近日，蘭州大學(xué)第二醫(yī)院周棟團(tuán)隊(duì)、中國(guó)科學(xué)院蘭州化物所張耀明團(tuán)隊(duì)共同完成的研究成果《4D printing of shape memory inferior vena cava filters based on copolymer of poly(glycerol sebacate) acrylate-co-hydroxyethyl methacrylate (PGSA-HEMA)》發(fā)表于期刊《Materials & Design》（中科院1區(qū)Top期刊，IF=9.417）。論文第一作者為蘭州大學(xué)第二醫(yī)院血管外科醫(yī)師屈睿升，共同通訊作者為周棟副教授和王齊華研究員、張耀明研究員。該成果在線發(fā)表后，引起了國(guó)內(nèi)外智能材料界和生物醫(yī)療行業(yè)的高度關(guān)注和廣泛興趣，為靜脈血栓栓塞癥的血管腔內(nèi)治療提供了新思路，也對(duì)新型血管腔內(nèi)移植物的研發(fā)產(chǎn)生了有力推動(dòng)作用。

下腔靜脈濾器（IVCF）作為一種可預(yù)防致命性肺栓塞的血管內(nèi)植入裝置，長(zhǎng)期留置體內(nèi)可導(dǎo)致一系列嚴(yán)重并發(fā)癥。本研究基于4D打印技術(shù)，以生物可降解形狀記憶聚合物（SMP）為材料，設(shè)計(jì)研發(fā)一種新型可變形、可降解、可轉(zhuǎn)換的IVCF，以實(shí)現(xiàn)SMP 在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的適用性。

4D打印形狀記憶IVCF微創(chuàng)治療PE的設(shè)計(jì)示意圖

研究通過(guò)將生物相容性良好和可降解的聚癸二酸甘油酯（PGS）與甲基丙烯酸羥乙酯（HEMA）結(jié)合得到了新型SMP，PGSA和PHEMA共混物的光交聯(lián)允許其適配于數(shù)字光處理（DLP）打印模式以快速批量化個(gè)性定制各種精細(xì)結(jié)構(gòu)。通過(guò)調(diào)節(jié)PGSA/PHEMA的比例可提高SMP的力學(xué)性能以及形狀記憶性能，并且其轉(zhuǎn)變溫度（Tr）可調(diào)節(jié)為37.8°C以適合人體溫度。同時(shí)，PGSA-PHEMA表現(xiàn)出優(yōu)異的細(xì)胞相容性、對(duì)血小板粘附的抵抗力和低溶血率（<1%）。

DLP批量定制形狀記憶IVCF

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體內(nèi)組織相容性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

該研究探索了DLP 打印IVCF的臨床可行性。形狀記憶IVCF可通過(guò)輸送鞘管進(jìn)行微創(chuàng)部署，并在溫水刺激下恢復(fù)到初始設(shè)計(jì)的過(guò)濾器形狀，完全捕獲直徑5mm以上的血栓。此外，生物降解的結(jié)果表明，SMP在降解的同時(shí)，可以在體內(nèi)執(zhí)行至少12周的移植物功能。

本論文是蘭大二院團(tuán)隊(duì)和中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所合作進(jìn)行的材料學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)交叉領(lǐng)域的成果，基于4D打印和形狀記憶聚合物研發(fā)新型血管腔內(nèi)移植物，為血管腔內(nèi)治療開(kāi)辟了新前景。近期相關(guān)研究成果以“4D Printing of Shape Memory Vascular Stent Based on beta CD-g-Polycaprolactone”和“A Biocompatible 4D Printing Shape Memory Polymer as Emerging Strategy for Fabrication of Deployable Medical Devices”為題發(fā)表于《Macromolecular Rapid Communication》（中科院一區(qū) ），并獲得國(guó)家發(fā)明專利4項(xiàng)，榮獲甘肅省首屆博士后創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽一等獎(jiǎng)、第一屆全國(guó)博士后創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽總決賽銅獎(jiǎng)，相關(guān)成果得到國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的認(rèn)可。

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https://doi.org/10.1016/j.matdes.2022.111556

https://doi.org/10.1002/marc.202200553

https://doi.org/10.1002/marc.202100176