CN108969165B - 一种4d打印形状记忆聚合物复合材料气管支架及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种4D打印形状记忆聚合物复合材料气管支架及其制备方法，属于4D打印技术领域。本发明针对传统气管支架植入困难，以及气管支架因孔径过大造成的二次狭窄和支架孔径过小造成的气道纤毛摆动受阻的问题，以形状记忆聚合物和纳米四氧化三铁的复合物为材料，以曲边矩形为基本单元设计气管支架三维结构模型，采用熔融沉积或直写打印方法将气管支架三维结构打印成型，经静电纺丝载药覆膜后，通过体外远程激励使支架发生形状回复，得到成型后的气管支架。本发明适用于气管支架的生产。

Description

一种4D打印形状记忆聚合物复合材料气管支架及其制备方法
技术领域
本发明属于4D打印技术领域，具体涉及一种4D打印形状记忆聚合物复合材料气管支架及其制备方法。
背景技术
在医学领域气管支架被用来保持气道通畅，是作为治疗气道狭窄、维持气道正常功能的有效治疗技术，现临床采用的气管支架多为形状记忆合金支架，但因为合金材料与人体的生物相容性较差，会引起诸多相关并发症。支架孔径过大时会因细胞组织增生造成气管的二次狭窄，当支架孔径较小时会影响气管纤毛的摆动影响气道的清洁功能且影响细胞代谢的正常进行。
发明内容
针对传统气管支架植入困难，以及气管支架因孔径过大造成的二次狭窄和支架孔径过小造成的气道纤毛摆动受阻的问题，本发明提供了一种4D打印形状记忆聚合物复合材料气管支架及其制备方法，通过控制覆膜孔径达到理想孔径，实现了在手术前通过赋型的方法将支架尺寸缩小，减小植入时对患者造成的痛苦，支架到达患处时，通过体外远程激励使支架形状发生回复，起到支撑气管的医学治疗目的，覆膜上的药物可以更好的到达患处，减轻患者的相应症状。复合材料支架在体内可以降解，减少了因支架长期存在体内引发并发症的几率，避免了二次手术取出支架的风险。
本发明提供的4D打印形状记忆聚合物复合材料气管支架，所述气管支架由内部支撑骨架1与外部包裹的覆膜2构成，所述支撑骨架1的三维结构为网状，所述网状结构以曲边矩形为基本结构单元，各基本结构单元交错重复排列；所述曲边矩形的两曲边沿着中轴线BD呈轴对称，每个曲边均由4个圆弧连接构成，上下两个圆弧外凸，中间两个圆弧内凹，4个圆弧的大小相同；每个圆弧所对应圆心角α为60°～180°；所述支撑骨架(1)壁厚1～2mm，内径10～20mm，所述曲边矩形的宽边AC长为2～5mm，曲边的直线距离BD为4～10mm；所述支撑骨架2的材料为形状记忆聚合物材料。
优选地，所述形状记忆聚合物材料与覆膜材料均为形状记忆聚乳酸PLA、聚乙交酯PGA、聚乙丙交酯PGLA、聚对二氧杂环己酮PDS、聚己内脂PCL、壳聚糖、聚氨酯TPU中的一种或两种的组合，当所述的形状记忆聚合物材料或覆膜材料为两种材料的组合时，两材料之间以任意比组合。
优选地，所述气管支架壁厚1.5mm,内径20mm，所述曲边矩形的宽边AC长为5mm，曲边直线距离BD为10mm，所述曲边弧所对应圆心角为120°。
本发明还提供了上述的4D打印形状记忆聚合物复合材料气管支架的制备方法，包括如下步骤：
(1)设计气管支架三维结构模型；
(2)按步骤(1)设计的模型采用熔融沉积或直写打印方法进行打印，成型后获得4D打印的内部支撑支架；所述打印线为形状记忆聚合物复合材料，由形状记忆聚合物和纳米四氧化三铁组成；
(3)对步骤(3)获得的4D打印的内部支撑骨架进行载药覆膜；
(4)通过体外远程激励使内部支撑骨架发生形状回复，得到成型后的气管支架。
优选地，步骤2)所述形状记忆聚合物材料为形状记忆聚乳酸PLA、聚乙交酯PGA、聚乙丙交酯PGLA、聚对二氧杂环己酮PDS、聚己内脂PCL、壳聚糖、聚氨酯TPU中的一种或两种的组合；当形状记忆聚合物材料为两种的组合时，两组合的材料之间以任意比混合；所述纳米四氧化三铁在复合材料中的质量含量为6％～25％，优选为15％。
