2026年10月20日，由西班牙IMDEA材料研究所和马德里理工大学（UPM）牵头的国际研究团队，开发出一种可直接3D打印成形的镍钛合金编织式血管支架。这种结构借鉴传统纺织物的编织原理，在受压时，不同金属丝状单元可以相互滑移并改变夹角，因此能够承受大幅度变形而不发生明显损伤。测试显示，经过后处理后的支架可被压缩至原始直径的50%，随后仍能恢复超过90%的形状。
△3D打印镍钛合金主动脉瓣膜。图片来自IMDEA。
相关研究成果以题为“Additive manufacturing ofsuperelastic NiTi braided metamaterials: an innovative strategy for engineeringminimally invasive vascular medical devices”的论文发表在《npjMetamaterials》（Nature旗下期刊）。研究团队同时为这一单步打印超弹性编织结构的工艺申请了专利。
相比传统增材制造中常见的金属晶格支架，这种“编织式”结构表现出更高的柔顺性。研究结果显示，慢性外向力（Chronic Outward Force，COF）最高可比3D打印晶格结构降低约5倍，这意味着植入后对血管壁施加的持续压力更小，有望降低血管损伤和血栓形成风险。这项技术尤其面向需要经导管输送的植入物。此类器械必须先被压缩进细小导管，经血管输送至目标位置后再自行展开恢复形状，而传统3D打印晶格结构在大变形过程中容易快速变硬，局部应变接近25%时还可能面临断裂风险。研究团队希望通过“金属编织”结构，在保留镍钛合金超弹性的同时，进一步实现更复杂、更加个性化的植入物几何设计。
打印支架的性能如何
研发团队的设计借鉴了编织物的原理。在编织物中，交织的细丝彼此滑动，并在受力时改变角度，从而使结构能够折叠和展开而不会对任何单个元件造成应力。目前医学上使用的晶格支架也遵循同样的原理。直接用镍钛合金（一种以超弹性著称的镍钛合金）打印支架，避免了用单根金属丝编织结构。本研究的作者之一卡洛斯·阿吉拉尔·维加博士说：“另一方面，晶格结构可以很容易地适应所需的大变形，同时保持结构完整性和弹性恢复能力。”由于打印件表面过于粗糙，无法直接植入，研究人员采用化学蚀刻和电抛光工艺进行了表面处理。这种处理使每根纤维的直径减少了47.7%，横截面积缩小了71.1%。处理后的支架能够承受压缩至初始直径的50%，并保持90%以上的弹性恢复率。
△镍钛支架的制造和后处理验证
研究团队对多个原型产品进行了测试，并对照此类设备的标准机械性能指标进行了评估。其中一项关键测试是让每个原型产品经历一次压缩-释放循环，模拟设备装入导管并在治疗部位释放的过程。
为什么传统打印晶格结构会存在不足
经导管植入物必须压缩成细管，穿过血管，并在不造成永久性损伤的情况下重新打开，形状通常根据特定患者的情况量身定制。大多数增材制造的金属植入物采用晶格结构，即由刚性支柱组成的网格，可通过弯曲实现形变。研究发现，这些晶格结构在受压时会急剧变硬，对动脉壁施加过大压力，并且当应变接近25%时，存在断裂的风险。Aguilar Vega说道：“采用传统增材制造技术制造的晶格结构无法实现经导管应用所需的高度可逆形变。”他指出，镍钛合金器械应用广泛，但目前的制造方法存在根本性的几何限制，制约了产品的优化和个性化。
下一步：实验室安全测试，然后是大脑
这些装置尚未在活体组织中进行测试。在进行任何患者试验之前，这些编织物必须通过体外生物相容性测试和动物实验。除了心血管应用之外，研究人员认为神经血管植入物是下一个主要目标。这类植入物能够到达目前设备难以触及的大脑深处病变区域。这意味着需要进一步缩小复杂的镍钛结构。该团队指出，采用金属悬浮液的双光子聚合技术是一种超高精度打印方法，也是可行的方案之一。他们还提出赋予植入物磁性，以便利用磁场进行远程引导。
△3D打印支架原型。图片来自IMDEA。
弥合超弹性植入物个性化差距
这项晶格支架研究拓展了IMDEA材料研究所和马德里理工大学(UPM)的研究方向，旨在使打印镍钛诺合金的性能与传统加工合金相媲美，从而提供更高的弹性和可恢复应变。
2026年2月， IMDEA材料研究所和UPM在《虚拟和物理原型》期刊上发表了一篇关于激光粉末床熔融(LPBF)镍钛诺合金的算法设计框架论文：Superelastic 3D printednitinollattices and wovens lead to dramatic variations ofmechanical propertiesbydesign。论文展示了管状晶格和圆柱形编织结构，刚度、承载能力、能量吸收和韧性均可通过几何形状进行调节。这项工作得到了马德里自治区资助的iMPLANTS-CM计划的支持，并引入了编织概念。这项新研究将其转化为一种类似支架的装置，并进行了植入级表面处理和导管加载测试。
其他研究团队也致力于使用不同材料定制支架。在西北大学，工程师吉列尔莫·阿米尔和程孙利用微型连续液相界面打印技术（microCLIP）以柑橘类聚合物为原料，打印出可生物降解的支架。该工艺可在不到四分钟的时间内生产多达100个部件，而且这些支架有可能携带抗凝剂。他们的目标是取代标准尺寸的金属支架，因为这些支架需要医生为每位患者评估最合适的尺寸。
埃因霍温理工大学也采用了类似的聚合物材料方案，用于儿童血管支架。该校研究人员 开发了一种用于狭窄或脆弱心脏动脉的自膨胀、可生物降解支架，并选择了一种柔性热塑性共聚酯材料而非镍钛合金。在模拟挤压试验的指导下，研究团队使用桌面式熔融沉积成型（FDM）系统打印了直径为10毫米的支架，并计划开展动物实验来追踪支架的降解情况。
以往的研究尝试用可降解聚合物替代金属，而IMDEA和UPM则将目光投向了镍钛诺合金本身。他们的编织模型表明，这种合金可以打印成患者定制的形状，同时又不失其作为临床标准材料所具备的柔韧性。
来源：南极熊
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