4D 列印助力，下腔靜脈血栓治療與微創手術再下一城！

近來 3D 列印技術不斷創新，許多應用於醫材領域，研發新興醫療工具或治療方法，如量身打造的手術模型、較負擔的起的經濟型義肢、生物列印的組織工程其他器官等，更完善地為個人提供精準服務。

4D 列印行之有年，但尚未成熟。自 2012 年開始發展，2012 年麻省理工學院曾發表初步研究結果。透過時間或外力，讓 3D 列印出來的物體於隨時間變化或外力而自動轉換為另一種型態。

研究有助於預防下腔靜脈過濾器，長期滯留體內所導致嚴重併發症

靜脈血栓栓塞性疾病（Venous thromboembolic disease, VTE）是第三大常見的血管疾病，科學界也投入相當多的研究心力。當下肢深靜脈血栓形成（deep vein thrombosis，DVT）的血栓進入肺動脈循環時，可能導致肺動脈高壓與慢性血栓塞，並伴有猝死的高風險。

植入下腔靜脈濾器（Inferior Vena Cava Filters, IVCFs）可以捕獲從腿部和盆腔靜脈系統脫落的血栓 ( emboli )，是預防致命性肺栓塞的有效方法。然而，大多數商業化的臨床 IVCFs 由不可降解的金屬製成，在體內長期保留過程中容易引起過濾器遷移/栓塞、斷裂和靜脈穿孔等嚴重後果。而生物醫學領域對具有合適轉變溫度 ( transition temperatures, Tr ) 和機械性能的生物可降解記憶型聚合物 ( biodegradable shape memory polymers, SMP) 作為可部署醫療設備有著很高的需求。下腔靜脈過濾器作為一種預防致命性肺栓塞 ( pulmonary embolism, PE ) 的血管內植入裝置，但長期滯留體內容易導致嚴重併發症。這項研究以 IVCFs 舉例說明可生物降解記憶型聚合物在生物醫學材料領域的適用性。

近日，中國的蘭州大學的研究團隊，共同完成了一款藉由和可降解的聚癸二酸甘油酯（poly glycerol sebacate, PGS）與甲基丙烯酸羥乙酯（hydroxyethyl methacrylate, HEMA）結合，得到了新型生物可降解記憶型聚合物，PGSA和PHEMA混合物( PGSA-co-HEMA )的光交聯允許其與合適的數位光處理 ( digital light processing, DLP ) 列印模式，可快速量產客製化定做各種精細結構。

生物相容性良好的聚合物透過數位光處理列印，不僅具功能性同時符合人體溫度

通過調節 PGSA/PHEMA 的比例，可提高生物可降解記憶型聚合物的力學功能以及形狀記憶功能，並且其轉變溫度調節為 37.8°C，以適合人體溫度，同時仍具有其機械性能。 PGSA-PHEMA 作為植入物，表現出優異的細胞相容性( cytocompatibility )、溶血率（低於 1%）與血液相容性( hemocompatibility )，以及組織相容性( histocompatibility )等。記憶型 IVCFs 可通過輸送管鞘進行微創，並在溫水刺激下恢復到初始設計的過濾器形狀，完全捕獲直徑5毫米以上的血栓。此外，生物降解的數據顯明，數位光處理在降解的同時，可以在體內執行至少12週植入組織物的功能。結果表明了在生物可降解性的同時，保留了使用時間內的機械性能。

模擬過濾器和血栓攔截成功實現了生物可降解的記憶型聚合物 ( shape memory polymers, SMP ) 快速的轉化過程、微創和可控植入 IVCFs 4D 列印的概念，以及過濾器的可行性。

目前發展迅速的 4D 列印技術，將可變形材料與 3D 列印增材製造（additive manufacture）相結合，製造出具有可變形的輪廓分明、複雜的結構。本研究不僅提供了一種新的生物相容性聚合物，也為開發可植入醫療器材提供了新策略。

參考資料：
1/ https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0264127522011790?via%3Dihub