Các nhà nghiên cứu phát triển động mạch in 3D với các chức năng giám sát tích hợp
Ngày tạo: 24/09/2020 3:17:33 CHCác kỹ sư khoa học vật liệu tại Đại học Wisconsin-Madison đang phát triển một loại ghép động mạch in 3D mới (mạch máu nhân tạo) cho phép bác sĩ và bệnh nhân kiểm soát sức khỏe của họ từ xa. Giáo sư Wang Xudong thuộc Đại học Wisconsin-Madison và nghiên cứu sinh Li Jun đã mô tả các mạch máu cấy ghép được làm bằng vật liệu composite linh hoạt và có khả năng theo dõi thời gian thực trong một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Advanced Function Materials.
Khi bác sĩ phẫu thuật thay thế một phần của mạch máu (ở Hoa Kỳ, 450.000 bệnh nhân làm điều này mỗi năm để điều trị cục máu đông, bệnh mạch vành, chấn thương đột quỵ, v.v.), mạch máu cấy ghép sẽ được theo dõi bằng chụp CT, siêu âm và các kỹ thuật hình ảnh đắt tiền khác . Bất chấp tất cả những nỗ lực này, 40% đến 50% ca cấy ghép không thành công.
Wang nói: “Loại mạch nhân tạo này có thể tạo ra các xung điện dựa trên sự dao động áp suất, có thể cho biết chính xác huyết áp trong mạch mà không cần sử dụng thêm bất kỳ nguồn điện nào. Và do dạng hình học 3D, cấu hình xung điện sẽ có thể cho biết liệu có chuyển động không đều do tắc nghẽn bên trong trong giai đoạn rất sớm hay không.”
Dự án động mạch bắt nguồn từ mối quan tâm nghiên cứu lâu dài của Wang về các vật liệu mềm, linh hoạt mới có tính áp điện (có thể tạo ra điện tích do căng thẳng cơ học) và tương thích sinh học (có thể được sử dụng trong cơ thể người mà không gây ra hiện tượng đào thải hoặc hư hỏng).
 |
Nhóm nghiên cứu đã kết hợp các hạt nano piezoceramic natri-kali niobite với một polyme polyvinylidene fluoride có tính sắt điện hoặc có thể đảo cực khi có điện trường tác dụng. Sau đó, họ in một động mạch hình ống bằng vật liệu này và một máy in 3D độc quyền. Máy in ép vật liệu thông qua một điện trường mạnh gần vòi phun để phân cực các hạt gốm, tạo cho cấu trúc có đặc tính áp điện.
Trước khi mô phỏng tắc nghẽn, huyết áp cao và các vấn đề khác mà mạch máu nhân tạo phải đối mặt, Li đặt động mạch nhân tạo theo nhịp và kết nối nó với hệ thống tim nhân tạo. Vật liệu tự cung cấp có thể phát hiện chính xác những thay đổi về lực và áp suất trong động mạch.
Bước tiếp theo của các nhà nghiên cứu là tối ưu hóa quy trình sản xuất và in 3D của vật liệu composite sắt điện mới. Nhóm cũng hy vọng sẽ tìm ra cách để làm cho các cấu trúc in 3D nhạy hơn và có kế hoạch hợp tác với các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực y sinh để kiểm tra động mạch với các mô hình thực tế hơn của hệ tuần hoàn.
Ngoài ra, họ hy vọng sẽ sử dụng vật liệu mới này để in van tim nhân tạo. Các van tim thay thế thường là van cơ học hoặc chúng có thể được lấy từ người hiến tặng động vật hoặc người. Không có loại tự giám sát nào được tìm thấy trong tài liệu của Wang. Nhóm nghiên cứu bao gồm các cộng tác viên đến từ Đại học Y Wisconsin-Madison, Đại học Y tế Công cộng và Đại học Chiết Giang ở Trung Quốc. Họ tin rằng trong tương lai có thể sử dụng vật liệu sinh học sắt điện và máy in 3D để tạo ra một cơ quan nhân tạo tùy chỉnh khác.
Trong khi các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu nhiều loại mạch máu và cơ quan nhân tạo khác, Wang tin rằng kỹ thuật này có một số ưu điểm so với các kỹ thuật phức tạp hơn. Ông nói: “Đây là một công nghệ đơn giản, có thể mở rộng.” “Vật liệu composite có thể in mới của chúng tôi cho phép chúng tôi tạo ra các cấu trúc 3D từng bước, có thể chứng minh tính linh hoạt.
Nguồn: 3dprintingmedia
Data Design Việt Nam
Tags:
.jpg)
.jpg)