Valvola cardiaca artificiale dalla stampante 3D
- Dettagli
- Hits: 7577
La produzione di valvole cardiache artificiali ha compiuto progressi significativi negli ultimi anni e sono disponibili una varietà di metodi e materiali per la loro fabbricazione. Fergal Coltro ha in uno Progetto di ricerca uno bio-ispirato valvola cardiaca artificiale im pressione 3D Processo manufatto. Questo articolo descrive come un dispensatore della serie viene utilizzato per una misurazione della tomografia computerizzata nella produzione additiva PENNA ecologica dalla ViscoTec viene utilizzata la figlia Preeflow.
contenuto
- Stato attuale e tendenze nelle valvole cardiache artificiali
- Fergal Coulter si affida a polisilossani specifici del cliente
- Il dispenser stampa valvole cardiache artificiali e stent
- Per gli interventi alle valvole cardiache del futuro
- Cos'è una valvola cardiaca artificiale?
- Quanto tempo puoi vivere con una nuova valvola cardiaca?
- Quali tipi di valvole cardiache artificiali esistono?
Stato attuale e tendenze nelle valvole cardiache artificiali
I metodi più comuni utilizzati per fabbricare valvole cardiache artificiali sono la progettazione meccanica e la progettazione biologica. A valvole cardiache meccaniche sono lembi realizzati con materiali durevoli come leghe metalliche (es. titanio) o polimeri (es. fibra di carbonio). Queste alette offrono un'eccellente durata e hanno una lunga durata. Tuttavia, sono meno flessibili delle valvole biologiche e richiedono l'uso permanente di fluidificanti del sangue per ridurre il rischio di coaguli di sangue.
Materiale stampante 3D | dalla plastica al metallo
valvole cardiache biologiche sono costituiti da tessuto animale, solitamente da maiali o bovini. Queste valvole offrono una funzionalità più naturale e non richiedono una vita di anticoagulanti. Tuttavia, hanno una durata di conservazione limitata e potrebbe essere necessario sostituirli nel tempo.
Negli ultimi anni sono emersi nuovi processi e materiali, ad es. B. sostituire la vecchia valvola cardiaca Smeloff-Cutter e combinare i vantaggi delle valvole cardiache meccaniche e biologiche. Un esempio di questo è il cosiddetto valvole biologico-meccanicherealizzati con una combinazione di tessuto animale e materiali durevoli. Queste valvole offrono maggiore durata e funzionalità rispetto alle valvole puramente biologiche.
Inoltre, anche nuovi materiali come i polimeri biocompatibili e le tecniche di ingegneria tissutale per far progredire ulteriormente lo sviluppo di valvole cardiache artificiali per la cardiochirurgia. Questi materiali hanno il potenziale per migliorare la durata e le prestazioni delle valvole artificiali.
Un'altra tendenza nella produzione di valvole cardiache artificiali è lo sviluppo di alette personalizzate. Con tecniche di imaging avanzate e processi di stampa 3D, le valvole cardiache possono essere personalizzate e adattate alle esigenze specifiche del paziente. Ciò consente una migliore vestibilità e funzionalità delle alette.
Nel complesso, la produzione di valvole cardiache artificiali è in costante sviluppo. Le tendenze attuali si concentrano sul miglioramento della durata, della funzionalità e della personalizzazione delle valvole per migliorare la qualità della vita del paziente e ridurre la necessità di procedure ripetute.
Fergal Coulter si affida a polisilossani specifici del cliente
Fergal Coulter del Complex Materials Group di ETH Zurigo utilizzato polisilossani specifici del cliente in qualità medica con prodotti chimici per la produzione delle valvole cardiache artificiali. Questi diventano siliconi rigidi, medi o morbidi dopo la polimerizzazione innescata da UV. I materiali soddisfano gli standard di biocompatibilità per citotossicità, irritazione e sensibilizzazione cutanea.1
Valvole cardiache artificiali costruite strato dopo strato
Sulla base dei risultati di calcolato di un paziente viene realizzato un mandrino personalizzato stampato in 3D. Con il dispenser Preeflow Eco-PEN300 1K, parte della valvola cardiaca artificiale viene applicata al mandrino in una prima fase di produzione. Il distributore applica anche fibre di rinforzo in silicone ai volantini e quindi rinforza i bordi.
