新型可吸收3D打印植入物可帮助患者再生自己的心脏瓣膜

南极熊导读：心脏瓣膜疾病是一种常见的严重健康问题，目前缺乏长期有效的治疗方法。现有的治疗方式包括瓣膜置换和修复，但这些方法存在诸多局限性，如需要反复手术、费用高昂、风险大，并且对于儿科患者来说，解决方案非常有限。

△3D打印生物可吸收心脏瓣膜，可促进组织再生，有可能消除重复手术的需要，并为成人和儿童心脏病患者提供变革性解决方案

2025年2月13日，南极熊获悉，美国佐治亚理工学院的研究人员在生物医学工程领域取得了重大突破，成功开发了一种革命性的3D打印心脏瓣膜。这一创新采用生物可吸收材料，能够根据患者独特的解剖结构进行个性化设计。该瓣膜在植入患者体内后，将逐渐被身体吸收，同时促进新组织的生长，最终实现瓣膜功能的自然替代。

这项技术由佐治亚理工学院和埃默里大学的华莱士H.库尔特生物医学工程系教授Lakshmi Prasad Dasi和Scott Hollister领导的实验室共同研发。Dasi是心脏瓣膜功能和力学领域的顶尖研究员，而Hollister则是组织工程和儿科医疗器械3D打印领域的顶尖专家。研究团队认为，这一创新标志着心脏瓣膜治疗领域的一次根本性变革。

Dasi教授强调：“我们的技术与目前广泛使用的心脏瓣膜装置截然不同，它将引领我们进入一个全新的时代，在这个时代中，心脏瓣膜可以在患者体内自然再生，从而摆脱了依赖不耐用、不可持续的动物组织装置的现状。”

Hollister教授补充道：“在儿科领域，最大的挑战之一是孩子会长大，他们的心脏瓣膜会随着时间推移而改变大小。因此，孩子在成长过程中必须接受多次手术来修复瓣膜。有了这项新技术，患者可以长出新的瓣膜组织，而不必担心将来多次更换瓣膜。”

△促进组织再生的生物可吸收心脏瓣膜（黄色）和3D打印心脏模型

长进心里

尽管3D打印心脏瓣膜技术已存在，且生物可吸收材料在植入物中的应用也非新鲜事，但将这两种技术结合，创造出一款具有可吸收形状记忆材料的装置，这在历史上尚属首次。

Dasi实验室的研究科学家Sanchita Bhat解释道：“该项目旨在超越心脏瓣膜设计与制造的传统一刀切模式，转而开发一种更为耐用、专为患者定制的植入物。”

研究的初步阶段涉及对合适材料的探索以及对不同原型的测试。研究人员的心脏瓣膜是利用一种名为聚（十二烷二酸甘油酯）的生物相容性材料，通过3D打印技术制造而成。

△团队使用特殊的3D打印机制造由生物相容性材料制成的设备（左侧的橙色设备）

新型3D打印瓣膜具备形状记忆功能，允许通过导管进行折叠和输送，从而避免了开胸手术的需求。植入后，随着体温的作用，装置将恢复到它的原始形状。随后，该材料将向体内发出信号，引导身体生成新组织以替代3D打印植入物。数月后，原装置将被完全吸收。

△在用于测试心脏瓣膜原型耐久性的模拟心脏装置中，可以观察到这些原型

研究人员Joshi表示：“一旦确定了植入物的概念，便需要通过大量的微调和优化来确保设计、材料和制造参数的正确性。这是一个迭代过程，我们不断在系统中测试这些方面，以保证瓣膜能够正常工作。”

目前，Bhat和Joshi正利用计算模型和台式研究来测试心脏瓣膜的物理耐久性。Dasi实验室装备有一套心脏模拟装置，它能够模拟真实心脏的生理条件，以匹配单个患者心脏的压力和流量情况。另一台设备则通过在短时间内让瓣膜经历数百万次的心跳周期来测试它的机械耐久性。

△研究人员使用心脏模拟装置测试心脏瓣膜原型。这些系统与真实心脏的生理状况相匹配，可以模拟单个患者心脏的压力和流量状况

改变游戏规则的生物工程技术

研究人员指出，开发一种既能满足心脏瓣膜严格功能要求，又能促进新组织生长并最终替代原有功能的材料，是一个巨大的技术挑战。此外，任何新型医疗设备从实验室研究到临床应用都需跨越漫长且复杂的流程，须满足一系列关键的里程碑。

研究团队的愿景是首先将这项技术应用于儿科患者，特别是在其它治疗方法无效时。他们期望通过进一步的研究和临床试验，证明这种制造方法同样适用于所有患者群体，为心脏瓣膜疾病治疗带来整体变革，并为患者提供更加个性化和持久的治疗方案。

研究人员表示，他们希望这项技术能够彻底革新心脏瓣膜疾病的治疗方式，并为组织工程设备的发展开启新的篇章。