4D-trykte, Bifurtede stenter med kirigami-inspirerede konstruktioner

Engineering

Your institution must subscribe to JoVE's Engineering section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Ved hjælp af en 3D-printer, en formhukommelse polymer filament er ekstruderet til dannelse af en forgrenet rørformede struktur. Strukturen er mønstret og formet således, at den kan indgå i en kompakt form, når den er foldet og derefter vende tilbage til sin formede form, når den opvarmes.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Kim, D., Kim, T., Lee, Y. G. 4D Printed Bifurcated Stents with Kirigami-Inspired Structures. J. Vis. Exp. (149), e59746, doi:10.3791/59746 (2019).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Forgrenede fartøjer, typisk i form af bogstavet "Y", kan indsnævres eller blokeres, hvilket resulterer i alvorlige helbredsproblemer. Bifureret stenter, som er hule i interiøret og exteriorly formet til forgrenede fartøjer, kirurgisk indsat inde i forgrenede fartøjer, fungere som en bærende struktur, således at kropsvæsker kan frit rejse gennem det indre af stenter uden hindres af de indsnævrede eller blokerede fartøjer. For at en bifureret stent skal indsættes på målstedet, skal den injiceres inde i beholderen og rejse inden for fartøjet for at nå målstedet. Diameteren af fartøjet er meget mindre end den afgrænsningsområde af bifuret stent; således er en teknik er nødvendig, så den bifurerede stent forbliver lille nok til at rejse gennemfart øjet og udvider på det målrettede forgrenede fartøj. Disse to modstridende betingelser, der er små nok til at passere igennem og store nok til strukturelt at støtte indsnævrede passager, er yderst vanskeligt at tilfredsstille samtidig. Vi bruger to teknikker til at opfylde ovenstående krav. Først, på den materielle side, en form Memory polymer (SMP) bruges til at selv initiere formændringer fra små til store, det vil være lille, når de indsættes og bliver store på målet site. For det andet, på design siden, bruges et kirigami-mønster til at folde forgrenings rørene ind i et enkelt rør med en mindre diameter. De præsenterede teknikker kan bruges til at konstruere strukturer, der kan komprimeres under transport og vende tilbage til deres funktionelt dygtige til form, når de aktiveres. Selv om vores arbejde er rettet mod medicinske stenter, biokompatibilitet spørgsmål skal løses før faktiske kliniske brug.

Introduction

Stents bruges til at udvide indsnævrede eller stenoserede passager i mennesker, såsom blodkar og luftveje. Stents er rørformede konstruktioner, der ligner passagerne og mekanisk støtter passagerne fra yderligere kollaps. Typisk er selv-ekspanderende metalstenter (Sems) bredt vedtaget. Disse stenter er fremstillet af legeringer bestående af kobolt-chrom (rustfrit stål) og nikkel-Titanium (nitinol)1,2. Ulempen ved metalstenter er, at der kan eksistere tryk nekrose, hvor metal ledningerne af stent kommer i kontakt med levende væv og stenter påvirkes. Desuden kan fartøjerne i kroppen være uregelmæssigt formet og er meget mere komplekse end simple rørformede strukturer. Især, der er mange specialiserede kliniske procedurer til at installere stenter i forgrenede lumen. I et Y-formet lumen indsættes to cylindriske stenter samtidigt og samles i en gren3. For hver yderligere gren skal der udføres en yderligere kirurgisk procedure. Proceduren kræver specialuddannede læger, og indsættelsen er yderst udfordrende på grund af de fremspringende funktioner i forgrenede stenter.

Kompleksiteten af formen af bifuret stenter gør det til et meget velegnet mål for 3D-udskrivning. Konventionelle stenter er masseproduceret i standardiserede størrelser og former. Ved hjælp af metoden til fremstilling af 3D-udskrivning er det muligt at tilpasse formen af stent for hver patient. Fordi figurer er lavet af gentagne gange at tilføje lag-for-lag af sektionsopdelte figurer af målet objekt, i teorien, denne metode kan bruges til at fremstille dele af enhver form og størrelse. Konventionelle stenter er for det meste cylindrisk i form. Men, menneskelige fartøjer har grene, og diametre ændre langs rørene. Ved hjælp af den foreslåede fremgangsmåde kan alle disse variationer i former og størrelser imødekommes. Desuden kan de anvendte materialer, selv om de ikke påvises, også ændres inden for en enkelt stent. For eksempel kan vi bruge stivere materialer, hvor der er behov for støtte og blødere materialer, hvor der kræves mere fleksibilitet.

