哈工大冷劲松教授团队《Adv. Funct. Mater.》：在4D打印形状记忆聚合物心脏封堵器上取得新进展

点击上方“蓝字” 一键订阅

植入封堵装置是治疗结构性心脏病的有效方法。但目前大多数商用封堵装置均由不可降解的镍钛合金制成，易导致金属离子过敏、腐蚀、糜烂等并发症。因此研发出可降解、生物相容性好且展开可控的心脏封堵器是目前亟需解决问题。

针对以上问题，哈尔滨工业大学冷劲松教授课题组将可编程的形状记忆聚合物与3D打印技术相结合，设计并制备了可个性化定制、可生物降解及远程驱动控制的形状记忆聚合物封堵器，有望成为金属封堵器的潜在替代装置。该研究成果以题为“4D-Printed Biodegradable and Remotely Controllable Shape Memory Occlusion Devices”发表在《Advanced Functional Materials》上。

图1  （a）ASD及封堵器植入过程示意图；（b）封堵器设计图；（c）4D打印形状记忆封堵器

该团队以房间隔缺损（ASD）封堵器为例，设计了可编程的形状记忆ASD封堵器。封堵器包含框架式支撑结构和阻流膜，引入磁性纳米颗粒实现结构的远程可控展开；优化设计框架几何参数以实现结构的高收纳比和优良的力学性能；通过模拟人体载荷工况，评估了封堵器的承载能力；体外细胞培养及体内植入实验表明封堵器具有良好的生物相容性，利于细胞粘附及新生组织向封堵器内生长，有助于快速内皮化；H&E染色结果显示植入两周后可见降解颗粒（图2），验证了封堵器的可降解性；可行性验证表明封堵器可快速、完全的实现编程回复及封堵过程（图3）。

图2  封堵器植入过程；（b）植入后封堵器及周围粘附组织；（c）植入后不同时间封堵器周围组织H&E染色图

图3  4D打印形状记忆聚合物封堵器（a）在外加磁场下的编程回复；（b）功能验证

该工作以ASD封堵器为例，其他类型的封堵装置也可以类似的方式设计和制造。综上，4D打印形状记忆聚合物封堵器有望成为金属封堵器的替代品，该项工作为其进一步的发展奠定了基础。

论文的第一作者为哈尔滨工业大学博士生林程，共同通讯作者为哈尔滨工业大学冷劲松教授和刘立武教授。此项研究得到了哈尔滨医科大学附属第一医院的富路老师、李元十老师及博士生吕金鑫的大力支持。同时得到了国家自然科学基金委等资金的资助。

冷劲松教授团队长期从事形状记忆聚合物（Mat Sci Eng C-Mater 2019, 97, 864；中国科学:技术科学, 2018. 48(08): 第811-826页）及4D打印主动可控智能器件的生物应用（中国科学:技术科学, 2019. 49(01): 第13-25页；中国科学:技术科学, 2018. 48(01): 第2-16页），包括4D打印组织骨支架、气管支架材料（Composites Part A 2019, 125, 105571；Acs Appl Mater Inter 2016, 9, 876）、结构设计及力学分析（Compos Sci Technol 2019, 107866），以及功能化（Carbon 2019, 155, 77，ACS Appl Mater Interfaces 2019, 11, 24523）。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201906569

相关进展

高分子科技原创文章。欢迎个人转发和分享，刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：[e-mail]

关注高分子科学技术 👉

长按二维码关注

诚邀投稿

欢迎专家学者提供稿件（论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等）至[e-mail]，并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送，并同时发布在中国聚合物网上。

欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求，陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群，也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群，全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。

申请入群，请先加审核微信号PolymerChina
（或长按下方二维码），并请一定注明：高分子+姓名+单位+职称（或学位）+领域（或行业），否则不予受理，资格经过审核后入相关专业群。

点

这里“阅读原文”，查看更多