新的3d打印动脉可以从内部监测阻塞

当外科医生更换部分血管时——在美国，他们每年为45万名患者做这样的手术，以治疗血栓、冠状动脉疾病、中风损伤等——移植的血管会被CT扫描、超声波和其他昂贵的成像技术监控。尽管做了这么多努力，仍有40%到50%的移植失败。

这就是威斯康星大学麦迪逊分校材料科学工程师正在开发一种新的3d打印人造材料的原因之一血允许医生和病人远程监视其健康状况的容器。

该杂志发表的一项新研究描述了这种可植入的容器，由柔性复合材料制成，能够实时监测先进功能材料威斯康星大学麦迪逊分校教授王旭东和研究生李军的研究。

“这种人造血管可以根据压力波动产生电脉冲，从而能够精确地测出血管内的血压船而不需要使用任何额外的电源。”“由于3d几何结构，电脉冲剖面将能够判断是否在早期阶段由于内部堵塞而出现不规则运动。”

动脉项目源于王的长期研究兴趣，新的柔软，灵活的材料是压电(能够产生电荷从机械应力)和生物相容性(能够用于人体不会造成排斥或损坏)。

该研究小组将钠钾铌石压电陶瓷纳米颗粒与聚偏氟乙烯聚合物结合，这种聚合物是铁电的，或者当一种化学反应发生时能够翻转极性电场应用。然后，他们用这种材料和现成的3d打印机打印出了一根管状动脉。打印机通过靠近喷嘴的强电场挤压材料，使陶瓷颗粒极化，使结构具有压电特性。

在模拟人造血管所面临的阻塞、高血压和其他问题之前，李将人造动脉与人造心脏系统连接起来。这种自供电的材料能够正确地检测到动脉内的力和压力的变化。

研究人员的下一步是优化这种新型铁电复合材料的生产和3d打印过程。该团队还希望找到使打印出来的3d结构更加灵敏的方法，并计划与生物医学领域的研究人员合作，用更真实的循环系统模型来测试动脉。

此外，他们希望用这种新材料来打印人造心脏瓣膜。置换的心脏瓣膜通常要么是机械的，要么是从人类或动物捐赠者那里取来的，没有一种包含王材料中发现的自我监测类型。该团队包括来自威斯康辛大学麦迪逊分校医学与公共卫生学院和中国浙江大学的合作者，他们相信在未来有可能使用铁电生物材料和3-D打印机来创造其他定制的人造器官。

虽然研究人员正在研究许多其他类型的人造血管和器官，但王认为这种技术比更复杂的技术有一些优势。

“这是一项简单、可扩展的技术，”他说。“我们新的可打印复合材料使我们能够一步制作出3d结构，在制造过程中就能显示出多种功能。”