近日，荷蘭埃因霍芬理工大學(xué)(Tu / e)研究人員在《3D打印和增材制造》在線雜志上發(fā)表了一篇關(guān)于3D打印自擴(kuò)張、可生物降解支架的概念證明文章。該支架適用于微創(chuàng)手術(shù)，能支持狹窄或微弱的病變心臟動(dòng)脈，特別是兒童的心臟動(dòng)脈。

對(duì)抗心臟病

心臟病會(huì)導(dǎo)致斑塊集聚，從而讓動(dòng)脈變厚或變?nèi)酢Ｈ缟蠄D所示，支架被用來打開病變動(dòng)脈。在典型的支架安裝中，一個(gè)氣囊會(huì)被用來張開網(wǎng)狀物質(zhì)，并推開動(dòng)脈中的集聚斑塊。隨著時(shí)間的推移，支架會(huì)被細(xì)胞吸收，從而成為動(dòng)脈的一部分。之所以不直接移除斑塊是因?yàn)檫@會(huì)對(duì)動(dòng)脈造成進(jìn)一步的損害。

研究中，Tu / e團(tuán)隊(duì)去除了氣囊系統(tǒng)，取而代之的是一種能在動(dòng)脈內(nèi)自主展開的支架(見下圖)。這種支架是用可被人體吸收的聚合物制成的，而不是典型的鎳鈦(鎳鈦諾)金屬，以提升身體的舒適度和接受度。

對(duì)塑料支架進(jìn)行測試

使用典型的鎳鈦諾支架的設(shè)計(jì)參數(shù)，研究人員創(chuàng)造了一個(gè)塑料聚合物支架的計(jì)算機(jī)化的設(shè)計(jì)。通過模擬擠壓測試，研究員不斷修改塑料支架的設(shè)計(jì)，直到它的反應(yīng)與鎳鈦諾支架的相當(dāng)或更好。

隨后，研究員在一臺(tái)MakerBot Replicator 2X上FDM 3D打印出實(shí)驗(yàn)支架，原型使用的材料是FlexiFil，一種TPC(熱塑性共聚酯)線材，具有與橡膠相當(dāng)?shù)娜犴g性。FelixFil由Formfutura制造。

研究員對(duì)原型進(jìn)行了多次測試，以評(píng)估其機(jī)械性能和生物降解性。他們將這些結(jié)果與在鎳鈦諾支架上的相同測試進(jìn)行了比較，以確保適當(dāng)?shù)钠ヅ洹?/p>

如上圖所示，在卷曲測試中，F(xiàn)lexiFil支架能被安裝在理想的10mm直徑中。加入水后，支架從一個(gè)剛性管中自動(dòng)推出，并擴(kuò)展成一個(gè)完整的形狀。

為了確保支架會(huì)在體內(nèi)生物降解，研究人員進(jìn)行了一個(gè)加速水解試驗(yàn)。他們將樣品放在一個(gè)90℃的恒溫水盆中。經(jīng)過兩周的體外水解后，支架上出現(xiàn)了更多的孔隙，這會(huì)促進(jìn)細(xì)胞吸收。

超分子材料和未來的體內(nèi)測試

在討論中，研究人員提出進(jìn)一步研究生物相容和超分子的，同時(shí)也適合3D打印的聚合物。他們還希望能在一個(gè)動(dòng)物模型的體內(nèi)測試柔性的TPC，并設(shè)定在生物環(huán)境中材料在16周后就會(huì)降解。