Каково будущее полностью биоразлагаемых полимерных нагревательных оболочек для одноразовых медицинских устройств?

ПТФЭ — это вещество для жизни, созданное для того, чтобы противостоять химическому воздействию на протяжении десятилетий. Это достоинство промышленного погружного нагревателя, но пустая трата одноразового-медицинского диагностического картриджа, который используется один раз на несколько минут и выбрасывается. Будущее нагрева одноразовых медицинских устройств может лежать в совершенно другом классе материалов: биоразлагаемых полимерах, таких как полимолочная кислота (PLA). Оболочка обогревателя на основе PLA- не будет создаваться вечно, а будет рассчитана на один тщательно контролируемый цикл нагрева, после которого она безвредно разложится в организме или разложится в компостной куче.

Идея: обогреватель, который работает один раз и исчезает
Маленькие печатные схемы отопления. Инкапсулированный PLA (
Миниатюрную печатную тепловую схему (например, резистивный экран, напечатанный на гибкой подложке) можно поместить в тонкую гибкую и био-разлагаемую пленку PLA. Эта система «нагреватель-на--чипе» будет питаться от небольшой батареи внутри одноразового диагностического картриджа. Гаджет будет обеспечивать единую точную, заранее-запрограммированную рампу нагрева для диагностического процесса, такого как амплификация нуклеиновых кислот или активация ферментов. Оболочка из PLA должна выдерживать воздействие специфических, безопасных реагентов теста только в течение нескольких минут, а не агрессивных промышленных кислот или длительного-погружения в воду.

Создан для достижения блестящих тепловых характеристик
Обогреватель на один раз показал блестящую эффективность обогрева, а затем мирно и зелено исчез. Весь картридж, включая нагреватель, спроектирован таким образом, чтобы обеспечить безопасную биологическую или экологическую деградацию после использования. В условиях промышленного компостирования (высокая температура, влажность и микробная активность) PLA гидролизуется до молочной кислоты, которая далее метаболизируется до углекислого газа и воды. В биологической среде, такой как растворимые медицинские устройства, оболочка из PLA может быть спроектирована так, чтобы она распадалась в течение недель или месяцев без каких-либо опасных последствий. Это исключает стойкий фторполимерный компонент из потока медицинских отходов, что является серьезной экологической проблемой в отрасли здравоохранения.

Движущие силы: диагностика на местах оказания медицинской помощи и давление со стороны регулирующих органов
Быстро-растущий-рынок-диагностических средств ухода, а также нормативные требования к экологичному медицинскому оборудованию стимулируют развитие этой технологии. Обогреватели из обычных материалов представляют собой одноразовые пластиковые устройства, которые вносят значительный вклад в медицинские отходы. Регулирующие организации в Европейском Союзе и других странах постепенно требуют экологического-дизайна и биологического разложения-срока-срока использования одноразовых медицинских изделий. Одноразовое-медицинское устройство с нагревательной оболочкой из биоразлагаемого полимера соответствует этим развивающимся критериям и позволяет использовать портативные, недорогие-диагностические платформы без стерильной повторной обработки.

Техническая точность: целостность инкапсуляции и температурные ограничения
Температурные пределы PLA
PLA имеет температуру стеклования около 60 градусов. Если температура выше, полимер становится мягким и теряет механическую прочность. Таким образом, оболочки нагревателей на основе PLA- применимы только в ситуациях, когда целевая температура процесса ниже 60 градусов. Хорошей новостью является то, что многие биологические анализы, такие как изотермическая амплификация (например, LAMP при 65 градусах) или инкубация иммуноанализа при 37–50 градусах, работают в этом диапазоне или около него. Смеси PLA или других биоразлагаемых полиэфиров (например, полигидроксиалканоатов) с более высокими точками перехода исследуются при несколько более высоких температурах. Однако для широкого спектра диагностических реакций предела PLA вполне достаточно.

Гарантия краткосрочной-целостности инкапсуляции
Основная инженерная проблема заключается в обеспечении целостности капсулы PLA с жидким образцом в течение короткого периода испытаний. PLA гидрофобен, но со временем может поглощать воду, в результате чего он увеличивается в размерах и теряет свои барьерные свойства. Во время типичного анализа продолжительностью 5–30 минут оболочка должна быть непроницаемой для жидкости образца, чтобы защитить внутренний контур нагрева и избежать выщелачивания проводящих элементов. Возможные решения:

покрытие PLA тонким водостойким, но, тем не менее, биоразлагаемым покрытием (например, воском или поликапролактоном).

Использование многослойных пленок, в которых внешний слой PLA обеспечивает структурную биоразлагаемость, а внутренний слой (например, несколько микрометров парилена) служит временным барьером для влаги.

Разработка смеси PLA с нанонаполнителями (например, наноглиной) для минимизации скорости проникновения водяного пара.

По окончании испытания устройство выбрасывают. Защитное покрытие или внутренний слой биоразлагаемы или находятся в таком небольшом количестве, что не препятствуют общему разрушению окружающей среды.

Вывод: одноразовые лекарства — беспроигрышная-ситуация
Биоразлагаемая оболочка нагревателя — отличная идея для одноразовых медицинских устройств, отказывающаяся от бесконечной жизни ПТФЭ ради одного безупречного термического воздействия, а затем исчезающего. Проектировщики получают обогреватель, который не оставляет после себя постоянных отходов, принимая во внимание более слабую химическую стойкость материала и температурный потолок».