مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

ساخت و بررسی کیفیت چاپ داربست‎های استوانه‎ای مشبک پلی‌لاکتیک‌اسید با کاربرد استنت و تاثیر هندسه بر خواص حافظه شکلی آن‌ها

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
شهاب الدین زارع 1
محمد گلزار 1
مهدی انصاری 2
1 دانشگاه تربیت مدر س، تهران، ایران
2 دانشگاه صنعتی اراک ، اراک، ایران
چکیده
داربست‌های حافظه‌شکلی با محرک دما زیر مجموعه‌ای از مواد هوشمند می‌باشد که مطالعه‏ی رفتار ترمومکانیکی آن‌ها برای شناخت دقیق عملکرد ضروری است. در این مقاله داربست پلیمری حافظه‌شکلی از جنس پلیلاکتیک‌اسید به روش لایه نشانی مذاب در سه حالت استوانه‎ای مشبک لانه‌زنبوری، لوزی‌شکل و بیضی‌شکل ساخته‌ شده‎است. پارامترهایی نظیر ابعاد طولی و ضخامت دیواره‌ی داربست‌های به چاپ رسیده نسبت به داربست‌های طراحی شده مورد مقایسه قرار گرفته است و راهکارهایی جهت بالابردن دقت چاپ ارائه گردید. داربست‌های ساخته شده گزینه‎ی‌ مناسبی برای کاربرد استنت می‎باشند. آزمایش‎هایی با اعمال کرنش محوری 30% به منظور مطالعه رفتار حافظه شکلی پلیمر بر روی داربست‎ها انجام شد. نتایج نشان داد که درصد بازیابی‌شکل داربست‎های دارای شبکه‌های توری‌شکل متقارن زاویه‌دار، نسبت به ساختار مشبک بیضی‌شکل بیشتر است. کمینه‎ی درصد بازیابی طولی متعلق به ساختار مشبک بیضی‌شکل بوده و برابر است با 74/5%. بازیابی طولی داربست‎های مشبک لانه‌زنبوری و لوزی‌شکل تقریباً یکسان و برابر با 80/3%. می‎باشد. از نتایج این پژوهش می‎توان در طراحی استنت‎هایی با درصد بازیابی شکلی بالا و نیز بهینه‌سازی هندسه شبکه‌های استنت‌ به منظور افزایش نیروی بازیابی هنگام به برطرف کردن گرفتگی عروق استفاده نمود.
کلیدواژه‌ها
داربست حافظه‌شکلی
استنت
آزمایش تجربی
بازیابی‌شکلی

موضوعات

عنوان مقاله English

Fabrication and evaluation of print quality of Polylactic acid cylindrical scaffolds as stents and the effect of geometry on their shape memory properties

نویسندگان English

shahab zare 1
Mohammad Golzar 1
Mehdi Ansari 2
1 student
2 Assistant Professor
چکیده English

Memory-shaped polymers are thermally induced subsets of intelligent materials that require thermomechanical behavior to accurately understand their function. In this study, polymeric memory scaffolds were fabricated using polylactic acid by molten labeling method in three reticular honeycomb, rhombic and elliptical form. Parameters such as longitudinal dimensions and wall thickness of printed scaffolds compared to the designed scaffolds and solutions were presented to enhance the printing accuracy. Built-in scaffolds can be a good option for stent use. Formal memory properties experiments with 30% axial strain were performed to study the shape memory behavior of polymer on scaffolds. The results showed that the percentage of shape recovery in scaffolds with symmetric angular grid networks was higher than elliptical reticular stents. The minimum percentage of longitudinal recovery belonged to the elliptical reticular stent and was 74.5%. The percentage of longitudinal recovery of honeycomb and rhododendron reticular stents is approximately equal to 80.3%. The results of this study can be used to optimize the stent grid geometry to increase the retrieval force to resolving vascular clogging.

