Cardiovasculaire aandoeningen zijn een belangrijke doodsoorzaak in Noord-Amerika – 3D‑printen zou dit kunnen veranderen

Cardiovasculaire aandoeningen blijven jaarlijks miljoenen levens wereldwijd eisen. Helaas blijft het een van de belangrijkste doodsoorzaken in de meeste landen, en volgens statistieken neemt deze trend toe. Gelukkig hebben enkele innovatieve onderzoekers een nieuwe methode voor het printen van aders onthuld die de resultaten van bypassoperaties kan verbeteren en een nieuw tijdperk van bio‑engineering kan inluiden. Hier is alles wat u moet weten.

Cardiovasculaire aandoeningen – Statistieken

Cardiovasculaire aandoeningen zijn de belangrijkste doodsoorzaak in de Verenigde Staten en de meeste industriële landen wereldwijd. Veel factoren hebben tot dit scenario geleid, waaronder ongezonde voeding, alcoholgebruik, slechte luchtkwaliteit en tabaksverslaving. Al deze handelingen kunnen iemand op het pad van het ontwikkelen van cardiovasculaire aandoeningen brengen.

Behandeling van cardiovasculaire aandoeningen vandaag

Als u het aantal jaarlijkse hartziekte‑slachtoffers bekijkt, is het geen verrassing dat er aanzienlijke inspanningen zijn geleverd om deze personen te helpen. In veel gevallen is een bypassoperatie vereist. Deze procedure introduceert een kunstmatige ader die de verstopte route omzeilt en een nieuw pad creëert, waardoor het bloed weer soepel en met de juiste druk kan stromen.

Het creëren van deze vasculaire transplantaten is al jarenlang een onderzoeksgebied, omdat het uiterst moeilijk is om een ader te reproduceren die dezelfde sterkte en eigenschappen heeft als de natuurlijke versies. Momenteel maken extrusie‑gebaseerde bioprinting en hydrogelmethoden het mogelijk voor professionals om indien nodig paden en specifieke geleiders te creëren. Deze bioprintingmethoden hebben echter beperkingen.

Deze beperkingen omvatten minder duurzaamheid, sterkte en structurele integriteit. Deze geprinte aders zijn niet sterk genoeg om hun structuur te behouden wanneer ze verder dan bepaalde afstanden worden uitgerekt. Hierdoor hebben ze een hogere faalratio dan gewenst door medische professionals. Gelukkig heeft een groep onderzoekers enkele innovatieve manieren ontwikkeld om kunstmatige aders sterker en duurzamer te maken.

Studiedetails

De studie, “Fabricage van een compliant vasculair transplantaat met behulp van extrusieprinten en elektrospinningtechnieken” onderzoekt verschillende methoden om de trek‑ en druksterkte van deze prints te verbeteren, zodat patiënten meer betrouwbare vasculaire constructies met een kleine diameter krijgen.

Elektrospinningtechniek

De onderzoekers introduceerden een nieuwe methode voor het maken van deze items, genaamd elektrospinning. Deze methode integreerde vezelversterking op 3D‑geprinte gelMA vasculaire transplantaten. Opmerkelijk is dat er een nieuw additief‑lather 3D‑printingssysteem werd gecreëerd dat een elektrostatische aandrijfkracht gebruikt om nanovezelstructuren in de kunstmatige aders te weven.

