植入器件整體可視化,！哈工大冷勁松院士團(tuán)隊(duì)4D打印整體顯影室間隔缺損封堵器

來(lái)源：高分子科學(xué)前沿

室間隔缺損（VSD）是由于胚胎發(fā)育不全導(dǎo)致的左右心室間的異常缺口，允許富氧血液從左心室通過(guò)缺口流向右心室,，并與右心室中的脫氧血液混合,，可能導(dǎo)致心律失常、心室功能障礙和肺動(dòng)脈高壓,。經(jīng)皮封堵室間隔缺損（VSD）可有效阻斷心室間的異常血流,。然而，常用的鎳鈦合金封堵器存在不可忽略的局限性,，例如不可降解性導(dǎo)致晚期移位和危及生命的栓塞,；鎳離子析出引起的過(guò)敏；設(shè)備型號(hào)有限增加磨損,、穿孔風(fēng)險(xiǎn),；只有少數(shù)不透射線標(biāo)記點(diǎn)導(dǎo)致定位不準(zhǔn)確。因此,，開(kāi)發(fā)可生物降解且整體不透射線封堵器對(duì)減少并發(fā)癥和提高封堵性能具有重要意義,。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)冷勁松院士團(tuán)隊(duì)前期針對(duì)新型心臟封堵器開(kāi)展了系列工作，包括Adv. Funct. Mater., 2019, 29, 1906569,；ACS Appl. Mater. Interfaces, 2021, 13, 12668-12678; Acta Biomater., 2021, 128, 100-119,。近日，冷勁松院士團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了4D打印定制、可生物降解,、整體不透射線的仿生VSD封堵器,，以避免傳統(tǒng)封堵器可能引起的移位、晚期栓塞,、定位不準(zhǔn)等問(wèn)題,。工作以“4D printing of overall radiopaque customized bionic occlusion devices”為題發(fā)表在Advanced Healthcare Materials上。論文的第一作者哈爾濱工業(yè)大學(xué)助理教授林程,，哈爾濱工業(yè)大學(xué)冷勁松院士和劉立武教授為共同通訊作者,。

基于與生物組織應(yīng)力應(yīng)變行為相似的波浪形仿生結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)并制備了多種VSD封堵器構(gòu)型（對(duì)稱,、細(xì)腰大盤,、偏心和肌部），以適應(yīng)VSD的位置多樣性,、減少對(duì)周圍組織的影響。4D打印被引入到封堵器的制備中,，可以賦予封堵器定制的構(gòu)型,，且有助于封堵器微創(chuàng)植入和自適應(yīng)展開(kāi)。系統(tǒng)評(píng)估了4D打印仿生封堵器的力學(xué)性能,、生物降解性和生物相容性,。研究了4D打印仿生VSD封堵器的動(dòng)態(tài)可重構(gòu)性能，驗(yàn)證了微創(chuàng)治療和可控展開(kāi)的可行性,。更重要的是,，4D打印VSD封堵器實(shí)現(xiàn)了在X射線下的整體顯影，在X射線下不僅可以觀察到封堵器的整體構(gòu)型,，甚至可以清楚地辨別封堵器的每條韌帶,。此工作中4D打印VSD封堵器的制備策略是可規(guī)模化的,，為快速制造定制的智能醫(yī)療設(shè)備開(kāi)辟了誘人的前景,。

圖1（a）正常心臟和（b）患有VSD心臟的血液流動(dòng)

圖2 定制、可生物降解和整體不透射線的4D打印仿生VSD封堵器的設(shè)計(jì),、制造與表征

圖3（a）仿生波浪形網(wǎng)絡(luò)和代表單元的幾何參數(shù),。（b）VSD的分類和位置。（c）設(shè)計(jì)的VSD封堵器的3D模型,。（d）偏心VSD封堵器（Ee VSDO）和肌部VSD封堵器（m-VSDO）封堵VSD示意圖,。

圖4（a）不同構(gòu)型4D打印仿生VSD封堵器實(shí)物圖。（b）帶有阻流膜的封堵器的輕量性展示,。

圖5 不同構(gòu)型VSD封堵器在X射線下的整體顯影能力,。

冷勁松院士團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事于智能結(jié)構(gòu)力學(xué)及其應(yīng)用研究。在生物領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)了多種智能生物支架和人工假體,。在超材料領(lǐng)域,，設(shè)計(jì)制備了構(gòu)型、力學(xué)性能可調(diào)節(jié),、可重構(gòu)的4D打印拉脹力學(xué)超材料和像素力學(xué)超材料 ,。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adhm.202201999