深圳市创想三维科技有限公司

研究人员使用3D打印机制作人工血液来治疗心导管病

文章来源:深圳市创想三维科技有限公司人气:415发表时间:2019-06-10 17:50:30

       在最近的一篇题为“3D打印药物应用制造的人造血管”的论文中,研究人员不仅讨论了心血管疾病是老年人死亡的主要原因。本文还讨论了一种利用三维打印技术制作人工血液的新方法。未来可以提高患者的生活质量,减少心脏骤停和感染性血管。

       历史上,人工血管(ABV)面临着许多挑战,科研人员正在积极寻找其他血管支持方法。在这项研究中,研究人员试图利用高分子材料和生物陶瓷纳米粒子通过3D打印机来打印一种新型的人造血管。热塑性聚氨酯(TPU)由纳米晶羟基磷灰石(HA)纳米粒子组成。


双组分生物纳米复合材料的原理设计与结构


       这对科学家来说不是一个新的实验。文献可以追溯到1912年,当时研究人员开始使用金属和玻璃管的组合来制造需要心脏手术的狗的人造动脉。其他研究表明,研究人员可以为动脉置换创造聚合物基质,药物治疗一直是心血管疾病(CVD)患者的主要治疗方法,也是外科治疗的主要方法。

       随着研究人员开始制造人造静脉的过程,人们对合适的生物相容性材料给予了许多考虑。它分三个主要步骤创建:

       1.以牛骨为原料制备纳米晶透明质酸粉末,研磨10小时,加热至800-850℃3小时,对材料进行提纯。

       2.TPU聚合物被磨成较小的颗粒,然后与HA粉末浓度混合。

       3.长丝3D打印用于制作人造静脉。每个人工静脉的直径为6毫米。


(ABV使用CAD软件进行设计;(A)多个分支;(B)两个分支;(C)使用实体工作软件的单个分支)


       研究人员指出,尽管TPU在不同溶剂中有一些缺点,如耐磨性和“缺乏透明度”,但它有以下优点:

       高强度

       生物相容性

       非粘着

       极性高

       在高能球磨机中,TPU生物聚合物与各种浓度的HA功率(0,2.5,5和7.5 wt%)混合,将混合的复合粉末以特定的加热速率插入挤出机中。然后,用均匀化TPU-HA长丝提取结果,插入3D打印机。


(a)双分支ABV的设计,b)简化三维软件中ABV模型中实体工程软件和容器的设计,c)SEM图像的顶部和D;3D打印机构建的SEM图像的横视图(孔径:50-100微米)


       在对聚合物的力学性能和生物性能进行评价后,研究人员发现聚合物的生物降解性发生了变化,并对其力学性能产生了影响。ABV能在人体内发挥“多重”作用,在高血压和肺静脉运动中存活。

       新型生物技术ABV具有紧凑、灵活、抗凝血等特点。他们还拥有基于纳米技术的心悸适应系统和粘合剂中特定微分子的负载。原子和分子分析材料和纳米技术被用来使这些刺进入磁芯(干细胞)。当干细胞被吸收时,它们覆盖整个干细胞的内表面,成为内皮细胞。研究人员说,这些聚合物材料的使用可以移植到人体ABV中,有助于为人体组织提供营养。

       研究小组的真正目标是通过冠状动脉和下肢动脉之间的联系来防止心脏骤停和截肢。他们还怀疑ABV可以在感染中提供生物相容性和无毒性,以及类似聚氨酯的机械和血液相容性。他们补充说,在FDM 3D打印机中使用改变“三角形运动”时,可以形成比其他高孔隙度运动更均匀的容器,从而更好地控制ABV壁的孔隙度。

       总的来说,尽管人工静脉的使用具有挑战性,研究人员说,“选择性血管置换”必须创造替代方案,尤其是那些可以容纳静脉较小患者的血管。


(3D打印法制备的人工生物纳米复合材料的生物测试结果(A)酸性溶液,b)样品固定在盐水中,c)SBF溶液中浸泡21天)


       结果表明,分析模型与实验评价相结合,可以模拟动脉和血管的微观力学行为。值得注意的是血管孔隙率对血管的剪应力和弹性模量有显著的影响。结果表明,血液流变行为对剪应力变化有显著影响。本研究的结果证实了堵塞率、孔隙位置和静脉强化对管的弹性模量和孔隙率的影响。此外,样品的生物学行为表明,加入生物陶瓷可以提高材料的弹性模量响应。

       心血管疾病的发病率是世界上最高的。世界上每年约有1.56亿人,是人类疾病的最大杀手。世界各地的研究人员都在不断地致力于创新,专注于对血管进行三维生物清洗,以改善患者的生活。

       资料来源:创想三维 https://www.cxsw3d.com/

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