兰大二院周栋团队在4D打印形状记忆聚合物研发领域取得重要进展

　　近日，兰州大学第二医院周栋团队、中国科学院兰州化物所张耀明团队共同完成的研究成果《4D printing of shape memory inferior vena cava filters based on copolymer of poly(glycerol sebacate) acrylate-co-hydroxyethyl methacrylate (PGSA-HEMA)》发表于期刊《Materials & Design》（中科院1区Top期刊，IF=9.417）。论文第一作者为兰州大学第二医院血管外科医师屈睿升，共同通讯作者为周栋副教授和王齐华研究员、张耀明研究员。该成果在线发表后，引起了国内外智能材料界和生物医疗行业的高度关注和广泛兴趣，为静脉血栓栓塞症的血管腔内治疗提供了新思路，也对新型血管腔内移植物的研发产生了有力推动作用。

　　下腔静脉滤器（IVCF）作为一种可预防致命性肺栓塞的血管内植入装置，长期留置体内可导致一系列严重并发症。本研究基于4D打印技术，以生物可降解形状记忆聚合物（SMP）为材料，设计研发一种新型可变形、可降解、可转换的IVCF，以实现SMP在生物医学领域的适用性。

　　4D打印形状记忆IVCF微创治疗PE的设计示意图

　　研究通过将生物相容性良好和可降解的聚癸二酸甘油酯（PGS）与甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）结合得到了新型SMP，PGSA和PHEMA共混物的光交联允许其适配于数字光处理（DLP）打印模式以快速批量化个性定制各种精细结构。通过调节PGSA/PHEMA的比例可提高SMP的力学性能以及形状记忆性能，并且其转变温度（Tr）可调节为37.8°C以适合人体温度。同时，PGSA-PHEMA表现出优异的细胞相容性、对血小板粘附的抵抗力和低溶血率（<1%）。

　　DLP批量定制形状记忆IVCF

　　体内组织相容性实验结果

　　该研究探索了DLP打印IVCF的临床可行性。形状记忆IVCF可通过输送鞘管进行微创部署，并在温水刺激下恢复到初始设计的过滤器形状，完全捕获直径5mm以上的血栓。此外，生物降解的结果表明，SMP在降解的同时，可以在体内执行至少12周的移植物功能。

　　本论文是兰大二院团队和中国科学院兰州化学物理研究所合作进行的材料学和临床医学交叉领域的成果，基于4D打印和形状记忆聚合物研发新型血管腔内移植物，为血管腔内治疗开辟了新前景。近期相关研究成果以《4D Printing of Shape Memory Vascular Stent Based on beta CD-g-Polycaprolactone》和《A Biocompatible 4D Printing Shape Memory Polymer as Emerging Strategy for Fabrication of Deployable Medical Devices》为题发表于《Macromolecular Rapid Communication》（中科院一区），并获得国家发明专利4项，荣获甘肃省首届博士后创新创业大赛一等奖、第一届全国博士后创新创业大赛总决赛铜奖，相关成果得到国内外专家学者的认可。