを使用して、最大60%のマイニング衝撃とエネルギー消費を削減します。
  • マグネシウム合金 - マグネシウムは、自然に人体に存在し、無毒な製品に腐食を介して劣化します。最近の臨床試験は、冠動脈のためのマグネシウム - ベースの生体再生性足場を実証し、同様の概念は、一時的なペースメーカーのリードのために適応されています。
  • 亜鉛系合金]は、よりゆっくりとマグネシウムを劣化させ、より広い組織の治癒のための窓を提供します。 過渡心臓デバイスのための酸化物系電極の研究が進行中である。
  • 鉄系金属]はゆっくりと劣化し、機械的特性を調整するために合金化することができます。それらは、完全な生分解可能なペースメーカーシステムで鉛コンポーネントのために研究されています。