美國科學(xué)家研發(fā)出醫(yī)療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。

　　“當(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。”Ameer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。但是我們每個人都是不同的，最終的效果完全依賴于每個醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)，所以這不是最佳的解決方案。”

　　據(jù)了解，如果支架不合適的話，就有可能會在動脈中移動，干擾血液流動，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)。這是一個昂貴和高風(fēng)險的過程。“通過3D打印具有能夠滿足患者血管對于精確幾何形狀和生物特性的要求的支架，我們預(yù)計可以最大限度地減少這些并發(fā)癥的概率。”

　　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象。當(dāng)一種光的圖案照射到聚合物上時，它會將其轉(zhuǎn)化成固體，如此逐層操作形成3D對象。

　　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，它能夠同時打印多達(dá)100個支架，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)隊還準(zhǔn)備探索這種創(chuàng)新支架的設(shè)計，以提高它們的長期性能。

　　這項研究得到了美國心臟協(xié)會的支持，其研究結(jié)果已經(jīng)被在線發(fā)表在了《Advanced Materials Technologies》雜志上。Ameer實(shí)驗(yàn)室里的博士后研究員Robert van Lith和孫成實(shí)驗(yàn)室里的研究生Evan Baker是該論文的共同第一作者。