Formen skiftende krav af bifurte stenter kræver 4D-udskrivning, nemlig 3D-udskrivning med den ekstra overvejelse af tid. 3D trykte strukturer dannet ved hjælp af specialiserede materialer kan programmeres til at ændre deres form ved en ekstern stimulation, såsom varme. Omdannelsen er selv-vedvarende og kræver ingen eksterne strømkilder. Et særligt materiale, der egner sig til 4d-udskrivning, er en SMP4,5,6,7,8,9, som udviser form hukommelses effekter, når de udsættes for en materialespecifik udløser glasovergangstemperatur. Ved denne temperatur bliver segmenterne bløde, så strukturen vender tilbage til den oprindelige form. Når strukturen er 3D trykt, opvarmes den til en temperatur, der ligger lidt over glasovergangstemperaturen. På dette tidspunkt bliver strukturen blød, og vi er i stand til at deforme formen ved at anvende kræfter. Mens de anvendte kræfter bevares, afkøles strukturen, bliver hærdet og bevarer sin deforme form, selv efter at de anvendte kræfter er fjernet. Efterfølgende, i den afsluttende fase, når strukturen har brug for at vende tilbage til sin oprindelige form, såsom det øjeblik, hvor strukturen når målet stedet, varme leveres, således at strukturen når sin glasovergangstemperatur. Endelig vender strukturen tilbage til sin oprindelige form. Figur 1 illustrerer de forskellige stadier, som tidligere er forklaret. SMPS kan let strækkes, og der er nogle SMPS, der er biokompatible og biologisk nedbrydelige9,10. Der er mange anvendelser for SMPS inden for medicin9,10, og stenter11,12 er en af dem.

Mønstrene i stenter og folde design følger det japanske papir skære design kaldet "kirigami." Denne proces ligner den velkendte papir foldeteknik kaldet "origami," men forskellen er, at ud over at folde, skæring af papiret er også tilladt i designet. Denne teknik har været anvendt i kunst og har også været anvendt i ingeniørarbejde applikationer2,3,13,14. Kort sagt kan kirigami bruges til at omdanne en planar struktur til en tredimensionel struktur ved at anvende kræfter på specielt designede pletter. I vores designkrav skal stent være en simpel cylindrisk form, når den indsættes i stierne, og cylinderen bør opdele langs dens længde, hvor hver halvdel skal udfolde sig til en fuldt cylindrisk form på det målrettede forgrenede fartøj. Løsningen ligger i det faktum, at de vigtigste fartøj og sidegrene er foldet ind i en enkelt cylinder, således at sidegrenene ikke vil forstyrre væggene af skibene under indsættelsen. Det Udfoldelige kommando signal kommer fra stigningen i omgivelsestemperaturen over glasovergangstemperaturen i SMP. Derudover vil foldningen udføres uden for patientens krop ved at blødgøre 3D trykt bifureret stent og foldeside grenen ind i hoved beholderen.

Konventionelle metoder krævede indsættelse af flere cylindriske stenter, hvis antal er lig med antallet af grene. Denne metode var uundgåelig, fordi de fremspring af sidegrenene hæmmet væggene i vejene og gjorde det umuligt at indsætte en komplet bifuret stent i sin helhed. Ved hjælp af kirigami struktur og 4D udskrivning, kan ovenstående problemer løses. Denne protokol viser også visualisering af effektiviteten af den foreslåede metode ved hjælp af en silikone fartøj model fabrikeret efter form af blodkar. Gennem denne mock-up, effektiviteten af den foreslåede opfindelse under indsættelses processen og yderligere muligheder for nye applikationer kan ses.