Bron – Advanced Materials Technologies

Deze strategie stelde de onderzoekers in staat om aders te creëren met een uniforme wanddikte over het geheel. Bovendien was de structuur van de aders ontworpen om te functioneren als de extracellulaire matrix (ECM) van inheemse weefsels. De verticale roterende mandrel‑printopstelling combineerde twee elektrospinningkoppen met voorverwarmde gelMA‑hydrogel die via een extrusie‑printkop werd aangevoerd.
Opmerkelijk was dat de verticale mandrel werd gedraaid met 20 rpm. Deze snelheid stelde de onderzoekers in staat de hydrogel op een constante doorstroomsnelheid van 0,22 mL min⁻¹ te houden vanuit de 18 G taps toelopende tip. Specifiek werd er een Gelatine‑methacryloyl (gelMA) voor de test gecreëerd. Het werd gemengd met andere additieven, waaronder methacrylzuuranhydride, voordat het in een bufferoplossing van fosfaatgebufferd zoutwater werd geplaatst. Deze stap hield de pH in balans, waardoor de structuur gelijkmatig kon verharden onder verlichting.

Nanovezels

Zodra de gelatin‑methacryloyl (gelMA) is uitgehard, wordt er een structurele laag nanovezels toegevoegd. Deze toevoeging versterkt de kunstmatige aders. Deze nanovezels werden gecreëerd met verschillende mengsels van polycaprolacton (PCL) en poly(L‑lactide‑co‑ε‑caprolacton) (PLCL) polymeeroplossingen. Interessant genoeg delen deze nanovezels veel kenmerken met natuurlijke menselijke spiervezels.

Testen van de nieuwe methoden

De onderzoekers voerden verschillende tests uit om hun creatie en de mogelijkheden ervan te onderzoeken. Opmerkelijk was dat de tests een reeks categorieën omvatten, waaronder druk, capaciteit, duurzaamheid en meer. Onderzoekers gebruikten een Kinexus Ultra+ rheometer in de eerste testronde. Het apparaat werd ingesteld met een 40 mm zandgespoten parallelle plaatgeometrie als onderdeel van deze aanpak.

Barstdruk

Barstdruktesten waren een volgende stap die het team nam. Dit was een essentiële stap omdat er veel problemen waren met de huidige methoden vanwege een lager‑dan‑gemiddelde barstdruk vergeleken met echte menselijke aders.
Ze begonnen met het testen van het vezelversterkte gelMA‑transplantaat op een aangepaste Instron 3367 universele testmachine. Ze konden de gecreëerde ader op een manier voeden die vergelijkbaar is met hoe een hart pompt, waardoor het team kon zien hoeveel druk hun eenheden aankunnen.

Treksterkte

Onderzoekers testten de treksterkte in alle richtingen. Traditionele methoden bleken bros bij rek of breuk, waarbij de gel zijn omtrek niet kon behouden onder uitrekking. De toegevoegde nanostructuur was ontworpen om dit te voorkomen.
Het team testte om te verzekeren dat de structuren zowel in omtrek‑ als in lengterichting werden belast. De resultaten benadrukten de toegevoegde duurzaamheid van de nano‑versterkte vasculaire paden. Ze konden hun structuur behouden onder testcondities die hun eisen overschreden.

Cytotoxische testen

Een andere zorg was hoe het lichaam deze procedures zou accepteren. Cytotoxische testen werden uitgevoerd om te bevestigen dat deze nieuwe aders niet onmiddellijk door het lichaam zouden worden afgewezen. De resultaten toonden vergelijkbare uitkomsten als de huidige methoden, maar met een hogere prestatie op het gebied van duurzaamheid en uniformiteit.

Testresultaten – Cardiovasculaire aandoeningen

De testresultaten toonden aan dat het team met succes kunstmatige aders heeft gecreëerd met eigenschappen die vergelijkbaar zijn met die van hun natuurlijke tegenhangers. Onder barstdruktesten en treksterktetests presteerden deze eenheden als echt menselijk weefsel, waardoor de deur wordt geopend naar een nieuw tijdperk van 3D‑geprinte biomaterialen.

Voordelen van de studie naar cardiovasculaire aandoeningen

Er zijn veel voordelen verbonden aan het kunnen 3D‑printen van aders die net zo sterk zijn als natuurlijke bloedvaten. Ten eerste stelt het zorgprofessionals in staat deze diensten gemakkelijker te benaderen. Naarmate meer mensen gezondheidsrisico’s ondervinden, zal de vraag naar cardiovasculaire gezondheidsproducten zeker toenemen.

