Förträngning av luftrören eller huvudbronkierna på grund av skada eller sjukdom kan sluta mycket illa. Om patienterna får för lite luft, syre, de riskerar att kvävas och behöver ofta medicinsk hjälp så snabbt som möjligt.

Kirurger sätter in stenter av medicinskt användbar silikon eller metall som ett sätt att behandla dessa patienter. Även om de snabbt ger lättnad, implantaten har också nackdelar:Metallstentar måste avlägsnas kirurgiskt med viss ansträngning, vilket är en börda för patienterna, medan silikonstenter ofta migrerar bort från införingsstället. Anledningen till detta är att implantaten inte är anpassade till en patients anatomi.

Ett ETH -forskargrupp i Zürich, sammansatt av medlemmar i komplexa material och läkemedelsformulerings- och leveransgrupper, har nu utvecklat en luftvägsstent tillsammans med forskare från Universitetssjukhuset Zürich och Zürichs universitet; det är skräddarsytt för patienter och bioresorberbart, (dvs. det löser gradvis nedbrytningar efter implantation). Dessa stenter tillverkas med hjälp av en 3D-tryckprocess som kallas digital ljusbehandling (DLP) och ljuskänsliga hartser speciellt anpassade för detta ändamål.

Först, forskarna skapar en datortomografi av en specifik del av luftvägarna. Baserat på det här, de utvecklar en digital 3D-modell av stenten. Data överförs sedan till DLP -skrivaren, som producerar den anpassade stenten lager för lager.

I DLP -processen, en byggnadsplattform är nedsänkt i en behållare full av harts. Plattformen exponeras sedan för UV -ljus på önskade platser enligt den digitala modellen. Där ljus träffar hartset, det stelnar. Plattformen sänks lite och nästa lager exponeras för ljuset. På det här sättet, det önskade objektet skapas lager för lager.

Speciellt harts utvecklat

Tills nu, DLP -teknik kan bara producera styva och spröda föremål med biologiskt nedbrytbart material. ETH -forskarna, därför, utvecklat ett speciellt harts som blir elastiskt efter ljusexponering.

Detta harts är baserat på två olika makromonomerer. Materialegenskaperna hos objektet som produceras med det kan styras av längden (molekylvikten) på de använda makromonomer och av deras blandningsförhållande, som forskarna visar i sin senaste studie i Vetenskapliga framsteg .

Så snart UV -ljus träffar hartset, monomererna länkar samman och bildar ett polymernätverk. Eftersom det nyutvecklade hartset är för visköst vid rumstemperatur, forskarna var tvungna att bearbeta det vid temperaturer på 70 till 90 grader Celsius.

Forskarna producerade flera hartser med olika monomerer och testade prototyperna de gjorde av dem för att se om materialet är cellkompatibelt och biologiskt nedbrytbart. De testade också prototyperna för elasticitet och mekanisk spänning som kompression och spänning.

Till sist, forskarna använde materialet med önskade egenskaper för att göra stenter, som testades på kaniner.

Att sätta in stenterna krävde också ett speciellt instrument, eftersom de 3-D-tryckta objekten måste levereras vikta. Detta kräver att iThe -implantaten inte kan böjas eller klämmas åt fel håll och att de måste utvecklas perfekt på sin plats för utplacering.

Forskarna inkluderade guld i stentens struktur för att underlätta användningen av medicinsk bildbehandling för att spåra dess plats under införandet. Detta gör stenten mer robust, men ändrar inte dess tolerabilitet.

Lyckade tester, goda utsikter

Testerna på kaninerna utförda av forskargruppen Daniel Franzen, Överläkare vid pneumologi vid Universitetssjukhuset Zürich, och Vetsuisse -fakulteten lyckades. Forskarna kunde visa att implantaten är biokompatibla och att de absorberas av kroppen efter sex till sju veckor. Tio veckor efter implantation, stenten syntes inte längre på röntgenbilder. Dessutom, de insatta stenterna rörde sig i allmänhet inte från deras införingsställe.

"Denna lovande utveckling öppnar möjligheter för snabb produktion av skräddarsydda medicinska implantat och enheter som måste vara mycket exakta, elastisk och nedbrytbar i kroppen, "säger Jean-Christophe Leroux, Professor i läkemedelsformulering och leverans vid ETH Zürich. Ytterligare forskning kommer att fokusera på att göra införandet av stenterna så skonsamt som möjligt.

Vidare, processerna ska utformas på ett sådant sätt att produktionen är möjlig vid användningspunkten, eller åtminstone skulle innebära korta leveranskedjor. Processen är fortfarande i laboratorieskala. "Dock, att producera sådana stenter i stor skala är ett komplext företag som vi fortfarande behöver studera bättre, säger André Studart, chef för Complex Materials Group på ETH. Dock, han säger att tekniken relativt enkelt kan överföras till liknande medicinska tillämpningar. "Det är därför förhoppningsvis bara en tidsfråga innan vår lösning hittar till kliniken, säger professorn.

Studien publiceras i Vetenskapliga framsteg .