Formålet med denne protokol er klart at skitsere de trin, der er involveret i udskrivning af en SMP ved hjælp af en FDM-printer (sammensmeltet deposition Modeling). Desuden er teknikker, der er involveret i deforme de trykte bifurtede stenter til foldede tilstand, indsættelse af de foldede bifurtede stenter til målstedet, og signalering og udfoldelse af strukturen til sin oprindelige form er givet i detaljer. Demonstrationen af indsættelsen udnytter en silikone mock-up af blodkar. Protokollen indeholder også de procedurer, der er involveret i opdigte denne mock-up ved hjælp af en 3D-printer og støbning.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. blod fartøj mock-up design til demonstration

  1. Indstil diameteren af det proximale hoved fartøj til 25 mm, diameteren af det distale hoved fartøj og side grenen svarende til 22 mm. Indstil den samlede længde af fartøjerne svarende til 140 mm. Indstil længden af det proksimale hoved fartøj, det distale hoved fartøj og side grenen til 6 henholdsvis 5 mm, 75 mm og 65 mm. Det komplette blodkar er vist i figur 2 og figur 3.
  2. Udskriv den forgrenede fartøjs computermodel ved hjælp af en FDM 3D-printer. Brug en polycarbonat-glødetråd.

2. blodkar mock-up fabrikation ved støbning

  1. Opret en boks formet beholder, der skal huse den 3D-udskrevne del. Indstil container dimensionerne til 110 x 105 x 70 mm og brug en akrylplade.
  2. Med 3D trykt forgrenet fartøj placeret i midten af kassen, hæld forsigtigt silikone inde i beholderen for at minimere bobledannelse. Tør den flydende silikone og hærde den til 36 ~ 48 h.
  3. Fjern solidificeret silikone fra beholderen og skær det i halve for at fjerne den 3D udskrevne del. Tilslut den opdelte silikone på det afskårne plan. Den resulterende forenet krop er blodkar mockup. Det endelige resultat vises i figur 4.

3. design af den forgrenede stent baseret på kirigami

Bemærk: størrelsen af den forgrenede stent er lavet til snuggly passer ind i den Y-formede vej af blodkar mockup. Interiøret er lavet hult, og overfladen rørformede masker er designet til funktionelt fold og vende tilbage til fuld udfoldet konfiguration.

  1. Design stammen af den bifuret stent efter bølgede mønstre ligner konventionelle stents. Indstil diameteren af stammen til 22 mm og længden af stammen til 38 mm.
  2. Design de bifurer grene at være en cylinder, som vist i figur 5B. Indstil diameteren af grenen til 18 mm og længden af grenen til 34 mm.
  3. Indstil den samlede længde af stent til 72 mm. Den endelige form er vist i figur 6.

4.3D-udskrivning med SMP-filamenter

  1. Udskriv den bifurerede stent i en FDM 3D-printer ved hjælp af en SMP-glødetråd. Den store sammensætning af denne glødetråd er polyurethan. Den kommercielle leverandør også leverer disse filamenter i form af pellets, således at slutbrugeren også kan tilføje yderligere stoffer til at skræddersy egenskaberne af materialet (figur 7).
  2. Brug udskæring software til model udskæring og til at styre indstillingerne for 3D-printer. Indstil ekstruder temperaturen til 230 °C og temperaturen i printerens seng til stuetemperatur. Indstil laghøjden til 0,1 mm for at minimere trappe effekten.
  3. Indstil udskrivningshastigheden til 3.600 mm/min. Angiv mængden af indvendig udfyldnings procent til 80%. Medtag supporter dannelse under trykning, som er nødvendig, fordi strukturen er hul i interiøret. Figur 8 illustrerer udskrivningsprocessen.

5. udglatning af overfladen

Bemærk: følgende trin er påkrævet, fordi ru overflader kan beskadige blodkarrene ved slid.

