Stent biforcati stampati in 4D con strutture ispirate a Kirigami

Engineering

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Summary

Utilizzando una stampante 3D, un filamento polimerico a memoria di forma viene estruso per formare una struttura tubolare ramificata. La struttura è modellata e modellata in modo tale che possa contrarsi in una forma compatta una volta piegata e poi tornare alla sua forma formata quando riscaldata.

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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).

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Abstract

I vasi ramificati, tipicamente sotto forma di lettera "Y", possono essere ristretti o bloccati, causando gravi problemi di salute. Gli stent biforcati, che sono vuoti all'interno e modellati all'esterno ai vasi ramificati, inseriti chirurgicamente all'interno dei vasi ramificati, fungono da struttura portante in modo che i fluidi corporei possano viaggiare liberamente attraverso l'interno degli stent senza ostruiti dai vascelli ristretti o bloccati. Affinché uno stent biforcato venga dispiegato nel sito di destinazione, deve essere iniettato all'interno della nave e viaggiare all'interno della nave per raggiungere il sito di destinazione. Il diametro del vaso è molto più piccolo della sfera di delimitazione dello stent biforcato; pertanto, è necessaria una tecnica in modo che lo stent biforcato rimanga abbastanza piccolo da viaggiare attraverso la nave e si espanda alla nave ramificata mirata. Queste due condizioni conflittuali, cioè abbastanza piccole da passare e abbastanza grandi da supportare strutturalmente passaggi ristretti, sono estremamente difficili da soddisfare contemporaneamente. Utilizziamo due tecniche per soddisfare i requisiti di cui sopra. In primo luogo, sul lato materiale, un polimero di memoria forma (SMP) viene utilizzato per auto-avviare i cambiamenti di forma da piccolo a grande, cioè essere piccolo quando inserito e diventare grande nel sito di destinazione. In secondo luogo, sul lato del design, viene utilizzato un modello di kirigami per piegare i tubi di ramificazione in un singolo tubo con un diametro più piccolo. Le tecniche presentate possono essere utilizzate per progettare strutture che possono essere compattate durante il trasporto e tornare alla loro forma funzionalmente abile quando attivate. Anche se il nostro lavoro è mirato su stent medici, problemi di biocompatibilità devono essere risolti prima dell'uso clinico effettivo.

Introduction

Gli stent sono utilizzati per allargare i passaggi ristretti o stenosi negli esseri umani, come i vasi sanguigni e le vie aeree. Gli stent sono strutture tubolari che assomigliano ai passaggi e supportano meccanicamente i passaggi da ulteriori crolli. Tipicamente, gli stent metallici auto-espandinti (SEMS) sono ampiamente adottati. Questi stent sono realizzati in leghe composte da cobalto-cromo (acciaio inossidabile) e nichel-titanio (nitinol)1,2. Lo svantaggio degli stent metallici è che la necrosi della pressione può esistere dove i fili metallici dello stent entrano in contatto con i tessuti vivi e gli stent sono influenzati. Inoltre, i vasi del corpo possono essere di forma irregolare e sono molto più complessi di semplici strutture tubolari. In particolare, ci sono molte procedure cliniche specializzate per installare stent in lumen ramificati. In un lumame a forma di Y, due stent cilindrici vengono inseriti contemporaneamente e uniti a un ramo3 . Per ogni ramo aggiuntivo, deve essere condotta una procedura chirurgica aggiuntiva. La procedura richiede medici appositamente formati, e l'inserimento è estremamente impegnativo a causa delle caratteristiche sporgenti degli stent ramificati.

La complessità della forma degli stent biforcati lo rende un obiettivo molto adatto per la stampa 3D. Gli stent convenzionali sono prodotti in serie in dimensioni e forme standardizzate. Utilizzando la metodologia di fabbricazione della stampa 3D, è possibile personalizzare la forma dello stent per ogni paziente. Poiché le forme vengono realizzate aggiungendo ripetutamente strato per livello delle forme di sezione dell'oggetto di destinazione, in teoria, questo metodo può essere utilizzato per fabbricare parti di qualsiasi forma e dimensione. Gli stent convenzionali sono per lo più di forma cilindrica. Tuttavia, i vasi umani hanno rami e i diametri cambiano lungo i tubi. Utilizzando l'approccio proposto, tutte queste variazioni di forme e dimensioni possono essere soddisfatte. Inoltre, anche se non dimostrato, i materiali usati possono anche cambiare all'interno di un singolo stent. Ad esempio, possiamo utilizzare materiali più rigidi dove è necessario il supporto e materiali più morbidi dove è necessaria una maggiore flessibilità.

Il requisito di cambiamento di forma degli stent biforcati richiede la stampa 4D, vale a dire la stampa 3D con l'ulteriore considerazione del tempo. Le strutture stampate in 3D formate utilizzando materiali specializzati possono essere programmate per cambiare la loro forma mediante una stimolazione esterna, come il calore. La trasformazione è autosufficiente e non richiede fonti di alimentazione esterne. Un materiale speciale adatto alla stampa 4D è un SMP4,5,6,7,8,9, che presenta effetti di memoria di forma quando esposto a un temperatura di transizione del vetro di attivazione specifica del materiale. A questa temperatura, i segmenti diventano morbidi in modo che la struttura ritorni alla sua forma originale. Dopo che la struttura è stampata in 3D, viene riscaldata a una temperatura leggermente superiore alla temperatura di transizione del vetro. A questo punto, la struttura diventa morbida e siamo in grado di deformare la forma applicando forze. Pur mantenendo le forze applicate, la struttura viene raffreddata, si indurisce e mantiene la sua forma deformata, anche dopo la rimozione delle forze applicate. Successivamente, nella fase finale, quando la struttura deve tornare alla sua forma originale, come nel momento in cui la struttura raggiunge il sito di destinazione, viene fornito calore in modo che la struttura raggiunga la sua temperatura di transizione del vetro. Infine, la struttura ritorna alla sua forma originale memorizzata. La figura 1 illustra le varie fasi illustrate in precedenza. Gli SMP possono essere facilmente allungati, e ci sono alcuni SMP che sono biocompatibili e biodegradabili9,10. Ci sono molti usi per Gli SMP nel campo della medicina9,10, e stents11,12 sono uno di loro.

I modelli degli stent e il design pieghevole seguono il disegno di taglio della carta giapponese chiamato "kirigami". Questo processo assomiglia alla ben nota tecnica di piegatura della carta chiamata "origami", ma la differenza è che oltre alla piegatura, il taglio della carta è consentito anche nel design. Questa tecnica è stata utilizzata nelle arti ed è stata applicata anche nelle applicazioni di ingegneria2,3,13,14. In breve, i kirigami possono essere utilizzati per trasformare una struttura planare in una struttura tridimensionale applicando forze in punti appositamente progettati. Nei nostri requisiti di progettazione, lo stent deve essere una semplice forma cilindrica quando inserito nei percorsi, e il cilindro dovrebbe dividersi lungo la sua lunghezza dove ogni metà dovrebbe dispiegarsi a una forma completamente cilindrica al vaso ramificato mirato. La soluzione sta nel fatto che il recipiente principale e i rami laterali sono piegati in un unico cilindro in modo che i rami laterali non interferiscano con le pareti dei vasi durante l'inserimento. Il segnale di comando di spiegamento deriva dall'aumento della temperatura ambiente al di sopra della temperatura di transizione del vetro del SMP. Inoltre, la piegatura sarà condotta al di fuori del corpo del paziente ammorbidendo lo stent biforcato stampato in 3D e piegando il ramo laterale nel recipiente principale.

I metodi convenzionali richiedevano l'inserimento di più stent cilindrici il cui numero è uguale al numero di rami. Questo metodo era inevitabile perché le sporche dei rami laterali ostacolavano le pareti dei sentieri e rendevano impossibile inserire uno stent biforcato completo nella sua interezza. Utilizzando la struttura kirigami e la stampa 4D, i problemi di cui sopra possono essere risolti. Questo protocollo mostra anche la visualizzazione dell'efficacia del metodo proposto utilizzando un modello di vaso di silicone fabbricato dopo la forma dei vasi sanguigni. Attraverso questo mock-up, si può vedere l'efficacia dell'invenzione proposta durante il processo di inserimento e ulteriori possibilità di nuove applicazioni.

Lo scopo di questo protocollo è quello di delineare chiaramente i passaggi necessari per stampare un SMP utilizzando una stampante FDM (FDM, Deposition Modeling) fusa. Inoltre, le tecniche coinvolte nella deformazione degli stent biforcati stampati allo stato piegato, l'inserimento degli stent biforcati piegati al sito di destinazione e la segnalazione e lo svolgimento della struttura alla sua forma originale sono dati in dettaglio. La dimostrazione dell'inserimento utilizza un mock-up in silicone dei vasi sanguigni. Il protocollo fornisce anche le procedure necessarie per fabbricare questo mock-up utilizzando una stampante 3D e lo stampaggio.

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Protocol

1. Disegno di simulazione dei vasi di sangue per la dimostrazione

  1. Impostare il diametro del recipiente principale prossimale a 25 mm, i diametri del recipiente principale disal e il ramo laterale pari a 22 mm. Impostare la lunghezza totale dei vasi pari a 140 mm. Impostare la lunghezza del recipiente principale prossimale, il recipiente principale dissal e il ramo laterale a 6 rispettivamente da 5 mm, 75 mm e 65 mm. Il vaso sanguigno completo è illustrato nella Figura 2 e nella Figura 3.
  2. Stampare il modello computer della nave ramificata utilizzando una stampante 3D FDM. Utilizzare un filamento in policarbonato.

2. Tessuto di mock-up del vaso di sangue mediante stampaggio

  1. Creare un contenitore a forma di scatola che ospita la parte stampata in 3D. Impostare le dimensioni del contenitore su 110 x 105 x 70 mm e utilizzare una piastra acrilica.
  2. Con il recipiente 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 h.
  3. Rimuovere il silicone solidificato dal contenitore e tagliarlo a metà per rimuovere la parte stampata 3D. Ricongiungere il silicone diviso al piano di taglio. Il corpo unito risultante è il modello del vaso sanguigno. Il risultato finale è mostrato Figura 4.

3. Progettazione dello stent ramificato a base di kirigami

NOTA: La dimensione dello stent ramificato è fatta per adattarsi snuggly all'interno del percorso a forma di Y del modello del vaso sanguigno. L'interno è reso cavo, e le maglie tubolari della superficie sono progettati per piegare e tornare funzionalmente alla configurazione completamente spiegata.

  1. Progettare il tronco dello stent biforcato seguendo modelli ondulati simili agli stent convenzionali. Impostare il diametro del tronco su 22 mm e la lunghezza del tronco a 38 mm.
  2. Progettare i rami biforcati in modo che siano un cilindro, come illustrato nella Figura 5B. Impostare il diametro del ramo su 18 mm e la lunghezza del ramo su 34 mm.
  3. Impostare la lunghezza totale dello stent su 72 mm. La forma finale è illustrata nella figura 6.

4. Stampa 3D con filamenti SMP

  1. Stampare lo stent biforcato in una stampante 3D FDM utilizzando un filamento SMP. La composizione principale di questo filamento è il poliuretano. Il venditore commerciale fornisce anche questi filamenti sotto forma di pellet in modo che l'utente finale possa anche aggiungere ulteriori sostanze per adattare le caratteristiche del materiale (Figura 7).
  2. Utilizzare il software di sezionamento per il sezionamento del modello e per controllare le impostazioni della stampante 3D. Impostare la temperatura dell'estrusore a 230 gradi centigradi e la temperatura del letto della stampante a temperatura ambiente. Impostare l'altezza del livello su 0,1 mm per ridurre al minimo l'effetto scala.
  3. Impostare la velocità di stampa su 3.600 mm/min. Impostare la quantità di riempimento interno su 80%. Includere la formazione del supporto durante la stampa, che è necessaria perché la struttura è cava all'interno. Figura 8 illustra il processo di stampa.

5. Smussare la superficie

NOTA: I seguenti passaggi sono necessari perché le superfici ruvide possono danneggiare i vasi per abrasione.

  1. Rimuovere i supporti utilizzando le frese (Figura 9A). I sostenitori sono attaccati all'interno dello stent. Quando si rimuovono gli stent, esercitare estrema cautela per evitare di strappare gli stent.
  2. Strofinare la superficie sulla carta vetrata (Figura 9B) per rimuovere le linee di strato, striature o macchie sulla superficie stampata. Può essere necessaria una lucidatura ripetuta quando i sostenitori vengono rimossi dalle frese.
  3. Dipingere la superficie con uno spray in una posizione ben ventilata e indossare una maschera personale. Pulire, sabbiare e asciugare la superficie. Proteggere dall'overspraying applicando sottili strati di vernici ripetute. Utilizzare vernici nere per migliorare il contrasto tra il supporto del vaso di silicone e lo stent (Figura 9C).

6. Deformare lo stent biforcato

  1. Mettere gli stent biforcati in acqua tiepida in modo che la temperatura sia al di sopra della temperatura di transizione del vetro. Quando lo stent si ammorbidisce, spingere una metà del ramo contro l'altra metà. Nidificare una metà nell'altra metà, come illustrato nella figura 10A.
  2. Piegare i due rami in un unico cilindro in modo che possa viaggiare attraverso la nave principale. Eseguire lo stesso processo di nidificazione nell'altro ramo. Successivamente, le due metà dei cilindri sono chiuse in una, come mostrato nella Figura 10B.

7. Inserimento dello stent biforcato nei vasi

  1. Riempire un serbatoio con acqua tiepida. Impostare la temperatura dell'acqua a 55-60 gradi centigradi. Immergi il recipiente in silicone all'interno del serbatoio. Orientare il mockup in modo che la nave principale è sopra e i rami sono sotto.
  2. Inserire lo stent biforcato piegato nell'apertura del vaso di silicone dall'alto. Orientare lo stent biforcato piegato in modo che i suoi rami siano verso l'apertura. Lo stent piegato 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 biforcazione dei vasi a forma di Y (Figura 12).

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Representative Results

In questo protocollo, abbiamo mostrato le procedure necessarie per fabbricare uno stent biforcato. Lo stent utilizza una struttura di kirigami per consentire allo stent biforcato di piegarsi in un tubo cilindrico compatto, che è molto adatto per scivolare attraverso le vie strette dei vasi sanguigni. L'SMP consente alla struttura piegata di tornare alla sua forma originale quando la temperatura raggiunge la temperatura di transizione del vetro. La forma originale, stampata in 3D utilizzando il materiale SMP, corrisponde strettamente ai vasi ramificati. In altre parole, la superficie interna dei vasi ramificati, dove scorre il fluido corporeo, è ulteriormente compensata all'interno dallo spessore prescritto dello stent fabbricato. Viene creata una forma solida tra la superficie interna e la superficie di offset. Questa forma solida si adatta esattamente alla nave e può essere utilizzata come modello per lo stent. Grazie alla capacità della SMP di tornare alla sua forma memorizzata, la struttura piegata tornerà alla forma predeformata una volta riscaldata sopra la sua temperatura di transizione del vetro. I due stent ramificati possono essere facilmente formati in tubi semi-cilindrici sfruttando la struttura del kirigami. Le due metà dei cilindri sono fuse in un unico cilindro, e la struttura unita è stata dimostrata per scivolare attraverso la nave principale e raggiungere l'area di biforcazione. Per riportare la struttura piegata alla sua forma originale, l'esperimento è stato eseguito in acqua ad una temperatura di 60 gradi centigradi. È stato dimostrato che ogni ramo laterale si dividerà, e ogni ramo andrà ai suoi vasi di accoppiamento nell'area di biforcazione. Lo stent biforcato è stato inserito nei vasi a forma di Y nel suo complesso che richiedevano una sola operazione. Questo è molto più semplice rispetto all'operazione convenzionale che richiede inserimenti di ogni stent di ramificazione separatamente. Questi risultati mostrano che è possibile semplificare l'operazione di inserimento dello stent a una singola operazione, mentre le precedenti operazioni di stent richiedevano che il numero di inserimenti di stent di rami diramazione laterale fosse lo stesso del numero di vasi sanguigni di ramificazione laterali.

