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美开发3D打印柔性自扩张支架 助力食道癌患者姑息治疗

文章来源: 中国3D打印网       发布时间:2019-05-22

5月22日讯,来自佛罗里达大西洋大学的研究人员正在探索为因吞咽困难而接受姑息治疗的患者制作支架的新方法,这种支架适用于难以吞咽 ,尤其是患有食管癌无法手术的患者。研究人员在《食管恶性肿瘤潜在应用的3D打印柔性聚合物支架》一文中提出如何为患者提供3D打印的金属和塑料支架,还引用有关食管癌的统计数据:


“......全球癌症相关死亡的第六大主要原因,被认为是治愈最困难和最具挑战性的恶性肿瘤之一[1]。食管癌患者的5年生存率低于20%。对于无法手术的食管恶性肿瘤患者,食管支架提供有效的姑息治疗,甚至允许饮酒、喂食以及吞咽唾液。

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为了找到帮助患者避免肿瘤向内生长等副作用以及支架移植等并发症的方法,研究人员3D打印出一种管状柔性聚合物支架,其螺旋形可以进行数字化优化。


其他改善支架的努力也导致了生物可降解支架的实验,因为医疗专业人员和研究人员意识到需要“避免再次介入去除支架的并发症......”这些设备也可能存在问题,因为它们通常会移动,引发负面反应。在这里,研究人员创造了一种管状聚合物支架,由医用柔性热塑性聚氨酯(TPU)制成,具有必要的韧性,耐久性和生物稳定性,并且PLA具有机械强度和可生物降解性能。

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PLA / TPU支架的有限元分析。 (A)将支架置于食道(i)时的模拟模型;具有钝角,右角和锐角的支架模型(ii); 15PLA85TPU支架局部应力与急性,右侧和钝角的关系(iii)。 (B)螺旋厚度为0.3mm,0.6mm,0.9mm,1.2mm和1.5mm(i)的支架; 15PLA85TPU支架的周向应力与周向变形(ii)。 (C)螺旋数为3,4,5,6,7,8,9,10(i)的支架; 100TPU,5PLA95TPU,10PLA90TPU和15PLA85TPU支架的摩擦力与螺旋数(ii)。


四种类型的支架以0,5%,10%和15%的重量进行3D打印,并分别命名为100TPU,5PLA95TPU,10PLA90TPU和15PLA85TPU。创建了几种不同尺寸的原型,有些则带有颜色。他们还注意到3D打印的支架是柔韧的,在被释放后恢复到其原始形状,让科学家注意到自我扩张的可能性。这将使它们更容易放置。带螺旋的15PLA85TPU支架扩张最多:

美开发3D打印柔性自扩张支架 助力食道癌患者姑息治疗

(A)设计的PLA / TPU支架的全部参数(B)正在印刷PLA / TPU支架(C)不同类型的3D打印支架具有不同的结构和材料比率。 (颜色来自添加的染料)(D)将支架压缩,然后在释放后恢复到原始形状(D)


“当螺旋支架具有相同的PLA和TPU含量时,螺旋支架比非螺旋支架的管腔尺寸更大。研究人员表示,TPU支架无螺旋状开放的食管腔尺寸在所有组中最小。


他们用机械测试仪测量压缩力,用猪食道测量膨胀力。所有支架的压缩力均增加,直接响应应变水平。在减少迁移方面,研究人员指出,10%PLA的支架是抗迁移的最佳候选者,同时在扩增和细胞活力方面也有更好的表现。与非螺旋形支架相比,3D打印聚合物支架的新的向上螺旋结构具有显着更高的抗迁移力,螺旋结构显着减少了迁移距离。

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PLA / TPU支架的扩张试验。 (A)将支架在导管(i)中压缩;支架在中间被推出(ii);支架完全从导管中释放出来(iii)。 (B)通过导管(i)将支架引导到食道中;支架被释放到食道(ii);带支架和无支架的食管(iii)。 (C)插入带有/不带螺旋的PLA / TPU支架后,中间的食道直径约为12-14mm。 (D)与没有螺旋的支架相比,具有螺旋形的支架使两端部分的食道直径显着增大。较高的PLA含量增加了食道的较大直径(n = 3)。


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