室間隔缺損（VSD）是由于胚胎發育不全導致的左右心室間的異常缺口，允許富氧血液從左心室通過缺口流向右心室，并與右心室中的脫氧血液混合，可能導致心律失常、心室功能障礙和肺動脈高壓。經皮封堵室間隔缺損（VSD）可有效阻斷心室間的異常血流。然而，常用的鎳鈦合金封堵器存在不可忽略的局限性，例如不可降解性導致晚期移位和危及生命的栓塞；鎳離子析出引起的過敏；設備型號有限增加磨損、穿孔風險；只有少數不透射線標記點導致定位不準確。因此，開發可生物降解且整體不透射線封堵器對減少并發癥和提高封堵性能具有重要意義。

       哈爾濱工業大學冷勁松院士團隊前期針對新型心臟封堵器開展了系列工作。近日，冷勁松院士團隊開發了4D打印定制、可生物降解、整體不透射線的仿生VSD封堵器，以避免傳統封堵器可能引起的移位、晚期栓塞、定位不準等問題。工作以“4D printing of overall radiopaque customized bionic occlusion devices”為題發表在Advanced Healthcare Materials上。

基于與生物組織應力應變行為相似的波浪形仿生結構，設計并制備了多種VSD封堵器構型（對稱、細腰大盤、偏心和肌部），以適應VSD的位置多樣性、減少對周圍組織的影響。

圖1（a）正常心臟和（b）患有VSD心臟的血液流動

圖2 定制、可生物降解和整體不透射線的4D打印仿生VSD封堵器的設計、制造與表征

圖3（a）仿生波浪形網絡和代表單元的幾何參數。（b）VSD的分類和位置。（c）設計的VSD封堵器的3D模型。（d）偏心VSD封堵器（Ee VSDO）和肌部VSD封堵器（m-VSDO）封堵VSD示意圖。

圖4（a）不同構型4D打印仿生VSD封堵器實物圖。（b）帶有阻流膜的封堵器的輕量性展示。

圖5 不同構型VSD封堵器在X射線下的整體顯影能力。

4D打印被引入到封堵器的制備中，可以賦予封堵器定制的構型，且有助于封堵器微創植入和自適應展開。論文系統評估了4D打印仿生封堵器的力學性能、生物降解性和生物相容性。研究了4D打印仿生VSD封堵器的動態可重構性能，驗證了微創治療和可控展開的可行性。

更重要的是，4D打印VSD封堵器實現了在X射線下的整體顯影，在X射線下不僅可以觀察到封堵器的整體構型，甚至可以清楚地辨別封堵器的每條韌帶。此工作中4D打印VSD封堵器的制備策略是可規模化的，為快速制造定制的智能醫療設備開辟了誘人的前景。

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