近期，生物3D打印大牛昆士兰科技大学DietmarHutmacher组ACSMacroLetter期刊上发表了“Personalized,MechanicallyStrong,andBiodegradableCoronaryArteryStentsviaMeltElectrowriting”的文章。
摘要：可生物降解的冠状动脉支架是永久支架的替代品。这些设备旨在在血管愈合后降解，而留下再生的动脉。临床上可用的可生物降解支架的最初一代需要比不可降解的支架厚得多的支撑杆（约μm），以确保足够的机械强度。然而，这些较粗的支柱被证明是支架临床失败的关键因素。当前的挑战在于制造既具有薄的支柱又具有足够的机械强度的支架。在这项贡献中，研究者描述了一种自底向上，与基础聚合物相比具有超细纤维和优异机械性能的可生物降解复合材料支架的增材制造方法。具体来说，利用熔融静电直写（MEW）3D打印具有超细直径（60–80μm）和高度几何复杂性的复合支架结构。此外，这项技术还允许根据患者的独特解剖结构和疾病状态定制制造个性化支架。研究者证明了聚己内酯还原的氧化石墨烯纳米复合材料与原始聚己内酯相比具有优异的机械性能，且不会损害材料的细胞相容性，并且可以用这些材料制造出可定制的支架状结构，其撑杆厚度可薄至60μm，远低于目标临床使用值为80μm。
背景
尽管可生物降解支架具有潜在优势，但首个临床可用的雅培的生物可吸收血管支架在临床试验期间显示出较高的晚期血栓形成率，导致其从市场上撤出。部分原因是Absorb支架的临床失败归因于不良的生物材料选择和支架设计。这些装置由聚L-乳酸（PLLA）制成，虽然使装置具有所需的生物降解性能，但该材料却缺乏所需的机械性能。支架所需的支撑杆要厚得多（μm），与具有约80μm支杆厚度的永久性金属支架（例如Synergy或Xience）相比。较厚的支撑杆通过在血管内腔中暴露更多促血栓形成的物质，促进炎症并导致内皮细胞和血小板所经历的剪切应力发生显着的促血栓形成变化，从而导致支架失效。
因此，研究者旨在通过使用新兴的熔融静电直写（MEW）3D打印技术与聚己内酯还原氧化石墨烯（PCL-rGO）纳米复合材料油墨相结合，生产出具有细支杆（80μm）的可定制的支架状结构，从而提高机械性能。研究者打印了弯曲、直角、不同支撑间距等多种支架结构，为个性化支架设计提供了可能。并可以通过图案设计改变间距和增加打印层数来改变支架的弯曲强度。
为减少血栓的形成，支架最好能内皮化以及减少血小板的聚集等。PCL-rGO的复合支架相比单独PCL支架具有更好的内皮化作用。PCL-rGO表面也没有出现血小板的粘附增多，说明PCL-rGO不会增加血栓的形成。以上结果表明，PCL-rGO材料易于打印且具有很好的内皮化及减少血小板聚集的作用，有望开发成为未来的可降解心脏支架。
图1打印的PCL-rGO心脏支架
图2打印的PCL-rGO心脏支架的电镜图像
图3打印的PCL-rGO心脏支架的力学效果
图4内皮细胞的附着和增殖
图5血小板粘附的电镜图像
参考文献
Personalized,MechanicallyStrong,andBiodegradableCoronaryArteryStentsviaMeltElectrowriting
KatarzynaSomszor,OnurBas,FatemehKarimi,TaraShabab,NavidT.Saidy,AndreaJ.O’Connor,AmandaV.Ellis,DietmarHutmacher,andDanielE.Heath
ACSMacroLetters0,9
DOI:10./acsmacrolett.0c