  1. Fjern supportere ved hjælp af fræsere (figur 9A). Tilhængerne er fastgjort til det indre af stent. Når du fjerner stents, skal du udvise ekstrem forsigtighed for at undgå at rive stents.
  2. Gnid overfladen mod sandpapir (figur 9B) for at fjerne laglinierne, udtværinger eller pletter på den udskrevne overflade. Gentagen polering kan være nødvendig, hvor tilhængerne fjernes af fræsere.
  3. Mal overfladen ved hjælp af en spray på et godt ventileret sted, og bær en personlig maske. Rengør, sand og tør overfladen. Beskyt mod oversprøjtning ved at påføre tynde lag af gentagne malinger. Brug sorte maling til at øge kontrasten mellem silikone beholderen mockup og stent (figur 9C).

6. deformning af bifuret stent

  1. Placer de bifurt stenter i varmt vand, således at temperaturen er over glasovergangstemperaturen. Når stenten bliver blødgjort, skubbe den ene halvdel af grenen mod den anden halvdel. Den ene halvdel inden for den anden halvdel, som vist i figur 10A.
  2. Fold de to grene i en enkelt cylinder, så den kan køre gennem hoved beholderen. Udfør den samme indlejrings proces til den anden gren. Efterfølgende lukkes de to halvdele af cylindrene i en, som vist i figur 10B.

7. indsættelse af den bifuret stent i fartøjerne

  1. Fyld en tank med varmt vand. Indstil vandtemperaturen til 55-60 °C. Sænk silikone beholderen mockup inde i tanken. Orientere mockup sådan, at de vigtigste fartøj er over og grenene er nedenfor.
  2. Indsæt den foldede bifursede stent i åbningen af silikone beholderen mockup ovenfra. Drej den foldede bifursede stent sådan, at dens grene er i retning af åbningen. Den foldede bifureret stent vil begynde at ekspandere, og de nederste grene vil opdele sådan, at hver gren vil glide mod sin parring vej fra bifurcation kernen af Y-formede fartøjer (figur 12).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

I denne protokol, vi viste de procedurer, der kræves for at fabrikere en bifururt stent. Stent bruger en kirigami struktur til at tillade den bifurte stent at folde ind i en kompakt cylindrisk rør, som er meget velegnet til glidende gennem de smalle veje af blodkar. SMP gør det muligt for den foldede struktur at vende tilbage til sin oprindelige form, når temperaturen når glasovergangstemperaturen. Den oprindelige form, 3D trykt ved hjælp af SMP-materialet, passer tæt til de forgrenede fartøjer. Med andre ord, den indvendige overflade af de forgrenede fartøjer, hvor den kropslige væske flyder, opvejes yderligere inde ved den foreskrevne tykkelse af den fabrikerede stent. Der dannes en solid form mellem den indvendige overflade og offset overfladen. Denne solide form passer nøjagtigt til beholderen og kan bruges som model for stent. På grund af SMP-evnen til at vende tilbage til sin gemte form, vil den foldede struktur vende tilbage til den prædeformede form, når den er opvarmet over dens glasovergangstemperatur. De to forgrenede stenter kan let dannes i halv cylindriske rør ved at drage fordel af kirigami-strukturen. De to halvdele af cylindrene samles i en cylinder, og den Forenede struktur har vist sig at glide gennem hoved fartøjet og nå bifurcation området. For at returnere den foldede struktur til dens oprindelige form, blev forsøget udført i et vand ved en temperatur på 60 °C. Det har vist sig, at hver Sidegren vil opdele, og hver gren vil gå til sin parring fartøjer i bifurcation område. Den bifurtede stent blev indsat i de Y-formede beholdere som helhed, der kun krævede en enkelt operation. Dette er meget enklere end den konventionelle operation kræver indsættelse af hver forgrenings stent separat. Disse resultater viser, at det er muligt at forenkle stentindsættelses operationen til en enkelt operation, hvorimod tidligere stent-operationer krævede, at antallet af indsættelse af side forgreninger var det samme som antallet af side forgrenet blodkar.

