柔软的支架，在紫外线照射下变硬，使其舒适，定制适合

气道支架常用于气管和支气管需要支撑时，如患有气管支气管软化症的儿童和成人，他们的气道在正常呼吸时变得“松软”并塌陷。这种情况可发生在先天性心脏异常(主要心脏血管压迫气管)和严重的复发性支气管炎。

但是现有的气道支架有局限性。有些设计可能会不合时宜。有些会阻碍黏液通过气道的正常运输，导致黏液堵塞。其他设计可能会嵌入气管组织，使它们难以安全取出。对于气道正在生长、需要定期更换支架的儿童来说，这是一个问题。

波士顿儿童医院Pierre Dupont博士的实验室与心脏外科医生Aditya Kaza博士和他的团队合作开发了一种新的气道支架设计，可能会克服这些问题。上周在先进功能材料在美国，这种支架不会阻碍黏液流动，易于取出，还可以根据患者的解剖结构实时成型，创造出舒适的定制贴合。

Kaza说:“临床医生对气管支气管软化症认识的提高导致了更多这类病例得到诊断。”“一种多功能定制支架将填补这些复杂患者(包括儿童和成人)治疗的巨大空白。”

升级现有的气道支架

在提出最终原型之前，Dupont、Kaza和同事们进行了几次迭代。

“最初，我们问，‘我们能否设计出一种气道支架，既允许黏液流动，又容易取出?’”杜邦说，他是波士顿儿童医院儿童心脏生物工程实验室的负责人。

最初的设计是一个螺旋形的金属支架。在动物研究中，这种设计允许粘液运输。杜邦说:“此外，由于螺旋形，它可以保持在原位，很少滑动。”“你可以拧下它，在不撕裂气道的情况下取出它。”

该团队将利用美国国立卫生研究院的小企业奖将该版本商业化。但与此同时，与研究经费来自NIH的研究人员，他们已经着手解决最后一个问题:将支架安装到形状不规则的气道上。

设计可定制的支架

一些外科医生尝试为患者定制支架，方法是将几种不同的支架拼凑在一起，或者通过充气气球来定制金属支架的形状。然而，这个过程是困难和耗时的，严重依赖临床医生的技能，并不总是产生好的结果。其他研究人员已经尝试使用3D打印来制作定制支架。但这需要几天的工作。杜邦和卡扎想要一种可以当场定制的支架。

他们的新型气道支架保留了螺旋形设计，但去掉了金属。相反，它使用了一种柔软而有弹性的聚合物材料，因此临床医生可以根据气道壁的尺寸来安装它。

“你可以适应任何形状的解剖结构，”杜邦说。

在他的设想中，临床医生将放置支架，充气内部气球使支架紧贴气道壁，并使用紫外线使支架固定。然后他们会把气球放气并取出来。

杜邦、卡扎和他们的团队将这种方法用于实验——在实验室模型和动物身上——并展示了它在快速支撑塌陷的气管和支气管方面的潜力。支架在动物体内停留了一周，然后很容易被取出。实验表明黏液在气道中畅通无阻。

杜邦说:“我们制造了微小的特氟龙‘冲浪板’，把它们固定在黏液上，然后看到它们在支架中移动。”“它们完全从气管里被清除了。”

未来的计划

研究人员认为，他们的方法也可以用于其他类型的医疗植入物，如充气式心脏瓣膜，用于治疗的支架移植主动脉瘤左心耳的闭塞装置，先天性心脏缺陷的修复。

目前，杜邦、Kaza和同事们正在努力确认他们的设备——他们已经为其提交了专利申请——可以保存气道开放临床相关时间(约三个月)。然后，他们将与临床医生一起制定最终的系统规格，并最终开始在成人身上测试该设备。

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