生物可降解冠状动脉支架是永久性支架的替代品。这些设备被设计为在血管愈合后降解,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。当前的挑战是制造具有薄的支柱和足够的机械强度的支架。
近日,乔治亚理工大学生物医学工程系的AdamW.Martinez团队在ACSMacroLetters期刊上发表了题为“Personalized,MechanicallyStrong,andBiodegradableCoronaryArteryStentsviaMeltElectrowriting”的文章,阐述了他们在生物可降解冠状动脉支架方面的研究。
该文章描述了一种自底向上,与基础聚合物相比具有超细纤维和卓越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,熔融电写(MEW)可用于3D打印具有细支杆(60-80μm)和支架应用所需的高度几何复杂性的复合结构。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对个性化支架进行增材制造。此外,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,且不会损害该材料的细胞相容性,并且可以用这些材料制造可定制的支架状结构,其撑杆的厚度为60μm,远低于临床使用的目标值。
永久性支架在大约一年后血管会萎缩。可生物降解冠状动脉支架最近成为永久性支架的一种很有吸引力的替代品,因为它们可以在血管再生过程中支持血管,降解并最终吸收为分子副产物,通过克雷布斯循环代谢,从而留下修复后的动脉。这将消除晚期并发症的风险。尽管可生物降解的支架具有潜在的优势,但首个临床可用的设备——AbbottVascular的生物可吸收的血管支架在临床试验中表现出较高的晚期血栓形成率,因而被市场淘汰。它的临床失败可以部分归因于不良的生物材料选择和支架设计。这些设备是由聚L-乳酸(PLLA)制成的,尽管它为设备提供了所需的生物降解性能,但该材料却缺乏所需的机械性能。
开发能够制造具有足够机械强度的可生物降解支架的生物材料系统和技术是可生物降解支架能够实现其临床和经济潜力之前必须解决的主要挑战之一。此外,确定可靠的自底向上制造技术还可以用于开发和制造个性化支架。通过使用新兴的熔体电写(MEW)增材制造技术结合聚己内酯还原氧化石墨烯(PCL-rGO)来生产具有细支杆(80μm)的可定制化支架状结构,研究者在这方面取得了重大进展。
PCL之所以被选作支架的基础材料,是因为其在许多医疗器械应用中作为可生物降解的材料在临床和法规上得到了良好的实践证明。它的熔点较低,有利于通过熔体技术进行制造。同时还具备缓慢的降解速度以及良好的机械性能但是,与传统的支架材料如钴铬相比,PCL的机械性能较差。因此研究者开发了PCL-rGO纳米复合材料,以改善设备的机械性能。石墨烯及其衍生物作为纳米填料已引起了广泛的