植入器件整體可視化!冷勁松院士團(tuán)隊(duì):4D打印整體顯影室間隔缺損封堵器
室間隔缺損(VSD)是由于胚胎發(fā)育不全導(dǎo)致的左右心室間的異常缺口,允許富氧血液從左心室通過缺口流向右心室,并與右心室中的脫氧血液混合,可能導(dǎo)致心律失常、心室功能障礙和肺動(dòng)脈高壓。經(jīng)皮封堵室間隔缺損(VSD)可有效阻斷心室間的異常血流。然而,常用的鎳鈦合金封堵器存在不可忽略的局限性,例如不可降解性導(dǎo)致晚期移位和危及生命的栓塞;鎳離子析出引起的過敏;設(shè)備型號(hào)有限增加磨損、穿孔風(fēng)險(xiǎn);只有少數(shù)不透射線標(biāo)記點(diǎn)導(dǎo)致定位不準(zhǔn)確。因此,開發(fā)可生物降解且整體不透射線封堵器對(duì)減少并發(fā)癥和提高封堵性能具有重要意義。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)冷勁松院士團(tuán)隊(duì)前期針對(duì)新型心臟封堵器開展了系列工作。近日,冷勁松院士團(tuán)隊(duì)開發(fā)了4D打印定制、可生物降解、整體不透射線的仿生VSD封堵器,以避免傳統(tǒng)封堵器可能引起的移位、晚期栓塞、定位不準(zhǔn)等問題。工作以“4D printing of overall radiopaque customized bionic occlusion devices”為題發(fā)表在Advanced Healthcare Materials上。
基于與生物組織應(yīng)力應(yīng)變行為相似的波浪形仿生結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)并制備了多種VSD封堵器構(gòu)型(對(duì)稱、細(xì)腰大盤、偏心和肌部),以適應(yīng)VSD的位置多樣性、減少對(duì)周圍組織的影響。
圖1(a)正常心臟和(b)患有VSD心臟的血液流動(dòng)
圖2 定制、可生物降解和整體不透射線的4D打印仿生VSD封堵器的設(shè)計(jì)、制造與表征
圖3(a)仿生波浪形網(wǎng)絡(luò)和代表單元的幾何參數(shù)。(b)VSD的分類和位置。(c)設(shè)計(jì)的VSD封堵器的3D模型。(d)偏心VSD封堵器(Ee VSDO)和肌部VSD封堵器(m-VSDO)封堵VSD示意圖。
圖4(a)不同構(gòu)型4D打印仿生VSD封堵器實(shí)物圖。(b)帶有阻流膜的封堵器的輕量性展示。
圖5 不同構(gòu)型VSD封堵器在X射線下的整體顯影能力。
4D打印被引入到封堵器的制備中,可以賦予封堵器定制的構(gòu)型,且有助于封堵器微創(chuàng)植入和自適應(yīng)展開。論文系統(tǒng)評(píng)估了4D打印仿生封堵器的力學(xué)性能、生物降解性和生物相容性。研究了4D打印仿生VSD封堵器的動(dòng)態(tài)可重構(gòu)性能,驗(yàn)證了微創(chuàng)治療和可控展開的可行性。
更重要的是,4D打印VSD封堵器實(shí)現(xiàn)了在X射線下的整體顯影,在X射線下不僅可以觀察到封堵器的整體構(gòu)型,甚至可以清楚地辨別封堵器的每條韌帶。此工作中4D打印VSD封堵器的制備策略是可規(guī)模化的,為快速制造定制的智能醫(yī)療設(shè)備開辟了誘人的前景。
(責(zé)任編輯:admin)
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