هنر بسته بندی / بین الملل: پیشرفت های نوآورانه در حوزه بیوپلاستیک های گرید پزشکی، پلیمرهای PEEK و مواد فاقد PFAS در حال تغییر پارادایم تولید تجهیزات پزشکی هستند. پلاستیک ها سال هاست که نقش مهمی در طراحی و تولید طیف گسترده ای از تجهیزات پزشکی ایفا می کنند. با این حال، فعالیت های تحقیق و توسعه در استودیوهای طراحی و آزمایشگاه های مواد در سراسر جهان همچنان ادامه دارد تا فناوری های مورد استفاده برای نجات و بهبود زندگی انسان ها ارتقا یابد. در ادامه نمونه هایی از این نوآوری ها معرفی شده است.
نخستین پیپت زیستی جهان
شرکت آلمانی Elm-plastic GmbH، تولیدکننده تجهیزات دوزینگ و بسته بندی اولیه دارویی، نخستین پیپت تجاری ساخته شده از بیوپلاستیک را به بازار عرضه کرده است.
این شرکت با همکاری Biovox GmbH و شعبه آلمانی گروه توزیع کننده پلیمر Ultrapolymers Group این محصول را توسعه داده است. محصول جدید با نام Bio-Pipette از بیوپلاستیک MedEco شرکت Biovox ساخته شده است. این پلیمرها یا به طور کامل از پلی لاکتیک اسید (PLA) تشکیل شده اند یا حاوی 95 درصد پلی اتیلن زیست پایه هستند. این مواد برای استفاده در بخش پزشکی تایید شده اند و با استاندارد ISO 10993 سازگاری دارند.
مزایای این پیپت نسبت به نمونه های رایج پلی اتیلنی و پلی پروپیلنی عبارتند از:
- کاهش 113 درصدی ردپای کربن محصول از مرحله تولید مواد اولیه تا خروج از کارخانه
- مصرف انرژی کمتر به دلیل قابلیت فرآورش در دماهای پایین تر
- استحکام و سختی بالا
- پایداری ابعادی مناسب
- سطح ضد لغزش
این ویژگی ها استفاده از PLA را برای تولید قطعات تزریقی با دیواره نازک بسیار مناسب کرده است.
نگاهی به آینده با پلیمر PEEK
شرکت بلژیکی Syensqo اعلام کرده است که رزین پزشکی KetaSpire PEEK این شرکت زمینه توسعه نسل جدیدی از راهنماهای جراحی ارتوپدی را فراهم کرده است. این پروژه با همکاری دو شرکت فناوری سلامت برزیلی، یعنی Hanisch Medical و TechImport اجرا شده است.
راهنماهای جراحی جدید در مقایسه با ابزارهای فلزی سنتی:
- تا 70 درصد سبک تر هستند.
- استحکام و دوام مشابه فلز دارند.
- در برابر اشعه ایکس شفاف هستند.
مهم ترین مزیت این محصول، شفافیت رادیولوژیکی PEEK است. برخلاف فلز، این پلیمر مانع تصویربرداری حین عمل نمی شود و جراح می تواند دید واضح تری از ناحیه جراحی داشته باشد.
مزایای دیگر:
- افزایش دقت جراحی
- کاهش زمان عمل
- افزایش اطمینان جراح
- کاهش خستگی ناشی از وزن ابزار
این ابزارها با تمامی روش های رایج استریلیزاسیون شامل بخار، اتیلن اکساید و اشعه گاما سازگار هستند.
توسعه انژکتورهای زیستی با حجم بالاتر
بازار داروهای بیولوژیک به سمت سیستم های تزریق با حجم بالاتر حرکت می کند تا تعداد دفعات تزریق کاهش یابد و امکان درمان در منزل فراهم شود. شرکت چینی Suzhou Savicred Biotechnology Co. Ltd. قصد داشت یک انژکتور 2.25 میلی لیتری برای داروهای بیولوژیک توسعه دهد که بتواند:
- حجم بیشتری از دارو را تزریق کند.
- فرمولاسیون های غلیظ تر را مدیریت کند.
- ایمنی بیمار را تضمین کند.
- استفاده آسانی داشته باشد.
برای این منظور این شرکت با غول مواد آلمانی Covestro همکاری کرد. راهکار انتخاب شده پلی کربنات Makrolon 2458 بود.
مزایای این ماده:
- زیست سازگاری بالا
- امکان طراحی فشرده با دیواره های کمتر از یک میلی متر
- شفافیت نوری بسیار خوب
- پایداری ابعادی بالا
- فرآورش پذیری مناسب
فناوری IMSE و دستگاه Maestro
در پروژه ای دیگر، Covestro با همکاری شرکت فنلاندی TactoTek Oy دستگاه نمایشی Maestro را توسعه داده است. این محصول از فناوری ثبت اختراع شده IMSE (الکترونیک ساختاری درون قالب) بهره می برد.
ویژگی های دستگاه:
- رابط کاربری روشن و لمسی
- قابلیت شبیه سازی اندازه گیری غیرتهاجمی گلوکز
- پشتیبانی از آزمایش های تشخیصی مولکولی
در این فناوری، ساختار مکانیکی و مدارهای الکترونیکی در یک قطعه واحد ادغام می شوند که باعث:
- صرفه جویی در مواد
- انعطاف بیشتر طراحی
- افزایش قابلیت اطمینان محصول
می شود.
