在最近發(fā)表的論文“用于藥物應(yīng)用的3D打印制造的人造血管”中，研究人員不僅討論了心血管疾病為老年人死亡率的首要原因，而且還討論了通過3D打印制造人造血液的新方法。未來可以改善患者生活質(zhì)量，減少心臟驟停和感染的血管。

　　從歷史上看，人造血管(ABV)面臨許多挑戰(zhàn)，科學(xué)研究人員正在積極尋找其他血管支持方法。在這項(xiàng)研究中，研究人員試圖用聚合物材料和生物陶瓷納米粒子通過3D打印，打印出一種新的人造生物復(fù)合血管，其中所用的熱塑性聚氨酯(TPU)由納米晶羥基磷灰石(HA)納米粉末組成。

　　(使用3D打印A粉末和TPU聚合物的雙組分生物納米復(fù)合材料ABV的原理設(shè)計(jì)和構(gòu)造)

　　對科學(xué)家來說這并不是新的實(shí)驗(yàn)，文獻(xiàn)記載可追溯到1912年，研究人員開始使用金屬和玻璃管的組合為需要心臟手術(shù)的狗制造人工動脈。也有研究表明，研究人員能夠?yàn)閯用}置換創(chuàng)造聚合物基質(zhì)，藥物治療一直是治療心血管疾病(CVD)患者的主要方法，同時還有手術(shù)治療。

　　隨著研究人員開始制作人造靜脈的過程，人們對適當(dāng)?shù)纳�物相容性材料給予了很多考慮。主要分三個步驟創(chuàng)建：

　　1、牛骨制備納米晶HA粉末，研磨10小時，然后加熱至800-850℃3小時以純化材料。

　　2、TPU聚合物研磨成較小的顆粒，然后與HA粉末濃度混合。

　　3、長絲3D打印以制成人造靜脈，每個人造靜脈的直徑為6毫米。

　　(ABV采用CAD軟件設(shè)計(jì); a)多個分支，b)兩個分支，和c)使用實(shí)體工作軟件的單分支)

　　研究人員指出，雖然TPU的缺點(diǎn)是耐磨性和不同溶劑中的一些“缺乏透明度”，但有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　高強(qiáng)度

　　生物相容性

　　非粘著

　　極性高

　　在高能球磨機(jī)中，TPU生物聚合物與各種濃度的HA功率(0,2.5,5和7.5 wt%)混合，將混合的復(fù)合粉末以特定的加熱速率插入擠出機(jī)中。然后，用均化的TPU-HA長絲提取所得結(jié)果并將其插入3D打印機(jī)中。

　　a)設(shè)計(jì)雙分支ABV，b)在簡化3D軟件中設(shè)計(jì)固體工程軟件和ABV模型中的容器的方法，c)SEM圖像的頂部和d)由3D打印機(jī)構(gòu)建的SEM圖像的橫向視圖(孔徑：50- 100微米)

　　在評估機(jī)械和生物特性后，研究人員發(fā)現(xiàn)聚合物的生物降解性發(fā)生了變化并影響了機(jī)械性能，ABV能夠在人體內(nèi)“多次”發(fā)揮作用，并在高血壓和肺靜脈運(yùn)動中存活。

　　新的生物技術(shù)ABV緊密，靈活，抗凝血，同時它們還具有基于納米技術(shù)的心臟心悸適應(yīng)系統(tǒng)以及粘合劑內(nèi)特定微觀分子的加載。利用原子和分子水平的分析材料以及納米技術(shù)使這些荊棘能夠進(jìn)入磁芯(干細(xì)胞)。當(dāng)干細(xì)胞被吸收時，它們會覆蓋莖的整個內(nèi)表面并成為內(nèi)皮細(xì)胞。研究人員表示，使用這些聚合物材料可以在人類ABV中進(jìn)行移植，從而有助于為身體組織提供營養(yǎng)。

　　研究小組的真正目標(biāo)是利用冠狀動脈和下肢動脈之間的聯(lián)系來預(yù)防心臟驟停和截肢，他們還懷疑ABV可以在感染中提供生物相容性和無毒性，同時提供類似聚氨酯的機(jī)械和血液相容性。他們還補(bǔ)充說，在FDM 3D打印中使用變化的“三角形運(yùn)動”時，與其他高孔隙度運(yùn)動相比，有可能形成更均勻的容器，從而可以更好地控制ABV壁的孔隙度。

　　總體而言，雖然人造靜脈的使用存在挑戰(zhàn)，但研究人員表示，“血管置換的選擇性血管”必須創(chuàng)造替代品-尤其是那些能夠容納靜脈較小患者的替代血管。

　　(通過在a)酸性溶液中浸泡的3D打印制備的人造生物納米復(fù)合材料的生物測試結(jié)果，b)在鹽水溶液中的樣品固定，和c)SBF溶液21天)

　　根據(jù)研究結(jié)果，分析模型和實(shí)驗(yàn)評估的結(jié)合可用于模擬動脈血管的微機(jī)械行為。值得注意的是，血管的孔隙率顯著影響靜脈的剪切應(yīng)力和彈性模量。在這方面，研究結(jié)果表明血液流變行為對剪切應(yīng)力變化的顯著影響。本研究的結(jié)果證明了阻塞率，孔隙位置和靜脈中增強(qiáng)程度對管子彈性模量和孔隙率的影響。此外，樣本的生物學(xué)行為表明，添加生物陶瓷可以提高管的彈性模量響應(yīng)。

　　心血管疾病發(fā)病率為全球第一，全球每年有約1.56億人，是人類疾病的第一大的殺手。世界各地的研究人員不斷致力于創(chuàng)新，聚焦3D生物打印血管研發(fā)，以改善患者的生活。

　　來源：創(chuàng)想三維 https://www.cxsw3d.com/

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