Valve cardiaque artificielle de l'imprimante 3D
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La fabrication de valves cardiaques artificielles a fait des progrès significatifs ces dernières années et une variété de procédés et de matériaux sont disponibles pour leur fabrication. Coutre Fergal a en un projet de recherche un bio-inspiré valve cardiaque artificielle im Pression 3D Processus fabriqué. Cet article décrit comment un distributeur de la série est utilisé pour une mesure de tomodensitométrie dans la fabrication additive STYLO Éco de l' ViscoTec fille Preeflow est utilisé.
Contenu
- État actuel et tendances des valves cardiaques artificielles
- Fergal Coulter s'appuie sur des polysiloxanes spécifiques à ses clients
- Le distributeur imprime les valves cardiaques artificielles et les stents
- Pour les chirurgies des valves cardiaques du futur
- Qu'est-ce qu'une valve cardiaque artificielle ?
- Combien de temps peut-on vivre avec une nouvelle valve cardiaque ?
- Quels types de valves cardiaques artificielles existe-t-il ?
État actuel et tendances des valves cardiaques artificielles
Les méthodes les plus couramment utilisées pour fabriquer des valves cardiaques artificielles sont la conception mécanique et la conception biologique. À valves cardiaques mécaniques sont des volets fabriqués à partir de matériaux durables tels que des alliages métalliques (par exemple, le titane) ou des polymères (par exemple, la fibre de carbone). Ces volets offrent une excellente durabilité et ont une longue durée de vie. Cependant, ils sont moins flexibles que les valves biologiques et nécessitent l'utilisation à vie d'anticoagulants pour réduire le risque de caillots sanguins.
Matériel d'imprimante 3D | du plastique au métal
valves cardiaques biologiques sont fabriqués à partir de tissus animaux, généralement de porcs ou de bovins. Ces valves offrent une fonctionnalité plus naturelle et ne nécessitent pas toute une vie d'anticoagulants. Cependant, ils ont une durée de vie limitée et peuvent devoir être remplacés au fil du temps.
Ces dernières années, de nouveaux procédés et matériaux sont apparus, par ex. B. remplacer l'ancienne valve cardiaque Smeloff-Cutter et combiner les avantages des valves cardiaques mécaniques et biologiques. Un exemple de ceci est le soi-disant vannes biomécaniquesqui sont fabriqués à partir d'une combinaison de tissus animaux et de matériaux durables. Ces vannes offrent une durabilité et une fonctionnalité améliorées par rapport aux vannes purement biologiques.
De plus, aussi nouveaux matériaux tels que les polymères biocompatibles et les techniques d'ingénierie tissulaire pour faire progresser le développement de valves cardiaques artificielles pour la chirurgie cardiaque. Ces matériaux ont le potentiel d'améliorer la durabilité et les performances des valves artificielles.
Une autre tendance dans la fabrication de valves cardiaques artificielles est le développement de volets personnalisés. Grâce à des techniques d'imagerie avancées et à des processus d'impression 3D, les valves cardiaques peuvent être personnalisées et adaptées aux besoins spécifiques du patient. Cela permet un meilleur ajustement et une meilleure fonctionnalité des rabats.
Dans l'ensemble, la production de valves cardiaques artificielles est en constante évolution. Les tendances actuelles se concentrent sur l'amélioration de la durabilité, de la fonctionnalité et de la personnalisation des valves pour améliorer la qualité de vie des patients et réduire le besoin de procédures répétées.
Fergal Coulter s'appuie sur des polysiloxanes spécifiques à ses clients
Fergal Coulter du groupe des matériaux complexes de ETH Zurich utilisé des polysiloxanes spécifiques au client en qualité médicale avec des produits chimiques pour la production de valves cardiaques artificielles. Ceux-ci deviennent des silicones rigides, moyennes ou molles après polymérisation déclenchée par UV. Les matériaux répondent aux normes de biocompatibilité pour la cytotoxicité, l'irritation et la sensibilisation cutanée.1
Valves cardiaques artificielles construites couche par couche
Sur la base des résultats du calculé d'un patient, un mandrin imprimé en 3D personnalisé est fabriqué. Avec le distributeur Preeflow Eco-PEN300 1K, une partie de la valve cardiaque artificielle est appliquée sur le mandrin dans une première étape de production. Le distributeur applique également des fibres de renforcement en silicone sur les folioles, puis renforce les bords.
