4D 打印助力，下腔静脉血栓治疗与微创手术再下一城！

近来 3D 打印技术不断创新，许多应用于医材领域，研发新兴医疗工具或治疗方法，如量身打造的手术模型、较负担的起的经济型义肢、生物打印的组织工程其他器官等，更完善地为个人提供精准服务。

4D 打印行之有年，但尚未成熟。自 2012 年开始发展，2012 年麻省理工学院曾发表初步研究结果。透过时间或外力，让 3D 打印出来的物体于随时间变化或外力而自动转换为另一种型态。

研究有助于预防下腔静脉过滤器，长期滞留体内所导致严重并发症

静脉血栓栓塞性疾病（Venous thromboembolic disease, VTE）是第三大常见的血管疾病，科学界也投入相当多的研究心力。当下肢深静脉血栓形成（deep vein thrombosis，DVT）的血栓进入肺动脉循环时，可能导致肺动脉高压与慢性血栓塞，并伴有猝死的高风险。

植入下腔静脉滤器（Inferior Vena Cava Filters, IVCFs）可以捕获从腿部和盆腔静脉系统脱落的血栓 ( emboli )，是预防致命性肺栓塞的有效方法。然而，大多数商业化的临床 IVCFs 由不可降解的金属制成，在体内长期保留过程中容易引起过滤器迁移/栓塞、断裂和静脉穿孔等严重后果。而生物医学领域对具有合适转变温度 ( transition temperatures, Tr ) 和机械性能的生物可降解记忆型聚合物 ( biodegradable shape memory polymers, SMP) 作为可部署医疗设备有着很高的需求。下腔静脉过滤器作为一种预防致命性肺栓塞 ( pulmonary embolism, PE ) 的血管内植入装置，但长期滞留体内容易导致严重并发症。这项研究以 IVCFs 举例说明可生物降解记忆型聚合物在生物医学材料领域的适用性。

近日，中国的兰州大学的研究团队，共同完成了一款借由和可降解的聚癸二酸甘油酯（poly glycerol sebacate, PGS）与甲基丙烯酸羟乙酯（hydroxyethyl methacrylate, HEMA）结合，得到了新型生物可降解记忆型聚合物，PGSA和PHEMA混合物( PGSA-co-HEMA )的光交联允许其与合适的数位光处理 ( digital light processing, DLP ) 打印模式，可快速量产客制化定做各种精细结构。

生物相容性良好的聚合物透过数位光处理打印，不仅具功能性同时符合人体温度

通过调节 PGSA/PHEMA 的比例，可提高生物可降解记忆型聚合物的力学功能以及形状记忆功能，并且其转变温度调节为 37.8°C，以适合人体温度，同时仍具有其机械性能。 PGSA-PHEMA 作为植入物，表现出优异的细胞相容性( cytocompatibility )、溶血率（低于 1%）与血液相容性( hemocompatibility )，以及组织相容性( histocompatibility )等。记忆型 IVCFs 可通过输送管鞘进行微创，并在温水刺激下恢复到初始设计的过滤器形状，完全捕获直径5毫米以上的血栓。此外，生物降解的数据显明，数位光处理在降解的同时，可以在体内执行至少12周植入组织物的功能。结果表明了在生物可降解性的同时，保留了使用时间内的机械性能。

模拟过滤器和血栓拦截成功实现了生物可降解的记忆型聚合物 ( shape memory polymers, SMP ) 快速的转化过程、微创和可控植入 IVCFs 4D 打印的概念，以及过滤器的可行性。

目前发展迅速的 4D 打印技术，将可变形材料与 3D 打印增材制造（additive manufacture）相结合，制造出具有可变形的轮廓分明、复杂的结构。本研究不仅提供了一种新的生物相容性聚合物，也为开发可植入医疗器材提供了新策略。

参考资料：
1/ https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0264127522011790?via%3Dihub