o 4D imprimiu stents bifurcated com estruturas Kirigami-inspiradas

Polímeros de memória de forma podem ser programados para mudar de forma quando certas condições são atendidas. Impressoras 3D podem produzir essas formas empilhando camadas após camadas, permitindo-nos tornar qualquer forma imaginável. Neste vídeo, demonstramos como podemos produzir stents que podem ser encolhidos a uma forma compacta ao serem entregues, e recuperar a forma mais complexa no momento certo.

Com o uso deste método, é possível projetar stents personalizados para cada paciente, pois qualquer coisa que possa ser projetada pode ser exatamente fabricada usando a impressora 3D. Coloque o diâmetro do vaso principal proximal em 25 milímetros. Em seguida, defina os diâmetros do vaso principal distal e do ramal lateral igual a 22 milímetros.

Defina o comprimento total dos vasos igual a 140 milímetros. Em seguida, defina o comprimento do vaso principal proximal para 65 milímetros, o vaso principal distal para 75 milímetros, e o ramal lateral para 65 milímetros. O modelo de computador da embarcação ramificada é então impresso usando uma impressora 3D de deposição fundida e um filamento de policarbonato.

Crie um recipiente em forma de caixa que abrigará a peça impressa em 3D. Defina as dimensões do recipiente para 110 por 105 por 70 milímetros e use uma placa de acrílico. Com um vaso ramal impresso em 3D colocado no centro da caixa, despeje suavemente o silicone dentro do recipiente para minimizar a formação de bolhas.

Seque o silicone líquido e endureça-o por 36 a 48 horas. Uma vez endurecido, remova o silicone solidificado do recipiente e corte-o ao meio para remover a peça impressa em 3D. Volte ao silicone dividido no plano cortado.

O corpo junto resultante é a maquete do vaso sanguíneo. Projete o porta-malas do stent bifurcado seguindo padrões ondulados semelhantes aos stents convencionais, e projete os ramos bifurcados para ser um cilindro. Para o porta-malas, coloque o diâmetro em 22 milímetros e o comprimento para 38 milímetros.

Para o ramo, defina o diâmetro para 18 milímetros e o comprimento para 34 milímetros. Por fim, defina o comprimento total do stent para 72 milímetros. Imprima o stent bifurcado em uma impressora 3D de modelagem fundida modelando a deposição usando um filamento de polímero de memória de forma.

A principal composição deste filamento é o poliuretano. Use software de fatiamento para cortar modelos e controlar as configurações da impressora 3D. Coloque a temperatura extrusora a 230 graus Celsius e a temperatura do leito da impressora à temperatura ambiente.

Além disso, ajuste a altura da camada para 0,1 milímetros para minimizar o efeito da escada. Em seguida, defina a velocidade de impressão para 3.600 milímetros por minuto e defina a porcentagem de preenchimento interno para 80%. Inclua a formação de apoiador durante a impressão, o que é necessário porque o interior da estrutura é oco.

Suavize a superfície, pois superfícies ásperas podem danificar os vasos por abrasão. Remova os apoiadores usando cortadores. Os apoiadores estão presos no interior do stent.

Ao remover os stents, tenha extrema cautela para evitar rasgar os stents. Esfregue a superfície contra lixa para remover as linhas de camada, estrias ou manchas na superfície impressa. Pode ser necessário polir repetidamente onde os apoiadores são removidos pelos cortadores.

Antes de pintar, limpe, limpe e seque a superfície do stent. Pinte a superfície usando um spray em um local bem ventilado e use uma máscara pessoal. Proteja-se de excessos rezando aplicando finas camadas de tintas repetidas.

Use tintas pretas para melhorar o contraste entre a maquete do vaso de silicone e o stent. Coloque os stents bifurcados em água morna de forma que a temperatura esteja acima da temperatura de transição do vidro. Quando o stent ficar amolecido, empurre metade do ramo contra a outra metade.

Aninhar uma metade dentro da outra metade. Realize o mesmo processo de aninhamento para o outro ramo. Posteriormente, as duas metades dos cilindros são fechadas em uma.

Agora, dobre os dois galhos em um único cilindro para que ele possa viajar através do navio principal. Mergulhe a maquete do vaso de silicone dentro do tanque cheio de água morna. Oriente a maquete de tal forma que o vaso principal esteja acima, e os galhos estejam abaixo.

Agora, insira o stent dobrado e bifurcado na abertura da maquete do vaso de silicone. Oriente o stent dobrado e bifurcado de tal forma que seus ramos estão em direção à abertura. O stent dobrado e bifurcado começará a se expandir, e os ramos inferiores dividirão de tal forma que cada ramo deslize em direção ao seu caminho de acasalamento a partir do núcleo de bifurcação dos vasos em forma de Y.

O stent usa estrutura kiragami para permitir que o stent bifurcado se dobre em um tubo cilíndrico compacto, que é muito adequado para deslizar pelas estreitas vias dos vasos sanguíneos. O polímero de memória de forma permite que a estrutura dobrada retorne à sua forma original quando a temperatura atingir a temperatura de transição do vidro. A forma original combina com as naves ramificadas.

Certifique-se de definir a temperatura da cama da impressora em temperatura ambiente. Experimentamos deformação indesejada da estrutura quando a temperatura da impressora foi mais alta. O poliuretano pode ser substituído por um polímero que tem efeito de memória de forma.

No entanto, a temperatura ideal ou memorização é diferente dependendo do material utilizado. O procedimento produz stents bifurcados que podem ser inseridos em um vaso sanguíneo em forma de Y com uma única operação. Comparado com múltiplas operações que usamos para stents convencionais.

Nosso método pode ser usado para tratar doença arterial coronariana e vaso sanguíneo bloqueado por placas. O procedimento também pode abrir passagens como ducto biliar, brônquios e ureters.