优选地，所述纳米四氧化三铁粉末的粒径为20nm。
优选地，步骤3)所述覆膜所用的材料为形状记忆聚乳酸PLA、聚乙交酯PGA、聚乙丙交酯PGLA、聚对二氧杂环己酮PDS、聚己内脂PCL、壳聚糖、聚氨酯TPU中的一种或两种的组合；当覆膜所用的材料为两种的组合时，两组合的材料之间以任意比混合。
优选地，步骤3)所述的覆膜材料的孔径为400-600μm；步骤3)所述载药覆膜方法为静电纺丝方法，覆膜过程中使用的接收装置为高速旋转的4D打印形状记忆气管支架的内部支撑支架，高速旋转转速为600rpm-2000rpm；纺丝电压15-25Kv，纺丝距离8-15cm；所用的纺丝液为形状记忆聚合物和药物的混合液,药物和聚合物质量比为(1:20)-(3:20)。
优选地，覆膜的厚度为10-100微米。
优选地，所述药物为消炎类药物、兴奋气道纤毛活动类药物、镇咳类药物中的一种或两种以上的组合，当所述药物为两种以上药物的组合时，各药物之间以任意比组合。
优选地，步骤4)所述的形状记忆聚合物复合材料气管支架体外远程激励方式为磁场驱动或红外照射驱动；所述磁场驱动的频率为27.5KHz-40KHz；所述红外灯的功率为100W-300W。
有益效果
(1)本发明气管支架所用材料为形状记忆聚合物具有形状记忆效应，形状记忆聚合物具有良好的生物相容性，植入人体后可减少免疫排斥反应等一系列并发症。植入前可通过赋形将支架直径缩小，到达患处后通过体外远程激励使气管支架形状发生回复，达到医学治疗目的，有效减轻了气管支架植入体内时对患者造成的痛苦。形状记忆聚合物还具有良好的生物可降解性，植入后一定时间内可以降解，减小了气管支架长期存在于体内引发并发症的机率，避免了二次手术取出气管支架的风险。
(2)形状记忆聚合物能够感应外界环境变化(温度、力、电磁等)的刺激，改变自身状态参数(形状、位置等)，完成形状回复过程回复至预先设定的初始形态。形状记忆聚合物具有良好的形状记忆效应可以在气管支架植入前通过赋形缩小气管支架尺寸，完成植入后在体外远程激励下回复原始设定形状，起到支撑气管的医学治疗目的。本发明形状记忆气管支架通过在形状记忆聚合物中复合纳米四氧化三铁粉末，使气管支架具备体外远程驱动条件，使支架可在磁场和红外灯的照射下完成形状回复，驱动简便，降低风险；纳米四氧化三铁粉末可以在核磁共振下显影，便于对植入支架进行追踪。
(3)4D打印技术，即用形状记忆聚合物为材料以3D打印技术为成型方法打印构件，本发明使用熔融沉积或直写打印制造技术完成4D打印形状记忆聚合物复合材料气管支架的打印成型，熔融沉积打印技术是将丝状打印线在高温挤出头中熔融挤出，挤出头在计算机的控制下，按照规划路径进行打印，最终形成三维实体构件。直写打印技术是将打印所用的“墨水”通过计算机的控制按照预先设定的轨迹在压力下挤出后层层叠加，实现构件的三维打印。3D打印技术便于设计不同三维结构，可实现气管支架结构的定制性，便于根据不同患者的不同情况进行气管支架结构的调整和修改。本发明所述的打印成型的方法赋予了气管支架复杂的三维结构，易于进行结构的修改，可实现根据不同患者的不同情况进行结构的调整和修改，在治疗方面更具有针对性。
(4)以高速旋转的4D打印的内部支撑支架为接收装置可以保证支架外部覆膜的完整性和连续性，可以保证覆膜随支架发生变形时不易造成脱落现象。静电纺丝技术可以很好的控制气管支架的孔径，将覆膜后的支架孔径控制在500微米左右。500微米的孔径既可以避免因肉芽细胞组织增生造成的气管二次狭窄，同时也可以保证细胞的正常物质交换和气道纤毛的正常摆动，有助于维持清洁的气道环境，不易引发咳嗽和感染等症状。
(5)支架进行静电纺丝覆膜时采用的纺丝液为形状记忆聚合物和药物的混合液。与支架材料相同的形状记忆聚合物可以使覆膜更好的随支架发生形变。覆膜上载有的消炎类药物可以减轻因支架植入引起的炎症反应，兴奋气道纤毛类药物可以减轻因支架植入造成的气道纤毛摆动受损，保证气道环境的清洁。镇咳类药物可以随支架更好的到达患处，提升药效。
