Name: Stents bifurqués imprimés 4D avec des structures inspirées de Kirigami (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-07-25T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 52 s
Description: Découvrez la fabrication de stents bifurqués personnalisés par impression 4D avec des polymères à mémoire de forme. Cette méthode permet de créer des dispositifs médicaux compacts qui se déploient à température corporele pour traiter les vaisseaux sanguins.

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Ce travail a été soutenu par la subvention de l'Institute of Information and Communications Technology Planning and Evaluation (IITP) financée par le gouvernement coréen (MSIT) (No. 2018-0-01290, le développement d'un ensemble de données ouverts et d'une technologie de traitement cognitif pour le la reconnaissance des caractéristiques dérivées des mouvements non structurés des humains (policiers, agents de sécurité routière, piétons, etc.) utilisés dans les voitures autonomes) et de la subvention de l'Institut de recherche GIST (GRI) financée par le GIST en 2019.

1. Conception de maquette de vaisseau sanguin pour la démonstration
<ol><li>Définir le diamètre du navire principal proximal à 25 mm, les diamètres du vaisseau principal distal et la branche latérale égale à 22 mm. Définir la longueur totale des navires égale à 140 mm. Définir la longueur du navire principal proximal, le navire principal distal et la branche latérale à 6 5 mm, 75 mm et 65 mm, respectivement. Le vaisseau sanguin complet est représenté dans la figure 2 et la figure 3.</li>
	<li>Imprimez le modèle informatique du navire ramifié à l'aide d'une imprimante FDM 3D. Utilisez un filament en polycarbonate.</li>
</ol>2. Fabrication de maquette de vaisseau sanguin par moulage
<ol><li>Créez un contenant en forme de boîte qui abritera la pièce imprimée en 3D. Fixez les dimensions du contenant à 110 x 105 x 70 mm et utilisez une plaque acrylique.</li>
	<li>Avec le récipient ramifié imprimé en 3D placé au centre de la boîte, versez doucement le silicone à l'intérieur du récipient pour minimiser la formation de bulles. Séchez le silicone liquide et durcissonz-le pendant 36 à 48 h.</li>
	<li>Retirez le silicone solidifié du récipient et coupez-le en deux pour enlever la pièce imprimée en 3D. Rejoindre le silicone divisé à l'avion coupé. Le corps joint qui en résulte est la maquette des vaisseaux sanguins. Le résultat final est affiché Figure 4.</li>
</ol>3. Conception de l'endoprothèse ramifiée basée sur le kirigami
REMARQUE : La taille de l'endoprothèse ramifiée est faite pour s'adapter confortablement à l'intérieur de la voie en forme de Y de la maquette de vaisseau sanguin. L'intérieur est fait creux, et les mailles tubulaires de surface sont conçues pour se plier fonctionnellement et revenir à la configuration complète dépliée.
<ol><li>Concevoir le tronc de l'endoprothèse bifurquée en suivant des motifs ondulés semblables aux endoprothèses conventionnelles. Définir le diamètre du tronc à 22 mm et la longueur du tronc à 38 mm.</li>
	<li>Concevoir les branches bifurquées pour être un cylindre, comme le montre la figure 5B. Définir le diamètre de la branche à 18 mm et la longueur de la branche à 34 mm.</li>
	<li>Définir la longueur totale de l'endoprothèse à 72 mm. La forme finale est indiquée dans la figure 6.</li>
</ol>4. Impression 3D avec filaments SMP
<ol><li>Imprimez l'endoprothèse bifurquée dans une imprimante FDM 3D à l'aide d'un filament SMP. La composition principale de ce filament est le polyuréthane. Le vendeur commercial fournit également ces filaments sous forme de granulés afin que l'utilisateur final puisse également ajouter des substances supplémentaires pour adapter les caractéristiques du matériau (Figure 7).</li>
	<li>Utilisez un logiciel de découpe pour le découpage du modèle et pour contrôler les paramètres de l'imprimante 3D. Fixer la température extrudeuse à 230 oC et la température du lit de l'imprimante à la température ambiante. Définir la hauteur de la couche à 0,1 mm pour minimiser l'effet d'escalier.</li>
	<li>Définir la vitesse d'impression à 3 600 mm/min. Définir le pourcentage de remplissage intérieur à 80 %. Inclure la formation de support pendant l'impression, ce qui est nécessaire parce que la structure est creuse à l'intérieur. La figure 8 illustre le processus d'impression.</li>
</ol>5. Lisser la surface
REMARQUE : Les étapes suivantes sont nécessaires parce que les surfaces rugueuses peuvent endommager les navires par abrasion.
<ol><li>Retirez les supporters à l'aide de coupeurs (Figure 9A). Les supporters sont attachés à l'intérieur de l'endoprothèse. Lorsque vous retirez les endoprothèses, faites preuve d'une extrême prudence pour éviter de déchirer les endoprothèses.</li>
	<li>Frotter la surface contre du papier de verre (Figure 9B) pour enlever les lignes de couche, les stries ou les imperfections sur la surface imprimée. Un polissage répété peut être nécessaire lorsque les supporters sont enlevés par les coupeurs.</li>
	<li>Peignez la surface à l'aide d'un spray dans un endroit bien aéré et portez un masque personnel. Nettoyer, sabler et sécher la surface. Protégez-vous contre la pulvérisation excessive en appliquant de fines couches de peintures répétées. Utilisez des peintures noires pour rehausser le contraste entre la maquette du navire en silicone et l'endoprothèse (Figure 9C).</li>
</ol>6. Déformer l'endoprothèse bifurquée
<ol><li>Placez les endoprothèses bifurquées dans de l'eau chaude de sorte que la température est au-dessus de la température de transition en verre. Lorsque l'endoprothèse s'adoucit, poussez la moitié de la branche contre l'autre moitié. Nid une moitié dans l'autre moitié, comme le montre la figure 10A.</li>
	<li>Pliez les deux branches dans un seul cylindre afin qu'il puisse voyager à travers le navire principal. Effectuez le même processus de nidage à l'autre branche. Par la suite, les deux moitiés des cylindres sont fermées en une seule, comme le montre la figure 10B.</li>
</ol>7. Insertion de l'endoprothèse bifurquée dans les navires
<ol><li>Remplir un réservoir d'eau chaude. Fixer la température de l'eau à 55-60 oC. Immerger la maquette du récipient en silicone à l'intérieur du réservoir. Orientez la maquette de telle sorte que le navire principal est au-dessus et les branches sont ci-dessous.</li>
	<li>Insérez l'endoprothèse bifurquée pliée dans l'ouverture de la maquette du récipient en silicone d'en haut. Orientez l'endoprothèse bifurquée pliée de telle sorte que ses branches sont vers l'ouverture. L'endoprothèse bifurquée pliée commencera à s'agrandir, et les branches inférieures se diviseront de telle sorte que chaque branche glissera vers sa voie d'accouplement à partir du noyau de bifurcation des vaisseaux en forme de Y (figure 12).</li>
</ol>

