Válvula de corazón artificial de la impresora 3D
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La fabricación de válvulas cardiacas artificiales ha hecho avances significativos en los últimos años y se dispone de una variedad de métodos y materiales para su fabricación. Cuchilla fergal tiene en uno proyecto de investigación uno bio-inspirado válvula de corazón artificial im Presión 3D Proceso fabricado. Este artículo describe cómo se utiliza un dispensador de la serie para una medición de tomografía computarizada en la fabricación aditiva. EcoPEN desde Viscotec Se utiliza Preeflow hijo.
contenido
- Estado actual y tendencias en válvulas cardíacas artificiales
- Fergal Coulter confía en polisiloxanos específicos del cliente
- El dispensador imprime válvulas cardíacas artificiales y stents
- Para las cirugías de válvulas cardíacas del futuro
- ¿Qué es una válvula cardíaca artificial?
- ¿Cuánto tiempo se puede vivir con una nueva válvula cardíaca?
- ¿Qué tipos de válvulas cardíacas artificiales existen?
Estado actual y tendencias en válvulas cardíacas artificiales
Los métodos más comunes utilizados para fabricar válvulas cardíacas artificiales son el diseño mecánico y el diseño biológico. En válvulas cardíacas mecánicas son aletas hechas de materiales duraderos como aleaciones de metal (por ejemplo, titanio) o polímeros (por ejemplo, fibra de carbono). Estas aletas ofrecen una excelente durabilidad y tienen una larga vida útil. Sin embargo, son menos flexibles que las válvulas biológicas y requieren el uso de anticoagulantes de por vida para reducir el riesgo de coágulos de sangre.
Material de la impresora 3D | de plástico a metal
válvulas cardíacas biológicas Están hechos de tejido animal, generalmente de cerdos o ganado. Estas válvulas ofrecen una funcionalidad más natural y no requieren toda una vida de anticoagulantes. Sin embargo, tienen una vida útil limitada y es posible que deban reemplazarse con el tiempo.
En los últimos años, han surgido nuevos procesos y materiales, p. B. reemplazar la antigua válvula cardíaca Smeloff-Cutter y combinar las ventajas de las válvulas cardíacas mecánicas y biológicas. Un ejemplo de esto es el llamado válvulas biomecánicasque están hechos de una combinación de tejido animal y materiales duraderos. Estas válvulas ofrecen una mayor durabilidad y funcionalidad en comparación con las válvulas puramente biológicas.
Además, también nuevos materiales como polímeros biocompatibles y técnicas de ingeniería de tejidos para seguir avanzando en el desarrollo de válvulas cardíacas artificiales para cirugía cardíaca. Estos materiales tienen el potencial de mejorar la durabilidad y el rendimiento de las válvulas artificiales.
Otra tendencia en la fabricación de válvulas cardíacas artificiales es el desarrollo de solapas personalizadas. Con técnicas de imagen avanzadas y procesos de impresión 3D, las válvulas cardíacas se pueden personalizar y adaptar a las necesidades específicas del paciente. Esto permite un mejor ajuste y funcionalidad de las aletas.
En general, la producción de válvulas cardíacas artificiales se encuentra en un proceso de desarrollo constante. Las tendencias actuales se centran en mejorar la durabilidad, la funcionalidad y la personalización de las válvulas para mejorar la calidad de vida del paciente y reducir la necesidad de repetir los procedimientos.
Fergal Coulter confía en polisiloxanos específicos del cliente
Fergal Coulter del Grupo de Materiales Complejos ETH Zurich utilizó polisiloxanos específicos del cliente de calidad médica con productos químicos para la producción de válvulas cardíacas artificiales. Después de la polimerización activada por rayos UV, se vuelven siliconas rígidas, medias o blandas. Los materiales cumplen con los estándares de biocompatibilidad de citotoxicidad, irritación y sensibilización cutánea.1
Válvulas cardíacas artificiales construidas capa por capa
Basado en los resultados del computarizada de un paciente se fabrica un mandril impreso en 3D personalizado. Con el dispensador Preeflow Eco-PEN300 1K, parte de la válvula cardíaca artificial se aplica al mandril en un primer paso de producción. El dispensador también aplica fibras de refuerzo de silicona a las hojuelas y luego refuerza los bordes.