附图说明
图1覆膜后的4D打印气管支架(圆心角120°、孔径5×10mm)，1-内部支撑骨架，2-外部包裹的覆膜。
图2 4D打印气管支架基本结构单元示意图，α-曲边弧所对应的圆心角，3-第一个外凸的圆弧,4-内凹圆弧,5-内凹圆弧，6-外凸圆弧,AC两点距离为曲边矩形的宽边长度，B、D分别为曲边矩形宽边的中点，BD为中轴线，BD两点距离即为曲边的直线距离。
图3 4D打印气管支架基本结构单元示意图。
图4 4D打印气管支架基本网状结构。
图5覆膜在电子显微镜下的结构示意图。
图6 4D打印形状记忆聚合物复合材料气管支架的内部支撑骨架(圆心角60°、孔径3×6mm)。
图7静电纺丝覆膜过程示意图，7-喷丝头，8-4D打印支架。
图8 4D打印形状记忆聚合物复合材料气管支架在磁场中的形状回复过程示意图。
图9 4D打印形状记忆聚合物复合材料气管支架的内部支撑骨架(圆心角120°、孔径5×10mm)。
图10覆膜后的4D打印气管支架(圆心角120°、孔径5×10mm)。
图11 4D打印形状记忆聚合物复合材料气管支架在红外灯下的形状回复过程。
图12 4D打印形状记忆聚合物复合材料气管支架在磁场中的形状回复过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的详细内容及其具体实施方式。
本发明的形状记忆聚合物复合材料气管支架，由内部支撑骨架(1)与外部包裹的覆膜(2)构成，内部支撑骨架以网状为基本结构，参见附图4，以曲边矩形为基本结构单元，参见附图1；首先将矩形的边设计为具有一定弧度的曲边，即形成了曲边矩形，所述曲边矩形的两曲边沿着中轴线BD呈轴对称，每个曲边均由4个圆弧连接构成，上下两个圆弧外凸，中间两个圆弧内凹，4个圆弧的大小相同；每个圆弧所对应圆心角α为60°～180°；参见附图2、图3，此种设计有利于增大形状记忆气管支架赋形时的拉伸和压缩形变量，然后采用熔融沉积或直写打印技术进行气管支架的打印成型，以高速旋转的4D打印支架为接收装置，利用静电纺丝技术对气管支架进行载药覆膜，覆膜在电子显微镜下的结构参见附图5。
将气管支架放置在磁场或红外照射下进行驱动。本发明赋予了气管支架复杂的三维结构，利用形状记忆聚合物具有的形状记忆效应，在手术前通过赋形，缩小气管支架的直径，减小植入时对患者造成的伤害。通过在形状记忆聚合物中复合纳米四氧化三铁粉末，实现了气管支架的体外远程驱动效应，在支架到达患处后，通过体外远程激励使形状发生回复，达到支撑气管的医学治疗目的。结合静电纺丝技术，以高速旋转的4D打印气管支架为接收器进行载药覆膜，控制覆膜孔径在理想孔径范围内。所用纺丝液为形状记忆聚合物和药物的混合液，与支架材料相同的形状记忆聚合物可以使覆膜随支架发生形变不易造成覆膜的脱落，载有的消炎类药物可以减轻因支架的植入引起的炎症反应，兴奋气道纤毛类药物可以减轻因支架植入造成的气道纤毛摆动受损，保证气道环境的清洁。镇咳类药物可以随支架更好的到达患处，提升药效。
下述各实施例中所述的试剂均可通过商业化途径购买获得。
下述实施例中所述的气管支架孔径大小，如3×6mm，即为曲边矩形的宽边AC×曲边直线距离BD间的长度。
实施例1.4D打印形状记忆聚合物复合材料气管支架的制备方法。
(1)以曲边矩形为基本结构单元设计气管支撑骨架三维结构，所述气管支撑骨架的基本结构为网状，每个圆弧所对应圆心角为60°，支撑骨架孔径为3×6mm，壁厚1.5mm，直径10mm，参见附图6所示。
(2)采用熔融沉积3D打印技术完成形状记忆聚合物复合材料气管支撑骨架的成型打印，打印线为纳米四氧化三铁粉末质量含量为10％的聚乳酸复合材料标准打印线，所述纳米四氧化三铁粉末粒径为20nm；打印速度40mm/s，层厚0.2mm，挤出头温度205℃，热床温度70℃。
