新的3d打印动脉可以从内部监测堵塞

在美国，外科医生为了治疗血栓、冠状动脉疾病、中风损伤等疾病，每年要对45万名患者进行部分血管更换手术，而移植的血管则要通过CT扫描、超声波和其他昂贵的成像技术进行监测。尽管如此，仍有40%到50%的移植失败。

这就是威斯康辛大学麦迪逊分校材料科学工程师正在开发一种新的3d打印人造产品的原因之一血可以让医生和病人远程监控其健康状况的容器。

该杂志上发表的一项新研究描述了这种可植入的血管，由柔性复合材料制成，能够实时监测先进功能材料由威斯康星大学麦迪逊分校教授王旭东和研究生李俊共同完成。

“这种人造血管可以根据压力波动产生电脉冲，这将能够准确地判断患者的血压船而不需要使用任何额外的电源。”“由于三维几何结构，电脉冲剖面将能够在早期阶段判断是否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，新的软，柔性材料是压电(能够产生电荷从机械应力)和生物相容性(可用于人体不会引起排斥或损坏)。

研究小组将铌酸钠钾压电陶瓷纳米颗粒与聚偏氟乙烯聚合物结合在一起，聚偏氟乙烯聚合物是铁电性的，或者可以在碰撞时翻转极性电场应用。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，使结构具有压电性能。

在模拟人造血管面临的阻塞、高血压和其他问题之前，李教授先将人造动脉与人造心脏系统连接起来。这种自供电材料能够正确检测动脉内的力和压力变化。

研究人员的下一步是优化新型铁电复合材料的生产和3d打印工艺。该团队还希望找到使打印的3d结构更加敏感的方法，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，他们希望使用这种新材料来打印人造心脏瓣膜。替换的心脏瓣膜通常是机械的，或者是从人类或动物捐赠者那里获得的，并且没有一个包含在王的材料中发现的自我监测类型。该团队包括来自威斯康星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3d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。

“这是一种简单、可扩展的技术，”他说。“我们的新型可打印复合材料使我们能够一步制作出3d结构，可以在制造过程中展示多功能。”

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