<ol><li>Migliavacca, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stainless+and+shape+memory+alloy+coronary+stents%3A+a+computational+study+on+the+interaction+with+the+vascular+wall%5BTitle%5D)+AND+%22Biomechanics+and+Modeling+in+Mechanobiology%22%5BJournal%5D)">Stainless and shape memory alloy coronary stents: a computational study on the interaction with the vascular wall.</a> Biomechanics and Modeling in Mechanobiology. 2 (4), 205-217 (2004).</li>
<li>Kuribayashi, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-deployable+origami+stent+grafts+as+a+biomedical+application+of+Ni-rich+TiNi+shape+memory+alloy+foil%5BTitle%5D)+AND+%22Material+Science+and+Engineering+A%22%5BJournal%5D)">Self-deployable origami stent grafts as a biomedical application of Ni-rich TiNi shape memory alloy foil.</a> Material Science and Engineering A. 419, 131-137 (2006).</li>
<li>Suwaidi, A. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Immediate+and+long-term+outcome+of+intracoronary+stent+implantation+for+true+bifurcation+lesions%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+College+of+Cardiology%22%5BJournal%5D)">Immediate and long-term outcome of intracoronary stent implantation for true bifurcation lesions.</a> Journal of the American College of Cardiology. 35 (4), 929-936 (2000).</li>
<li>Mao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sequential+self-folding+structures+by+3D+printed+digital+shape+memory+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Sequential self-folding structures by 3D printed digital shape memory polymers.</a> Scientific Reports. 5, 13616(2015).</li>
<li>Ge, Q., Qi, H. J., Dunn, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Active+materials+by+four-dimension+printing%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Active materials by four-dimension printing.</a> Applied Physics Letters. 103, 131901(2013).</li>
<li>Wu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-shape+active+composites+by+3D+printing+of+digital+shape+memory+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Multi-shape active composites by 3D printing of digital shape memory polymers.</a> Scientific Reports. 6, 24224(2016).</li>
<li>Chen, S., Zhang, Q., Feng, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+printing+of+tunable+shape+memory+polymer+blends%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">3D printing of tunable shape memory polymer blends.</a> Journal of Materials Chemistry C. 5, 8361-8365 (2017).</li>
<li>Qi, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multimaterial+4D+printing+with+tailorable+shape+memory+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Multimaterial 4D printing with tailorable shape memory polymers.</a> Scientific Reports. 6, 31110(2016).</li>
<li>Lendlein, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biodegradable%2C+elastic+shape-memory+polymers+for+potential+biomedical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Biodegradable, elastic shape-memory polymers for potential biomedical applications.</a> Science. 296, 1673-1676 (2002).</li>
<li>Lendlein, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shape+memory+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+chemie%22%5BJournal%5D)">Shape memory polymers.</a> Angewandte chemie. 41, 2034-2057 (2002).</li>
<li>Baer, G. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+and+in+vitro+deployment+of+a+laser-activated+shape+memory+polymer+vascular+stent%5BTitle%5D)+AND+%22BioMedical+Engineering+OnLine%22%5BJournal%5D)">Fabrication and in vitro deployment of a laser-activated shape memory polymer vascular stent.</a> BioMedical Engineering OnLine. 6, 43(2007).</li>
<li>Wache, H. M., Tartakowska, D. J., Hentrich, A., Wagner, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+polymer+stent+with+shape+memory+effect+as+a+drug+delivery+system%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Science%3A+Materials+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">Development of a polymer stent with shape memory effect as a drug delivery system.</a> Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 14 (2), 109-112 (2003).</li>
<li>Shyu, T. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+kirigami+approach+to+engineering+elasticity+in+nanocomposites+through+patterned+defects%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">A kirigami approach to engineering elasticity in nanocomposites through patterned defects.</a> Nature Materials. 14, 785-789 (2015).</li>
<li>Rossiter, J., Sareh, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kirigami+design+and+fabrication+for+biomimetic+robotics%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+SPIE%22%5BJournal%5D)">Kirigami design and fabrication for biomimetic robotics.</a> Proc. SPIE. 9055, Bioinspiration, Biomimetics, and Bioreplication. 90550G (2014).</li>
<li>Kim, T., Lee, Y. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shape+transformable+bifurcated+stents%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Shape transformable bifurcated stents.</a> Scientific Reports. 8, 13911(2018).</li>
</ol>