(3)以高速旋转的4D打印气管支撑骨架为接收装置，利用静电纺丝技术对气管支撑骨架进行载药覆膜，覆膜材料为形状记忆聚乳酸，孔径为400μm；高速旋转速度为600rpm,纺丝液质量浓度为5％，纺丝电压为15KV，纺丝距离为8cm，载药为兴奋纤毛活动类药物(拟胆碱药)，载药量为1:20(药物和聚合物质量比)。静电纺丝覆膜过程参见附图7，覆膜的厚度为10微米，完成覆膜后的气管支架示意图参见附图1。
(4)将打印的形状记忆聚合物复合材料气管支架升温至玻璃化转变温度，即升温至70℃以上对气管支架进行赋形，即，施加外力保持5-10s至支架降至室温，气管支架被赋予临时形状，将赋形后的气管支架放置在磁场中，磁场强度30KHz，在磁场的激励下完成形状回复。磁场回复过程参见附图8，得到成型后的气管支架。
实施例2.4D打印形状记忆聚合物复合材料气管支架的制备方法。
(1)以曲边矩形为基本结构单元设计气管支撑骨架三维结构，所述气管支撑骨架的基本结构为网状，曲边弧所对应圆心角为120°，气管支撑骨架孔径为5×10mm，壁厚1.5mm，直径10mm，参见附图9所示。
(2)采用熔融沉积3D打印技术完成形状记忆聚合物复合材料气管支撑骨架的成型打印，打印线为纳米四氧化三铁粉末质量含量为15％的聚乳酸复合材料标准打印线，所述纳米四氧化三铁粉末粒径为20nm；打印速度40mm/s，层厚0.2mm，挤出头温度205℃，热床温度70℃。
(3)以高速旋转的4D打印气管支撑骨架为接收装置，利用静电纺丝技术对气管支撑骨架进行载药覆膜，覆膜材料为形状记忆聚乳酸，孔径为500μm；高速旋转速度为1000rpm,纺丝液质量浓度为10％，纺丝电压为20KV，纺丝距离为10cm，载药为兴奋纤毛活动类药物(拟肾上腺素药)，载药量为2:20(药物和聚合物质量比)静电纺丝覆膜过程参见附图7，覆膜的厚度为60微米，完成覆膜后的气管支架示意图参见附图10。
(4)将打印的形状记忆聚合物复合材料气管支架升温至玻璃化转变温度，即升温至70℃以上对气管支架进行赋形，即，施加外力保持5-10s至支架降至室温，气管支架被赋予临时形状，将赋形后的气管支架放置于红外灯的照射下完成形状回复过程，红外灯功率100W。回复过程参见附图11，得到成型后的气管支架。
实施例3.4D打印形状记忆聚合物复合材料气管支架的制备方法。
(1)以曲边矩形为基本结构单元设计气管支撑骨架三维结构，所述气管支撑骨架的基本结构为网状，曲边弧所对应圆心角为180°，气管支撑骨架孔径为5×10mm，壁厚1.5mm，直径20mm。
(2)采用熔融沉积3D打印技术完成形状记忆聚合物复合材料气管支撑骨架的成型打印，打印线为纳米四氧化三铁粉末质量含量为20％的聚乳酸复合材料标准打印线，所述纳米四氧化三铁粉末粒径为20nm；打印速度40mm/s，层厚0.2mm，挤出头温度205℃，热床温度70℃。
(3)以高速旋转的4D打印气管支撑骨架为接收装置，利用静电纺丝技术对气管支撑骨架进行载药覆膜，覆膜材料为形状记忆聚乳酸，孔径为600μm；高速旋转速度为1500rpm,纺丝液质量浓度为15％，纺丝电压为25KV，纺丝距离为15cm，载药为消炎类药物，载药量为3:20(药物和聚合物质量比)静电纺丝覆膜过程参见附图7，覆膜的厚度为80微米。
(4)将4D打印形状记忆聚合物复合材料气管支架升温至玻璃化转变温度，即升温至70℃以上对气管支架进行赋形，即，施加外力保持5-10s至支架降至室温，气管支架被赋予临时形状，将赋形后的气管支架放置在磁场中，磁场强度27.5KHz，在磁场的激励下完成形状回复。形状回复过程参见附图12，得到成型后的气管支架。
实施例4.4D打印形状记忆聚合物复合材料气管支架的制备方法。
(1)以曲边矩形为基本结构单元设计气管支撑骨架三维结构，所述气管支撑骨架三维结构的基本结构为网状，曲边弧所对应圆心角为60°，气管支架孔径为3×6mm，壁厚1.5mm，直径20mm。
