先天性心臟病一直都是威脅新生兒的重大疾病之一。近日，美國馬里蘭大學(xué)Fisher實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家研發(fā)了一種新型的3D打印植入物來糾正這些缺陷---3D打印專用于心臟的血管植入物。
據(jù)了解，先天性心臟病是一種非常難對(duì)付的病，每年僅在美國就影響多達(dá)4萬多個(gè)新生的嬰兒。盡管有一些治療手段會(huì)讓一些先心病患兒獲得更健康的生活，但是它們并不是普遍適用的。這中間最大的問題是由于每個(gè)人解剖結(jié)構(gòu)上的差異，其表現(xiàn)出來的心臟缺陷也不相同。盡管可通過心臟植入物來治療，但是該植入物需要完美匹配病人的條件--而且并不是總是可行的。此外，當(dāng)前的植入物移植往往容易產(chǎn)生漸進(jìn)梗阻、感染、缺乏生長(zhǎng)潛力等負(fù)面影響。事實(shí)上，如果從病人10-15年后的情況看，移植失敗率都在70~100%左右。
幸運(yùn)的是，生物3D打印的發(fā)展提供了一種可行的替代方案，該方案使用可生物降解材料為患者定制血管植入物。馬里蘭大學(xué)的John Fisher教授和他的組織工程與生物材料實(shí)驗(yàn)室的研究人員一直致力于開發(fā)一種可生物降解支架的制造平臺(tái)。
由于先心病患者需要的是那些在制造之后立即具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度的植入物，所以常規(guī)3D打印功能性血管尚不能滿足要求。
研究者們使用了一種被稱為聚丙烯富馬酸（PPF）的生物相容性材料。這是一種可降解的聚酯，它包含了一種碳-碳雙鍵，這使它能夠在聚合物鏈之間建立連接--這種特性使其很適合3D打印或者作為功能性的組織支架。只是在3D打印時(shí)，需要將其與DEF混合在一起（按照5:4的重量比）。
3D打印時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)使用的是DLP光固化快速成型技術(shù)，他們根據(jù)MRI和CT影響資料使用SolidWorks軟件設(shè)計(jì)出3D模型，然后使用基于DLP技術(shù)的EnvisionTEC Perfactory P4 3D打印機(jī)打印出定制的血管植入物。“3D打印的植入物有效長(zhǎng)度為7毫米，寬為2毫米。”研究人員補(bǔ)充道。
試驗(yàn)證明，這些PPF支架能夠很好地粘附細(xì)胞結(jié)構(gòu)，并在小鼠心臟的靜脈系統(tǒng)中驗(yàn)證了它的功效。這證明了通過3D打印技術(shù)開發(fā)這些血管移植物，可以顯著減少制造支架所必需的步驟。更重要的是，科學(xué)家們看到這些PPF 移植物展示出與原生血管同樣的力學(xué)性能。因此，他們認(rèn)為3D打印技術(shù)和這種PPF材料在定制血管支架方面應(yīng)用潛力極大，相應(yīng)地也將會(huì)給先心病患者帶來更大的幫助。
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