研究人员通过3D打印从生物学角度设计心脏瓣膜和支架

添加剂制造技术已被用于生产特定患者的心脏瓣膜模型。由苏黎世联邦理工学院复合材料组牵头的研究项目使用了在紫外光下聚合的硬、中、软三种等级的医用级聚硅氧烷。ViscoTec品牌Preeflow的eco-PEN300分配器有助于精确、重复地沉积各种粘度的材料。

根据患者的CT扫描，可以生成3D打印的心轴。使用eco-PEN分配器在一些人工心脏瓣膜和瓣膜小叶上打印增强纤维。瓣膜的另一部分——主动脉内三角——是基于对患者主动脉根部的扫描而构建的。然后，用紫外光交联硅酮。

第二步，制作主动脉根部的硅胶模型。藻酸盐暂时包裹住瓣膜。盖子保护瓣膜小叶，并允许形成下垂的人造血管和集成支架。使用一维激光扫描组件，创建虚拟表面，通过该虚拟表面可以计算扩展支架几何形状的刀具路径。eco-PEN300再次用于打印0.3毫米厚的支柱，以便可以移除卷轴。海藻酸盐覆盖层通过烘箱脱水去除，这导致患者特定的人工心脏瓣膜带有主动脉支架覆盖层或窗口，这取决于涂层是否被喷涂。

研究人员表示，通过数字化制造，人造瓣膜可以被制造成功能性植入物。与机械心脏和组织瓣膜相比，该方法具有以下潜在优势：

它可以为病人生产特殊的心脏瓣膜。

植入物制造成本低廉。

所使用的材料可以消除对处方血液稀释剂的需求。

印刷心脏瓣膜的几何形状与其生物学特性相似，功能相似。

与传统植入物相比，纤维增强心脏瓣膜显示出较小的机械应力，并具有改善的血液动力学特性。

根据Preeflow的说法，eco-PEN300分配器用于打印一些心脏瓣膜和支架，并确保心脏瓣膜和房室瓣的稳定性。制造商指出，这种应用需要少量精确且可重复的微分布。

苏黎世联邦理工学院研究项目的Fergal Coulter评论说：“eco-PEN在打印具有不同粘度和流能的不同材料时是一种出色的挤出机。“[pen]的精确体积分配消除了长时间打印过程中挤出流量的变化，并减少了调整压力曲线以适应恒定材料流量所需的时间。”

展望未来，库尔特设想将干细胞整合到瓣膜中，以匹配患者的形状。最初的想法包括使用载有细胞的水凝胶。最近的一个项目使用Preeflow生态PEN来分配活细胞，从而在运动服上形成通风口。

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