Figure 1
Figur 1 : Shape transformation diagram af SMP. (A) den udskrevne form er den oprindelige form. B) ved opvarmning over glasovergangstemperaturen (TG) bliver strukturen blød. Når en kraft anvendes, er strukturen deformeret til den ønskede form. C) konstruktionen er fastgjort til en deformeret form ved afkøling. D) ved opvarmning igen over glasovergangstemperaturen genereres en restitutions kraft, der returnerer den deforme form til dens oprindelige form. (E) den gendannede form er den samme som den oprindelige form. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 2
Figur 2 : Navnene på de dele af et Y-formet blodkar er vist. Y-formede fartøjer har et hoved fartøj og en sidegren. Hoved fartøjet består af et proksimalt hoved fartøj og et distalt hoved fartøj. Det proksimale hoved fartøj er opdelt i side beholderen og det distale hoved fartøj, som ligger over den bifurtede kerne. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 3
Figur 3 : Design af blodkar. (A) højre side af den modelleret blodkar. Denne side er designet som en krog form til at udtrykke den tredimensionelle karakter af en reel blodkar i den menneskelige krop. (B) forsiden af det modelleret blodkar. Roteret visning af det Y-formede blodkar i henhold til figur 2. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 4
Figur 4 : Silikone blodkar mock-up. En container lavet med akrylplader og 3D trykte blodkar modeller bruges som en skimmel til at skabe denne mock-up. Mock-up blev lavet ved hjælp af flydende silikone, som blev hærdet efter tørring. Den forreste visning (A) og sidevisningen (B) vises. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 5
Figur 5 : Design af de bifuret stent's grene ved hjælp af kirigami. A) det begrebsmæssige design af stent-grenen. Arket skæres langs den sorte linje. Efterfølgende påføres eksterne kræfter på de specifikke punkter i den angivne retning, som markeret med de røde pile. Den resulterende geometri af de operationer, der er beskrevet i A, vises til højre, B. Et planar ark er blevet omdannet til en tredimensionel rørformet form. B) udformningen af en tubulær stent baseret på kirigami-strukturen. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 6
Figur 6 : Den tredimensionale model af den bifurerede stent. Stammen bruger bølgede mønstre meget lig den konventionelle stent design. De to øvre grene udnytter kirigami strukturer. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 7
Figur 7 : SMP filament. Det produceres i en filament form, der er let at udskrive ved hjælp af en kommerciel 3D-printer. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 8
Figur 8 : Billede af en 3D trykt bifuret stent ved hjælp af en FDM (smeltet deposition Modeling) 3D printer. 3D-printet bifuret stent er fastgjort til 3D-printer sengen ved hjælp af en dobbeltsidet limning tape for at forhindre output fra glider. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 9
Figur 9 : Efter behandling af det udskrevne 3D-resultat. A) fjernelse af tilhængerne. Den bifurte stent er hul i interiøret og kræver derfor en supporter under 3D-printning. Det er nødvendigt at fjerne supportere. B) den bifuret stent med de fjernede tilhængere. C) den bifurerede stent er sprøjtemalet for at gøre den klart kontrast fra silikone vejene. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 10
Figur 10 : Illustration af deformation og tilbagesøgnings form af den bifuret stent. A) stenten opvarmes for at gøre den letbar. Derefter påføres kræfterne for at folde grenene i en halv cylindrisk form. B) halv cylindriske former kombineres i en enkelt rørformet struktur. Foldningen proceduremæssige skridt er fra venstre til højre, og inddrivelse proces er bagsiden af foldningen, der opstår fra højre til venstre. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 11
Figur 11 : Den oprindelige og deformerede tilstand af den bifurerede stent. Bemærk den deformerede form er formen af en cylinder og kan let indsættes i stammen del af blodkarrene. Når den kompakt foldede form opvarmes over glasovergangstemperaturen, vender figuren tilbage til sin oprindelige bifursede form. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 12
Figur 12 : Den tid bortfaldet skud af inddrive procedurer af foldet stent indsat i de forgrenede blodkar er vist. A) de proceduremæssige trin, hvor den bifurtede stent indsættes i de Y-formede beholdere, vises. I første omgang indsættes et enkelt cylindrisk rør. Det indsatte rør begynder at dividere, når man når den bifursede kerne og vender tilbage til sin udfoldet oprindelige form. B) de tidsindstillede billeder af eksperimentet. Øverst til venstre viser indsættelsen af det foldede rør i åbningen stammen af fartøjet. Øverst til højre viser opdelingen af den indsatte stent på den bifureret kerne. Den nederste række viser genopretning af stent og den nøjagtige pasform af den endelige bifureret stent, der passer perfekt til morfologien af målretning blodkar. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Supplementary Figure 1
Venligst klik her for at downloade denne fil.

