4D bedrukte, geprinte stents met Kirigami-geïnspireerde structuren

Shape-memory polymeren kunnen worden geprogrammeerd om van vorm te veranderen wanneer aan bepaalde voorwaarden is voldaan. 3D-printers kunnen deze vormen produceren door lagen na lagen te stapelen, waardoor we elke denkbare vorm kunnen maken. In deze video laten we zien hoe we stents kunnen produceren die kunnen worden gekrompen tot een compacte vorm wanneer ze worden geleverd, en op het juiste moment kunnen herstellen naar de meest complexe vorm.

Door het gebruik van deze methode is het mogelijk om op maat gemaakte stents voor elke patiënt te ontwerpen, omdat alles wat kan worden ontworpen precies kan worden vervaardigd met behulp van de 3D-printer. Stel de diameter van het proximale hoofdvat in op 25 millimeter. Stel vervolgens de diameters van het distale hoofdvat en de zijtak op 22 millimeter.

Stel de totale lengte van de vaten in op 140 millimeter. Stel vervolgens de lengte van het proximale hoofdvat in op 65 millimeter, het distale hoofdvat op 75 millimeter en de zijtak op 65 millimeter. Het computermodel van het vertakte vat wordt vervolgens geprint met behulp van een gesmolten depositiemodellering van 3D-printer en een polycarbonaatfilament.

Maak een doosvormige container die het 3D-geprinte onderdeel zal huisvesten. Stel de afmetingen van de container in op 110 bij 105 bij 70 millimeter en gebruik een acrylplaat. Met een 3D-geprint vertakte vat geplaatst in het midden van de doos, voorzichtig giet de siliconen in de container om bubble vorming te minimaliseren.

Droog de vloeibare siliconen en verhard deze 36 tot 48 uur. Eenmaal gehard, verwijder de gestolde siliconen uit de container, en snijd het in de helft om de 3D-geprinte deel te verwijderen. Sluit je weer aan bij de verdeelde siliconen op het snijvlak.

De resulterende samengevoegde lichaam is het bloedvat mock-up. Ontwerp de stam van de gespleten stent volgens golvende patronen vergelijkbaar met conventionele stents, en ontwerp de gespleten takken om een cilinder te zijn. Voor de stam, stel de diameter op 22 millimeter en de lengte op 38 millimeter.

Stel voor de tak de diameter in op 18 millimeter en de lengte op 34 millimeter. Ten slotte stelt u de totale lengte van de stent in op 72 millimeter. Print de gespleten stent in een gesmolten depositie modellering 3D-printer met behulp van een vorm geheugen polymeer filament.

De belangrijkste samenstelling van deze gloeidraad is polyurethaan. Gebruik snijsoftware voor het snijden van modellen en om de instellingen van de 3D-printer te bedienen. Stel de extrudertemperatuur in op 230 graden Celsius en de temperatuur van het printerbed op kamertemperatuur.

Stel ook de laaghoogte in op 0,1 millimeter om het trapeffect te minimaliseren. Stel vervolgens de afdruksnelheid in op 3, 600 millimeter per minuut en stel het percentage interieurvulpercentage in op 80 procent. Neem de supporter formatie tijdens het printen, die nodig is omdat het interieur van de structuur is hol.

Maak het oppervlak glad terwijl ruwe oppervlakken de vaten kunnen beschadigen door slijtage. Verwijder de supporters met behulp van snijders. De supporters zijn bevestigd aan het interieur van de stent.

Bij het verwijderen van de stents, wees uiterst voorzichtig om te voorkomen dat scheuren van de stents. Wrijf het oppervlak tegen schuurpapier om de laaglijnen, strepen of vlekken op het afgedrukte oppervlak te verwijderen. Herhaalde polijsten kan nodig zijn wanneer de supporters worden verwijderd door de snijders.

Voorafgaand aan het schilderen, schoon, zand, en droog de stent oppervlak. Verf het oppervlak met behulp van een spray op een goed geventileerde locatie en draag een persoonlijk masker. Bescherm tegen overspray door het aanbrengen van dunne lagen van herhaalde verven.

Gebruik zwarte verven om het contrast tussen de siliconenvat mockup en de stent te verbeteren. Plaats de gespleten stents in warm water zodat de temperatuur boven de glasovergangstemperatuur ligt. Wanneer de stent wordt verzacht, duw de ene helft van de tak tegen de andere helft.

Nest de ene helft binnen de andere helft. Voer hetzelfde nestproces uit naar de andere branch. Vervolgens worden de twee helften van de cilinders in één gesloten.

Vouw nu de twee takken in een enkele cilinder, zodat het kan reizen door het hoofdschip. Dompel de siliconenvat mockup in de tank gevuld met warm water. Oriënteer de mockup zodanig dat het hoofdschip boven is, en de takken zijn hieronder.

Steek nu de gevouwen, gespleten stent in de opening van de siliconenvat mockup. Oriënteer de gevouwen, gespleten stent zodanig dat de takken naar de opening gaan. De gevouwen, gespleten stent zal beginnen uit te breiden, en de onderste takken zullen zodanig verdelen dat elke tak zal glijden naar zijn paringspad van de splitsing kern van de Y-vormige schepen.

De stent maakt gebruik van kiragami structuur om de gespleten stent te vouwen in een compacte cilindrische buis, die zeer geschikt is voor het glijden door de smalle paden van bloedvaten. Het polymeer van het vormgeheugen zorgt ervoor dat de gevouwen structuur terugkeert naar zijn oorspronkelijke vorm wanneer de temperatuur de temperatuur van de glasovergang bereikt. De oorspronkelijke vorm komt nauw overeen met de vertakte schepen.

Zorg ervoor dat u de temperatuur van het printerbed op kamertemperatuur zet. We ondervonden ongewenste vervorming van de structuur toen de temperatuur van het printerbed hoger werd ingesteld. Het polyurethaan kan worden vervangen door een polymeer dat vormgeheugeneffect heeft.

Optimale temperatuur of onthouding is echter anders, afhankelijk van het gebruikte materiaal. De procedure produceert gespleten stents die met één operatie in een Y-vormig bloedvat kunnen worden ingebracht. In vergelijking met meerdere bewerkingen die we gebruiken voor conventionele stents.

Onze methode kan worden gebruikt voor de behandeling van coronaire hartziekte en bloedvat geblokkeerd door plaques. De procedure kan ook open doorgang, zoals galwegen, bronchiën, en urineleiders.