新型3D打印生物可吸收血管支架
3D打印手艺是这个时代最主要的手艺突破之一，个性化定制的特点使得3D打印手艺险些可以渗透到各个行业和领域 。医学领域所面临的工具是人体，每小我私家体都保存着个体化差别，患有的疾病或病变也保存差别化，因此精准医疗就成为了时势所趋 。而3D打印手艺恰恰可以精准的解决这其中的一些问题 。现在安排血管支架是解决由动脉粥样硬化导致的动脉血流壅闭的主要手段 。现有的血管支架只有几种牢靠的尺寸可供选择，医生只能凭证履向来选择使用 。若是支架选择的不对适，就会影响血流模式和动脉愈合，导致血栓形成和新内膜增生危害的增添，最终导致植入失败 。而3D打印手艺具有能够知足关于患者血管准确几何形状和生物特征的要求，可以最大限度地镌汰这些并发症的概率 。融合药物的可降解质料的使用更是有利于血管壁的愈合和镌汰血栓的形成 。本文旨在汇总现有血管支架新手艺保存的的种种问题，并简要先容来自美国西北大学接纳投影微立体光刻3D手艺研发的新型血管支架，以飨读者 。
现在血管支架保存的问题
只管血管支架关于血栓壅闭性疾病具有较好的治疗和改善作用，可是支架后泛起血管再狭窄的爆发率仍然高得令人无法接受 。这个问题促使研究职员重新开发血管成形术后血管康健重塑和再生的新型支架 。
这些实验主要集中在药物洗脱支架(DES)的开发上 。这种支架通过局部洗脱出可以镌汰细胞增殖的药物来镌汰永世性支架对机体的影响 。现在，金属DES是最普遍的血管内支架 。相关于无药物涂层的金属裸露支架，金属DES在早期再狭窄爆发率方面显示出一些益处 。然而，金属DES具有较高的形成晚期支架血栓危害，需要抗血小板治疗，这使得接受这些支架的大部分患者的治疗变得重大 。
别的，现在大大都的金属支架只有现成的几种尺寸可供选择，医生们只能去猜哪种支架的尺寸正好适合坚持血管开放 。可是每小我私家的血管都是差别的，最终的效果完全依赖于每个医生的履历，以是这并不是最佳的解决计划 。若是支架选择的不对适，就有可能会在动脉中移动，滋扰血液流动，这有可能最终导致植入失败，这时就必需以某种方法重新翻开壅闭的支架或举行旁路血管移植术，这是一个腾贵和高危害的历程 。而3D打印手艺具有知足患者血管关于准确几何形状和生物特征的要求，可以最大限度地镌汰这些并发症的概率 。因此迫切需要使用3D打印手艺开发出的能够凭证患者身体情形举行定制的血管内支架 。
现在生物可吸收血管支架的现状和问题
金属裸露和金属DES保存的相关问题增进了由生物降解性金属或聚合物生产的生物可吸收支架(BRS)或生物可吸收血管支架(BVS)的开发 。
现在市场上使用的可生物降解支架，使用的往往是那种类似于缝合手术中使用的塑料 。它们的强度并不像金属支架那么高，安排后要完全睁开往往需要更长的时间 。为了填补这一弱点，这种塑料支架往往要比金属支架要厚，这也带来了响应的问题 。例如现在市场上手艺领先的BVS是Abbott Vascular公司(美国伊利诺斯州Abbott Park)研制的Absorb GT1?，该公司于2016年在美国建设 。BVS是由聚L-丙交酯(PLL)制成，涂有依维莫司和聚(D,L-丙交酯)的混淆物 。虽然保存血管内治疗的模式转变，但临床研究批注，相关于金属DES，接受Absorb支架的小于2.5mm直径的动脉体现出较高的晚期血栓形成爆发率 。别的，美国FDA最近的一份报告忠言医疗机构接受Absorb装置的患者相比于接受金属DES的患者的2年内严重心脏事务爆发率更高 。虽然没有科学证实，但这个问题归因于BVS的尺寸问题，BVS支架直径约为150μm，是金属支架的两倍以上 。
永世性支架或BRS再狭窄的另一个潜在缘故原由是由于支架尺寸与患者血管系统不匹配导致的贴壁不良 。支架贴壁不良会影响血流模式和动脉愈合，导致血栓形成和新内膜增生危害的增添 。到现在为止，这个问题没有很好的手艺解决计划 。
现在3D打印血管支架的现状和问题
成像、数据存储、增材制造(3D打印)和生物质料等方面的科技前进提供了按需和定制制造BVS的时机，并且能以相对较低的本钱战胜了上述问题 。
标准或生物可吸收的金属和聚合物基支架通常是对主要质料中空管通过激光加工制造而成的 。激光加工可能导致加工上的热和化学缺陷 。现在已经报道了使用3D打印要领制造冠状动脉支架 。