Supplementary Figure 2
Venligst klik her for at downloade denne fil.
Supplerende filer. Den digitale model af fartøjs modellen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Stents bruges ofte til at rydde de tilstoppede indre veje såsom blodkar og luftvejene af patienter. Kirurgisk operation af indsættelse af stenter kræver omhyggelig overvejelse af patientens sygdom og menneskelige anatomiske egenskaber. Formen af fartøjet er komplekst, og forskellige forgrenings betingelser findes. De standard-stent-operative procedurer er imidlertid baseret på masseproducerede stenter med standardstørrelser. I denne protokol, vi viste, hvordan man personligt skræddersy fabrikation af stent baseret på den nøjagtige geometri af blodkarrene. I den forbindelse designede vi stent, så interiøret bliver hult, og overfladen rørformede masker vil folde og vende tilbage til fuld udfoldet konfiguration, når den er aktiveret. Vi har målrettet bifureret stents, som typisk anvendes under operationer med flere antal rørformede stenter. Designet af vores bifurerede stenter udføres som en helhed, og en enkelt operation er nødvendig, uanset hvor komplekse og hvor mange grene der findes i de forgrenede fartøjer. Den centrale støtte teknik, som vi har brugt til at løse problemet, er SMP. Evnen af strukturen til at vende tilbage til sin oprindelige form forventes, så kræfter udøves for at forhindre de ekspanderede veje fra re-sammentrækning.

En anden vigtig idé er brugen af en kirigami struktur. Den sværeste del er, hvordan man kan krympe de Y-formede grene i en kompakt cylindrisk rør. Dette problem er blevet løst ved hjælp af en kirigami struktur. Hver gren er foldet i halve cylindre og derefter fusioneret sammen.

Vi fandt en optimal temperatur på 220-230 °C for at huske den bifurtet stent form. Baseret på denne kendsgerning, ekstruderede temperatur blev sat til 230 °C. Når temperaturen blev sat over denne temperatur, var nøjagtigheden af formen kompromitteret. Når temperaturen er sat under denne temperatur, tilstoppede SMP 3D-printerens dyse. Hvis der anvendes forskellige materialer, skal ekstruder temperaturen justeres. Temperaturen i printer sengen blev sat ved stuetemperatur. Vi oplevede uønsket deformation af strukturen, når printerens senge temperatur blev sat højere. Desuden anbefales det, at den indvendige fyldning er indstillet til over 70%. Det anbefales at undgå eller minimere generering af tilhængere, da de vil pålægge yderligere post processing byrder.

Glas overgangstemperaturen for den anvendte SMP var 55 °C, og blødgøringen af den trykte struktur forekom over denne temperatur. Når du folder den trykte bifurtede stent, fordybede vi hele strukturen i et vand opvarmet bad over denne temperatur. Når der anvendes forskellige SMPs, skal man først finde glas temperaturen af det pågældende materiale. Gendannelses egenskaberne ved andre temperaturer kan findes i Kim og Lee15, hvor hurtigere respons blev vist for højere temperaturer.

Vi brugte en FDM 3D printer til at fabrikere den bifuret stent. Størrelsen af den producerede stent var for stor til at kunne indsættes i rigtige menneskelige fartøjer. Forskerne bør overveje at bruge forskellige typer 3D-printere eller 3D-printere med mindre dysediametre. Sidstnævnte er teknisk vanskeligt, fordi SMPs ofte er meget viskøs og vil let tilstoppe dysen, især når der anvendes mindre diameterstørrelser dyser.