Les auteurs n'ont rien à révéler.

Les endoprothèses sont souvent utilisées pour dégager les voies internes obstruées telles que les vaisseaux sanguins et les voies respiratoires des patients. L'opération chirurgicale des endoprothèses d'insertion exige l'examen soigneux de la maladie du patient et des caractéristiques anatomiques humaines. La forme du navire est complexe et des conditions de ramification variées existent. Cependant, les procédures opérationnelles standard d'endoprothèse sont basées sur des endoprothèses produites en série avec des taille...

Les endoprothèses sont utilisées pour élargir les passages rétrécis ou sténosés chez l'homme, comme les vaisseaux sanguins et les voies respiratoires. Les endoprothèses sont des structures tubulaires qui ressemblent aux passages et soutiennent mécaniquement les passages de l'effondrement ultérieur. Typiquement, les endoprothèses métalliques auto-expansion (SEMS) sont largement adoptées. Ces endoprothèses sont fabriquées à partir d'alliages composés de cobalt-chrome (acier inoxydable) et de nickel-titanium (nitinol)1,2. L'inconvénient des endoprothèses métalliques est que la nécrose de pression peut exister là où les fils métalliques de l'endoprothèse entrent en contact avec les tissus vivants et les endoprothèses sont touchées. En outre, les vaisseaux du corps peuvent être de forme irrégulière et sont beaucoup plus complexes que de simples structures tubulaires. En particulier, il existe de nombreuses procédures cliniques spécialisées pour installer des endoprothèses dans les lumens ramifiés. Dans un lumen en forme de Y, deux endoprothèses cylindriques sont insérées simultanément et jointes à une branche3. Pour chaque branche supplémentaire, une intervention chirurgicale supplémentaire doit être effectuée. La procédure nécessite des médecins spécialement formés, et l'insertion est extrêmement difficile en raison des caractéristiques saillantes des endoprothèses ramifiées.
La complexité de la forme des endoprothèses bifurquées en fait une cible très appropriée pour l'impression 3D. Les endoprothèses conventionnelles sont produites en masse dans des tailles et des formes standardisées. En utilisant la méthode de fabrication d'impression 3D, il est possible de personnaliser la forme de l'endoprothèse pour chaque patient. Parce que les formes sont faites en ajoutant à plusieurs reprises couche par couche des formes sectionnelles de l'objet cible, en théorie, cette méthode peut être utilisée pour fabriquer des pièces de n'importe quelle forme et taille. Les endoprothèses conventionnelles sont pour la plupart cylindriques. Cependant, les vaisseaux humains ont des branches, et les diamètres changent le long des tubes. En utilisant l'approche proposée, toutes ces variations de formes et de tailles peuvent être prises en compte. En outre, bien qu'ils ne aient pas été démontrés, les matériaux utilisés peuvent également changer au sein d'un seul stent. Par exemple, nous pouvons utiliser des matériaux plus rigides lorsque le soutien est nécessaire et des matériaux plus doux où une plus grande flexibilité est nécessaire.
L'exigence de changement de forme des endoprothèses bifurquées nécessite l'impression 4D, à savoir l'impression 3D avec la considération supplémentaire du temps. Les structures imprimées en 3D formées à l'aide de matériaux spécialisés peuvent être programmées pour changer leur forme par une stimulation externe, comme la chaleur. La transformation est auto-soutenue et ne nécessite aucune source d'énergie externe. Un matériau spécial qui convient à l'impression 4D est un SMP4,5,6,7,8,9, qui présente des effets de mémoire de forme lorsqu'il est exposé à un température de transition de déclenchement de verre spécifique au matériau. À cette température, les segments deviennent mous de sorte que la structure retrouve sa forme d'origine. Une fois la structure