3D打印+可降解材料,打造下一代生物可吸收血管支架

冠心病是全球范围内致死率和致残率最高的疾病之一。经皮冠状动脉介入治疗（PCI）是冠心病治疗的重要手段，而支架植入则是PCI的核心环节。传统金属药物洗脱支架虽然疗效确切，但永久留存在血管内的金属异物会“禁锢”血管，影响血管的正常舒缩功能和内皮功能。那么，有没有一种支架能够在完成血管支撑任务后“悄然消失”，让血管恢复原本的生理功能？

近期，北京积水潭医院和复旦大学团队联合在国际权威期刊 《Regenerative Biomaterials》 上发表了一项创新研究。他们利用3D打印技术，以PLCL 95/5新型生物可吸收材料为基材，成功制造出一种具有超柔性结构和圆形截面支柱的紫杉醇洗脱生物可吸收血管支架。该支架在动物实验中表现出优异的径向支撑力、更快的降解速率和良好的生物相容性。今天，我们就来深度解读这项研究，看看3D打印如何攻克第一代生物可吸收支架的临床难题。

生物可吸收支架（Bioresorbable Stent, BRS）被誉为PCI领域的“第三次革命”。与永久留存的金属支架不同，BRS在完成血管支撑和药物释放后能够逐渐降解吸收，让血管恢复正常的舒缩功能和血流动力学环境。

然而，全球首个获得FDA批准的聚合物BRS——雅培公司的ABSORB BVS，在临床应用中表现并不理想，最终于2017年退市。研究发现，ABSORB BVS存在支架杆较厚（约160μm）、降解速率缓慢、内皮化不全等问题，导致较高的急性和极晚期支架血栓风险。

理想的生物可吸收支架应该具备什么条件？根据ABSORB的经验，新一代BRS应满足以下要求：更薄的支架支柱，减少对血流的干扰；更快的降解速率，缩短异物存留时间；足够的韧性，能够在压握和球囊扩张过程中承受大变形而不开裂；至少3-6个月的充足径向强度，待血管完全重塑后再降解。

正是在这一背景下，研究团队开启了新一代3D打印生物可吸收支架的探索之旅。

第一代ABSORB BVS采用的是聚左旋乳酸（PLLA） 材料。PLLA虽然生物相容性良好，但韧性不足、降解偏慢。本研究创新性地采用了聚（L-乳酸-co-ε-己内酯）（PLCL 95/5） 共聚物。这种材料在保持与PLLA相近弹性模量的同时，断裂伸长率远优于PLLA——PLLA纤维的断裂伸长率仅为8±2%，而PLCL纤维高达289±141%。这意味着PLCL支架在压握和扩张过程中更不容易开裂或断裂。

更重要的是，PLCL 95/5的降解速率比PLLA更快。体外降解实验表明，PLCL支架在180天降解后分子量保留约28%，而相同条件下PLLA支架降解要慢得多。更快的降解意味着支架在完成支撑使命后能更快被人体吸收，减少长期异物反应。此外，PLCL材料已获得美国FDA批准用于临床应用，具有良好的生物相容性。

传统支架制造多采用激光切割工艺——从聚合物管材上激光雕刻出支架结构。这种方法存在热损伤、边缘锋利、成本高等局限性。

本研究采用了一种四轴3D打印系统，通过旋转平台将熔融挤出的PLCL纤维逐层沉积在旋转芯轴表面，直接成型为支架。这种工艺的优势非常显著：

从上图可以看到，支架表面光滑，两端嵌有两对金 markers（99.9%纯度），便于临床PCI手术中的X射线显影定位。

支架的核心功能是提供足够的径向支撑力，防止血管弹性回缩。本研究对PLCL支架进行了长达180天的体外实时降解实验，并监测了径向强度的变化。结果显示，PLCL支架的初始径向强度为652 mmHg。令人惊喜的是，在模拟体液中浸泡第一个月后，径向强度提升了1.8倍，达到1182±141 mmHg。研究团队分析认为，这可能是因为PLCL共聚物初期吸水后，聚合物基质的快速膨胀引起内应力增加，从而短暂增强了径向强度。

径向强度在峰值水平维持约一个月后开始下降。3个月时虽已从峰值降低，但仍高于初始值652 mmHg。6个月时降至169 mmHg，仍高于正常血压。这一“先升后降”的径向强度变化曲线，与血管愈合的自然进程高度契合：术后1-3个月是血管最需要支撑的时期，此时支架径向强度达到峰值；3-6个月血管开始重塑，支架强度逐渐降低；6个月后血管已基本完成重塑，支架强度降至较低水平，准备降解吸收。

降解速度更快的PLCL材料会产生更多降解产物，可能引发炎症反应和内膜过度增生。因此，抗增殖药物的选择和剂量需要重新评估。研究团队选择了紫杉醇作为药物涂层。与雷帕霉素相比，紫杉醇是水不溶性药物，从涂层中释放更缓慢，更适合与快速降解的PLCL支架搭配使用。团队设计了三种药物剂量——0.35、0.57和2.28 μg/mm²，在猪冠状动脉模型中进行了植入实验。

结果发现：

0.57 μg/mm²被确认为最佳剂量——既能有效抑制新生内膜过度增生，又不会因药物过强而阻碍内皮化。

基于上述结果，研究团队选择0.57 μg/mm²剂量的支架进行了6个月的猪冠状动脉植入实验。QCA（定量冠状动脉造影） 数据显示：植入后第1个月：狭窄率24.44±8.05%；第1-5个月：维持在这一水平；第6个月：狭窄率降至7.13±12.38%。

OCT（光学相干断层扫描） 数据与QCA结果高度一致：新生内膜面积从1个月到5个月逐渐增加；5个月达到峰值4.82±0.53 mm²（低于临床定义的50%狭窄阈值6.75 mm²）；5个月到第6个月开始减少；

组织病理学结果显示：内皮化评分：3.00±0.00（完全内皮化）；损伤评分：2.25±0.87；炎症评分：1.67±1.23，H&E染色可以看到，支架支柱已被完整的新生内膜覆盖，支柱出现裂纹表明已经开始降解吸收。6个月后支架的分子量保留约18.37%，进一步证实了PLCL材料在体内的降解进程。

这项研究填补了第一代BRS的空白。ABSORB BVS退市后，市场亟需新一代生物可吸收支架。本研究通过材料创新（PLCL 95/5）+ 工艺创新（3D打印）+ 结构创新（圆形截面、超柔性设计） ，系统性地解决了第一代BRS的痛点。传统支架制造依赖激光切割，工艺复杂、成本高、精度受限。3D打印不仅实现了140μm薄壁圆形支柱的精密制造，还将单个支架的打印时间缩短至1分钟以内，为大规模、低成本生产开辟了新路径。

该支架已获得多项专利（包括闭孔结构设计专利US 10,603,194 B2和3D打印制造方法专利US 11,305,501 B2），研究团队表示该支架是“极具前景的下一代生物可吸收冠状动脉支架候选产品”。

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