https://www.mayoclinic.org/tests-procedures/breast-biopsy/about/pac-20384812

بیوپسی سینهدستگاه‌ها، به‌عنوان ابزار دقیق پزشکی که مستقیماً با بافت انسانی در تعامل هستند، عملکرد، ایمنی و تجربه بیمار اساساً با انتخاب مواد و فرآیندهای ساخت تعیین می‌شوند. از فولاد ضد زنگ سنتی گرفته تا آلیاژهای نیکل{1}}تیتانیوم پیشرفته، و از ساختارهای پایه تا پوشش‌های کاربردی، هر پیشرفتی در علم مواد باعث ایجاد نوآوری در فناوری بیوپسی می‌شود.

تکامل و خواص مواد ساختاری هسته پایه فیزیکی سوزن های بیوپسی را تشکیل می دهد. فولادهای ضد زنگ درجه پزشکی- (مانند 316L، 17-4PH، و 17-7PH) به دلیل استحکام استثنایی، سختی و مقاومت در برابر خوردگی مدت‌هاست که غالب بوده‌اند. استحکام بالای آنها تضمین می کند که سوزن در طول نفوذ مستقیم باقی می ماند و دسترسی دقیق به ضایعات عمیق یا متراکم را امکان پذیر می کند - به ویژه برای نمونه برداری از استخوان یا بافت های کلسیفیه مفید است. با این حال، سختی نسبتاً بالای فولاد ضد زنگ ممکن است منجر به آسیب بافتی بیشتر شود. معرفی تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم تغییرات قابل توجهی را به همراه داشته است. این مواد دارای استحکام ویژه بالا، وزن کم و زیست سازگاری عالی هستند و به طور موثر واکنش بافتی و ناراحتی بیمار را کاهش می دهند. در سال‌های اخیر، آلیاژ نیکل تیتانیوم (نیتینول) به دلیل فوق الاستیسیته منحصر به فرد (اثر حافظه شکل) و انعطاف‌پذیری فوق‌العاده مورد توجه قرار گرفته است. سوزن های بیوپسی ساخته شده از این ماده می توانند به طور انعطاف پذیر مسیرهای تشریحی پیچیده را طی کنند و خطر آسیب به رگ های خونی و بافت های اطراف را به طور قابل توجهی کاهش دهند و آنها را به ویژه برای دسترسی به ضایعاتی که نیاز به مسیرهای پرپیچ و خم دارند یا در نزدیکی ساختارهای حیاتی قرار دارند مناسب می کند.

استفاده دقیق از مواد پلیمری، امکان طراحی ابزارهای بیوپسی را افزایش داده است. در حالی که نوک سوزن ها و اجزای برش هنوز برای اطمینان از تیزی و استحکام به فلز نیاز دارند، توپی سوزن ها، دستگیره ها، لوله های اتصال و محفظه ها به طور گسترده ای از پلاستیک های مهندسی پزشکی {{1} مانند اکریلونیتریل{2}}بوتادین{3}}استایرن (ABS)، پلی کربنات (PC) و پلی اتر (پلی اتر) ساخته می شوند. این مواد نه تنها وزن ابزار و خستگی اپراتور را کاهش می‌دهند، بلکه عایق‌پذیری و قالب‌گیری عالی را نیز ارائه می‌کنند و طراحی‌های ارگونومیک دسته را امکان‌پذیر می‌سازند که راحتی و ثبات را در حین استفاده افزایش می‌دهند. استفاده گسترده از سوزن‌های بیوپسی یکبار مصرف عمدتاً به مزایای مواد پلیمری در کاهش هزینه‌ها و ایجاد ساختارهای قالب‌گیری شده با تزریق{6} پیچیده نسبت داده می‌شود.