کلیدواژه‌ها English

Shape memory scaffold
Stent
experimental test
shape recovery
1. Gandhi MV, Thompson B. Smart materials and structures: Springer Science & Business Media; 1992.
2. Shirsavar MA, Golzar M, Baghani M, Taghavimehr M. 67: fabrication of smart self-expanding biocompatible stents in body temperature. BMJ Open. 2017;7(Suppl 1).
3. Yang C-S, Wu H-C, Sun J-S, Hsiao H-M, Wang T-W. Thermo-induced shape-memory PEG-PCL copolymer as a dual-drug-eluting biodegradable stent. ACS applied materials & interfaces. 2013;5(21):10985-94.
4. Maleckis K, Deegan P, Poulson W, Sievers C, Desyatova A, MacTaggart J, et al. Comparison of femoropopliteal artery stents under axial and radial compression, axial tension, bending, and torsion deformations. Journal of the mechanical behavior of biomedical materials. 2017;75:160-8.
5. Ansari M, Golzar M, Baghani M, Shirsavar MA, Taghavimehr M. Force recovery evaluation of thermo-induced shape-memory polymer stent: Material, process and thermo-viscoelastic characterization. Smart Materials and Structures. 2019.
6. Wang Q, Fang G, Zhao Y-H, Zhou J. Improvement of mechanical performance of bioresorbable magnesium alloy coronary artery stents through stent pattern redesign. Applied Sciences. 2018;8(12):2461.
7. Bartkowiak-Jowsa M, Będziński R, Szaraniec B, Chłopek J. Mechanical, biological, and microstructural properties of biodegradable models of polymeric stents made of PLLA and alginate fibers. Acta of bioengineering and biomechanics. 2011;13(4):21-8.
8. Yakacki CM, Shandas R, Lanning C, Rech B, Eckstein A, Gall K. Unconstrained recovery characterization of shape-memory polymer networks for cardiovascular applications. Biomaterials. 2007;28(14):2255-63.
9. Roudbarian N, Baniasadi M, Ansari M, Baghani M. An experimental investigation on structural design of shape memory polymers. Smart Materials and Structures. 2019;28(9):095017.
10. Gregor A, Filová E, Novák M, Kronek J, Chlup H, Buzgo M, et al. Designing of PLA scaffolds for bone tissue replacement fabricated by ordinary commercial 3D printer. Journal of biological engineering. 2017;11(1):31.
11. Senatov FS, Niaza KV, Zadorozhnyy MY, Maksimkin A, Kaloshkin S, Estrin Y. Mechanical properties and shape memory effect of 3D-printed PLA-based porous scaffolds. Journal of the mechanical behavior of biomedical materials. 2016;57:139-48.
12. Akhoundi B, Behravesh AH, Bagheri Saed A. Improving mechanical properties of continuous fiber-reinforced thermoplastic composites produced by FDM 3D printer. Journal of Reinforced Plastics and Composites. 2019;38(3):99-116.
13. Hong S-M, Cha J-R, Kim J-G. Preparation of Body-Temperature-Triggered Shape-Memory Polyurethane with biocompatibility using Isosorbide and Castor Oil. Polymer Testing. 2020:106852.
14. Sobota M, Jurczyk S, Kwiecień M, Smola-Dmochowska A, Musioł M, Domański M, et al. Crystallinity as a tunable switch of poly (L-lactide) shape memory effects. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 2017;66:144-51.
15. Boire TC, Gupta MK, Zachman AL, Lee SH, Balikov DA, Kim K, et al. Pendant allyl crosslinking as a tunable shape memory actuator for vascular applications. Acta biomaterialia. 2015;24:53-63.
16. Xiao R, Zhang C, Gou X, Huang WM. Tunable shape-memory behaviors in amorphous polymers through bound solvent. Materials letters. 2017;209:131-3.
17. Yahyavi tafreshi M. Assessing hemo-compatibility and mechanical properties of shape memory polymer stent PU/PCL compared with metallic stent MSC thesis tmu. 2017.
18. Burt HM, Hunter WL. Drug-eluting stents: A multidisciplinary success story. Advanced drug delivery reviews. 2006;58(3):350-7.
19. Jamshidi K, Hyon S-H, Ikada Y. Thermal characterization of polylactides. Polymer. 1988;29(12):2229-34.
20. ASTM, editor Standard test method for transition temperatures of polymers by differential scanning calorimetry. ASTM; 1999.
21. Yuan C, Ding Z, Wang T, Dunn ML, Qi HJ. Shape forming by thermal expansion mismatch and shape memory locking in polymer/elastomer laminates. Smart Materials and Structures. 2017;26(10):105027.
22. Goel S, Raj S, Sharma A, Gidwani U, Frankel R, Shani J. BIORESORBABLE CORONARY SCAFFOLDS: CURRENT STATE OF EVIDENCE. CARDIOLOGY. 2017.
23. Qattawi A, Alrawi B, Guzman A. Experimental optimization of fused deposition modelling processing parameters: a design-for-manufacturing approach. Procedia Manufacturing. 2017;10:791-803.
مهندسی مکانیک مدرس
دوره 21، شماره 2
بهمن 1399
صفحه 91-98