پاسخ صنعت به نگرانی های PFAS
مواد PFAS که به «مواد شیمیایی ابدی» مشهور هستند، به دلیل پایداری بسیار بالا در محیط زیست با محدودیت های قانونی گسترده روبه رو شده اند.
این مواد سال ها در:
- ظروف نچسب
- بسته بندی
- تجهیزات پزشکی
به کار می رفتند.
اکنون بسیاری از کشورها در حال حذف تدریجی این مواد هستند و صنعت پلاستیک به دنبال جایگزین های جدید است.
پلی کربنات پزشکی فاقد PFAS
شرکت سعودی Sabic نخستین گرید فاقد PFAS از خانواده رزین های کوپلیمر پلی کربنات خود را معرفی کرده است.
این محصول با نام LNP Elcres NPCRX9612U دارای ویژگی های زیر است:
- زیست سازگار
- مقاوم در برابر مواد ضدعفونی کننده قوی
- مقاومت ضربه ای بالا
- قابلیت قالب گیری دیواره نازک
این ویژگی ها آن را برای کاربردهایی مانند:
- پمپ های انسولین
- تجهیزات پایش و تشخیص پزشکی
مناسب می سازد.
افزودنی فاقد فلوئور برای تجهیزات آزمایشگاهی
شرکت آمریکایی Techmer PM با همکاری Premix Group افزودنی جدیدی بدون فلوئور معرفی کرده است.
این محصول با نام TechSurf Low Retention برای تجهیزات دقیق آزمایشگاهی طراحی شده است.
کاربردها:
- سر پیپت ها
- میکروپلیت ها
- تجهیزات تشخیصی
مزایا:
- تخلیه کامل تر مایعات
- افزایش دقت حجمی
- حذف نیاز به افزودنی های فلوردار
این فرمولاسیون در آزمون های مختلف از جمله:
- محلول های آلی
- آب دیونیزه
- آزمون های مهاجرت
- آزمون های قالب گیری
عملکرد موفقی داشته است.
ابزارهای پایش سلامت در زمان واقعی
بر اساس گزارش Wiley Online Library، روند کلی صنعت به سمت تولید تجهیزات پزشکی شخصی سازی شده و چندمنظوره حرکت می کند.
یکی از مهم ترین مسیرهای توسعه آینده، ادغام:
- حسگرهای زیستی
- پلیمرهای چاپ سه بعدی
است.
این ترکیب می تواند امکان پایش سلامت بیماران به صورت لحظه ای را فراهم کند و کیفیت مراقبت های شخصی سازی شده را ارتقا دهد.
با این حال چالش های اصلی همچنان عبارتند از:
- دریافت مجوزهای قانونی و نظارتی
- سازگاری میان پلیمرهای مختلف و فناوری های چاپ سه بعدی مانند FDM، SLA و SLS
گزارش تحلیلی
این گزارش نشان می دهد که نوآوری در صنعت تجهیزات پزشکی دیگر تنها به طراحی دستگاه محدود نیست و مواد پلیمری پیشرفته به یکی از مهم ترین عوامل رقابت تبدیل شده اند.
چهار روند کلیدی در این حوزه عبارتند از:
1. حرکت به سمت مواد زیست پایه
ورود نخستین پیپت زیستی جهان نشان می دهد که حتی محصولات پزشکی یک بار مصرف نیز تحت فشار کاهش ردپای کربن قرار گرفته اند.
2. جایگزینی فلز با پلیمرهای مهندسی
PEEK به دلیل وزن پایین، استحکام بالا و شفافیت در برابر اشعه ایکس به سرعت در حال جایگزینی ابزارهای فلزی جراحی است.
3. توسعه تجهیزات پزشکی خانگی
رشد بازار داروهای بیولوژیک نیاز به انژکتورهای پیشرفته، کوچک و کاربرپسند را افزایش داده و پلی کربنات های پزشکی نقش مهمی در این روند دارند.
4. حذف PFAS از تجهیزات پزشکی
محدودیت های قانونی علیه PFAS موجب شده توسعه مواد و افزودنی های فاقد فلوئور به یکی از اولویت های اصلی صنعت پلیمرهای پزشکی تبدیل شود.
خلاصه اجرایی
- نخستین پیپت پزشکی زیست پایه جهان با استفاده از PLA و پلی اتیلن زیستی تولید شد.
- پلیمر PEEK نسل جدیدی از ابزارهای جراحی ارتوپدی را با 70 درصد کاهش وزن نسبت به فلز ممکن کرده است.
- پلی کربنات Makrolon شرکت Covestro برای انژکتورهای داروهای بیولوژیک با حجم بالا استفاده شده است.
- فناوری IMSE امکان تولید تجهیزات پزشکی هوشمند با سطوح لمسی یکپارچه را فراهم می کند.
- مواد فاقد PFAS به سرعت در حال جایگزینی مواد سنتی در تجهیزات پزشکی هستند.
- آینده صنعت به سمت تجهیزات شخصی سازی شده، چاپ سه بعدی پزشکی و پایش لحظه ای سلامت حرکت می کند.
- مهم ترین چالش های آینده، الزامات قانونی و سازگاری مواد با فناوری های پیشرفته تولید خواهد بود.
