斯坦福大学突破性3D打印毫微旋转器，可在几分钟内清除引起中风的血栓

时间：2025-09-12 10:11 来源：南极熊作者：admin 阅读：次

2025年9月11日，来自斯坦福大学的研究人员采用3D打印设计制作了一款名为“毫微旋转器”（milli-spinner）的新型医疗设备，可以采用机械手段有效清除掉人体血管内的血栓。血栓会阻塞动脉和静脉，导致中风、心脏病发作或肺部阻塞。医生通常使用机械血栓切除术来移除血栓，通常是通过抽吸、支架取栓或将血栓打碎。虽然这些方法可以挽救生命，但在高达30%的病例中，尤其是在血栓体积大、密度高的情况下，失败率也会更高，而且血栓碎片的释放还可能造成新的阻塞。斯坦福大学的研究团队在arXiv上发表了题为“Milli-spinner thrombectomy ”的研究成果。

论文链接：https://arxiv.org/pdf/2407.18495#:~:text=Milli%2Dspinner%20fabrication,each%20layer%20of%2020%20%C2%B5m.

这里的毫微旋转器的工作原理与现有方法不同，它压缩并重塑血栓，而不是将其切割开来。研究项目由机械工程系助理教授Ruike Renee Zhao领导，早期测试表明，打印装置可以使中风、肺栓塞和其他血栓相关疾病的治疗更快、更安全、更有效。

△斯坦福大学教授 Jeremy J. Heit 和 Renee Zhao 使用真人大小的人体循环系统模型演示如何插入毫微旋转器。图片来自 Aaron Kehoe | 斯坦福大学。

高速旋转器可安全缩小血凝块

为了开发这些毫微旋转器，研究团队采用了高分辨率立体光刻 (SLA) 和数字光处理 (DLP) 3D 打印技术。他们使用Formlabs3+ SLA 3D 打印机，使用FormlabsGrey 树脂制作了一个更大的 2.5 毫米版本。

△一种用于有效进行机械取栓（MT）的多功能微型旋转装置，可治疗多种疾病。

尺寸较小的不透射线版本，分别为1.5毫米、1.3毫米和1.2毫米，采用定制的数字光处理打印机打印而成。打印机使用385纳米UV-LED投影仪以及混合了硫酸钡和氧化铁的树脂。这些添加的材料使这些装置在荧光透视成像过程中清晰可见，这对于实时引导手术至关重要。

一旦毫微旋转器接触到血凝块，它就会快速旋转，将血凝块压在表面。这种旋转运动会挤压出红细胞，并压缩血凝块的纤维蛋白结构，尺寸缩小多达90%。这样，更小、更致密的血凝块就能更容易地被移除。研究人员将这一过程比作滚动和挤压棉球，直到它变小。

在实验室实验中，毫微旋转器能够以惊人的速度缩小血凝块。富含红细胞的血凝块在几秒钟内就缩小了，而富含纤维蛋白的血凝块——它们更加坚韧，对现有设备也更具抵抗力——在几分钟内仍能显著缩小。装置在不同粘度的液体中也能正常工作，这代表了人体血液的自然变化。

毫微旋转器还可以进行改装，将药物直接输送至堵塞部位。在一次演示中，研究人员将染料装入设备的空心核心，并展示了可以通过调节旋转速度来控制药物的释放速度。这一特性未来有望使溶栓药物输送更加精准，从而减少副作用。研究人员随后在真实的血管模型中，利用荧光透视成像（与医生在实际手术中使用的成像方式相同）测试了除栓装置。在肺栓塞模型中，微型旋转器在约45秒内（远低于一分钟）就清除了堵塞物。

同样，在脑动脉卒中模型中，它仅用8秒就恢复了血流，并一次性彻底清除了血栓。这一结果尤其值得关注，因为目前的设备通常需要多次操作才能达到同样的效果。在猪身上进行的试验进一步证实了这一点。当血凝块被注入肾动脉和面动脉（这些动脉的大小和结构与人类脑动脉相似）时，毫微旋转器只需约2分钟的血凝块去除过程，就能一次性将血凝块取出。影像显示血流恢复，组织分析证实血管壁内皮层完好无损。与之前最先进的抽吸装置相比，毫微旋转器的成功率更高，后者在单次抽吸过程中无法取出同一血凝块。

研究人员报告称，除栓装置在超过80%的顽固血栓病例中实现了完全血运重建，即血流完全恢复。他们指出，对于较软的血栓，成功率可能更高。赵教授指出，尽管团队最初的工作重点是清除血栓，但这种微型旋转器的应用范围可能更加广泛。他们正在探索如何将定向吸力应用于捕获和清除肾结石碎片。

△毫微旋转器的特写，它由一根可以快速旋转的长空心管组成，并在血凝块附近设有一系列翼片和狭缝，有助于形成局部吸力。图片来自 Andrew Brodhead | 斯坦福大学。

斯坦福大学的医学贡献

除了毫微旋转器之外，斯坦福大学的研究人员最近还开发了一个计算平台，克服了器官生物打印中的一个关键障碍：创建逼真的血管网络来维持实验室培育的组织。算法平台发表在《科学》杂志上，血管树生成速度比以往方法快约200倍，并集成了流体动力学以确保血流和结构可行性，并输出可3D打印的模型。概念验证打印模型包括一个包含500个分支的网络和嵌入血管的组织环，这些血管可维持人类肾脏细胞的活力。虽然目前尚未完全实现功能性血管，但这一进展使可扩展、针对特定患者的生物打印器官更接近现实。

2021年，斯坦福大学和北卡罗来纳大学教堂山分校（UNC）的研究人员开发了一种3D打印微针疫苗贴片，产生的免疫反应远强于传统注射。他们利用Carbon的CLIP技术，将锋利、可定制的微针直接打印到聚合物贴片上，克服了成型方面的限制。

测试显示，这些贴片引发的免疫反应比皮下注射强50倍，比肌肉注射强10倍。通过靶向皮肤免疫细胞，它们可以节省剂量，同时提供无痛的自我给药、更易于储存和可扩展的分发，可作为传统疫苗接种的替代方案。

(责任编辑：admin)

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