科学家开发出PHOx聚合物，用于更安全的3D打印医疗植入物

2025年7月15日，南极熊获悉，来自列日大学的一组科学家开发出一种创新聚合物PHOx，它可以显著提高植入式医疗设备的安全性，同时更加环保。

△通过PHOx 注塑成型获得的心脏瓣膜假体

相关研究成果以题为“Poly(hydroxy-oxazolidone)Thermoplastic Elastomers for Safer, Greener and Customizable Blood-ContactingMedical Devices “的论文发表在科学期刊《先进医疗材料》上，并已提交国际专利申请（WO2025082761）。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adhm.202502670

每年，数百万患者接受插入或植入心血管系统的医疗器械，包括动脉和静脉导管、心脏装置、起搏器导线、人工心脏和血管假体。这些器械通常由聚氨酯 (PU) 制成，发挥着重要的功能，但也存在缺陷。聚氨酯的生产依赖于一种名为异氰酸酯的有毒化学物质，而聚氨酯也是导致患者出现血栓和感染等严重并发症的部分原因。

△PHOx被热注入金属模具，形成这个心脏瓣膜假体。去除一些图片中可见的多余材料后，瓣膜达到了最终的形状和尺寸，可以植入了。

面对这些限制，列日大学 GIGA（心脏病学实验室）和 CESAM（大分子研究中心 - CERM）的研究小组提出了一种有前途的替代方案：PHOx，一种不含异氰酸酯 PU（NIPU）的热塑性弹性体，因此生产时毒性较小，人体耐受性更好。

化学家Anna Pierrard和CERM主任Christine Jérôme解释道：“PHOx（聚羟基恶唑烷酮）是一种柔性可塑性塑料，可模塑、压制、纺成纤维或进行3D打印。”因此，它可用于生产各种个性化医疗器械。更棒的是，它的生产基于“更环保”的原材料，特别是二氧化碳，从而减少了生产过程对环境的影响。

生物工程师 Sofia Melo 和FNRS 研究主任兼 GIGA 心脏病学实验室主任Cécile Oury 表示：“大量的实验室测试表明，PHOx 在多个关键方面优于 PU。”PHOx 与血液的相容性更高。具体来说，它可以降低血小板（血栓形成的关键细胞）的粘附和凝血的激活，从而降低血栓形成的风险。此外，它还被认为可以抑制金黄色葡萄球菌等细菌的粘附，而这些细菌通常与植入物感染有关。无论是对人体细胞还是在植入过程中，PHOx 均未观察到毒性，并且该材料未引起过度炎症、降解或排斥反应。

△这个半透明圆盘是由 80°C 热压而成的 PHOx 薄膜。这一简单的工艺将材料转化为薄而柔韧的薄片，使其适用于植入物或软传感器等医疗器械。由于 PHOx 具有熔化和再固化的特性，因此可以逐层进行 3D 打印。图中，列日大学的徽标展示了如何精确地塑造这种聚合物。

PHOx 的另一大优势在于它可以轻松进行 3D 打印。列日大学医院心脏病科主任 Patrizio Lancellotti 解释说：“这意味着我们最终可以为每位患者生产定制设备，减少浪费，降低成本。量身定制的植入物、适应个体解剖结构的心脏瓣膜：应用范围非常广泛。”

凭借优异的机械性能（柔韧性和强度）和生物性能（生物相容性、血液相容性和稳定性），PHOx有望在许多医疗应用中取代聚氨酯 (PU)。这标志着我们朝着更安全、更环保、更经济的医疗器械迈出了重要一步，这得益于定制化生产以及并发症减少带来的医疗成本降低。

研究人员强调，这是NIPU（非异氰酸酯聚氨酯）材料首次在关键医疗应用中展现出这样的性能。