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镍钛合金自膨胀血管支架3D打印研发取得新进展

2020-05-23 13:28:06 127

血管内支架主要是采用生物医用金属、合金或医用高分子材料,经特殊加工制造而成的,用于治疗人体血管管腔狭窄或闭塞的医疗器械。在金属支架中,不锈钢或钴铬合金制成的气囊膨胀支架,以及由镍钛合金镍钛诺制成的自膨胀支架是医疗市场上已有的产品。
    随着镍钛合金自膨胀支架在血管狭窄等疾病中的介入治疗中的广泛应用,镍钛合金血管支架的制造技术也得到了发展,大致经历了三种不同的制造技术,最初的镍钛合金自膨胀支架是螺旋线圈状结构,后来出现了编织网状结构支架,目前较新的技术为激光切割管状支架。

澳大利亚研究机构CSIRO Lab22 增材制造实验室,应临床医生改进镍钛合金自膨胀支架的需求,开发了一种通过选区激光熔化(SLM)3D打印技术制造支架,该支架在设计自由度和可定制方面显示出一定优势。

高几何精度与按需定制

Lab22 增材制实验室在医疗器械3D打印领域研发领域已取得了多项成果,包括个性化3D打印胸骨植入物和脚后跟植入物。

Lab22 团队一直在探索选区激光熔化增材制造工艺进行3D打印镍钛诺自膨胀支架的可行性。选区激光熔化3D打印技术能够创建具有高几何精度的复杂血管支架,同时易于实现患者定制支架的按需制造。

Lab 22团队也表示,使用SLM开发镍钛合金支架是具有挑战的。他们采用的镍钛合金材料为镍钛诺,这是一种形状记忆合金,在受压时会表现出超弹性。该材料具有独特的晶体结构,晶体结构在受到压力或加热时会发生变化。合金的两个不同相(马氏体和奥氏体)是由温度决定的,而相变温度对支架的制造条件极为敏感。为了使支架表现出自我膨胀,转变温度需要低于体温37°C。此外,SLM 3D打印的工艺参数需要适合制造支架的超细网状结构,包括尺寸为80-200 μm的细支杆。

镍钛合金自膨胀血管支架3D打印研发取得新进展(图1)

根据Lab 22增材制造实验室,增材制造技术为支架设计提供了自由度,设计开发人员能够根据需要开发特定尺寸的血管近端和远端直径,并且还能够通过这一工艺制造更大尺寸的支架、交叉分支以及近端和远端血管的新形状。另外3D打印技术将增强血管支架的定制生产的能力,减少库存、提高资源的有效利用率。对于患者而言,这类3D打印特殊血管支架具有更好的血管顺应性,有望改善患者体验。


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