基于3D打印形状记忆聚合物的颅内动脉瘤血管内治疗新策略：靶向递送系统的开发与验证

研究人员针对颅内动脉瘤(ICAs)治疗中存在的栓塞不完全、复发率高等临床难题，开发了一种结合形状记忆聚合物(SMPs)和电解脱(ED)技术的血管内治疗平台。通过定制径向压缩装置和电流控制焦耳加热系统，实现了患者特异性SMP泡沫的精准递送，体外实验显示动脉瘤囊闭塞率达90%以上，温度控制在45°C以下，为复杂几何形态动脉瘤的治疗提供了新思路。

　　

颅内动脉瘤(ICAs)如同潜伏在脑血管中的"不定时炸弹"，其破裂导致的蛛网膜下腔出血致死率高达50%。尽管血管内弹簧圈栓塞已成为主流疗法，但临床数据显示，传统弹簧圈对复杂形态动脉瘤的完全闭塞率不足28%，且存在压缩、迁移等并发症。面对这一挑战，普渡大学生物医学工程学院（Weldon School of Biomedical Engineering, Purdue University）的Sergio Ruiz Vega团队在《Annals of Biomedical Engineering》发表创新研究，开发出基于3D打印/浸出法制备的形状记忆聚合物(SMPs)血管内治疗系统。

研究团队采用三大核心技术：1）定制化3D打印径向压缩装置将SMPs压缩至10Fr导管兼容尺寸；2）集成焦耳加热（400mA）与电解脱（<100mA）的双功能电子控制系统；3）基于患者影像数据的PDMS动脉瘤模型进行体外验证。通过40%填充密度的球形（5mm/6.5mm）和患者特异性SMPs，在模拟生理血流（60mL/min）条件下评估性能。

【温度表征与安全性评估】

焦耳加热系统使SMPs表面温度稳定在41.42±2.61°C，动脉瘤壁温仅38.01±0.16°C，红外热成像证实温度始终低于组织损伤阈值45°C。电流-温度曲线显示400mA为最佳工作点，不同几何形态SMPs的温差不超过1.15°C。

【压缩与形状恢复评估】

手持式压缩装置将SMPs直径从5-6.5mm压缩至3.33mm（压缩率50.85±1.71%），形状恢复率(SRR)达75.71±1.76%。对比实验显示，37°C PBS中SRR仅26%，证实焦耳加热对形状恢复的关键作用。

【血流阻断可视化】

矿物油流动实验显示，SMPs展开后动脉瘤囊内气泡流入减少94%，患者特异性模型实现90.32%容积闭塞，理想化模型达94.12%，证实其血流阻断效果。

【体外实验验证】

在绵羊血液灌注模型中，电解脱时间180.05±13.08秒，铂电极有效减少气泡形成。热成像显示SMPs与周围组织温差<3°C，无热损伤迹象。

该研究突破性地将患者特异性3D打印SMPs与血管内技术结合，其温度可控的触发机制克服了传统材料在复杂动脉瘤中的局限性。虽然仍需动物实验验证长期效果，但这项技术为ICAs治疗提供了精准化解决方案，未来通过优化压缩装置（目标<6Fr导管）和添加显影剂，有望推动临床转化。研究数据表明，这种"智能"栓塞系统在治疗宽颈、不规则动脉瘤方面具有独特优势，或将成为下一代神经介入器械的发展方向。