imprimée en 3D, elle est chauffée à une température légèrement supérieure à la température de transition du verre. À ce stade, la structure devient molle, et nous sommes en mesure de déformer la forme en appliquant des forces. Tout en maintenant les forces appliquées, la structure est refroidie, se durcit et conserve sa forme déformée, même après que les forces appliquées sont enlevées. Par la suite, à l'étape finale, lorsque la structure doit retrouver sa forme d'origine, comme le moment où la structure atteint le site cible, la chaleur est fournie de sorte que la structure atteigne sa température de transition en verre. Enfin, la structure retrouve sa forme originale mémorisée. La figure 1 illustre les différentes étapes expliquées précédemment. Les SMP peuvent être facilement étirés, et il ya quelques SMP qui sont biocompatibles et biodégradables9,10. Il existe de nombreuses utilisations pour les SMP dans le domaine de la médecine9,10, et les endoprothèses11,12 sont l'un d'eux.
Les motifs des endoprothèses et la conception pliante suivent la conception japonaise de découpe de papier appelée « kirigami ». Ce processus ressemble à la technique bien connue de pliage de papier appelée « origami », mais la différence est qu'en plus du pliage, la coupe du papier est également autorisée dans la conception. Cette technique a été utilisée dans les arts et a également été appliquée dans les applications d'ingénierie2,3,13,14. En bref, kirigami peut être utilisé pour transformer une structure planaire en une structure tridimensionnelle en appliquant des forces à des endroits spécialement conçus. Dans nos exigences de conception, l'endoprothèse doit être une forme cylindrique simple lorsqu'il est inséré dans les voies, et le cylindre doit se diviser le long de sa longueur où chaque moitié doit se dérouler à une forme entièrement cylindrique au navire ramifié ciblé. La solution réside dans le fait que le navire principal et les branches latérales sont repliés dans un seul cylindre de sorte que les branches latérales n'interfèrent pas avec les parois des navires pendant l'insertion. Le signal de commande qui se déroule provient de l'augmentation de la température ambiante au-dessus de la température de transition en verre du SMP. En outre, le pliage sera effectué à l'extérieur du corps du patient en ramollissant l'endoprothèse bifurquée imprimée en 3D et en pliant la branche latérale dans le récipient principal.
Les méthodes conventionnelles ont exigé l'insertion de plusieurs endoprothèses cylindriques dont le nombre est égal au nombre de branches. Cette méthode était inévitable parce que les saillies des branches latérales empêchaient les parois des voies et rendaient impossible l'insertion d'un stent bifurqué complet dans son intégralité. En utilisant la structure kirigami et l'impression 4D, les problèmes ci-dessus peuvent être résolus. Ce protocole montre également la visualisation de l'efficacité de la méthode proposée à l'aide d'un modèle de vaisseau en silicone fabriqué après la forme des vaisseaux sanguins. Grâce à cette maquette, l'efficacité de l'invention proposée au cours du processus d'insertion et d'autres possibilités de nouvelles applications peuvent être vus.
Le but de ce protocole est de décrire clairement les étapes de l'impression d'un SMP à l'aide d'une imprimante de modélisation de dépôt fusionnée (FDM). En outre, les techniques impliquées dans la déformation des endoprothèses bifurquées imprimées à l'état plié, l'insertion des endoprothèses pliées bifurquées sur le site cible, et la signalisation et le déploiement de la structure à sa forme originale sont donnés en détail. La démonstration de l'insertion utilise une maquette en silicone des vaisseaux sanguins. Le protocole fournit également les procédures impliquées dans la fabrication de cette maquette à l'aide d'une imprimante 3D et de moulage.