Begrænsningerne i vores arbejde er som følger. Glasovergangstemperaturen var for høj til at kunne anvendes i patienter. Desuden blev dette særlige materiale ikke vist sig at være biokompatibelt. Det er også at foretrække, at stent er biologisk nedbrydeligt, når fartøjet ikke længere har brug for stent til at støtte det i at kollapse. Disse problemer kan løses ved hjælp af andre typer SMPs og yderligere omfattende levende eksperimenter.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har intet at afsløre.

Acknowledgments

Dette arbejde blev støttet af Institut for information & kommunikation teknologiplan lægning og evaluering (IITP) tilskud finansieret af den koreanske regering (MSIT) (nr. 2018-0-01290, udvikling af et åbent datasæt og kognitiv behandling teknologi til anerkendelse af funktioner afledt af ustrukturerede mennesker (politibetjente, trafiksikkerheds officerer, fodgængere osv.) beslutningsforslag, der anvendes i selvkørende biler) og GIST Research Institute (GRI) tilskud finansieret af KERNEN i 2019.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Fortus380mc Stratasys Fortus 380mc FDM 3D printer for printing blood vessel mock-up
Moment1 3D printer Moment Moment 1 FDM 3D printer for printing bifurcated stent
PC(white) Filament Canister Stratasys PC(white) Filament Canister PC filament for printing blood vessel mock-up
PLM software NX 10.0 Siemens NX 10.0 3D CAD modeling software
Sandpaper DAESUNG CC-600CW Smooting out the surface of the bifurcated stent 
Shape Memory Polymer filament SMP Technologies Inc MM-5520 Shape memory polymer filament
silicon Shinetus KE-1606 silicon for blood vessel mock-up
Simplify3D Simplify3D Simplify3D 4.0.1 Slicing software for model slicing 

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. 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).
  2. Kuribayashi, K., et al. Self-deployable origami stent grafts as a biomedical application of Ni-rich TiNi shape memory alloy foil. Material Science and Engineering A. 419, 131-137 (2006).
  3. Suwaidi, A. I., et al. Immediate and long-term outcome of intracoronary stent implantation for true bifurcation lesions. Journal of the American College of Cardiology. 35, (4), 929-936 (2000).
  4. Mao, Y., et al. Sequential self-folding structures by 3D printed digital shape memory polymers. Scientific Reports. 5, 13616 (2015).
  5. Ge, Q., Qi, H. J., Dunn, M. L. Active materials by four-dimension printing. Applied Physics Letters. 103, 131901 (2013).
  6. Wu, J., et al. Multi-shape active composites by 3D printing of digital shape memory polymers. Scientific Reports. 6, 24224 (2016).
  7. Chen, S., Zhang, Q., Feng, J. 3D printing of tunable shape memory polymer blends. Journal of Materials Chemistry C. 5, 8361-8365 (2017).
  8. Qi, G., et al. Multimaterial 4D printing with tailorable shape memory polymers. Scientific Reports. 6, 31110 (2016).
  9. Lendlein, A., et al. Biodegradable, elastic shape-memory polymers for potential biomedical applications. Science. 296, 1673-1676 (2002).
  10. Lendlein, A., et al. Shape memory polymers. Angewandte chemie. 41, 2034-2057 (2002).
  11. Baer, G. M., et al. Fabrication and in vitro deployment of a laser-activated shape memory polymer vascular stent. BioMedical Engineering OnLine. 6, 43 (2007).
  12. Wache, H. M., Tartakowska, D. J., Hentrich, A., Wagner, M. H. Development of a polymer stent with shape memory effect as a drug delivery system. Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 14, (2), 109-112 (2003).
  13. Shyu, T. C., et al. A kirigami approach to engineering elasticity in nanocomposites through patterned defects. Nature Materials. 14, 785-789 (2015).
  14. Rossiter, J., Sareh, S. Kirigami design and fabrication for biomimetic robotics. Proc. SPIE. 9055, Bioinspiration, Biomimetics, and Bioreplication. 90550G (2014).
  15. Kim, T., Lee, Y. G. Shape transformable bifurcated stents. Scientific Reports. 8, 13911 (2018).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics