3D打印个性化冠脉支架系统研发

【作者】 王程锦； 康双珠； 张磊； 孙伟；

【机构】 北京市生物制造与快速成型重点实验室；

【摘要】 激光切割是现在冠脉支架的主要加工方式,但不利于个性化圆锥形支架的制造。3D打印可以灵活的打印各种尺寸和形状的支架,是比较理想的冠脉支架加工方式。研发了用于个性化冠脉支架制造的3D打印系统和微螺杆喷头,并初步探索了打印工艺,完成了两种材料的支架打印,为进一步研究奠定了基础。在临床上,冠脉支架介入治疗是治疗冠状动脉硬化的主要手段。近年来,可降解支架因其在降低血管再狭窄和支架内血栓的可能性,得到越来越多的关注。冠脉支架的加工方式主要是激光雕刻,这种加工造成材料的浪费以及不适合支架的个性化成型。设计研发了用于血管支架成型的高精度冠脉支架3D打印平台及微螺杆喷头,探究了冠脉支架打印的主要工艺参数。最后用两种可降解材料PCL和PLLA对打印系统和工艺参数进行了验证打印。常规3D打印将材料层层堆积成为三维结构。而血管支架是高镂空率的圆柱或圆锥的网状结构,如果采用常规的3D打印方法,需要大量的支撑结构。支撑结构拆除支撑过程中留下的毛刺和带来的结构破坏也严重影响了支架的力学性能。提出了基于圆锥面的曲面打印技术,建立在一个圆柱坐标系中,在圆锥面上进行支架的打印,完全避免了支撑结构。用于冠脉支架的3D打印系统有两个要求,一是运动精度要求高,二是喷嘴口径小,挤出力需求大。一般的商业3D打印机很难满足这两个要求,所以本课题设计研发了高精度的打印平台和和小喷嘴口径的微螺杆喷头。设计了一种可使用颗粒材料的微螺杆挤出喷头。使用PCL材料验证了设计的微螺杆喷头确实可以用于高分子聚合物的打印,挤出的丝材表面光滑,直径比较均匀,没有材料堆积或者丝材断裂的情况发生。更多还原