Stents bifurcados impresos en 4D con estructuras inspiradas en kirigami

Los polímeros de memoria de forma se pueden programar para cambiar de forma cuando se cumplen ciertas condiciones. Las impresoras 3D pueden producir estas formas apilando capas tras capas, lo que nos permite hacer cualquier forma imaginable. En este video, demostramos cómo podemos producir stents que se pueden encogir a una forma compacta cuando se entregan, y recuperarse a la forma más compleja en el momento adecuado.

Mediante el uso de este método, es posible diseñar stents personalizados para cada paciente, ya que cualquier cosa que se pueda diseñar se puede fabricar exactamente utilizando la impresora 3D. Ajuste el diámetro del recipiente principal proximal a 25 milímetros. A continuación, establezca los diámetros del recipiente principal distal y la rama lateral igual a 22 milímetros.

Establezca la longitud total de los buques igual a 140 milímetros. A continuación, establezca la longitud del recipiente principal proximal en 65 milímetros, el recipiente principal distal en 75 milímetros, y la rama lateral a 65 milímetros. El modelo informático del recipiente ramificado se imprime mediante una impresora 3D de modelado de deposición fusionada y un filamento de policarbonato.

Cree un contenedor en forma de caja que albergará la pieza impresa en 3D. Establezca las dimensiones del contenedor en 110 por 105 por 70 milímetros y utilice una placa de acrílico. Con un recipiente ramificado impreso en 3D colocado en el centro de la caja, vierta suavemente la silicona dentro del recipiente para minimizar la formación de burbujas.

Seque la silicona líquida y endurezca durante 36 a 48 horas. Una vez endurecido, retire la silicona solidificada del recipiente y córte por la mitad para retirar la pieza impresa en 3D. Reúna la silicona dividida en el plano de corte.

El cuerpo unido resultante es la maqueta de vasos sanguíneos. Diseñe el tronco del stent bifurcado siguiendo patrones ondulados similares a los stents convencionales, y diseñe las ramas bifurcadas para que sean un cilindro. Para el tronco, establezca el diámetro en 22 milímetros y la longitud en 38 milímetros.

Para la rama, establezca el diámetro en 18 milímetros y la longitud en 34 milímetros. Finalmente, establezca la longitud total del stent en 72 milímetros. Imprima el stent bifurcado en una impresora 3D de modelado de deposición fusionada utilizando un filamento de polímero de memoria de forma.

La composición principal de este filamento es el poliuretano. Utilice el software de corte para el corte de modelos y para controlar la configuración de la impresora 3D. Ajuste la temperatura del extrusor a 230 grados centígrados y la temperatura de la cama de la impresora a temperatura ambiente.

Además, establezca la altura de la capa en 0,1 milímetros para minimizar el efecto de escalera. A continuación, establezca la velocidad de impresión en 3.600 milímetros por minuto y establezca la cantidad de porcentaje de relleno interior en 80 por ciento. Incluya la formación del patrocinador durante la impresión, que es necesario porque el interior de la estructura es hueco.

Suavizar la superficie, ya que las superficies rugosas pueden dañar los vasos por abrasión. Retire los apoyos con cortadores. Los partidarios están unidos en el interior del stent.

Al retirar los stents, tenga mucho cuidado para evitar romper los stents. Frote la superficie contra papel de lija para eliminar las líneas de capa, estrías o imperfecciones en la superficie impresa. Es posible que se necesite un pulido repetido cuando los promotores retiran los apoyos.

Antes de pintar, limpie, lije y seque la superficie del stent. Pinta la superficie con un spray en un lugar bien ventilado y usa una máscara personal. Protéjase del exceso de pulverización aplicando finas capas de pinturas repetidas.

Utilice pinturas negras para mejorar el contraste entre la maqueta del recipiente de silicona y el stent. Coloque los stents bifurcados en agua tibia de modo que la temperatura esté por encima de la temperatura de transición del vidrio. Cuando el stent se ablande, empuje la mitad de la rama contra la otra mitad.

Anida una mitad dentro de la otra mitad. Realice el mismo proceso de anidamiento en la otra rama. Posteriormente, las dos mitades de los cilindros se cierran en una.

Ahora, doblar las dos ramas en un solo cilindro para que pueda viajar a través del recipiente principal. Sumerja la maqueta del recipiente de silicona dentro del tanque lleno de agua tibia. Oriente la maqueta de tal manera que el recipiente principal esté por encima, y las ramas están abajo.

Ahora, inserte el stent plegado y bifurcado en la abertura de la maqueta del recipiente de silicona. Oriente el stent plegado y bifurcado de tal manera que sus ramas estén hacia la abertura. El stent plegado y bifurcado comenzará a expandirse, y las ramas inferiores se dividirán de tal manera que cada rama se deslizará hacia su camino de acoplamiento desde el núcleo de bifurcación de los vasos en forma de Y.

El stent utiliza estructura kiragami para permitir que el stent bifurcado se doble en un tubo cilíndrico compacto, que es muy adecuado para deslizarse a través de las estrechas vías de los vasos sanguíneos. El polímero de memoria de forma permite que la estructura plegada vuelva a su forma original cuando la temperatura alcanza la temperatura de transición del vidrio. La forma original coincide estrechamente con los vasos ramificados.

Asegúrese de ajustar la temperatura de la cama de la impresora a temperatura ambiente. Experimentamos deformación no deseada de la estructura cuando la temperatura de la cama de la impresora se estableció más alto. El poliuretano puede ser reemplazado por un polímero que tiene efecto de memoria de forma.

Sin embargo, la temperatura óptima o la memorización es diferente dependiendo del material utilizado. El procedimiento produce stents bifurcados que se pueden insertar en un vaso sanguíneo en forma de Y con una sola operación. En comparación con múltiples operaciones que utilizamos para stents convencionales.

Nuestro método se puede utilizar para tratar la enfermedad de las arterias coronarias y los vasos sanguíneos bloqueados por placas. El procedimiento también puede abrir el conducto como conductos biliares, bronquios y uréteres.