Anche le singole aree delle valvole cardiache triangoli intra-aortici, sono costruiti secondo la scansione della radice dell'aorta del paziente. Il silicone viene quindi reticolato con luce UV. Nella seconda fase della produzione additiva della sostituzione della valvola aortica, la radice aortica viene creata come stampo in silicone.
Per l'incapsulamento temporaneo della valvola viene fornito un Alginato per uso. Questo cappuccio protegge la valvola aortica. Consente inoltre l'applicazione di un sistema vascolare artificiale a sbalzo e di stent integrati.
Test a lungo termine per distributore di adesivi anaerobici
A tale scopo, l'assieme viene scansionato con un laser monodimensionale. La superficie viene riprodotta virtualmente nel computer. Vengono calcolati i percorsi utensile per una geometria ausiliaria dello stent. Quindi viene stampato di nuovo con il dispenser.
I montanti stampati hanno uno spessore di circa 0,3 mm. Il Mandrino della valvola può essere rimosso. Il tappo di alginato viene rimosso mediante disidratazione in forno. A seconda che un rivestimento sia stato spruzzato o meno come passaggio intermedio, si ottiene una valvola cardiaca artificiale specifica per il paziente con uno stent aortico coperto o fenestrato.
Ispirato dalla biologia umana
La valvola cardiaca artificiale si basa sulla biologia umana sotto forma di a Valvola cardiaca a 3 foglioline. La geometria è individuale e porta a un prodotto sintetico su misura.
La fabbricazione digitale lo rende possibile protesi valvolari cardiache come impianto funzionale. Il processo di stampa 3D è considerato promettente per il futuro rispetto alle valvole cardiache meccaniche esistenti e alle valvole fatte di tessuto.
Cinque ragioni per la produzione additiva di valvole cardiache artificiali
- Sulla base dell'immagine TC della valvola cardiaca del paziente, possono essere prodotte valvole cardiache assolutamente individuali.
- Le valvole cardiache artificiali stampate in 3D sono poco costose da produrre.
- Con i materiali utilizzati, in futuro sarà possibile rinunciare a immunosoppressori o anticoagulanti.
- Il design e la geometria delle valvole cardiache stampate sono simili al modello biologico, così come la funzionalità. Questo è stato testato in dettaglio negli esperimenti di Coulter sulla pressione sanguigna fisiologica.
- Le valvole cardiache rinforzate con fibre stampate sono solo leggermente sollecitate meccanicamente e hanno un'eccellente emodinamica. (= Studio del movimento del sangue nel sistema vascolare).
Il dispenser stampa valvole cardiache artificiali e stent
Compito del dispenser Eco-PEN è garantire la stabilità della valvola cardiaca e delle valvole a lembo. In modo che il sistema non collassi se utilizzato in condizioni fisiologiche. Come descritto sopra, l'Eco-PEN300 stampa parte della valvola cardiaca e uno stent (= impianto medico per mantenere aperti i vasi o gli organi cavi) o una struttura simile a uno stent per la stabilità. L'Eco-PEN costruisce anche le impalcature per le valvole cardiache.
Per l'implementazione in questa delicata area, una precisione assolutamente coerente nell'area del microdosaggio: Deve essere garantita la ripetibilità con quantità così piccole da dosare. I dispenser leggeri Preeflow di Viscotec sono stati convincenti qui. La tecnologia di dosaggio Preeflow è completata da una agile Sistema robotico. Perché l'ago deve sempre puntare verticalmente sul mandrino prodotto con precisione.
Stampante 3D | Produzione additiva di parti in plastica
Fergal Coulter sul lavoro con l'erogatore Preeflow: “L'Eco-PEN è eccellente estrusore per stamparne diversi Materialienche hanno viscosità e proprietà reologiche differenti. Il dosaggio volumetrico preciso del distributore elimina le fluttuazioni nel flusso di materiale durante le stampe lunghe. Ciò riduce anche il tempo necessario per regolare i profili di pressione al fine di ottenere un flusso di materiale costante.
Vantaggi dell'erogatore di alta precisione
I dispenser Preeflow possono essere collegati in modo semplice e flessibile singole geometrie regolare. Per una facile integrazione, l'Eco-PEN300 viene utilizzato ad una distanza di 300 µm e perpendicolare alla curvatura della superficie da applicare. È possibile ottenere quantità di dosaggio minime con una precisione di ripetibilità assoluta> 99%.
