Stent biforcati stampati in 4D con strutture ispirate a Kirigami

I polimeri a memoria di forma possono essere programmati per cambiare forma quando vengono soddisfatte determinate condizioni. Le stampanti 3D possono produrre queste forme impilando strati dopo strati, permettendoci di rendere immaginabile qualsiasi forma. In questo video, dimostriamo come possiamo produrre stent che possono essere ridotti in una forma compatta quando vengono consegnati e recuperare alla forma più complessa al momento giusto.

Con l'uso di questo metodo, è possibile progettare stent su misura per ogni paziente, perché tutto ciò che può essere progettato può essere prodotto esattamente utilizzando la stampante 3D. Impostare il diametro del contenitore principale prossimale su 25 millimetri. Quindi, impostare i diametri del contenitore principale distale e del ramo laterale pari a 22 millimetri.

Impostare la lunghezza totale dei vasi su 140 millimetri. Successivamente, impostare la lunghezza del contenitore principale prossimale su 65 millimetri, il contenitore principale distale a 75 millimetri e il ramo laterale a 65 millimetri. Il modello computerizzato del contenitore ramificato viene quindi stampato utilizzando una stampante 3D di modellazione della deposizione fusa e un filamento in policarbonato.

Creare un contenitore a forma di scatola che conseghi la parte stampata in 3D. Impostare le dimensioni del contenitore su 110 per 105 per 70 millimetri e utilizzare una piastra acrilica. Con un vaso ramificato stampato in 3D posto al centro della scatola, versare delicatamente il silicone all'interno del contenitore per ridurre al minimo la formazione di bolle.

Asciugare il silicone liquido e indurirlo per 36-48 ore. Una volta indurito, rimuovere il silicone solidificato dal contenitore e tagliarlo a metà per rimuovere la parte stampata in 3D. Ricongiungersi al silicone diviso sul piano tagliato.

Il corpo unito risultante è il modello del vaso sanguigno. Progettare il tronco dello stent biforcato seguendo motivi ondulati simili agli stent convenzionali e progettare i rami biforcati come un cilindro. Per il tronco, impostare il diametro su 22 millimetri e la lunghezza su 38 millimetri.

Per il ramo, impostare il diametro su 18 millimetri e la lunghezza su 34 millimetri. Infine, impostare la lunghezza totale dello stent su 72 millimetri. Stampare lo stent biforcato in una stampante 3D di modellazione della deposizione fusa utilizzando un filamento polimerico a memoria di forma.

La composizione principale di questo filamento è il poliuretano. Utilizzare il software di affezione per l'affezione del modello e per controllare le impostazioni della stampante 3D. Impostare la temperatura dell'estrusore su 230 gradi Celsius e la temperatura del letto della stampante a temperatura ambiente.

Inoltre, impostare l'altezza dello strato su 0,1 millimetri per ridurre al minimo l'effetto scala. Quindi, impostare la velocità di stampa su 3.600 millimetri al minuto e impostare la quantità di percentuale di riempimento interno sull'80%. Includere la formazione del sostenitore durante la stampa, che è necessaria perché l'interno della struttura è cavo.

Lisciare la superficie poiché le superfici ruvide possono danneggiare i vasi per abrasione. Rimuovere i sostenitori utilizzando le frese. I sostenitori sono attaccati all'interno dello stent.

Quando si rimuovono gli stent, prestare estrema attenzione per evitare di strappare gli stent. Strofinare la superficie contro la carta vetrata per rimuovere le linee di strato, le striature o le imperfezioni sulla superficie stampata. Può essere necessaria una lucidatura ripetuta quando i sostenitori vengono rimossi dalle frese.

Prima di dipingere, pulire, sabbiare e asciugare la superficie dello stent. Dipingere la superficie utilizzando uno spray in una posizione ben ventilata e indossare una maschera personale. Proteggere dal sovraspraying applicando sottili strati di vernici ripetute.

Utilizzare vernici nere per migliorare il contrasto tra il mockup del vaso in silicone e lo stent. Posizionare gli stent biforcati in acqua tiepida in modo che la temperatura sia superiore alla temperatura di transizione del vetro. Quando lo stent si ammorbidisce, spingere metà del ramo contro l'altra metà.

Nidificare la metà all'interno dell'altra metà. Eseguire lo stesso processo di nidificazione all'altro ramo. Successivamente, le due metà dei cilindri vengono chiuse in una.

Ora, piega i due rami in un unico cilindro in modo che possa viaggiare attraverso la nave principale. Immergere il mockup del contenitore in silicone all'interno del serbatoio pieno di acqua tiepida. Orienta il mockup in modo che la nave principale sia sopra e i rami siano sotto.

Ora, inserire lo stent piegato e biforcato nell'apertura del mockup del vaso in silicone. Orientare lo stent piegato e biforcato in modo che i suoi rami siano verso l'apertura. Lo stent piegato e biforcato inizierà ad espandersi e i rami inferiori si divideranno in modo tale che ogni ramo scivoli verso il suo percorso di accoppiamento dal nucleo di biforcazione dei vasi a forma di Y.

Lo stent utilizza la struttura kiragami per consentire allo stent biforcato di piegarsi in un tubo cilindrico compatto, che è molto adatto per scivolare attraverso le strette vie dei vasi sanguigni. Il polimero a memoria di forma consente alla struttura piegata di tornare alla sua forma originale quando la temperatura raggiunge la temperatura di transizione del vetro. La forma originale corrisponde strettamente ai vasi ramificati.

Assicurarsi di impostare la temperatura del letto della stampante a temperatura ambiente. Abbiamo riscontrato deformazioni indesiderate della struttura quando la temperatura del letto della stampante è stata impostata più in alto. Il poliuretano può essere sostituito da un polimero che ha un effetto memoria di forma.

Tuttavia, la temperatura ottimale o la memorizzazione sono diverse a seconda del materiale utilizzato. La procedura produce stent biforcati che possono essere inseriti in un vaso sanguigno a forma di Y con una singola operazione. Rispetto a più operazioni che utilizziamo per gli stent convenzionali.

Il nostro metodo può essere utilizzato per trattare la malattia coronarica e il vaso sanguigno bloccato dalle placche. La procedura può anche aprire passaggi come condotto biliare, bronchi e ureteri.