ETH研究人员借助DLP 3D打印技术开发出可生物吸收的气道支架

摘要：近日，苏黎世联邦理工学院的研究小组使用DLP 3D打印技术开发了一种新型的可生物吸收的气道支架，该支架在将来可以大大简化对上呼吸道阻塞的治疗……

aau讯（编辑 许乐）据外媒报道，苏黎世联邦理工学院的研究小组于近日使用DLP 3D打印技术开发了一种新型的可生物吸收的气道支架，该支架在将来可以大大简化对上呼吸道阻塞的治疗。

众所周知，由于受伤或患病而使气管或主支气管变窄的情况可能会非常严重。如果患者吸入的氧气过少，则有窒息的危险，而这经常需要尽快寻求医疗帮助。通常，外科医生插入由可医疗使用的硅树脂或金属制成的支架来作为治疗这些患者的一种方式。尽管植入物可以让情况得以缓解，但它们也有缺点：必须通过外科手术去除金属支架，这给患者带来了健康负担，而硅树脂支架通常会从插入部位移走，这是因为植入物不适合患者的解剖结构。

对此，由苏黎世联邦理工学院的材料、药物配方与输送小组的成员组成的研究小组与苏黎世大学医院、苏黎世大学的研究人员一起开发了一种气道支架。它是为患者量身定制的，具有生物可吸收性（即植入后逐渐溶解）。这些支架使用称为数字光处理（DLP）的3D打印工艺和专门用于此目的的光敏树脂制造。

首先，研究人员创建气道特定区域的计算机断层图像。基于此，他们开发了支架的数字3D模型。然后将数据传输到DLP 3D打印机，并逐层生成定制的支架。

特殊的树脂

此前，研究人员已经使用SLS 3D打印技术和聚己内酯生产了可生物吸收的气道支架，并将其成功植入人体。但是，使用可生物降解材料的DLP技术通常会产生坚硬易碎的物体。对此，ETH研究人员开发了一种特殊的树脂，该树脂在曝光后会变得有弹性。该树脂基于两种不同的大分子单体。

研究人员在《科学进展》杂志上发表的最新研究中表明，用它生产的物体的材料特性可以通过所用大分子单体的长度（分子量）及其混合比来控制。由于新开发的树脂在室温下太粘，研究人员不得不在70至90摄氏度的温度下对其进行处理。

研究人员生产了几种具有不同单体的树脂，并测试了由它们制成的原型，以查看该材料是否具有细胞相容性和可生物降解性。他们还测试了原型的弹性和机械应力，例如压缩和拉伸。最后，科学家使用具有所需特性的材料制作了支架，并在兔子身上进行了测试。

不过，插入支架还需要一种特殊的仪器，因为必须将3D打印的物体折叠起来。植入物不能扭结或挤压到错误的方向，它们必须在特定位置完美展开。

为此，研究人员在支架的结构中加入了金，以方便在插入过程中使用医学成像来跟踪其位置。这将使支架更坚固，但不改变其耐受性。

良好的前景

苏黎世大学医院呼吸科高级医师Daniel Franzen和Vetsuisse教授将支架植入兔子身上并取得了成功。研究人员能够证明植入物具有生物相容性，并且六到七周后就会被人体吸收。植入后十周，在X射线图像上不再可见支架。另外，插入的支架通常不会从其插入位置移动。

苏黎世联邦理工学院药物配方和输送教授Jean-Christophe Leroux说：“这一有前途的发展为快速生产定制的医疗植入物和设备开辟了前景，这些设备需要在体内非常精确、有弹性且可降解。接下来，我们将进一步研究怎么使支架的插入尽可能地平缓。”

此外，流程的设计方式应使使用点的生产成为可能，或者至少会涉及短的供应链。该过程仍处于实验室规模。ETH材料小组负责人AndréStudart说：“根据目前的情况来看，大规模生产这种支架是一项复杂的工作，我们仍然需要进一步地研究。但是，该技术可以相对容易地转移到类似的医疗应用中。我们的解决方案进入诊所的希望只是时间问题。”

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