مهندسی سطح و پوشش های کاربردی کلید افزایش عملکرد هستند. برای کاهش بیشتر مقاومت در برابر سوراخ شدن، به حداقل رساندن آسیب بافتی و بهبود ایمنی، فن‌آوری‌های پیشرفته درمان سطح به طور گسترده استفاده می‌شوند. پلی تترافلوئورواتیلن (PTFE) که معمولاً به عنوان تفلون شناخته می شود، رایج ترین پوشش روان کننده است که به طور قابل توجهی ضریب اصطکاک روی سطح سوزن را کاهش می دهد و در نتیجه فرآیند سوراخ کردن را صاف تر می کند و ناراحتی بیمار را کاهش می دهد. علاوه بر این، پوشش های آبدوست با تشکیل یک لایه هیدراته روی سطح سوزن، اثرات روانکاری مشابهی را به دست می آورند. پوشش‌های ضد باکتری-مانند پوشش‌های یون نقره-مستقیماً خطرات عفونت را با آزاد کردن مداوم یون‌های ضد میکروبی روی سطح سوزن برطرف می‌کنند و احتمال عفونت را در محل سوراخ کاهش می‌دهند، که به ویژه برای بیماران دچار نقص ایمنی مهم است. برخی از{7}}محصولات با کیفیت بالا همچنین از پوشش‌های الماسی-مثل کربن (DLC) استفاده می‌کنند که نه تنها روانکاری را حفظ می‌کنند، بلکه سختی سطح و مقاومت در برابر سایش را تا حد زیادی افزایش می‌دهند و در صورت استفاده در بافت‌های پیچیده، طول عمر دستگاه را افزایش می‌دهند.

دقت و هوشمندی فرآیندهای تولید، ثبات و قابلیت اطمینان محصول را تضمین می کند. تولید سوزن بیوپسی شامل مراحل متعددی از جمله کشیدن دقیق، برش لیزری، خرد-ساختن، جوشکاری و مونتاژ است. لوله سوزنی از طریق یک سری عملیات کشش سرد تولید می شود که به تدریج قطر لوله را به مشخصات هدف کاهش می دهد (به عنوان مثال، 14G، 16G)، در حالی که به شدت یکنواختی ضخامت دیواره و صافی سطح داخلی را برای اطمینان از جمع آوری نمونه بدون مانع، کنترل می کند. شکل گیری نوک سوزن یک فناوری هسته ای است که از طریق سنگ زنی دقیق سه بعدی یا برش لیزری، ایجاد یک زاویه مخروطی خاص (معمولاً 15 تا 25 درجه) و یک لبه تیز برای برش بافت تمیز و به دست آوردن نوارهای نمونه دست نخورده به دست می آید. استفاده از مونتاژ خودکار و فن‌آوری‌های بازرسی خطی، بازرسی 100% کامل از پارامترهای حیاتی مانند وضوح نوک، نیروی نفوذ، و قدرت اتصال را امکان‌پذیر می‌کند و از عملکرد ثابت در هر سوزن ارسال شده اطمینان می‌دهد.

توسعه آینده مواد بر مواد هوشمند و پاسخگو متمرکز است. محققان در حال بررسی مواد پلیمری با خواص زیست تخریب پذیر برای ایجاد گیره های نشانگر یا اجزای کمکی هستند که در مکان های خاص تخریب می شوند. پیشرفت‌های پیشرفته‌تر شامل «سوزن‌های بیوپسی هوشمند» یکپارچه‌شده با{2}}حسگرهای میکرو، قادر به ارائه بازخورد واقعی-درمورد امپدانس بافت، فشار یا دما در حین قرار دادن است و به پزشکان کمک می‌کند موقعیت سوزن و ویژگی‌های ضایعه را با دقت بیشتری تعیین کنند. کاربردهای نانومواد در رهایش کنترل‌شده دارو یا برچسب‌گذاری هدفمند نیز پتانسیل ادغام بیوپسی و درمان را ارائه می‌دهد. نوآوری مستمر در علم مواد، ابزارهای بیوپسی سینه را به سمت روش های کم تهاجمی بیشتر، هوش افزایش یافته و افزایش شخصی سازی سوق می دهد.