Figure 1
Figura 1 : diagramma di trasformazione della forma di SMP. (A) La forma stampata è la forma originale. (B) Quando viene riscaldata al di sopra della temperatura di transizione del vetro (Tg), la struttura diventa morbida. Quando viene applicata una forza, la struttura viene deformata alla forma desiderata. (C) La struttura è fissata a una forma deformata mediante raffreddamento. (D) Quando viene riscaldata nuovamente sopra la temperatura di transizione del vetro, viene generata una forza di recupero che riporta la forma deformata alla sua forma originale. (E) La forma recuperata è la stessa della forma originale. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 2
Figura 2 : vengono visualizzati i nomi delle parti di un vaso sanguigno a forma di Y. I vasi a forma di Y hanno un recipiente principale e un ramo laterale. La nave principale è costituita da una nave principale prossimale e da una nave principale distale. La nave principale prossimale è divisa nel recipiente laterale e nel recipiente principale distale, che si trova sopra il nucleo biforcato. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 3
Figura 3 : Progettazione del vaso sanguigno. (A) Vista laterale destra del vaso sanguigno modellato. Questo lato è stato progettato come una forma a gancio per esprimere la natura tridimensionale di un vero e proprio vaso sanguigno nel corpo umano. (B) Vista frontale del vaso sanguigno modellato. Vista ruotata del vaso sanguigno a forma di Y secondo la Figura 2. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 4
Figura 4 : mock-up dei vasi sanguigni in silicone. Un contenitore realizzato con lastre acriliche e modelli di vasi sanguigni stampati in 3D viene utilizzato come stampo per creare questo mock-up. Il mock-up è stato realizzato con silicone liquido, che è stato indurito dopo l'essiccazione. Vengono visualizzate la vista frontale (A) e la vista laterale (B). Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 5
Figura 5 : Progettazione dei rami del stent biforcato utilizzando il kirigami. (A) Progettazione concettuale del ramo stent. Il foglio viene tagliato lungo la linea nera. Successivamente, le forze esterne vengono applicate in corrispondenza dei punti specifici nella direzione specificata, come indicato dalle frecce rosse. La geometria risultante delle operazioni descritte in A viene visualizzata a destra, B. Un foglio planare è stato trasformato in una forma tubolare tridimensionale. (B) La progettazione di uno stent tubolare basato sulla struttura del kirigami. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 6
Figura 6 : il modello tridimensionale dello stent biforcato. Il tronco utilizza modelli ondulati abbastanza simili al design stent convenzionale. I due rami superiori utilizzano strutture di kirigami. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 7
Figura 7 : filamento SMP. Viene prodotto in una forma di filamento che è facile da stampare utilizzando una stampante 3D commerciale. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 8
Figura 8 : immagine di uno stent biforcato stampato in 3D utilizzando una stampante 3D FDM (modello di deposizione fusa). Lo stent biforcato stampato in 3D è collegato al letto della stampante 3D utilizzando un nastro adesivo fronte-retro per evitare che l'uscita scivoli. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 9
Figura 9 : post-elaborazione del risultato stampato in 3D. (A) Rimozione dei sostenitori. Lo stent biforcato è vuoto all'interno e richiede quindi un supporto durante la stampa 3D. È necessaria la rimozione dei sostenitori. (B) Lo stent biforcato con i sostenitori rimossi. (C) Lo stent biforcato è verniciato a spruzzo per contrastarlo chiaramente dalle vie in silicone. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 10
Figura 10 : Illustrazione della deformazione e della forma di recupero dello stent biforcato. (A) Lo stent è riscaldato per renderlo malleabile. Successivamente, vengono applicate forze per piegare i rami in una forma semi-cilindrica. (B) Le forme semi-cilindriche sono combinate in un'unica struttura tubolare. I passaggi procedurali di piegatura sono da sinistra a destra, e il processo di recupero è l'opposto della piegatura, che si verifica da destra a sinistra. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 11
Figura 11 : lo stato originale e deformato dello stent biforcato. Si noti che la forma deformata è la forma di un cilindro e può essere facilmente inserita nella porzione del tronco dei vasi sanguigni. Quando la forma piegata in modo compatto viene riscaldata al di sopra della temperatura di transizione del vetro, la forma ritorna alla sua forma biforcata originale. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 12
Figura 12 : vengono mostrati gli scatti temporali delle procedure di recupero dello stent piegato inserito nei vasi sanguigni ramificati. (A) Vengono mostrate le fasi procedurali di spiegamento quando lo stent biforcato viene inserito nei vasi a forma di Y. Inizialmente, viene inserito un singolo tubo cilindrico. Il tubo inserito inizia a dividersi una volta raggiunto il nucleo biforcato e ritorna alla sua forma originale spiegata. (B) Le immagini a tempo dell'esperimento. La parte superiore sinistra mostra l'inserimento del tubo piegato nel tronco di apertura del vaso. La parte superiore destra mostra la divisione dello stent inserito nel nucleo biforcato. La fila inferiore mostra il recupero dello stent e l'esatta forma dello stent biforcato finale che si adatta perfettamente alla morfologia dei vasi sanguigni bersaglianti. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Supplementary Figure 1
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Supplementary Figure 2
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File supplementari. Modello digitale del modello della nave.

