تلفيق الصغيرة العيار الدعامة-الطعوم عن طريق العزل الكهربائي وبالون توسيع الدعامات المعدنية العارية

الهدف العام من عملية التصنيع هذه هو تطوير دعامة وعائية صغيرة القطر عن طريق تغليف دعامة قابلة للتمدد بالبالون داخل طبقتين من ألياف البولي يوريثان النانوية المغزولة كهربائياً. ويساعدنا هذا البحث في تطوير دعامات وعائية صغيرة القطر تلتئم بسرعة كبيرة، ومن المحتمل أن تفتح المجال لتطبيقات طبية جديدة لم تُنفذ من قبل. وتكمن مزايا هذه التقنية في أن الدعامات الوعائية مصنوعة من ألياف نانوية بوليمرية تحاكي المصفوفة خارج الخلية.

تعتبر عملية التصنيع بسيطة أيضاً، وتوفر خصائص ميكانيكية وخصائص التصاق خلوي مواتية. للبدء، قم أولاً بصهر حوالي 8 milliliters من مادة دعم قابلة للذوبان في الماء من الدرجة الغذائية والمتوافقة حيوياً في أسطوانة مدرجة عند 155 degrees Celsius. كذلك، قم بتسخين القالب المعدني المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ، بطول 100 millimeter وعرض 3 millimeter، حتى يصل إلى 155 degrees Celsius.

بعد ذلك، أطفئ الفرن واغمس المندريل في مادة الدعم. ثم علق المندريل رأسيًا في الفرن واترك المادة تتصلب، وهو ما يجب أن يحدث عند حوالي 140 °C. ويجب أن يتساقط أي جزء زائد من المادة من الطرف.

قم بعد ذلك بتجهيز مجمّع المندريل (mandrel collector) الخاص بنظام الغزل الكهربائي. يتطلب ذلك وجود خلاط مختبري مزود بقضيب بلاستيكي ينتهي بمقبض لتثبيت المندريل. قم بإذابة مادة الدعم عن طرف المندريل حتى يتمكن من الالتصاق بالمقبض.

استخدم بعد ذلك حلقات مطاطية دائرية (O rings) على كلا جانبي المغزل لحماية المادة المغزولة كهربائياً من سلك التأريض، ثم قم بتأريض المغزل كهربائياً باستخدام سلك التأريض الذي يتخذ شكل حرف U. بعد ذلك، قم بتثبيت الطرف المكشوف من المغزل بمشبك قصير في النهاية البعيدة من أجل الدعم. وفي النهاية الأخرى، قم بتوصيل المغزل بقضيب التدوير الخاص بالمجانس المختبري.

قم بتثبيت كلا الدعامتين في المندريل (الأسطوانة) باستخدام البراغي، وقم بتأريض المندريل كهربائيًا. الآن، قم بإعداد نظام بثق البولي يوريثان السائل. أولاً، قم بتعبئة حقنة زجاجية سعة 5 mL تتوافق مع مضخة الحقن، بمحلول بولي يوريثان بتركيز 15% مُحضّر حديثًا، ثم قم بتثبيت إبرة من الفولاذ المقاوم للصدأ ذات طرف غير مدبب، والتي ستعمل كـ "سبينريت" (مغزل بثق).

مع مراعاة القطر الداخلي للمحقنة، قم ببرمجة المضخة لبث المحلول بمعدل 0.01 مل/دقيقة. ولمنع حدوث القوس الكهربائي، اعزل المحقنة عن الأجزاء الموصلة لمضخات المحاقن باستخدام رقائق مطاطية. ثم ضع المحقنة في المضخة بحيث تكون طرف المغزل على مسافة 20 سنتيمتر من جامع المغزل.

بعد ذلك، قم بتوصيل مولد الجهد العالي بالمغزل باستخدام مشبك تماسيح. وقبل البدء في عملية الغزل الكهربائي، قم بإيقاف تشغيل نظام طرد الهواء في خزانة استنشاق الغازات. وللتشغيل، ابدأ بتشغيل مضخة الحقنة وقم بتدوير المحور بسرعة 50 RPM تقريبًا.

ثم يتم تطبيق فرق جهد قدره 20 kilovolts بين المغزل والمجمع الدوار. ستبدأ ألياف البولي يوريثان النانوية في الترسيب على المجمع الدوار، وستظهر طبقة رقيقة خلال عدة دقائق. تُترك ألياف البولي يوريثان النانوية لتتراكم لمدة ساعتين لتكوين أنبوب منتظم.

بمجرد غزل الألياف النانوية، أعد تشغيل عادم غطاء الحماية، ثم ابدأ بإزالة المندريل من الدعامات البلاستيكية. بعد ذلك، قم بتمرير الدعامة القابلة للتوسيع بالبالون بعناية فوق الأنبوب المغزول كهربائيًا دون إتلاف الأنبوب. وإذا لزم الأمر، قم بتوسيع الدعامة قليلاً لسهولة انزلاقها.

بعد ذلك، قم بكبس الدعامة في الموقع المطلوب بحيث تكون محكمة على الأنبوب ولا تنزلق. سيساعد ذلك في منع انفصال الطبقات الداخلية والخارجية. أعد المندريل إلى التجهيزات، وواصل عملية الغزل الكهربائي كما سبق لمدة ثلاث ساعات لتصنيع طبقة خارجية على الدعامة الرقيعة.

بعد ذلك، بينما لا تزال على المغزل، قم بقص فائض البولي يوريثان دائرياً على مسافة تقريبية تبلغ واحد مليمتر من كل طرف من أطراف الدعامة باستخدام مشرط. ثم انقع المغزل والدعامة المطعمة في ماء منزوع الأيونات لإذابة مادة الدعم. استبدل الماء حسب الحاجة حتى تذوب مادة الدعم تماماً.

بعد ذلك، قم بإزالة الدعامة المزودة بغشاء (stent-graft) برفق من محور التشكيل (mandrel) واتركها لتجف في الهواء. لاختبار الدعامة، قم بتمريرها فوق بالون ثلاثي الطيات بقطر 3 mm، ثم قم بضغطها على البالون باستخدام أداة ضغط يدوية. وباستخدام المجهر، افحص الدعامة المضغوطة للتأكد من تجانس الضغط وخلوها من أي علامات فشل أخرى، مثل انفصال الطبقات أو ثقب في مادة الغطاء، وهو ما قد يحدث في حالة تشوه الدعامة.

إذا كانت النتيجة جيدة، قم بتوسيع الدعامة المطعمة لتصل إلى ثلاثة مليمترات عن طريق الضغط على البالون ثلاثي الطيات باستخدام جهاز نفخ ومياه. وبمجرد التوسع، استخدم المجهر لفحص الدعامة المطعمة مرة أخرى، وتأكد من التوسع المنتظم وعدم وجود أي علامات للفشل.

يمكن إنتاج ألياف نانوية عالية الجودة من البولي يوريثين باستخدام جهاز الغزل الكهربائي. يؤدي غزل ألياف البولي يوريثين النانوية باستخدام هذا الإعداد إلى تكوين طبقة موحدة من البولي يوريثين بمعدل 50 ميكرون من الألياف النانوية في الساعة. ويظهر تجعيد وتمدد الدعامة الغرسية صغيرة القطر الناتجة أن هذه الأجهزة قابلة للنشر باستخدام بالون قياسي ثلاثي الطيات دون حدوث تمدد غير متساوٍ أو ظهور علامات على فشل المادة.

بعد اتباع هذا الإجراء، يمكن تنفيذ طرق أخرى مثل الزرع في نماذج حيوانية لاستقصاء الوظائف والتحمل وخصائص أداء الجهاز. وأثناء محاولة تنفيذ هذا الإجراء، من المهم تذكر العمل داخل خزانة استخلاص كيميائية (fume-hood) مع إيقاف تشغيل نظام العادم أثناء عملية الغزل الكهربائي، ثم إعادة تشغيله قبل إزالة العينة.