<table><tbody><tr><td>Fortus380mc</td><td>Stratasys</td><td>Fortus 380mc</td><td>Imprimante 3D FDM pour l’impression de maquette de vaisseaux sanguins</td></tr><tr><td>Imprimante 3D</td><td>Moment1 Moment</td><td>Moment 1</td><td>Imprimante 3D FDM pour l’impression de stent bifurqué</td></tr><tr><td>PC (blanc) Cartouche de filament</td><td>Stratasys</td><td>PC (blanc) Filament Cartouche</td><td>PC pour l’impression de maquette de vaisseaux sanguins</td></tr><tr><td>Logiciel PLM NX 10.0</td><td>Siemens</td><td>NX 10.0</td><td>Logiciel de modélisation CAO 3D</td></tr><tr><td>Papier de verre</td><td>DAESUNG</td><td>CC-600CW</td><td>Élancer la surface du stent bifurqué&nbsp ;</td></tr><tr><td>Filament polymère à mémoire de forme</td><td>SMP Technologies Inc</td><td>MM-5520</td><td>Filament polymère à mémoire de forme</td></tr><tr><td>silicium</td><td>Shinetus</td><td>KE-1606</td><td>silicium pour maquette de vaisseau sanguin</td></tr><tr><td>Simplify3D</td><td>Simplify3D</td><td>Simplify3D 4.0.1</td><td>Logiciel de tranchage pour le tranchage de modèles&nbsp ;</td></tr></tbody></table>

stents bifurqués imprimés 4d avec des structures inspirées de kirigami

4D Printed Bifurcated Stents with Kirigami-Inspired Structures

Les navires ramifiés, généralement sous la forme de la lettre « Y », peuvent être rétrécis ou bloqués, ce qui entraîne de graves problèmes de santé. Les endoprothèses bifurquées, qui sont creuses à l'intérieur et en forme extérieure aux vaisseaux ramifiés, insérées chirurgicalement à l'intérieur des vaisseaux ramifiés, agissent comme une structure de soutien de sorte que les fluides corporels puissent librement voyager à travers l'intérieur des endoprothèses sans obstrués par les navires rétrécis ou bloqués. Pour qu'un stent bifurqué soit déployé sur le site cible, il doit être injecté à l'intérieur du navire et se déplacer à l'intérieur du navire pour atteindre le site cible. Le diamètre du navire est beaucoup plus petit que la sphère délimitée de l'endoprothèse bifurquée; ainsi, une technique est nécessaire pour que l'endoprothèse bifurquée reste assez petite pour traverser le navire et s'étende au navire ramifié ciblé. Ces deux conditions conflictuelles, c'est-à-dire assez petites pour passer à travers et assez grandes pour soutenir structurellement des passages rétrécis, sont extrêmement difficiles à satisfaire simultanément. Nous utilisons deux techniques pour répondre aux exigences ci-dessus. Tout d'abord, du côté matériel, un polymère de mémoire de forme (SMP) est utilisé pour auto-initier les changements de forme de petit à grand, c'est-à-dire, étant petit lorsqu'il est inséré et devenant grand au site cible. Deuxièmement, du côté de la conception, un motif kirigami est utilisé pour plier les tubes de ramification dans un seul tube avec un diamètre plus petit. Les techniques présentées peuvent être utilisées pour concevoir des structures qui peuvent être compactées pendant le transport et revenir à leur forme fonctionnellement habile lorsqu'elles sont activées. Bien que nos travaux soient ciblés sur les endoprothèses médicales, les problèmes de biocompatibilité doivent être résolus avant l'utilisation clinique réelle.