Rappresentazione del processo di stampa 3D
Per soddisfare le esigenze del mercato della stampa 3D, Viscotec ha avviato la propria attività nel 2016 Sviluppo produzione additiva portato in vita. In questo contesto è stato ampliato anche il portafoglio. Nel frattempo, da questo sono emerse varie testine di stampa 3D in grado di stampare fluidi e paste monocomponenti e bicomponenti e sono ancora più adatte alla produzione additiva.
Per gli interventi alle valvole cardiache del futuro
Una visione di Fergal Coulter per ricerca futura dovrebbe consentire la stampa di cellule staminali (incorporare cellule staminali) e incorporarle nella valvola. Ciò corrisponderebbe alla morfologia personale.
Servizio di stampa 3D – online e veloce
Anche se è ancora molto lontano, ci sono già idee iniziali idrogel caricato cellulare da utilizzare nella stampa 3D. Uno di questi progetti è stato implementato anche con un Preeflow Eco-PEN: le cellule viventi sono state dosate senza danneggiarle. L'applicazione consisteva in fessure di ventilazione "viventi" nell'abbigliamento sportivo.
Conoscenza tecnica generale
Cos'è una valvola cardiaca artificiale?
Una valvola cardiaca artificiale lo è un impianto medico che ripristina il flusso sanguigno naturale in pazienti con valvole cardiache difettose o malate. Esistono due tipi principali di valvole cardiache artificiali: meccaniche e biologiche. Quando viene impiantata una valvola artificiale, il paziente deve essere collegato a una macchina cuore-polmone, che assume la funzione del cuore e dei polmoni durante l'operazione. Le valvole cardiache artificiali possono anche essere utilizzate per trattare ritmi cardiaci anormali consentendo la normale funzione cardiaca e il flusso sanguigno.
Quanto tempo puoi vivere con una nuova valvola cardiaca?
La durata della vita dopo l'inserimento di una nuova valvola cardiaca può variare in modo significativo, a seconda di vari fattori come l'età e la salute generale del paziente, il tipo di valvola utilizzata (meccanica o biologica) e altre comorbilità.
Secondo uno studio della rivista medica Tasso di sopravvivenza a 10 anni per i pazienti con valvole cardiache artificiali, ora è del 50-60%, indipendentemente dal fatto che venga utilizzata una valvola meccanica o biologica.
Per i pazienti più anziani di età superiore a 80 anni o per i pazienti più giovani con un'aspettativa di vita inferiore a 10 anni, a Impianto di valvola aortica transcatetere effettuata.
Il vantaggio delle valvole cardiache meccaniche è che, sebbene richiedano un trattamento anticoagulante per tutta la vita, hanno una durata di vita virtualmente indefinita. Quasi tutti i pazienti con una protesi valvolare cardiaca possono condurre una vita normale senza restrizioni. L'aspettativa di vita non è più significativamente limitata oggi.
Quali tipi di valvole cardiache artificiali esistono?
Esistono diversi tipi utilizzati nella medicina moderna per sostituire le valvole cardiache naturali difettose o malate. Tra le più utilizzate ci sono le valvole cardiache meccaniche e le valvole cardiache biologiche.
- Valvole cardiache meccaniche sono realizzati con materiali durevoli come metallo e plastiche speciali. Sono molto resistenti e durano una vita, ma richiedono una terapia anticoagulante per tutta la vita per ridurre al minimo il rischio di coaguli di sangue.
- valvole cardiache biologiche provengono da donatori umani (omotrapianto) o da animali (di solito suini o bovini - xenotrapianto). Sono biocompatibili e in genere non richiedono terapia anticoagulante, ma hanno una durata di vita limitata e potrebbe essere necessario sostituirli dopo 10-20 anni.
- Valvole cardiache di ingegneria tissutale è una nuova generazione di valvole cardiache artificiali realizzate con le cellule del paziente stesso per ridurre al minimo il rischio di rigetto e fornire una soluzione duratura.
Potrebbe anche interessarti...
Microdosaggio di adesivo per la produzione di cavi in fibra ottica
Serie di distributori ottimizzata e nuovo materiale del rotore per la tecnologia di dosaggio
Riempimento e dosaggio di liquidi carichi di solidi senza sedimentazione
Rapidi cambi di prodotto durante il dosaggio di diverse viscosità
Riempimento continuo di salse nodose in sacchetti tubolari
Dosaggio preciso dell'inchiostrazione automatica degli emblemi
Angela Struck è caporedattrice di Development Scout e giornalista freelance nonché direttrice generale del Presse Service Büro GbR a Ried.