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A stent that can be squeezed to half its width and spring back without cracking is what a catheter needs to carry it into a narrow vessel. In a lab in Madrid, the team at IMDEA Materials Institute and Universidad Politécnica de Madrid (UPM) has printed such stents as braids, in one single production step. The work was led with researchers from the Massachusetts Institute of Technology (MIT) and the University of Galway, and the method is patented.
Un stent que pueda comprimirse hasta la mitad de su anchura y recuperar su forma sin agrietarse es lo que necesita un catéter para llevarlo a un vaso estrecho. En un laboratorio de Madrid, el equipo del IMDEA Materials Institute y de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) ha impreso stents de este tipo en forma de trenzas, en un único paso de producción. El trabajo se desarrolló junto con investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y de la Universidad de Galway, y el método está patentado.
The problem they address is geometric. Most metal medical devices made by additive manufacturing, the industrial name for 3D printing, use lattices: repeating networks of rigid struts. Compressed, these lattices become excessively stiff, press hard on artery walls, and can fracture at strains approaching 25%. The braided design instead lets its interwoven filaments slide and reorient, as a textile mesh does. As Carlos Aguilar Vega, one of the study's authors, put it, lattices made with conventional additive techniques cannot reach the reversible deformation that catheter procedures require, while braids "can readily accommodate the large deformations required while maintaining both structural integrity and elastic recovery."
El problema que abordan es geométrico. La mayoría de los dispositivos médicos metálicos fabricados por fabricación aditiva, el nombre industrial de la impresión 3D, utilizan redes de celosía: estructuras repetitivas de puntales rígidos. Comprimidas, estas redes se vuelven excesivamente rígidas, presionan con fuerza las paredes arteriales y pueden fracturarse con deformaciones cercanas al 25 %. El diseño trenzado, en cambio, permite que sus filamentos entrelazados se deslicen y se reorienten, como lo hace una malla textil. Como explicó Carlos Aguilar Vega, uno de los autores del estudio, las redes fabricadas con técnicas aditivas convencionales no alcanzan la deformación reversible que exigen los procedimientos con catéter, mientras que las trenzas «pueden acomodar fácilmente las grandes deformaciones requeridas, manteniendo a la vez la integridad estructural y la recuperación elástica».
A printed part is not yet ready for a body. A chemical etching and electropolishing treatment smooths it to a biomedical-grade finish, and it also thins the fibers: fiber thickness fell by 47.7% and cross-sectional area by 71.1% compared with the as-printed structures. After that step, the braided stents withstood compression of up to 50% of their original diameter while keeping more than 90% elastic recovery. Their chronic outward force, the steady push they exert on the vessel wall, was up to five times lower than in conventional lattices, which the researchers link to a lower risk of vascular injury and thrombosis, meaning clot formation.
Una pieza impresa todavía no está lista para el cuerpo humano. Un tratamiento de grabado químico y electropulido la alisa hasta un acabado de grado biomédico, y además adelgaza las fibras: el espesor de estas se redujo un 47,7 % y el área de sección transversal un 71,1 % respecto a las estructuras recién impresas. Tras ese paso, los stents trenzados resistieron una compresión de hasta el 50 % de su diámetro original, manteniendo una recuperación elástica de más del 90 %. Su fuerza crónica hacia el exterior, el empuje constante que ejercen sobre la pared del vaso, fue hasta cinco veces menor que la de las redes convencionales, algo que los investigadores relacionan con un menor riesgo de lesión vascular y de trombosis, es decir, de formación de coágulos.
For a patient, the practical promise is custom-fitted devices. The researchers also show prototypes shaped for a fenestrated bifurcation stent and a customized aortic valve frame reconstructed from patient CT scans, and they point to smaller neurovascular devices for hard-to-reach regions of the brain as the next frontier, which would need more miniaturization and magnetic navigation. But the sources are clear about the distance left: the prototypes passed only mechanical tests, and in vitro biocompatibility tests and animal studies must come before any clinical investigation in patients. No date for that step is given, and IMDEA says it will pursue these research directions in the coming months. So the change, for now, is for device designers and surgeons who want implants fitted to an individual anatomy. Patients will feel it only once those next tests are passed.
Para el paciente, la promesa práctica son los dispositivos a medida. Los investigadores también muestran prototipos diseñados para un stent de bifurcación fenestrada y una estructura de válvula aórtica personalizada, reconstruida a partir de tomografías computarizadas del paciente, y señalan como siguiente frontera los dispositivos neurovasculares más pequeños, destinados a zonas de difícil acceso del cerebro, que requerirían más miniaturización y navegación magnética. Pero las fuentes son claras sobre la distancia que queda: los prototipos solo han superado pruebas mecánicas, y las pruebas de biocompatibilidad in vitro y los estudios con animales deben preceder a cualquier investigación clínica en pacientes. No se indica una fecha para ese paso, y el IMDEA afirma que seguirá estas líneas de investigación en los próximos meses. Por ahora, el cambio concierne sobre todo a los diseñadores de dispositivos y a los cirujanos que quieren implantes adaptados a la anatomía de cada persona. Los pacientes no lo notarán hasta que se superen esas próximas pruebas.