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Discussion

Gli stent sono spesso utilizzati per eliminare le vie interne intasate come i vasi sanguigni e le vie aeree dei pazienti. Il funzionamento chirurgico degli stent di inserimento richiede un'attenta considerazione della malattia del paziente e delle caratteristiche anatomiche umane. La forma della nave è complessa e esistono diverse condizioni di ramificazione. Tuttavia, le procedure operative standard dello stent si basano su stent prodotti in serie con dimensioni standard. In questo protocollo, abbiamo mostrato come personalizzare la fabbricazione dello stent in base alla geometria esatta dei vasi sanguigni. In questo modo, abbiamo progettato lo stent in modo che l'interno sia reso vuoto e le maglie tubolari della superficie si piegheranno e torneranno alla configurazione completamente spiegata quando attivato. Abbiamo preso di mira stent biforcati, che vengono in genere utilizzati durante le operazioni con più numeri di stent tubolari. La progettazione dei nostri stent biforcati viene eseguita nel suo complesso ed è necessaria una singola operazione indipendentemente dalla complessità e dal numero di rami presenti nei vasi ramificati. La tecnica di abilitazione chiave che abbiamo usato per risolvere il problema è la SMP. La capacità della struttura di tornare alla sua forma originale è anticipata, quindi vengono esercitate forze per evitare le vie espanse dalla ri-contrazione.

Un'altra idea importante è l'uso di una struttura di kirigami. La parte più difficile è come si possono ridurre i rami a forma di Y in un tubo cilindrico compatto. Questo problema è stato risolto utilizzando una struttura di kirigami. Ogni ramo viene piegato in semicilindrici e poi fuso insieme.

Abbiamo trovato una temperatura ottimale di 220-230 gradi centigradi per memorizzare la forma dello stent biforcata. Sulla base di questo fatto, la temperatura dell'estrusore è stata impostata a 230 gradi centigradi. Quando la temperatura è stata impostata al di sopra di questa temperatura, la precisione della forma è stata compromessa. Quando la temperatura è impostata al di sotto di questa temperatura, l'SMP intasato l'ugello della stampante 3D. Se vengono utilizzati materiali diversi, la temperatura dell'estrusore deve essere regolata. La temperatura del letto della stampante è stata impostata a temperatura ambiente. Abbiamo sperimentato la deformazione indesiderata della struttura quando la temperatura del letto della stampante è stata impostata più alto. Inoltre, si consiglia di impostare il riempimento interno superiore al 70%. Si raccomanda di evitare o ridurre al minimo la generazione di sostenitori, in quanto imporranno oneri aggiuntivi per il post-elaborazione.

La temperatura di transizione del vetro dell'SMP utilizzato era di 55 gradi centigradi, e l'ammorbidimento della struttura stampata si è verificato al di sopra di questa temperatura. Quando si piega lo stent biforcato stampato, abbiamo immerso l'intera struttura in un bagno ad acqua riscaldato al di sopra di questa temperatura. Quando si utilizzano SMP diversi, si dovrebbe prima trovare la temperatura del vetro del particolare materiale. Le caratteristiche di recupero di altre temperature si trovano in Kim e Lee15, dove sono state mostrate risposte più rapide per temperature più elevate.

Abbiamo usato una stampante 3D FDM per fabbricare lo stent biforcato. La dimensione dello stent prodotto era troppo grande per essere inserito in veri vasi umani. I ricercatori dovrebbero prendere in considerazione l'utilizzo di diversi tipi di stampanti 3D o stampanti 3D con diametri dell'ugello più piccoli. Quest'ultimo è tecnicamente difficile perché gli SMP sono spesso molto viscosi e intasano facilmente l'ugello, soprattutto quando vengono utilizzati ugelli di dimensioni più piccole.

I limiti del nostro lavoro sono i seguenti. La temperatura di transizione del vetro era troppo alta per essere utilizzata all'interno dei pazienti. Inoltre, questo particolare materiale non si è dimostrato biocompatibile. È anche preferibile che lo stent sia biodegradabile quando la nave non ha più bisogno dello stent per sostenerlo dal collasso. Questi problemi potrebbero essere risolti con l'uso di altri tipi di SMP e ulteriori esperimenti dal vivo.

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Disclosures

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Acknowledgments

Questo lavoro è stato sostenuto dalla sovvenzione IInstitute of Information & Communications Technology Planning and Evaluation (IITP) finanziata dal governo coreano (MSIT) (n. 2018-0-01290, lo sviluppo di un set di dati aperto e la tecnologia di elaborazione cognitiva per riconoscimento delle caratteristiche derivate da esseri umani non strutturati (ufficiali di polizia, agenti di sicurezza stradale, pedoni, ecc.) movimenti utilizzati nelle auto a guida autonoma) e la sovvenzione GIST Research Institute (GRI) finanziata dal GIST nel 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 

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References

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