Les zones individuelles des valves cardiaques aussi triangles intra-aortiques, sont construits selon le scan de la racine de l'aorte du patient. Le silicone est ensuite réticulé à la lumière UV. Dans la deuxième étape de la fabrication additive du remplacement de la valve aortique, la racine aortique est créée sous la forme d'un moule en silicone.
A vient encapsuler temporairement la valve Alginate pour utilisation. Ce capuchon protège la valve aortique. Il permet également l'application d'un système vasculaire artificiel en surplomb et de stents intégrés.
Distributeur pour adhésifs anaérobies contrôlé lors de tests à long terme
A cet effet, l'ensemble est scanné avec un laser unidimensionnel. La surface est reproduite virtuellement dans l'ordinateur. Les parcours d'outil pour une géométrie auxétique du stent sont calculés. Ensuite, il est à nouveau imprimé avec le distributeur.
Les entretoises imprimées ont une épaisseur d'environ 0,3 mm. le Mandrin de valve Peut être enlevé. La coiffe d'alginate est retirée par déshydratation au four. En fonction du fait qu'un revêtement a été pulvérisé comme étape intermédiaire ou non, une valve cardiaque artificielle spécifique au patient avec un stent aortique couvert ou fenêtré est obtenue.
Inspiré de la biologie humaine
La valve cardiaque artificielle est basée sur la biologie humaine sous la forme d'un Valve cardiaque à 3 feuillets. La géométrie est individuelle et conduit à un produit synthétique sur mesure.
La fabrication numérique permet prothèses valvulaires cardiaques comme implant fonctionnel. Comparé aux valves cardiaques mécaniques existantes et aux valves en tissu, le processus d'impression 3D est considéré comme prometteur pour l'avenir.
Cinq raisons pour la fabrication additive de valves cardiaques artificielles
- Sur la base de l'image CT du patient de la valve cardiaque, des valves cardiaques absolument individuelles peuvent être produites.
- Les valves cardiaques artificielles imprimées en 3D sont peu coûteuses à fabriquer.
- Avec les matériaux utilisés, les immunosuppresseurs ou les anticoagulants peuvent être supprimés à l'avenir.
- La conception et la géométrie des valves cardiaques imprimées sont similaires au modèle biologique, tout comme la fonctionnalité. Cela a été testé en détail dans les expériences de Coulter sur la pression artérielle physiologique.
- Les valvules cardiaques imprimées renforcées de fibres ne sont que légèrement sollicitées mécaniquement et présentent une excellente hémodynamique. (= Etude du mouvement du sang dans le système vasculaire).
Le distributeur imprime les valves cardiaques artificielles et les stents
Tâche du distributeur Eco-PEN est d'assurer la stabilité de la valve cardiaque et des valves à feuillet. Pour que le système ne s'effondre pas lorsqu'il est utilisé dans des conditions physiologiques. Comme décrit ci-dessus, l'Eco-PEN300 imprime une partie de la valve cardiaque et un stent (= implant médical pour maintenir les vaisseaux ou organes creux ouverts) ou une structure de type stent pour la stabilité. L'Eco-PEN construit également l'échafaudage pour les valves cardiaques.
Pour la mise en œuvre dans ce domaine sensible, une précision absolument constante dans le domaine du microdosage: La précision de répétition avec de si petites quantités à doser doit être garantie. Les distributeurs légers Preeflow de Viscotec nous ont convaincus ici. La technologie de dosage Preeflow est complétée par une technologie agile Système robotique. Parce que l'aiguille doit toujours pointer verticalement vers le mandrin fabriqué avec précision.
imprimante 3D | Fabrication additive de pièces plastiques
Fergal Coulter à propos de l'utilisation du distributeur Preeflow: «L'Eco-PEN est excellent extrudeuse pour imprimer plusieurs matérielsqui ont des viscosités et des propriétés rhéologiques différentes. Le dosage volumétrique précis du distributeur élimine les fluctuations du flux de matière lors de longues impressions. Cela réduit également le temps nécessaire pour ajuster les profils de pression afin d'obtenir un flux de matière constant.
