脑动脉瘤的一种新的充填方法

脑动脉瘤是由大脑血管壁异常引起的畸形。当这些血管破裂时，大约30%的患者当场死亡。最近，POSTECH的一个研究小组提出了一种新的治疗方法，通过在动脉瘤中填充血液来拆卸这些定时炸弹。

为了克服线圈的缺点栓塞，Postech的联合研究团队（Joonwon Kim教授和机械工程系与Hyung Joon Cha教授和博士学位的机械工程系Jongkyeong Lim。化学工程系的候选Geunho Choi）开发了一种新的结构稳定，生物相容性栓塞材料没有分解在人体。此外，介绍了能够稳定地形成和控制血管内环境中微纤维形式的脑动脉瘤治疗（治疗装置）的新概念。这些研究结果被公布为外部背面覆盖纸先进的材料2021年4月8日。

由于周期性的健康检查，早期检测脑动脉瘤的早期检测正在增加。目前的处理方法使用线圈栓塞，从而通过在破裂之前通过用铂卷填充动脉瘤来降低内部血流的方向和压力。然而，线圈栓塞手术是一种财务负担，因为它需要许多铂卷（每条线圈的KRW 600,000 [USD 550]）与动脉瘤尺寸相称。此外，由于线圈的细弹簧结构，动脉瘤可能在手术期间爆裂，或者动脉瘤的内部可能不会完全填充。还存在其他问题，其中由于在操作之后由低填充率引起的再压缩，线圈可以从受影响的区域拆下。

响应各种刺激的水凝胶如温度，pH和光，并且表现出软机械强度，吸引了作为可以高速填充动脉瘤的栓塞材料的重视。其中，由于其容易的时空对照，光胶质链状水凝胶被认为是最适合的栓塞。但他们的实际使用量有限。此外，正在为动脉瘤栓塞开发的材料目前使用高浓度的生物非活性合成水凝胶，其毒性而不是生物相容性。这些也可能导致体内的严重肿胀 - 通常导致破裂 - 并挫败了他们的商业化。此外，常规手术方法不能应用于临床应用，因为在血管内环境中不可能在血管内环境中使用光产生和控制水凝胶，其具有曲折的几何结构和高吸光度。

由化学工程系的Hyung Joon Cha教授领导的研究团队提出了一种从藻类中提取的海藻酸基水凝胶，可以作为一种新的动脉瘤栓塞材料进行双交联。这种新型栓塞材料具有良好的生物相容性，利用无害的可见光照射快速共价交联和血液中钙离子离子交联的协同效应。此外，由于人体中不存在降解酶，因此它不降解，并且在不膨胀的情况下表现出出色的结构稳定性。这可以安全有效地填充动脉瘤并成功地防止破裂。由于可以安装造影剂，其表现为放射状不透明，因此通过CT或MRI应用的栓塞材料可以长时间连续监测。

由机械工程系的Joonwon Kim教授领导的研究团队开发了一种集成光纤的微流控装置。该装置是一种新型的外科手术装置，它能在极端血管内环境中稳定地生产和控制以微纤维形式存在的光交联水凝胶，这种水凝胶具有曲折的几何结构和高吸光度。

在这些微流体装置中产生和控制的双交联藻酸盐的水凝胶微纤维可以安全且均匀地填充动脉瘤。在该阶段，微纤维彼此交叉缠绕以形成块以阻止流体流进入动脉瘤并保持结构形状和恒定的机械强度，即使在手术后的脉动环境中也不会解离。这最大限度地减少了内部压力的重新动脉瘤或它的破裂。

“这项研究是世界上第一个开发一种栓塞的新材料，这些材料可能是生物相容的，没有副作用，长时间稳定地保持在人体中，”Hyung Joon Cha教授。“我们计划通过a故意进行商业化技术转让。"

金俊元教授解释说:“这项研究是世界上首次开发出一种治疗动脉瘤的方法，这种方法可以通过在血管中微纤化光交联水凝胶微纤维来实现。”他补充说:“预计这些材料将有效地应用于许多需要栓塞的血管疾病。”

“本研究开发的栓塞方法的新概念是通过先进的动态血管模型(ADAM)模拟器验证的，该模拟器由新的深涂层技术和三维血管复制生产技术，使用液体栓塞材料之前由研究团队开发。ADAM模拟器是一个系统，它提供了一个与真实病人的手术环境非常相似的虚拟环境，可以用于模拟各种血管疾病，”Kim教授解释说。

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