Las áreas individuales de las válvulas cardíacas también triángulos intraaórticos, se construyen de acuerdo con la exploración de la raíz de la aorta del paciente. A continuación, la silicona se reticula con luz ultravioleta. En el segundo paso de la fabricación aditiva del reemplazo de la válvula aórtica, la raíz aórtica se crea como un molde de silicona.
A viene a encapsular temporalmente la válvula Alginato para usar. Esta tapa protege la válvula aórtica. También permite la aplicación de un sistema vascular artificial colgante y stents integrados.
Dispensador de adhesivos anaeróbicos testado en pruebas de larga duración
Para ello, el conjunto se escanea con un láser unidimensional. La superficie se reproduce virtualmente en la computadora. Se calculan las trayectorias de herramienta para una geometría auxética del stent. Luego se vuelve a imprimir con el dosificador.
Los puntales impresos tienen aproximadamente 0,3 mm de grosor. los Mandril de válvula se puede quitar. La tapa de alginato se quita por deshidratación en el horno. Dependiendo de si se pulverizó un recubrimiento como paso intermedio o no, se obtiene una válvula cardíaca artificial específica para el paciente con un stent aórtico cubierto o fenestrado.
Inspirado en la biología humana
La válvula cardíaca artificial se basa en la biología humana en forma de Válvula cardíaca de 3 valvas. La geometría es individual y da lugar a un producto sintético hecho a medida.
La fabricación digital lo hace posible prótesis de válvulas cardíacas como implante funcional. En comparación con las válvulas cardíacas mecánicas existentes y las válvulas hechas de tejido, el proceso de impresión 3D se considera prometedor para el futuro.
Cinco razones para la fabricación aditiva de válvulas cardíacas artificiales
- Sobre la base de la imagen de TC del paciente de la válvula cardíaca, se pueden producir válvulas cardíacas absolutamente individuales.
- Las válvulas cardíacas artificiales impresas en 3D son económicas de fabricar.
- Con los materiales utilizados, es posible que en el futuro se prescindan de inmunosupresores o anticoagulantes.
- El diseño y la geometría de las válvulas cardíacas impresas son similares al modelo biológico, al igual que la funcionalidad. Esto se probó en detalle en los experimentos de Coulter sobre la presión arterial fisiológica.
- Las válvulas cardíacas impresas reforzadas con fibra están sometidas a un esfuerzo mecánico levemente y tienen una hemodinámica excelente. (= Estudio del movimiento de la sangre en el sistema vascular).
El dispensador imprime válvulas cardíacas artificiales y stents
Tarea del dispensador Eco-PEN es asegurar la estabilidad de la válvula cardíaca y las válvulas de valva. Para que el sistema no colapse cuando se usa en condiciones fisiológicas. Como se describió anteriormente, el Eco-PEN300 imprime parte de la válvula cardíaca y un stent (= implante médico para mantener abiertos los vasos u órganos huecos) o una estructura similar a un stent para mayor estabilidad. El Eco-PEN también construye el andamio para las válvulas cardíacas.
Para la implementación en esta área sensible, una precisión absolutamente consistente en el área de la microdosis: Debe garantizarse la precisión de repetición con cantidades tan pequeñas a dosificar. Los dispensadores ligeros Preeflow de Viscotec convencieron aquí. La tecnología de dosificación Preeflow se complementa con una ágil Sistema robótico. Porque la aguja siempre debe apuntar verticalmente al mandril fabricado con precisión.
impresora 3D | Fabricación aditiva de piezas de plástico.
Fergal Coulter sobre cómo trabajar con el dispensador de flujo previo: “El Eco-PEN es excelente extrusora para imprimir varios Materialienque tienen diferentes viscosidades y propiedades reológicas. La dosificación volumétrica precisa del dispensador elimina las fluctuaciones en el flujo de material durante impresiones largas. Esto también reduce el tiempo necesario para ajustar los perfiles de presión a fin de lograr un flujo de material constante.
