蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院使用DLP 3D打印生物可吸收氣管支架

2021年2月8日，南極熊獲悉，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)，利用DLP 3D打印技術(shù)生產(chǎn)了一種新型的生物可吸收氣管支架，可以大大簡(jiǎn)化未來(lái)上氣管阻塞的治療。

由于損傷或疾病導(dǎo)致的氣管或主支氣管狹窄，結(jié)局可能非常糟糕。如果患者呼吸到的氧氣太少，他們就有窒息的危險(xiǎn)，往往需要盡快得到醫(yī)療幫助。外科醫(yī)生將醫(yī)學(xué)上可用的硅膠或金屬制成的支架植入，作為治療這些患者的一種方法。雖然它們能迅速帶來(lái)緩解，但植入物也有缺點(diǎn)。金屬支架必須通過(guò)手術(shù)費(fèi)力地取出，這對(duì)患者來(lái)說(shuō)是一種負(fù)擔(dān)，而硅膠支架往往會(huì)從插入部位移走，原因是植入物不適應(yīng)患者的解剖結(jié)構(gòu)。

蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)，與蘇黎世大學(xué)醫(yī)院和蘇黎世大學(xué)的研究人員一起開發(fā)出了一種氣管支架；它是為患者量身定做的，并且是可生物吸收的，（即植入后會(huì)逐漸溶解）。這些支架使用一種被稱為數(shù)字光處理(DLP)的3D打印工藝和專門為此目的調(diào)整的光敏樹脂制造。

首先，研究人員創(chuàng)建了一部分氣管的計(jì)算機(jī)斷層掃描圖像。在此基礎(chǔ)上，他們開發(fā)了支架的3D數(shù)字模型。然后，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)紻LP 3D打印機(jī)上，逐層打印出定制的支架。

特殊樹脂

過(guò)去，利用SLS 3D打印技術(shù)和聚己內(nèi)酯生產(chǎn)了一種生物可吸收氣管支架--并成功植入人體。然而，使用可生物降解材料的DLP技術(shù)通常會(huì)產(chǎn)生僵硬和脆性的物體。蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員開發(fā)了一種特殊的樹脂，在光照后會(huì)變得有彈性。

研究人員在《Science Advances》雜志上的最新研究中顯示，他們生產(chǎn)的材料特性可以通過(guò)改變大單體（分子量）和它們的混合比例來(lái)控制。由于新開發(fā)的樹脂在室溫下粘性太大，研究人員不得不在70至90攝氏度的溫度下對(duì)樹脂進(jìn)行處理。

研究人員用不同的單體生產(chǎn)了幾種樹脂，并測(cè)試了他們用這些樹脂制作的原型，以了解這種材料是否具有細(xì)胞兼容性和生物降解性。他們還測(cè)試了原型的彈性以及壓縮和拉伸等機(jī)械應(yīng)力。最后，科學(xué)家們用具有所需性能的材料制作了支架，并在兔子身上進(jìn)行了測(cè)試。

插入支架還需要一個(gè)特殊的儀器，因?yàn)?D打印的支架必須折疊后才能植入。植入物不能被扭結(jié)或擠壓到錯(cuò)誤的方向，而且它們必須在植入的部位完美地展開。

研究人員在支架的結(jié)構(gòu)中加入了黃金，以方便在插入過(guò)程中使用醫(yī)學(xué)成像來(lái)跟蹤其位置。這使得支架更加堅(jiān)固，但不會(huì)改變其耐受性。

良好的前景

蘇黎世大學(xué)醫(yī)院肺科高級(jí)醫(yī)師Daniel Franzen 和Vetsuisse教員對(duì)兔子進(jìn)行的測(cè)試是成功的。研究人員能夠證明，植入物具有生物相容性，并且在六到七周后就會(huì)被人體吸收。植入10周后，支架在X射線圖像上不再可見。此外，插入的支架一般不會(huì)從其插入部位移動(dòng)。

蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院藥物配方和遞送教授Jean-Christophe Leroux說(shuō)："這一有前途的發(fā)展為快速生產(chǎn)定制的醫(yī)療植入物和設(shè)備開辟了前景，這些植入物和設(shè)備需要非常精確、有彈性和在體內(nèi)可降解"。

歐洲理工學(xué)院復(fù)雜材料組負(fù)責(zé)人André Studart說(shuō)："然而，大規(guī)模生產(chǎn)這種支架是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，我們還需要更好地研究。我們的解決方案進(jìn)入臨床只是時(shí)間問(wèn)題。"


編譯自：3dprintingmedia