Dans ce protocole, nous avons montré les procédures requises pour fabriquer un stent bifurqué. L'endoprothèse utilise une structure kirigami pour permettre à l'endoprothèse bifurquée de se plier en un tube cylindrique compact, qui est très approprié pour glisser à travers les voies étroites des vaisseaux sanguins. Le SMP permet à la structure pliée de retrouver sa forme d'origine lorsque la température atteint la température de transition du verre. La forme originale, imprimée en 3D à l'aide du matériau SMP, correspond é...

À l'aide d'une imprimante 3D, un filament polymère de mémoire de forme est extrudé pour former une structure tubulaire ramifiée. La structure est modelée et façonnée de telle sorte qu'elle puisse se contracter sous une forme compacte une fois pliée, puis revenir à sa forme formée lorsqu'elle est chauffée.

Stents bifurqués imprimés 4D avec des structures inspirées de Kirigami

Branched vessels, typically in the form of the letter &#34;Y,&#34;&#160;can be narrowed or blocked, resulting in serious health problems. Bifurcated ...

Les polymères à mémoire de forme peuvent être programmés pour changer de forme lorsque certaines conditions sont remplies. Les imprimantes 3D peuvent produire ces formes en empilant les couches après les couches, ce qui nous permet de rendre n’importe quelle forme imaginable. Dans cette vidéo, nous démontrons comment nous pouvons produire des en-ents qui peuvent être réduits à une forme compacte lors de la livraison, et récupérer à la forme la plus complexe au bon moment.Par l’utilisation de cette méthode, il est possible de concevoir des en-ents personnalisés pour chaque patient, parce que tout ce qui peut être conçu peut être exactement fabriqué à l’aide de l’imprimante 3D. Réglez le diamètre du navire principal proximal à 25 millimètres. Ensuite, réglez les diamètres du récipient principal distal et de la branche latérale égale à 22 millimètres.Réglez la longueur totale des navires égale à 140 millimètres. Ensuite, réglez la longueur du navire principal proximal à 65 millimètres, le navire principal distal à 75 millimètres et la branche latérale à 65 millimètres. Le modèle informatique du navire ram ramdimensionné est ensuite imprimé à l’aide d’une imprimante 3D de modélisation des dépôts fusionnés et d’un filament en polycarbonate.Créez un récipient en forme de boîte qui abritera la pièce imprimée en 3D. Réglez les dimensions du récipient à 110 par 105 par 70 millimètres et utilisez une plaque acrylique. À l’aide d’un récipient ramé imprimé en 3D placé au centre de la boîte, versez doucement le silicone à l’intérieur du récipient pour minimiser la formation de bulles.Séchez le silicone liquide et durcissez-le de 36 à 48 heures. Une fois durci, retirez le silicone solidifié du récipient et coupez-le en deux pour enlever la pièce imprimée en 3D. Rejoindre le silicone divisé au plan coupé.Le corps joint qui en résulte est la maquette des vaisseaux sanguins. Concevoir le tronc du stent bifurqué en suivant des motifs ondulés semblables aux enchevêtrés conventionnels, et concevoir les branches bifurquées pour être un cylindre. Pour le tronc, réglez le diamètre à 22 millimètres et la longueur à 38 millimètres.Pour la branche, réglez le diamètre à 18 millimètres et la longueur à 34 millimètres. Enfin, réglez la longueur totale du stent à 72 millimètres. Imprimez le stent bifurqué dans une imprimante 3D de modélisation de dépôt fusionnée à l’aide d’un filament de polymère de mémoire de forme.La composition principale de ce filament est le polyuréthane. Utilisez un logiciel de tranchage pour le tranchage de modèles et pour contrôler les paramètres de l’imprimante 3D. Réglez la température de l’extrème à 230 degrés Celsius et la température du lit de l’imprimante à température ambiante.En outre, réglez la hauteur de la couche à 0,1 millimètres pour minimiser l’effet d’escalier. Ensuite, réglez la vitesse d’impression à 3 600 millimètres par minute et réglez la quantité de