(2)采用直写打印技术完成形状记忆聚合物复合材料气管支撑骨架的成型打印，打印“墨水”为纳米四氧化三铁粉末质量含量为10％的聚乳酸复合溶液，所述纳米四氧化三铁粉末粒径为20nm；打印速度0.5mm/s，内径喷嘴为100微米，压力为1.4Mpa。
(3)以高速旋转的4D打印气管支撑骨架为接收装置，利用静电纺丝技术对气管支撑骨架进行载药覆膜，覆膜材料为形状记忆聚乳酸，孔径为600μm；高速旋转速度为800rpm,纺丝液质量浓度为12％，纺丝电压为17KV，纺丝距离为13cm，载药为兴奋纤毛活动类药物(拟胆碱药)，载药量为1:20(药物和聚合物质量比)静电纺丝覆膜过程参见附图7，覆膜的厚度为90微米。
(4)将4D打印形状记忆聚合物复合材料气管支架升温至玻璃化转变温度，即升温至70℃以上对气管支架进行赋形，即，施加外力保持5-10s至支架降至室温，气管支架被赋予临时形状，将赋形后的气管支架放置在磁场中，磁场强度40KHz，在磁场的激励下完成形状回复，得到成型后的气管支架。
实施例5.4D打印形状记忆聚合物复合材料气管支架的制备方法。
(1)以曲边矩形为基本结构单元设计气管支撑骨架三维结构，所述气管支撑骨架三维结构的基本结构为网状，曲边弧所对应圆心角为120°，气管支架孔径为3×6mm，壁厚1.5mm，直径20mm。
(2)采用直写打印技术完成形状记忆聚合物复合材料气管支撑骨架的成型打印，打印“墨水”为纳米四氧化三铁粉末质量含量为25％的壳聚糖复合溶液，所述纳米四氧化三铁粉末粒径为20nm；打印速度0.4mm/s，内径喷嘴为100微米，压力为1.7Mpa。
(3)以高速旋转的4D打印气管支撑骨架为接收装置，利用静电纺丝技术对气管支撑骨架进行载药覆膜，覆膜材料为形状记忆聚乳酸，孔径为500μm；高速旋转速度为2000rpm,纺丝液质量浓度为15％，纺丝电压为25KV，纺丝距离为15cm，载药为镇咳类药物，载药量为3:20(药物和聚合物质量比)。静电纺丝覆膜过程参见附图7，覆膜的厚度为100微米。
(4)将4D打印形状记忆聚合物复合材料气管支架升温至玻璃化转变温度，即升温至70℃以上对气管支架进行赋形，即，施加外力保持5-10s至支架降至室温，气管支架被赋予临时形状，将赋形后的气管支架放置在红外灯下照射，红外灯功率为300W，得到成型后的气管支架。
实施例6.4D打印形状记忆聚合物复合材料气管支架的制备方法。
(1)以曲边矩形为基本结构单元设计气管支撑骨架三维结构，所述气管支撑骨架三维结构的基本结构为网状，曲边弧所对应圆心角为180°，气管支架孔径为3×6mm，壁厚1.5mm，直径20mm。
(2)采用直写打印技术完成形状记忆聚合物复合材料气管支撑骨架的成型打印，打印“墨水”为纳米四氧化三铁粉末质量含量为10％的聚乳酸复合溶液，所述纳米四氧化三铁粉末粒径为20nm；打印速度0.6mm/s，内径喷嘴为100微米，压力为1.5Mpa。
(3)以高速旋转的4D打印气管支撑骨架为接收装置，利用静电纺丝技术对气管支撑骨架进行载药覆膜，覆膜材料为形状记忆聚乳酸，孔径为500μm；高速旋转速度为600rpm,纺丝液浓度为5％，电压为25KV，距离为13cm，载药为消炎类药物，载药量为1.5:20(药物和聚合物质量比)。静电纺丝覆膜过程参见附图7，覆膜的厚度为90微米。
(4)将4D打印形状记忆聚合物复合材料气管支架升温至玻璃化转变温度，即升温至70℃以上对气管支架进行赋形，即，施加外力保持5-10s至支架降至室温，气管支架被赋予临时形状，将赋形后的气管支架放置在红外灯下照射，红外灯功率为200W，得到成型后的气管支架。
实施例7.4D打印形状记忆聚合物复合材料气管支架的制备方法。
(1)以曲边矩形为基本结构单元设计气管支撑骨架三维结构，所述气管支撑骨架三维结构的基本结构为网状，曲边弧所对应圆心角为120°，气管支架孔径为2×4mm，壁厚1mm，直径10mm。
