3D-печать индивидуальных силиконовых сердечных клапанов
Ученые из ETH Zurich и южноафриканской компании Strait Access Technologies (SAT) используют 3D-печать для создания индивидуальных искусственных сердечных клапанов из силикона. Это может помочь удовлетворить растущий спрос на замену клапанов у стареющего населения.
Если сердечные клапаны протекают, сужены или растянуты, кровь течет обратно в предсердия или желудочки, подвергая сердце сильной нагрузке. В худшем случае это может привести к аритмии или сердечной недостаточности. По оценкам, к 205 году около 850 000 человек потребуются искусственные клапаны.
Преимущества новой технологии
Исследователи разработали искусственный клапан из силикона, создаваемый в несколько этапов на 3D-принтерах. Его ключевые преимущества:
- Индивидуальный подход: Форма и размер клапана определяются с помощью компьютерной томографии или МРТ, что позволяет создать идеально подходящую модель.
- Биосовместимость: Материал совместим с организмом человека.
- Упрощенная имплантация: Традиционные клапаны имеют жесткую круглую форму, которая не всегда точно соответствует форме аорты пациента. Индивидуальный силиконовый клапан решает эту проблему.
- Эффективность кровотока: Кровоток через новый клапан такой же хороший, как и через традиционные аналоги.
Процесс производства и материалы
Производство одного клапана занимает около полутора часов, в то время как изготовление клапана из бычьего материала вручную — несколько рабочих дней.
Процесс включает:
- Создание негативного отпечатка клапана.
- Нанесение силиконовых чернил в форме трехконечной короны, формирующей тонкие створки клапана.
- Печать на поверхности створок тонких нитей из прочной силиконовой пасты с помощью экструзионного принтера. Эти нити имитируют коллагеновые волокна натуральных клапанов, укрепляя створку и продлевая срок службы импланта.
- Печать корня кровеносного сосуда и его покрытие сетчатым стентом для соединения с сердечно-сосудистой системой пациента.
Перспективы и испытания
Первоначальные тесты показали многообещающие результаты. Цель ученых — увеличить срок службы таких клапанов до 10–15 лет, как у текущих моделей.
«Было бы замечательно, если бы однажды мы смогли производить клапаны, которые служат всю жизнь и, возможно, даже растут вместе с пациентом», — говорит Мануэль Шаффнер, один из ведущих авторов исследования.
Однако до клинического применения новых клапанов пройдет не менее 10 лет, так как они должны пройти исчерпывающие клинические испытания. Для коммерциализации технологии потребуется промышленный партнер или спин-офф.