科學家展示可生物降解的自擴展 3D 列印支架，用於小兒心臟手術

近日，荷蘭埃因霍芬理工大學（Tu/e）研究人員在《3D列印和增材製造》在線雜誌上發表了一篇關於3D列印自擴張、可生物降解支架的概念證明文章。該支架適用於微創手術，能支持狹窄或微弱的病變心臟動脈，特別是兒童的心臟動脈。

對抗心臟病

心臟病會導致斑塊集聚，從而讓動脈變厚或變弱。如上圖所示，支架被用來打開病變動脈。在典型的支架安裝中，一個氣囊會被用來張開網狀物質，並推開動脈中的集聚斑塊。隨著時間的推移，支架會被細胞吸收，從而成為動脈的一部分。之所以不直接移除斑塊是因為這會對動脈造成進一步的損害。

研究中，Tu/e 團隊去除了氣囊系統，取而代之的是一種能在動脈內自主展開的支架（見下圖）。這種支架是用可被人體吸收的聚合物製成的，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。

對塑料支架進行測試

使用典型的鎳鈦諾支架的設計參數，研究人員創造了一個塑料聚合物支架的計算機化的設計。通過模擬擠壓測試，研究員不斷修改塑料支架的設計，直到它的反應與鎳鈦諾支架的相當或更好。

隨後，研究員在一台 MakerBot Replicator 2X 上 FDM 3D 列印出實驗支架，原型使用的材料是 FlexiFil，一種 TPC（熱塑性共聚酯）線材，具有與橡膠相當的柔韌性。FelixFil 由 Formfutura 製造。

研究員對原型進行了多次測試，以評估其機械性能和生物降解性。他們將這些結果與在鎳鈦諾支架上的相同測試進行了比較，以確保適當的匹配。

如上圖所示，在捲曲測試中，FlexiFil 支架能被安裝在理想的 10mm 直徑中。加入水后，支架從一個剛性管中自動推出，並擴展成一個完整的形狀。

為了確保支架會在體內生物降解，研究人員進行了一個加速水解試驗。他們將樣品放在一個 90℃的恆溫水盆中。經過兩周的體外水解后，支架上出現了更多的孔隙，這會促進細胞吸收。

超分子材料和未來的體內測試

在討論中，研究人員提出進一步研究所物相容和超分子的，同時也適合3D列印的聚合物。他們還希望能在一個動物模型的體內測試柔性的TPC，並設定在生物環境中材料在16周后就會降解。

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