Исследователи разрабатывают 3D-печатную артерию со встроенной функцией мониторинга

Когда хирурги заменяют часть кровеносного сосуда - что они делают для 450 000 пациентов в год в США при лечении ишемической болезни, инсульта, тромбэмболии и т.д. - трансплантированный сосуд контролируется с помощью компьютерной томографии, ультразвука и других дорогостоящих методов визуализации. Несмотря на все эти усилия, от 40% до 50% подобных операций заканчиваются неудачно.

Для создания искусственного кровеносного сосуда, который позволяет осуществлять мониторинг кровяного давления, команда объединила пьезокерамические наночастицы ниобатов натрия и калия, являющиеся сегнетоэлектриками, способными изменять свою полярность за счёт приложения внешнего электрического поля, с поливинилиденфторидным полимером. Затем при печати образца артерии на обычном коммерческом принтере, команда использовала сильное электрическое поле для поляризации частиц, чтобы придать структуре пьезоэлектрические свойства.

Для тестирования закупорок сосудов, высокого кровяного давления и других проблем, созданная артерия была подключена к искусственной системе кровобращения. Сообщается, что разработанный материал смог вырабатывать электрические импульсы, основанные на колебаниях кровяного давления, тем самым дав возможность правильно определять его изменения в артерии.

Следующим шагом исследователей является оптимизация производства нового сегнетоэлектрического композита и процесса 3D-печати. Команда планирует сделать напечатанную структуру еще более чувствительной и протестировать свою искусственную артерию с помощью более реалистичных моделей систем кровообращения. Кроме того, они надеются, что в будущем удастся использовать новый материал для печати искусственных сердечных клапанов, которые сейчас являются механическими или берутся у доноров.

Искусственный сосуд, изготовленный из гибкого композита и способный осуществлять мониторинг в режиме реального времени, описан в новом исследовании, опубликованном в журнале "Advanced Functional Materials".