(2)采用直写打印技术完成形状记忆聚合物复合材料气管支撑骨架的成型打印，打印“墨水”为纳米四氧化三铁粉末质量含量为16％的聚氨酯复合溶液，所述纳米四氧化三铁粉末粒径为20nm；打印速度0.4mm/s，内径喷嘴为100微米，压力为1.6Mpa。
(3)以高速旋转的4D打印气管支撑骨架为接收装置，利用静电纺丝技术对气管支撑骨架进行载药覆膜，覆膜材料为聚氨酯。高速旋转速度为1600rpm,纺丝液浓度为10％，纺丝电压为25KV，纺丝距离为9cm，载药为消炎类药物，载药量为2:20(药物和聚合物质量比)。静电纺丝覆膜过程参见附图7，覆膜的厚度为90微米
(4)将4D打印形状记忆聚合物复合材料气管支架升温至玻璃化转变温度，即升温至70℃以上对气管支架进行赋形，即，施加外力保持5-10s至支架降至室温，气管支架被赋予临时形状，将赋形后的气管支架放置在磁场中，磁场强度35KHz，在磁场的激励下完成形状回复，得到成型后的气管支架。
以上所述仅为本发明的优选实例，并不用于限制本发明，本发明可以有各种更改和变化，凡对本发明所作的任何修改，等同替换，改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种4D打印形状记忆聚合物复合材料气管支架，其特征在于，所述气管支架由内部支撑骨架(1)与外部包裹的覆膜(2)构成，所述支撑骨架(1)的三维结构为网状结构，所述网状结构以曲边矩形为基本结构单元，各基本结构单元交错重复排列；所述曲边矩形的两曲边沿着中轴线BD呈轴对称，每个曲边均由4个圆弧连接构成，上下两个圆弧外凸，中间两个圆弧内凹，4个圆弧的大小相同；所述支撑骨架的打印线为形状记忆聚合物复合材料，由形状记忆聚合物材料和纳米四氧化三铁组成；所述形状记忆聚合物材料与覆膜材料均为形状记忆聚乳酸PLA、聚乙交酯PGA、聚乙丙交酯PGLA、聚对二氧杂环己酮PDS、聚己内脂PCL、壳聚糖、聚氨酯TPU中的一种或两种的组合；所述气管支架的壁厚1.5mm，内径20mm，所述曲边矩形的宽边AC长为5mm，曲边直线距离BD为10mm，所述圆弧所对应圆心角为120°；覆膜材料的孔径为400~600μm。
2.权利要求1所述的4D打印形状记忆聚合物复合材料气管支架的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）设计气管支架三维结构模型；
（2）按步骤（1）设计的模型采用熔融沉积或直写打印方法进行打印，成型后获得4D打印的内部支撑骨架；
（3）对步骤（2）获得的4D打印的内部支撑骨架进行载药覆膜；
（4）通过体外远程激励使内部支撑骨架发生形状回复，得到成型后的气管支架；
所述纳米四氧化三铁在形状记忆聚合物复合材料中的质量含量为6.0%～25.0%。
3.根据权利要求2所述的4D打印形状记忆聚合物复合材料气管支架的制备方法，其特征在于，步骤3）所述载药覆膜方法为静电纺丝方法，覆膜过程中使用的接收装置为高速旋转的4D打印形状记忆聚合物复合材料气管支架的内部支撑骨架，高速旋转转速为600rpm~2000rpm；纺丝电压15~25Kv，纺丝距离8~15cm；所用的纺丝液为形状记忆聚合物复合材料和药物的混合液，药物和形状记忆聚合物复合材料质量比为（1:20）~（3:20）。
4.根据权利要求3所述的4D打印形状记忆聚合物复合材料气管支架的制备方法，其特征在于，所述药物为消炎类药物、兴奋气道纤毛活动类药物、镇咳类药物中的一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求2所述的4D打印形状记忆聚合物复合材料气管支架的制备方法，其特征在于，步骤4）所述体外远程激励方式为磁场驱动或红外照射驱动；所述磁场驱动的频率为27.5KHz ~40KHz；红外灯的功率为100W~300W。
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