可远程控制的3D打印血管支架——磁控部署+内源NO催化,颠覆传统支架技术

心血管疾病中，动脉粥样硬化导致血管狭窄或堵塞，临床通常采用球囊扩张+支架植入。但现有支架存在：

手术损伤大（依赖导管/球囊）

炎症反应 → 再狭窄

药物释放有限（DES）

降解不稳定（BRS）

👉 本文提出一种全新方案：

基于3D打印的可远程部署血管支架（DSENO）

核心创新：

✅ 磁控+热触发远程展开（无需导管）

✅ 表面催化内源NO持续释放

✅ 3D打印实现个性化结构

1️⃣打印材料体系（核心）

打印树脂由以下组成：

TMTMP（含巯基） → 用于后续表面修饰

TCMDA（刚性单体） → 提供力学强度

TATATO（三官能交联剂） → 调控弹性

Fe₃O₄纳米颗粒（2 wt%） →

磁响应（导航）

光热效应（远程加热）

👉 构建：形状记忆高分子网络（SMP）

图1｜打印材料体系与结构组成示意

该图展示了DSENO支架的3D打印流程及树脂组成，包括三种交联单体与Fe₃O₄纳米颗粒，共同构建具备磁响应与形状记忆功能的复合材料体系。

2️⃣关键打印参数

👉 说明：

初始层高曝光保证附着力

高曝光时间用于克服Fe₃O₄遮光问题

3️⃣打印策略优化

✔ 垂直打印

避免支架内部支撑结构

保证管腔完整性

✔ 添加底部raft

提高打印稳定性

保持结构精度

1️⃣ 热性能调控（核心参数）

关键指标：

Ts（启动温度）≈ 33℃

Tg（玻璃化温度）≈ 43℃

设计原则：

Ts > 室温（防止提前展开）

Tg > 体温但 < 50℃（避免组织损伤）

图2｜不同树脂配方的热性能（Ts、Tg）

该图展示不同树脂体系在不同后处理条件下的玻璃化转变温度，最终筛选出适用于血管环境的材料体系（Tg≈43℃）。

2️⃣ 分辨率验证

最小打印精度：0.1 mm

表面光滑、结构完整

图3｜打印精度验证（网格结构）

通过不同宽度网格结构测试打印精度，SEM结果显示最小可达0.1 mm，满足血管支架精细结构需求。

3️⃣ 力学性能

37℃储能模量：≈255 MPa

50℃储能模量：≈73 MPa

断裂伸长率：≈65%

👉 说明：

满足血管支撑需求

同时具备形变能力

（a）工作机制：

支架压缩状态 → 磁场导航进入血管

加热 → 恢复形状 → 支撑血管

（b）表面修饰：

PEI提供氨基

催化内源RSNO → 持续释放NO

抑制平滑肌细胞增殖

1️⃣ 后处理工艺

热处理（120℃）

光固化（405 nm）

作用：

提高Tg

增强网络均匀性

2️⃣ 表面修饰（关键步骤）

流程：

表面巯基暴露

接枝maleimide-PEI

形成NO催化表面

图5｜FTIR验证PEI修饰

通过FTIR检测到氨基特征峰，证明PEI成功接枝至3D打印表面。

图6｜NO释放能力

不同材料体系NO释放对比，PEI修饰显著提高NO生成能力，实现持续催化。

1️⃣ 形状记忆行为

流程：

50℃压缩

冷却固定

再加热恢复

图7｜形状记忆验证

3D打印结构在加热后可恢复原始形状，证明其形状记忆性能满足支架展开需求。

2️⃣ 磁控导航

Fe₃O₄实现磁响应

可在复杂路径中移动

图8｜磁控运动实验

打印结构在磁场作用下可在迷宫中移动，验证其血管内导航潜力。

3️⃣ 光热远程展开

850 nm近红外光

功率：≈26 mW/cm²

展开时间：60–180 s

图9｜光热触发展开

不同结构在NIR照射下实现快速恢复，证明远程控制部署可行。

✔ 关键设计对比：

👉 说明：3D打印可实现多种结构策略，适配不同血管需求。

展示五种不同支架结构设计及其压缩方法，体现3D打印在个性化结构设计上的优势。

图10e-f｜血管模型验证

支架在模拟血管中实现磁控移动与光热展开，验证完整操作流程。

在分叉、弯曲血管模型中实现精准导航，证明其临床潜力。

本研究的核心突破在于：

🔹3D打印层面

LCD高精度打印（50 μm层厚）

多组分树脂调控Tg与力学性能

支持复杂个性化支架结构

🔹材料层面

形状记忆聚合物

磁响应+光热响应

表面催化NO释放

🔹工程优势

无导管远程部署

降低组织损伤

长效抗再狭窄

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