Park等人通过挤压手艺在圆柱形模板外貌上制备生物可吸收药物涂层支架，随后喷涂免疫抑制药物西罗莫司 。西罗莫司在支架上的释放动力学在临床前关于猪的研究中显示出缓释特征 。然而，所制造的支架几何形状必需严酷切合所用的圆柱形模板，因此严重限制了定制支架几何形状的设计和制造的自由度 。
Flege等人使用选择性激光熔融手艺使用PLL和聚ε-己内酯制造冠状动脉支架 。选择性激光熔融手艺的问题是会导致外貌光洁度差，这需要特另外浸涂和喷涂工艺来平滑支架外貌并改善机械性能 。
所有报道的要领都需要逐点扫描质料来制造支架，这导致了生产时间过长和不匀称的结构特征，势必影响装置的机械性能 。
新型血管支架—投影微立体光刻3D手艺
来自美国西北大学的两位科学家Guillermo Ameer和孙成教授相助开发了一种被称为投影微立体光刻(projection micro-stereo-lithography，PμSL)的3D打印手艺，连系Ameer实验室之前开发的一种聚合物，打印出了新型血管支架 。
PμSL手艺解决了现在使用要领中的低通量难题 。据悉，该3D打印手艺主要用光来固化液体树脂或聚合物来打印 。当一种光的图案照射到聚合物上时，它会将其转化成固体，云云逐层操作形成3D工具 。孙成教授的3D打印手艺，也被称为微一连液相界面制造(microCLIP) 。具有以下几个优点：
区分率极高，可以打印出小至7μm的细部特征，这就使得很适合打印这种具有很细的网格尺寸，直径缺乏3mm的血管支架 。
能够同时打印多达100个支架，比古板制造方法更快更自制 。
速率很快，4cm长的支架只需短短几分钟即可完成，外貌光洁度很是好，同时还能坚持所需的机械性能 。
这种支架使用的是Ameer的实验室之前开发的一种基于柠檬酸的聚合物，而非现在常见的金属丝网 。这种聚合物为聚(1,2-十二碳五烯柠檬酸盐)甲基丙烯酸酯(mPDC)，已经显示与血管细胞具有优异的相容性 。通过添加光敏引发剂、吸收剂、增进剂和溶剂(通常为乙醇)，可以将mPDC配制成被称为B-InkTM的生物质料油墨 。由此制造出来的支架是有弹性、可生物降解的，并且具有抗氧化作用 。
通过优化B-InkTM的组分浓度，mPDC BVS可以被制造成与镍钛合金支架相当的径向压缩刚度，同时坚持与Absorb相当的支持尺寸 。
医生也可以将药物加载到聚合物上，使其在植入点逐步释放，从而加速血管壁的愈合历程 。
Ameer教授的研究已经证实晰这种聚合物可以用来制造血管植入物以抑制血栓的形成 。并且，这种支架兼具的高强度和可生物降解功效，使其能够在血管最先扩张的时间充分验展其机械功效，而在血管重开后的恢复历程中逐步消融 。
小结
只管3D打印手艺的前进代表了个性化支架和BVS制造的主要一步，可是其投入使用可能还将需要开发新手艺和程序以抵达预期治疗目的并改善患者预后 。在这方面，通过模拟支架安排的特定成像和盘算工具也可以资助设计和开发刷新的支架运送导管 。通过μCLIP制造支架和BVS以及运送导管的组件可能需要新型的具有血液相容性的刺激响应形状影象质料 。
总之，3D打印手艺与先进的生物质料和成像手艺相连系，为按需制造特殊的血管支架提供了可能性 。然而，为了实现这一立异理念，研发职员和生产商需要与羁系机构，生物医学工程师和医生亲近相助 。
参考文献
1. Guillermo A. Ameer, Banu Akar & Cheng Sun (2017) 3D-printed bioresorbable vascular scaffolds: an important step towards personalizing vascular medical devices? Expert Review of Precision Medicine and Drug Development, 2:3, 145-146, DOI: 10.1080/23808993.2017.1318035
2. 美国西北大学开发出3D打印可定制血管支架. 电子天下.2016,19:6
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