Реконструктивные процедуры и пересадка органов требуют ловких пальцев, которые могут восстановить кровоток путем сшивания артерий миллиметрового масштаба. Это сложная задача и трудоемкая задача даже для самого опытного хирурга.
Но стент, полный сахара, может помочь операциям спуститься – в 3D-виде.
Разработанная инженером из Небраски Али Тамайолом и коллегами по всей стране, небольшая трубка на основе сахара помещается в прилегающие концы обрезанной артерии. Придерживаясь внутренних частей, стент удерживает эти концы на месте и обеспечивает структурную поддержку во время нестандартного процесса шитья.
«Один из пластических хирургов рассказал нам о проблемах этого вида микрохирургии – насколько это отнимает много времени, насколько это зависит от навыков», – сказал Тамайол, доцент кафедры механики и материаловедения.
Команда исследователей сообщила, что наложение швов с помощью стента заняло всего пять минут при испытаниях на свиных артериях, по сравнению с примерно 15 минутами, требуемыми для традиционной техники на основе зажима. Тамайол сказал, что стент также снижает риск того, что хирург ошибочно пронзит верхнюю и нижнюю стенки артерии, что блокирует последующий кровоток.
Затем закончите: через несколько минут после зашивания артерий возобновляемый кровоток растворяет стент и безвредно сметает его.
Сладкий поток
При разработке стента исследователи разработали контрольный список основных свойств. Требовалась некоторая гибкость – слишком хрупкая, и она могла сломаться во время наложения швов – поэтому команда добавила производное глюкозы под названием декстран. Ему нужно было достаточно липкости, чтобы связываться с артериями, которые обеспечивала сама глюкоза, плюс большая доза сахарозы, чтобы помочь бороться со свертыванием крови. И ему потребовалась щепотка цитрата натрия, чтобы еще больше снизить вероятность свертывания, когда стент растворился.
Рецепт был достаточно прост. Но артерии, как и люди, которые их содержат, бывают разных размеров. Поэтому команда обратилась к 3D-печати как к средству настройки диаметра стента для отдельных лиц и областей тела. Растворяя смесь на основе сахара в воде и выпекая раствор до тех пор, пока большая часть воды не испарится, исследователи создали расплавленную краску, достаточно жидкую, чтобы печатать, но достаточно вязкую, чтобы затвердеть за считанные минуты.
Эксперименты с прозрачными трубками и свиными артериями показали, что стент разрушается быстро, но устойчиво, когда подвергается воздействию скорости потока, температуры и солености человеческих артерий. Шов также держался без следов утечки сразу после процедуры.
По словам Тамайола, исследователи в конечном итоге планируют проверить использование стента в артериях живых животных. И они предвидят будущее, в котором такие стенты будут напечатаны в больницах для удовлетворения потребностей отдельных пациентов.
«Одна вещь, которая мне действительно нравится в этой концепции: мы всегда стараемся избегать сахара», – сказал Тамайол. «Все знают, что сахар (иногда) вреден. Но здесь мы нашли приложение, в котором это хорошо ».