pourcentage de remplissage intérieur à 80 pour cent. Inclure la formation de support pendant l’impression, ce qui est nécessaire parce que l’intérieur de la structure est creux.Lissez la surface car les surfaces rugueuses peuvent endommager les vaisseaux par abrasion. Retirez les supporters à l’aide de coupeurs. Les supporters sont attachés à l’intérieur du stent.Lors de l’enlèvement des en-deux, faites preuve d’une extrême prudence pour éviter de déchirer les en-deux. Frottez la surface contre du papier de verre pour enlever les lignes de couche, les stries ou les imperfections sur la surface imprimée. Un polissage répété peut être nécessaire lorsque les supporters sont enlevés par les coupeurs.Avant la peinture, nettoyez, poncez et séchez la surface de l’enhent. Peindre la surface à l’aide d’un spray dans un endroit bien ventilé et porter un masque personnel. Protégez-vous contre la surésprayage en appliquant de fines couches de peintures répétées.Utilisez des peintures noires pour améliorer le contraste entre la maquette du récipient en silicone et le stent. Placez les enfiles bifurquées dans de l’eau chaude de sorte que la température soit au-dessus de la température de transition du verre. Lorsque le stent s’adoucit, poussez la moitié de la branche contre l’autre moitié.Nichez la moitié dans l’autre moitié. Effectuez le même processus de nidification à l’autre branche. Par la suite, les deux moitiés des cylindres sont fermées en une seule.Maintenant, pliez les deux branches en un seul cylindre afin qu’il puisse voyager à travers le navire principal. Immerger la maquette du récipient en silicone à l’intérieur du réservoir rempli d’eau chaude. Orientez la maquette de telle sorte que le navire principal est au-dessus, et les branches sont en dessous.Maintenant, insérez le stent plié et bifurqué dans l’ouverture de la maquette du récipient en silicone. Orientez le stent plié et bifurqué de telle sorte que ses branches soient orientées vers l’ouverture. Le stent plié bifurqué commencera à se développer, et les branches inférieures se diviseront de telle sorte que chaque branche glissera vers sa voie d’accouplement à partir du noyau de bifurcation des vaisseaux en forme de Y.Le stent utilise la structure kiragami pour permettre au stent bifurqué de se plier dans un tube cylindrique compact, qui est très approprié pour glisser à travers les voies étroites des vaisseaux sanguins. Le polymère de mémoire de forme permet à la structure pliée de revenir à sa forme originale lorsque la température atteint la température de transition du verre. La forme d’origine correspond étroitement aux vaisseaux ram ramicaux.Assurez-vous de régler la température du lit de l’imprimante à température ambiante. Nous avons subi une déformation non désirée de la structure lorsque la température du lit d’imprimante a été réglée plus haut. Le polyuréthane peut être remplacé par un polymère qui a un effet de mémoire de forme.Cependant, la température optimale ou la mémorisation est différente selon le matériau utilisé. La procédure produit des enhents bifurqués qui peuvent être insérés dans un vaisseau sanguin en forme de Y avec une seule opération. Par rapport aux opérations multiples que nous utilisons pour les en-ents conventionnels.Notre méthode peut être utilisée pour traiter la maladie coronarienne et les vaisseaux sanguins bloqués par des plaques. La procédure peut également ouvrir un passage comme le canal biliaire, les bronches et les uretères.

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JoVE Journal

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Ingénierie

Un modèle d'implantation d'une endoprothèse dans l'artère carotide souris est décrite. Comparé à d'autres méthodes similaires, cette procédure est très rapide, simple et accessible, offrant la possibilité d'étudier d'une manière pratique, la réaction de la paroi vasculaire à différents stents à élution médicamenteuse et les mécanismes moléculaires de la resténose.

