研究員開發出可擴展和降解的生物3D列印支架

據不完全統計，每年全球大約有280,000名患者接受心臟瓣膜手術，到2050年預計需要更換心臟瓣膜的患者數量將增加三倍。其中許多患者是先天性心臟病的兒童，而心臟瓣膜可以用生物假體和機械瓣膜替代。但是隨著孩子的長大，兒科患者呈現特殊挑戰。

3D列印已經顯示出其是創造定製支架的有前途的技術，但艾恩德霍芬理工大學的一組研究人員正在努力開發隨病人增長而擴張的支架，並隨著時間的推移支架進行生物降解。在微創心臟瓣膜植入手術中，支架對於支撐假體至關重要，但只有在新的心臟瓣膜完全整合到體內才需要。然而，目前通常使用的金屬支架仍然保持在身體中，儘管它們不再有用，但可能會引起諸如增生的併發症。

此外，金屬支架在患者生長時不能擴張。研究人員在題為「3D列印自擴展聚合物支架：具有微創心臟瓣膜植入的生物降解能力」的研究中討論了一種替代方案：3D列印的可生物再吸收的支架。

研究人員說：「生物可吸收聚合物在廣泛應用於支架裝置方面是一個有吸引力的選擇。這些材料不僅由於其短期存在而適用於列印支架，而且還因為它們可能產生其他益處，例如晚期血栓形成和對微創技術（如磁共振成像）的干擾較小。」

為了設計可3D列印支架，研究人員製作了一種鎳鈦諾（鎳鈦）支架的有限元計算模型。物理原型是使用柔性材料在MakerBot Replicator 2x上進行3D列印。然後將3D列印的支架進行多次壓碎和壓接測試，以及加速降解測試，以確定其是如何生物降解的。

雖然這只是一個概念證明，但研究表明，3D列印作為製造可擴張的、可生物再吸收的血管支架的方法是非常有前景的。然而，需要做更多的研究來找到理想的材料和列印方法。用於概念驗證的聚合物不是生物相容的，因此進一步研究的優先事項是找到可以成功地3D列印或以其它方式製造具有降解性和可擴展性所需性質的生物相容性聚合物。

「研究表明，可以成功地設計出基於計算的3D列印自擴張和可生物降解的聚合物支架，具有合理的塑性變形程度和與鎳鈦諾支架相當的RF，」研究人員解釋說。「計算模擬已經證明了基於單軸材料表徵的建立具有現實結果的模型的能力。此外，FDM 3D列印技術是將計算模型轉化為物理原型的有效製造技術，可用於評估支架設計的機械性能。此外，本研究中使用的共聚酯材料已顯示通過水解具有生物降解潛力。」

據悉，研究論文由MaríaSol Cabrera撰寫，Bart Sanders、Olga J.G.M. Goor、Anita Driessen-Mol、Cees W.J.Oomens和Frank P.T. Baaijens為共同撰寫者。

延伸閱讀：《3D Systems聯合United Therapeutic開發生物3D列印肺支架》