在美国，每年有45万名患者接受外科医生更换部分血管的手术来治疗血栓、冠心病、中风等疾病，移植的血管将通过CT扫描、超声波和其他昂贵的成像技术进行监控。尽管如此，40%到50%的移植失败了。
目前正在开发的一种新3-D打印人造血管允许医生和患者远程监控其健康状况。这种可植入血管由一种柔性复合材料制成，能够实时监测。
这种人造血管可以产生基于压力波动的电脉冲，这将能够在不使用任何额外电源的情况下精确地判断血管内的血压，由于三维几何结构，电脉冲波形图将能够在早期阶段判断是否存在由于内部堵塞而导致的不规则运动。
研究小组将钠钾铌铁矿压电陶瓷纳米粒子与聚偏氟乙烯聚合物结合，聚偏氟乙烯聚合物是铁电的，或者在施加电场时能够翻转极性。使用这种材料和现成的3-D打印机打印出一个管状动脉。打印机通过靠近喷嘴的强电场挤压材料，使陶瓷颗粒极化，赋予结构压电性能。
在模拟人造血管的堵塞、高血压和其他问题之前，先将人造动脉与人工心脏系统连接起来，然后再模拟人造血管面临的堵塞、高血压和其他问题。这种自供电材料能够正确检测动脉内的力和压力的变化。
研究人员的下一步是优化新型铁电复合材料的生产和3-D打印工艺。研究小组还希望找到使打印的3-D结构更加敏感的方法，并计划与生物医学领域的研究人员合作，用更真实的循环系统模型来测试动脉。
此外，还希望用这种新材料来打印人工心脏瓣膜。心脏瓣膜的替代品通常是机械式的，或者是从人或动物捐献者身上取下的，而且没有一个包含材料中发现具有自我监测类型。未来可能会使用铁电生物材料和3-D打印机来创造其他定制的人造器官。
虽然研究人员正在研究许多其他类型的人造血管和器官，但这种技术比更复杂的技术有一些优势。这是一种简单、可扩展的技术，新的可打印复合材料能够一步制作出一个三维结构，在制造完成后就可以显示出多功能性。
来源：
Jun Li et al. Multifunctional Artificial Artery from Direct 3D Printing with Built‐In
Ferroelectricity and Tissue‐Matching Modulus for Real‐Time Sensing and Occlusion
Monitoring, Advanced Functional Materials ().
《血管与腔内血管外科杂志》
.07.24