Ventajas del dosificador de alta precisión
Los dispensadores Preeflow se pueden conectar de forma sencilla y flexible geometrías individuales ajustar. Para una fácil integración, el Eco-PEN300 se utiliza a una distancia de 300 µm y perpendicular a la curvatura de la superficie a aplicar. Se pueden realizar cantidades de dosificación más pequeñas con una precisión de repetición absoluta de> 99%.
Representación del proceso de impresión 3D
Para cumplir con los requisitos del mercado de la impresión 3D, Viscotec inició su propio negocio en 2016 Desarrollo de fabricación aditiva traído a la vida. En este contexto, también se amplió la cartera. Mientras tanto, esto ha dado como resultado varios cabezales de impresión 3D que pueden imprimir fluidos y pastas de un componente y dos componentes y son aún más adecuados para la fabricación aditiva.
Para las cirugías de válvulas cardíacas del futuro
Una visión de Fergal Coulter para investigación futura debería permitir imprimir células madre (incorporar células madre) y construirlas en la válvula. Esto correspondería a la morfología personal.
Servicio de impresión 3D: en línea y rápido
Incluso si esto todavía está muy lejos, ya hay ideas iniciales hidrogeles cargados con células para ser utilizado en impresión 3D. Uno de estos proyectos también se implementó con un Preeflow Eco-PEN: las células vivas se dosificaron sin dañarlas. La aplicación fue ranuras de ventilación "vivientes" en ropa deportiva.
Conocimientos técnicos generales
¿Qué es una válvula cardíaca artificial?
Una válvula cardíaca artificial es un implante médico que restaura el flujo sanguíneo natural en pacientes con válvulas cardíacas defectuosas o enfermas. Hay dos tipos principales de válvulas cardíacas artificiales: mecánicas y biológicas. Cuando se implanta una válvula artificial, el paciente debe estar conectado a una máquina de circulación extracorpórea, que asume la función del corazón y los pulmones durante la operación. Las válvulas cardíacas artificiales también se pueden usar para tratar ritmos cardíacos anormales al permitir que la función cardíaca y el flujo sanguíneo sean normales.
¿Cuánto tiempo se puede vivir con una nueva válvula cardíaca?
La esperanza de vida después de que se inserta una nueva válvula cardíaca puede variar significativamente, según varios factores, como la edad y el estado general de salud del paciente, el tipo de válvula utilizada (mecánica o biológica) y otras comorbilidades.
Según un estudio de la revista médica tasa de supervivencia a 10 años para los pacientes con válvulas cardíacas artificiales, ahora es del 50 al 60%, independientemente de si se usa una válvula mecánica o biológica.
Para pacientes mayores de 80 años o pacientes más jóvenes con una expectativa de vida de menos de 10 años, un Implante transcatéter de válvula aórtica llevado a cabo.
La ventaja de las válvulas cardíacas mecánicas es que, aunque requieren un tratamiento anticoagulante de por vida, tienen una vida útil prácticamente indefinida. Casi todos los pacientes con una prótesis de válvula cardíaca pueden llevar una vida normal sin restricciones. Hoy en día, la esperanza de vida ya no está significativamente restringida.
¿Qué tipos de válvulas cardíacas artificiales existen?
Hay varios tipos que se utilizan en la medicina moderna para reemplazar las válvulas cardíacas naturales defectuosas o enfermas. Entre las más utilizadas se encuentran las válvulas cardíacas mecánicas y las válvulas cardíacas biológicas.
- Válvulas cardíacas mecánicas están hechos de materiales duraderos como el metal y plásticos especiales. Son muy resistentes y duran toda la vida, pero requieren una terapia anticoagulante de por vida para minimizar el riesgo de coágulos de sangre.
- válvulas cardíacas biológicas se originan ya sea de donantes humanos (homoinjerto) o de animales (generalmente cerdos o ganado - xenoinjerto). Son biocompatibles y, por lo general, no requieren terapia anticoagulante, pero tienen una vida útil limitada y es posible que deban reemplazarse después de 10 a 20 años.
- Válvulas cardíacas de ingeniería de tejidos es una nueva generación de válvulas cardíacas artificiales fabricadas con las propias células del paciente para minimizar el riesgo de rechazo y proporcionar una solución duradera.
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Angela Struck es redactora jefe de Development Scout y periodista independiente, así como directora general de Presse Service Büro GbR en Ried.