Lagere kosten

De huidige hart‑bypassmethoden zijn effectief maar hebben verbetering nodig. Deze nieuwste ontwikkeling zal hun resultaten verbeteren en deze opties betaalbaarder maken voor de massa. Dit onderzoek maakt het mogelijk om deze producten consistent en eenvoudig te printen wanneer nodig. In de toekomst zullen deze kosten verder dalen naarmate het team hun materiaalonderzoek en -ontwikkeling uitbreidt.

Vasculaire transplantaten met kleine diameter

Een van de belangrijkste voordelen van deze ontdekking is dat het zorgprofessionals in staat stelt kleinere‑diameter vasculaire transplantaten te maken. In het verleden waren de methoden voor het printen van aders beperkt tot hoe dun ze de doorgangen konden maken. Deze beperking was het gevolg van een gebrek aan structurele integriteit.
Deze nieuwste ontwikkeling verbetert de structurele prestaties van ultradunne bio‑geprinte aders, waardoor onderzoekers kleinere en nauwkeurigere modellen kunnen maken wanneer nodig. Bovendien kost het minder tijd om deze duurzame alternatieven te printen.

Langere transplantaat

Een ander belangrijk voordeel dat deze studie voor de industrie brengt, is de mogelijkheid om grotere transplantaten te printen. Het gel dat in eerdere methoden werd gebruikt, had niet de structurele integriteit om bestand te zijn tegen drukveranderingen bij langere prints. Naarmate de ader langer werd, namen de drukfluctuaties en het risico op instorting toe.
Deze nieuwe 3D‑printmethode met nanovezelversterking elimineert dit probleem, omdat elk deel van de ader een gelijkmatige sterkte en dikte heeft. Deze aanpak maakt complexere en langere omleidingen mogelijk, wat in de komende jaren tot het redden van vele levens kan leiden.

Onderzoekers van cardiovasculaire aandoeningen

Het onderzoek werd geleid door Faraz Fazal en uitgevoerd aan de Heriot‑Watt University in samenwerking met het Roslin Institute van de Universiteit van Edinburgh. Andere onderzoekers die aan het project hebben bijgedragen zijn Ferry P.W. Melchels, Andrew McCormack, Andreia F. Silva, Ella‑Louise Handley, Nurul Ain Mazlan, Anthony Callanan, Vasileios Koutsos en Norbert Radacsi.

Bedrijven die de studie over cardiovasculaire aandoeningen kunnen benutten

Deze nieuwste ontdekking zal ongetwijfeld golven door de medische sector sturen. Deze ontdekking kan het leven van miljoenen verbeteren en tegelijkertijd inkomsten genereren voor bedrijven die slim genoeg zijn om het op tijd te benutten. Hier zijn enkele bedrijven die de positie hebben om deze taak te volbrengen.

1. Abbott Laboratories

ABT Prijsgrafiek

Abbott Laboratories (ABT ) bestaat sinds 1888 en is een toonaangevende aanbieder van cardiovasculaire, neurologische en metabole gezondheidszorg. Het bedrijf biedt stents, hartkleppen en implanteerbare apparaten die wereldwijd worden gebruikt om mensen met cardiovasculaire aandoeningen een betere levenskwaliteit te bieden.

Het bedrijf heeft meerdere vestigingen en heeft wereldwijd meer dan 90 000 medewerkers. Het bezit patenten op diverse hartzorgapparaten en heeft producten in meer dan 100 markten. Tegenwoordig is Abbott Laboratories een van de meest herkenbare namen in de cardiovasculaire zorgsector. De fabrikant heeft recent aanzienlijke groei doorgemaakt dankzij een combinatie van innovatie en verdere marktpositionering.

