Met behulp van een 3D-printer wordt een vormgeheugen polymeer filament geëxtrudeerd om een vertakte buis structuur te vormen. De structuur is zodanig vormgegeven en gevormd dat het kan contracteren in een compacte vorm eenmaal gevouwen en vervolgens terugkeren naar de gevormde vorm bij verhitting.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
4D bedrukte, geprinte stents met Kirigami-geïnspireerde structuren
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Vertakte vaten, meestal in de vorm van de letter "Y", kunnen worden verkleind of geblokkeerd, wat resulteert in ernstige gezondheidsproblemen. Bifurerde stents, die hol zijn in het interieur en exteriorly gevormd tot de vertakte vaten, chirurgisch ingebracht in de vertakte vaten, fungeren als een ondersteunende structuur zodat lichaamsvloeistoffen vrijelijk door het inwendige van de stents kunnen reizen zonder gehinderd door de vernauwde of geblokkeerde vaten. Om een bifurerde stent op de doellocatie te kunnen inzetten, moet deze in het vaartuig worden geïnjecteerd en binnen het vaartuig reizen om de doellocatie te bereiken. De diameter van het vat is veel kleiner dan de begrenzings sfeer van de bifurerde stent; zo is een techniek vereist, zodat de gebifurceerde stent klein genoeg blijft om door het schip te reizen en zich uitbreidt naar het beoogde vertakte vat. Deze twee tegenstrijdige voorwaarden, dat wil doen, klein genoeg om door te gaan en groot genoeg om de verkleinde passages structureel te ondersteunen, zijn uiterst moeilijk om tegelijkertijd aan te passen. We gebruiken twee technieken om aan de bovenstaande vereisten te voldoen. Ten eerste wordt aan de materiële zijde een vormgeheugen-polymeer (SMP) gebruikt voor het zelf initiëren van vormwijzigingen van klein naar groot, dat wil klein zijn bij het invoegen en groot worden op de doelsite. Ten tweede wordt aan de ontwerp zijde een Kirigami-patroon gebruikt om de vertakkings buizen in een enkele buis met een kleinere diameter te vouwen. De gepresenteerde technieken kunnen worden gebruikt om constructies te engineeren die tijdens het transport kunnen worden gecomprimeerd en terugkeren naar hun functioneel bedreven vorm wanneer ze worden geactiveerd. Hoewel ons werk gericht is op medische stents, moeten biocompatibiliteitsproblemen worden opgelost voordat ze daadwerkelijk klinisch worden gebruikt.
Inleiding
Stents worden gebruikt om vernauwde of stenosed passages bij mensen te verbreden, zoals bloedvaten en luchtwegen. Stents zijn buisvormige structuren die lijken op de passages en mechanisch ondersteunen de passages van verdere instorsing. Typisch, zelfexpanderende metalen stents (SEMS) worden algemeen toegepast. Deze stents zijn gemaakt van legeringen die zijn samengesteld uit kobalt-chroom (roestvast staal) en nikkel-Titanium (nitinol)1,2. Het nadeel van metalen stents is dat druk necrose kan bestaan waar de metalen draden van de stent in aanraking komen met de levende weefsels en de stents worden beïnvloed. B....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
1. ontwerp van het bloedvat mock-up voor de demonstratie
- Stel de diameter van het proximale hoofd vat in op 25 mm, de diameters van het distale hoofd vaartuig en de zijtak gelijk aan 22 mm. Stel de totale lengte van de vaten gelijk aan 140 mm. Stel de lengte van het proximale hoofd vaartuig, het distale hoofd vaartuig en de zijtak in op 6 respectievelijk 5 mm, 75 mm en 65 mm. Het volledige bloedvat wordt weergegeven in Figuur 2 en Figuur 3.
- Druk het computermodel van het vertakte vat af met behulp van een FDM 3D-printer. Gebruik een polycarbonaat filament.
2....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
In dit protocol hebben we de procedures laten zien die nodig zijn om een bifurerde stent te fabriceren. De stent maakt gebruik van een Kirigami structuur om de bifurerde stent te laten vouwen in een compacte cilindrische buis, die zeer geschikt is om door de nauwe trajecten van bloedvaten te glijden. De SMP laat de gevouwen structuur terugkeren naar de oorspronkelijke vorm wanneer de temperatuur de glazen overgangstemperatuur bereikt. De originele vorm, 3D geprint met behulp van het SMP materiaal, komt nauw overeen met d.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Stents worden vaak gebruikt om de verstopte interne trajecten zoals de bloedvaten en de luchtwegen van patiënten te wissen. Chirurgische werking van het inbrengen van stents vereist zorgvuldige afweging van de ziekte van de patiënt en menselijke anatomische eigenschappen. De vorm van het schip is complex en er bestaan diverse vertakkings condities. De standaard stent-operationele procedures zijn echter gebaseerd op massa geproduceerde stents met standaard maten. In dit protocol hebben we laten zien hoe we de fabricage va.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dankbetuigingen
Dit werk werd gesteund door het Institute of Information & Communications Technology planning and Evaluation (IITP) subsidie gefinancierd door de Koreaanse overheid (MSIT) (No. 2018-0-01290, de ontwikkeling van een open dataset en cognitieve verwerkingstechnologie voor de herkenning van functies afgeleid van ongestructureerde mensen (politieagenten, verkeersveiligheid officieren, voetgangers, enz.) bewegingen gebruikt in zelfrijdende auto's) en het GIST Research Institute (GRI) subsidie gefinancierd door de GIST in 2019.
....Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Fortus380mc | Stratasys | Fortus 380mc | FDM 3D printer voor het afdrukken van een bloedvatmodel |
| Moment1 3D printer | Moment | Moment 1 | FDM 3D printer voor het afdrukken van een gevorkt stent |
| PC(white) Filament Canister | Stratasys | PC(white) Filament Canister | PC filament voor het afdrukken van een bloedvatmodel |
| PLM software NX 10.0 | Siemens | NX 10.0 | 3D CAD modelleringssoftware |
| Sandpaper | DAESUNG | CC-600CW | Gladstrijken van het oppervlak van de gevorkte stent |
| Shape Memory Polymer filament | SMP Technologies Inc | MM-5520 | Shape Memory Polymer filament |
| silicon | Shinetus | KE-1606 | silicon voor bloedvatmodel |
| Simplify3D | Simplify3D | Simplify3D 4.0.1 | Slicing software voor het slicen van modellen |
Referenties
- Migliavacca, F., et al. Stainless and shape memory alloy coronary stents: a computational study on the interaction with the vascular wall. Biomechanics and Modeling in Mechanobiology. 2 (4), 205-217 (2004).
- Kuribayashi, K., et al.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