Avantages du distributeur de haute précision
Le distributeur Preeflow peut être connecté facilement et de manière flexible géométries individuelles ajuster. Pour une intégration facile, l'Eco-PEN300 est utilisé à une distance de 300 µm et perpendiculairement à la courbure de la surface à appliquer. Les plus petites quantités de dosage avec une précision de répétition absolue de> 99% peuvent être réalisées.
Représentation du processus d'impression 3D
Afin de répondre aux exigences du marché de l'impression 3D, Viscotec a lancé sa propre entreprise en 2016 Développement fabrication additive mis à la vie. Dans ce contexte, le portefeuille a également été élargi. Dans l'intervalle, cela a abouti à diverses têtes d'impression 3D capables d'imprimer des fluides et des pâtes à un ou deux composants et sont encore mieux adaptées à la fabrication additive.
Pour les chirurgies des valves cardiaques du futur
Une vision de Fergal Coulter pour la recherche future doit permettre d'imprimer des cellules souches (incorporer des cellules souches) et de les intégrer dans le volet. Cela correspondrait à la morphologie personnelle.
Service d'impression 3D – en ligne et rapide
Même si c'est encore loin, il y a déjà des idées initiales hydrogels chargés de cellules à utiliser en impression 3D. Un de ces projets a également été mis en œuvre avec un Preeflow Eco-PEN: des cellules vivantes ont été dosées sans les endommager. L'application était des fentes de ventilation «vivantes» dans les vêtements de sport.
Connaissances techniques générales
Qu'est-ce qu'une valve cardiaque artificielle ?
Une valve cardiaque artificielle est un implant médical qui restaure le flux sanguin naturel chez les patients présentant des valves cardiaques défectueuses ou malades. Il existe deux principaux types de valves cardiaques artificielles : mécaniques et biologiques. Lorsqu'une valve artificielle est implantée, le patient doit être connecté à une machine cœur-poumon, qui prend en charge la fonction du cœur et des poumons pendant l'opération. Les valves cardiaques artificielles peuvent également être utilisées pour traiter les rythmes cardiaques anormaux en permettant une fonction cardiaque et une circulation sanguine normales.
Combien de temps peut-on vivre avec une nouvelle valve cardiaque ?
La durée de vie après l'insertion d'une nouvelle valve cardiaque peut varier considérablement, en fonction de divers facteurs tels que l'âge et l'état de santé général du patient, le type de valve utilisé (mécanique ou biologique) et d'autres comorbidités.
Selon une étude de la revue médicale Taux de survie à 10 ans pour les patients porteurs de valves cardiaques artificielles, il est désormais de 50 à 60 %, qu'il s'agisse d'une valve mécanique ou biologique.
Pour les patients âgés de plus de 80 ans ou les patients plus jeunes dont l'espérance de vie est inférieure à 10 ans, un Implantation transcathéter de valve aortique effectué (es.
L'avantage des valves cardiaques mécaniques est que bien qu'elles nécessitent un traitement anticoagulant à vie, elles ont une durée de vie quasi indéfinie. Presque tous les patients porteurs d'une prothèse valvulaire cardiaque peuvent mener une vie normale sans restriction. L'espérance de vie n'est plus significativement limitée aujourd'hui.
Quels types de valves cardiaques artificielles existe-t-il ?
Il existe plusieurs types utilisés en médecine moderne pour remplacer les valves cardiaques naturelles défectueuses ou malades. Parmi les plus couramment utilisées, on trouve les valvules cardiaques mécaniques et les valvules cardiaques biologiques.
- Valves cardiaques mécaniques sont fabriqués à partir de matériaux durables tels que le métal et les plastiques spéciaux. Ils sont très résistants et durent toute la vie, mais nécessitent un traitement anticoagulant à vie pour minimiser le risque de caillots sanguins.
- valves cardiaques biologiques proviennent soit de donneurs humains (homogreffe), soit d'animaux (généralement des porcs ou des bovins - xénogreffe). Ils sont biocompatibles et ne nécessitent généralement pas de traitement anticoagulant, mais ont une durée de vie limitée et peuvent devoir être remplacés après 10 à 20 ans.
- Valves cardiaques en génie tissulaire est une nouvelle génération de valves cardiaques artificielles fabriquées à partir des propres cellules du patient pour minimiser le risque de rejet et fournir une solution durable.
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Angela Struck est rédactrice en chef de Development Scout, journaliste indépendante et directrice générale de Presse Service Büro GbR à Ried.