斯坦福大学研究人员开发了一种突破性3D打印设备——“毫旋器”，该设备能够在数分钟内有效清除致中风血栓。与传统的血栓切割方法不同，毫旋器通过快速旋转压缩血栓，使其体积缩小多达90%，大大提高了清除效率，尤其对大型、密集的血栓效果显著。早期测试表明，该设备不仅能迅速恢复血流，还能在不造成新阻塞的情况下安全有效地移除血栓。毫旋器还可用于药物精确递送，为未来的血栓治疗开辟了新的方向。此外，该技术还有潜力应用于肾结石等其他医疗领域。
斯坦福大学的研究人员开发了一种新的医疗设备，可能会改变医生去除血栓的方式。
血栓可能会堵塞动脉和静脉，导致中风、心脏病发作或肺部堵塞。医生通常使用机械性血栓切除术来去除血栓，通常通过吸引、支架取回器或将血栓分解的方法。尽管这些方法拯救生命，但在高达30%的病例中，它们失败，尤其是对于较大、较密集的血栓，而且这些方法也有可能释放碎片，导致新的堵塞。
斯坦福团队在arXiv上发布的研究中设计了一种3D打印设备，名为“毫旋器”，它与当前的方法不同，通过压缩和重塑血栓而不是将其切开。这项研究由机械工程系的助理教授赵瑞克（Ruike Renee Zhao）领导，早期测试表明，它可能使中风、肺栓塞和其他与血栓相关的疾病治疗变得更快、更安全和更有效。
斯坦福大学教授Jeremy J. Heit和Renee Zhao演示了如何通过人类循环系统的实物模型插入毫旋器。
照片来源：Aaron Kehoe | 斯坦福大学。
高速旋转器安全地压缩血栓
为了开发毫旋器，团队使用了高分辨率立体光刻（SLA）和数字光处理（DLP）3D打印技术。使用Formlabs 3+ SLA 3D打印机和Formlabs灰色树脂，制造了一个较大的2.5毫米版本。
较小的射线不透明版本（1.5毫米、1.3毫米和1.2毫米）则在一台定制的数字光处理打印机上打印，该打印机使用385纳米的UV-LED投影仪以及与硫酸钡和氧化铁混合的树脂。这些添加的材料使得设备在荧光透视成像过程中变得可见，这对于实时引导手术至关重要。
当毫旋器到达血栓时，它会迅速旋转并将血栓压在其表面。这种旋转运动将红血球挤出并压缩血栓的纤维蛋白结构，减少其大小最多可达90%。这样，较小、较密集的血栓可以更容易地被移除。研究人员将这一过程与将棉球卷成更小的过程作比较。
在实验室实验中，毫旋器以惊人的速度减少了血栓的大小。富含红血球的血栓在几秒钟内缩小，而富含纤维蛋白的血栓（这些血栓通常更坚固且对现有设备更具抗性）也能在几分钟内显著缩小。该设备还在不同粘度的液体中表现良好，模拟了人类血液的自然变化。
毫旋器还可以适应将药物直接送到堵塞部位。在一次演示中，研究人员将染料装入设备的中空核心，并展示了通过调整旋转速度可以控制药物释放速度。这个功能可能将来能够更精确地递送溶栓药物，从而减少副作用。
接着，研究人员在使用荧光透视成像的现实血管模型中测试了该设备，这种成像是医生在实际手术中使用的。在肺栓塞模型中，毫旋器在约45秒内清除了堵塞，远低于一分钟。
同样，在脑动脉中风模型中，它仅用了8秒钟就恢复了血流，并在一次尝试中完全清除了血栓。这个结果尤其显著，因为当前的设备通常需要多次操作才能实现相同的效果。
在猪的实验中也进一步确认了这一结果。当血栓被引入到肾脏和面部动脉中（这些动脉的大小和结构类似于人类脑动脉时），毫旋器在大约2分钟的血栓去除过程中，通过一次操作便完全去除了这些血栓。
成像显示血流得到了恢复，组织分析证实血管壁的内皮层完好无损。当与一款最先进的吸引设备进行比较时，后者未能在一次操作中去除相同的血栓，而毫旋器则展示了更高的成功率。
研究人员报告称，在处理坚硬血栓的案例中，该设备实现了超过80%的完全再血管化（即完全恢复血流）。他们还指出，对于较软的血栓，成功率可能会更高。
赵瑞克指出，尽管该团队的初步工作集中在去除血栓上，但毫旋器可能具有更广泛的应用。他们已经开始探索如何将其靶向吸力应用于捕捉和清除肾结石碎片。
毫旋器特写，设备由一个长而中空的管子组成，能够快速旋转，管子附近有一系列鳍片和裂缝，帮助创造局部吸力。
照片来源：Andrew Brodhead | 斯坦福大学。
斯坦福大学的医学贡献
除了毫旋器，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：创建能够维持实验室培养组织的真实血管网络。
该算法的发布在《科学》期刊上，生成血管树的速度是以往方法的200倍，整合了流体动力学以确保血液流动和结构可行性，并输出3D可打印模型。概念验证打印包括一个拥有500个分支的血管网络，以及嵌入血管的组织环，这些组织环能保持人类肾细胞存活。虽然这些血管尚未完全功能化，但这一进展使得规模化、患者特定的生物打印器官离现实又近了一步。
在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，其免疫反应远强于传统注射。通过Carbon的CLIP技术，他们直接将锋利、可定制的微针打印到聚合物贴片上，克服了模具的局限性。
在测试中，这些贴片激发的免疫反应比皮下注射强50倍，比肌肉注射强10倍。通过针对皮肤免疫细胞，它们实现了潜在的剂量节约，同时提供无痛自我给药、更易存储和可扩展分发，为传统疫苗接种提供了替代方案。
