美國西北大學(xué)開發(fā)出3D打印可定制血管支架

近日，來自美國西北大學(xué)的兩位科學(xué)家Guillermo Ameer和孫成共同合作，使用3D打印技術(shù)開發(fā)出了能夠根據(jù)患者身體情況進(jìn)行定制的可生物降解彈性支架?！爱?dāng)下絕大多數(shù)的支架都是用金屬支撐的，只有現(xiàn)成的幾種尺寸可供選擇?！盇meer說，他是美國西北大學(xué)McCormick工程學(xué)院的生物工程教授兼Feinberg醫(yī)學(xué)院外科教授。

“醫(yī)生們只能去猜哪種支架的尺寸正好適合保持血管開放。但是我們每個(gè)人都是不同的，最終的效果完全依賴于每個(gè)醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)，所以這不是最佳的解決方案?！?/p>

據(jù)了解，如果支架不合適的話，就有可能會(huì)在動(dòng)脈中移動(dòng)，干擾血液流動(dòng)，這有可能最終導(dǎo)致植入失敗。在這些情況下，醫(yī)生就必須以某種方式重新打開阻塞的支架或進(jìn)行旁路血管移植術(shù)。這是一個(gè)昂貴和高風(fēng)險(xiǎn)的過程?！巴ㄟ^3D打印具有能夠滿足患者血管對(duì)于精確幾何形狀和生物特性的要求的支架，我們預(yù)計(jì)可以最大限度地減少這些并發(fā)癥的概率?！?/p>

為了創(chuàng)建這些定制的支架，Ameer與孫成助理教授合作，使用了一種被稱為投影微立體光刻（projection micro-stereo-lithography）的3D打印技術(shù)，結(jié)合Ameer實(shí)驗(yàn)室之前開發(fā)的一種聚合物，打印出了支架。據(jù)悉，該3D打印技術(shù)主要用光來固化液體樹脂或聚合物來打印對(duì)象。當(dāng)一種光的圖案照射到聚合物上時(shí)，它會(huì)將其轉(zhuǎn)化成固體，如此逐層操作形成3D對(duì)象。

孫成教授的3D打印技術(shù)，被稱為微連續(xù)液相界面制造（microCLIP）。它有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，它的分辨率極高，可以打印出小至7微米的細(xì)部特征，這就使它很適合打印血管支架，因?yàn)檫@種支架具有很細(xì)的網(wǎng)格尺寸，直徑不足3毫米；第二，它能夠同時(shí)打印多達(dá)100個(gè)支架，這樣就比傳統(tǒng)制造方式更快更便宜；第三，它也很快速，4厘米長的支架只需短短幾分鐘即可完成。

除此之外，這種支架使用的是Ameer的實(shí)驗(yàn)室之前開發(fā)的一種基于檸檬酸的聚合物，而非當(dāng)下常見的金屬絲網(wǎng)。由此制造出來的支架是有彈性、可生物講解的，并且具有抗氧化作用。另外醫(yī)生也可以將藥物加載到聚合物上，使其在植入點(diǎn)慢慢釋放，從而加快血管壁的愈合過程。Ameer教授在以前的研究中已經(jīng)證明了，這種聚合物可以用來制造血管植入物以抑制血栓的形成。而且，這種支架兼具的高強(qiáng)度和可生物降解功能，使其能夠在血管開始擴(kuò)張的時(shí)候充分發(fā)揮其機(jī)械功能，而在血管重開后的恢復(fù)過程中慢慢溶解。

至于當(dāng)下市場(chǎng)上使用的可生物降解支架，使用的往往是那種類似于縫合手術(shù)中使用的塑料。它們的強(qiáng)度并不像金屬支架那么高，放置后要完全展開往往需要更長的時(shí)間。為了彌補(bǔ)這一弱點(diǎn)，這種塑料支架往往要比金屬支架要厚。Ameer的3D打印支架就沒有這些弱點(diǎn)。

下一步，Ameer和孫成教授計(jì)劃研究他們的生物可降解支架需要多久才能被身體分解和吸收入，而他們的團(tuán)隊(duì)還準(zhǔn)備探索這種創(chuàng)新支架的設(shè)計(jì)，以提高它們的長期性能。