Un modèle murin d&#39;implantation d&#39;une endoprothèse dans l&#39;artère carotide pour l&#39;étude de la resténose

Les implants de stent dans des courbures artérielles sténosées sont sujets à des défaillances de « type IV » impliquant la rupture transversale complète des stents et le déplacement linéaire des parties fracturées. Nous présentons un protocole pour la détection des structures d’écoulement secondaire (vorticales) dans un modèle d’artère courbe, en aval des défaillances de stent de « type IV » cliniquement pertinentes.

Etude expérimentale des structures de flux secondaire en aval d&#39;un échec Modèle Type IV Stent dans une section d&#39;essai de 180 ° Artère Curved

Nos objectifs étaient de concevoir, fabriquer et tester stents ferromagnétiques pour la capture des cellules endothéliales. Dix stents ont été testés pour la fracture et 10 autres stents ont été testés pour le magnétisme retenu. Enfin, 10 stents ont été testés in vitro et 8 autres stents ont été implantés dans 4 porcs pour montrer capture et la conservation cellule.

Ferromagnétique Bare Metal Stent pour endothéliale capture de cellules et de la conservation

Dans le protocole, nous présentons une méthode pour fabriquer une endoprothèse de petit calibre en prenant en sandwich une endoprothèse expansible par ballonnet entre deux couches de polyuréthane nanofibreux électrofilées.

Fabrication de petit calibre endoprothèses Utilisation Électrofilage et ballon expansible métal nu Stents

Nous fournissons un protocole généralisé basé sur une stratégie de bioprinting microfluidiques pour génie un lit vasculaire microfibreux, où un type de cellule secondaire pourrait être encore semé dans l’espace interstitiel de cette structure microfibreux pour générer des organoids et des tissus vascularisés.

Microfluidique Bioprinting génie vascularisé tissus et organoïdes

Nous présentons ici un protocole pour utiliser trois modèles imprimés dimensionnelles pour la planification préopératoire et réorganisation peropératoire des emplacements vasculaires compliqués lorsque vous manipulez une anomalie aortique congénitale.

Impression en trois dimensions d’une anomalie aortique complexe

Nous décrivons une technique nouvelle, rentable, et efficace pour la livraison percutanée des implants coronaires tridimensionnels imprimés pour créer des modèles de porcs à coffre fermé de la maladie cardiaque ischémique. Les implants ont été fixés en place à l’aide d’un cathéter d’extension mère-enfant avec un taux de réussite élevé.

Nouvelle approche percutanée pour le déploiement d’implants de sténose coronaire imprimés en 3D dans les modèles porcins de la maladie cardiaque ischémique

La méthode présentée offre un moyen innovant d’ingénierie de structures de fibres biomimétiques dans des échafaudages tridimensionnels (3D) (par exemple, des feuillets de valve cardiaque). Des géométries conductrices imprimées en 3D ont été utilisées pour déterminer la forme et les dimensions. L’orientation et les caractéristiques des fibres étaient réglables individuellement pour chaque couche. Plusieurs échantillons peuvent être fabriqués dans une seule configuration.

Combinaison de l’impression 3D et de l’électrofilage pour fabriquer des feuillets valvulaires cardiaques biomimétiques

Les volets d’ingénierie nécessitent un réseau vasculaire fonctionnel intégré. Dans ce protocole, nous présentons une méthode de fabrication d’un lambeau de tissu imprimé en 3D contenant un réseau vasculaire hiérarchique et ses anastomoses microchirurgicales directes à l’artère fémorale du rat.

Fabrication de volets vasculaires artificiels à l’aide de technologies d’impression 3D

Ici, nous présentons un protocole pour fabriquer librement suspendus, micron / submicroniques fibres de polymère d'échelle et des structures "web-like" générés via automatisé procédure d'écriture directe au moyen d'un système de distribution à 3 axes.

Prescrit 3-D Direct Rédaction de Micron / Sous-micron Structures Échelle de fibres en suspension par l&#39;intermédiaire d&#39;un système de distribution robotique

Découvrez la fabrication de stents bifurqués personnalisés par impression 4D avec des polymères à mémoire de forme. Cette méthode permet de créer des dispositifs médicaux compacts qui se déploient à température corporele pour traiter les vaisseaux sanguins.

Stents bifurqués imprimés 4D avec des structures inspirées de Kirigami

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