Abbott Laboratories heeft volgens de laatste cijfers $22 miljard aan omzet behaald in 2024. Het is ook wereldwijd genoteerd aan de beurzen van New York, Chicago, Pacific, Zwitserland en Londen. Al deze factoren en de toewijding van het bedrijf om de leiding te nemen in cardiovasculaire zorg maken dit aandeel tot een slimme toevoeging aan uw portefeuille.

2. Boston Scientific Corporation

BSX Prijsgrafiek

Boston Scientific Corporation (BSX ) werd opgericht in 1979 in Massachusetts. Het groeide snel in de markt en is vandaag de dag een toonaangevende leverancier van cardiovasculaire apparaten, vooral bekend om zijn stents, pacemakers en implanteerbare defibrillatoren. Deze apparaten helpen jaarlijks duizenden levens wereldwijd te redden.

Daarnaast heeft het bedrijf verschillende toezeggingen gedaan om een duurzamere markt te creëren. Ze zijn erkend voor hun inspanningen, onder andere door opname op de Dow Jones Sustainability Index en Forbes America’s Most JUST Companies. Opmerkelijk is dat Boston Scientific Corporation recent een bedrijfsherstructurering heeft ondergaan gericht op het verhogen van efficiëntie en het opbouwen van vertrouwen bij investeerders. Deze zet leverde grote voordelen op, met een positieve aandelenbeweging voor 2024.

Toekomst van 3D‑printers in de gezondheidszorg

De toekomst van de gezondheidszorg zal afhangen van het vermogen om deze goedkope oplossingen bij het publiek te krijgen. Deze nieuwe hybride techniek kan de weg vrijmaken voor snellere en betaalbaardere zorg voor degenen die het het meest nodig hebben. Hier zijn enkele andere 3D‑printontwikkelingen in de gezondheidszorg die momenteel veel aandacht krijgen.

3D‑geprinte medicijnen

Het gebied van 3D‑geprinte medicijnen breidt zich uit met wekelijks nieuwe productietechnieken. Deze maand waren er spannende ontwikkelingen toen een team onderzoekers een manier ontwikkelde om dosering en kwaliteit in realtime te verifiëren. Deze ontwikkeling zou het mogelijk kunnen maken om medicijnen sneller te printen en op afgelegen locaties, waardoor jaarlijks miljoenen levens worden gered.

3D‑geprinte organen

Als u denkt aan de ontwikkeling van 3D‑geprinte medicijnen, denkt u misschien niet aan waar en hoe deze creaties getest kunnen worden. Gelukkig heeft een innovatief team van ingenieurs een 3D‑”body‑on‑chip”-printer ontwikkeld die diepgaand testen van geneesmiddelen op een veilige manier mogelijk maakt. De nieuwe methode verlaagt de kosten en stelt onderzoekers in staat specifieke lichaamskenmerken te creëren om concepten op te testen.

Printen van hersenweefsel

Bioprinten is een hot topic dat de deur opent naar nieuwe behandelingen en procedures. Ingenieurs werken al jaren aan het reproduceren van bepaalde weefseltypen die in het lichaam voorkomen. Voor het eerst hebben onderzoekers met succes een weefsel gecreëerd dat hersenweefsel in het laboratorium nabootst. Het 3D‑geprinte alternatief integreert een zacht gel dat neuronen laat groeien en met elkaar laat interageren, waardoor ze zich gedragen zoals in een normaal brein.

3D‑printen kan patiënten met cardiovasculaire aandoeningen helpen

Deze ontwikkelingen openen de deur naar een nieuw niveau van cardiovasculaire zorg waarbij zorgverleners sneller en efficiënter kunnen helpen. Het creëren van sterkere, langere en veiligere cardiovasculaire behandelingen vermindert faalpercentages en kan het leven van miljoenen patiënten vandaag verlengen. Daarom kunt u de komende maanden meer over deze studie horen.

Leer meer over andere coole 3D‑print projecten nu.