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理大研发新型植骨材料,支持3D打印,还能直接注射!

日期:2021/11/2 14:31:24 阅读:129
骨折是最常见的骨科伤患之一,据统计,每个人在一生中,平均会经历两次骨折*。普通的骨折只需要打石膏或利用支架固定损伤部位,即会自然愈合;但如果骨折出现严重碎裂的情况,则可能需要进行植骨。

目前主要的植骨材料包括天然植骨材料和人工植骨材料。一般而言,天然植骨材料的生物活性较高,但支撑力不足;合成植骨材料有足够的强度,但较难塑形;可注射的人工植骨聚合物材料则难以承载生物活性分子。

有鉴于此,理大生物医学工程学系副教授赵昕博士率领团队研发了“光交联纳米复合仿生植骨材料”。这一新型材料集天然和人工植骨材料的优点于一身,可以说是目前最全面的解决方案。


赵昕博士(中)及其团队


传统植骨方法


植骨疗法是通过移植骨质组织填补缺损的骨体,至今已有逾百年历史,一直是治疗因疾病或创伤引起的严重骨体缺损的黄金标准。传统的植骨方法是收集患者自体或骨库的骨质组织,将其先磨成膏状,再以注射方式填补患者的骨体缺损处,作为“种子”诱导骨细胞再生。

赵昕博士介绍:“传统植骨的优点是排斥风险相对较低,但如果采用自体骨移植,患者的供骨位置可能会有疼痛或不适的情况发生。”此外,磨成膏状的骨质组织没有硬度,不能为有缺损的骨体提供支撑力,因此患者在手术后需要较长的臥床时间,恢复进度也较慢。“最近的研究发现,负重运动对于骨科手术后的愈合非常重要。如果人工植骨材料可以提供足够的承托力,就能让伤患处在手术后立即有负重能力,这对骨骼细胞再生及痊愈有莫大的帮助。”赵博士补充道。

3D打印的光交联纳米复合仿生植骨材料


人工植骨材料


近年来,人工植骨材料受到医学界的广泛关注。赵博士指出,部分人工植骨材料虽然具备一定硬度,能支撑有缺损的骨体,但却不易被塑造或加工至适合缺损处或手术位置的形状。

至于可注射的人工植骨聚合物材料,它们虽然容易塑形,但往往要经高温加热定型,或者含有有机溶剂,而这些都会破坏生物活性分子,因此可注射的人工植骨材料不能和生物活性分子融合,如能促进骨细胞再生和新陈代谢、加快骨骼愈合的骨再生因子等。“为此,我们致力研发最全面的人工植骨材料,希望能够集合天然和人工植骨材料的所有优点,同时除去它们的缺点。”赵博士说。


光交联纳米复合仿生植骨材料


赵昕博士及其团队开发的突破性人工植骨材料是一种以聚合物单体为基础、模仿人体骨骼结构的膏状物,可用3D打印的方式预先制成多孔支架,再裁成手术部位的形状;也可在手术过程中直接注射至骨折处,填补缺损。该材料只需暴露在36℃的紫外线下140秒,便可凝固并达到一定强度,如此,伤患处便能在手术后立即负重。该材料还可激活细胞的信息传导路径,刺激伤患处的骨细胞和血管再生、加速复原。此外,由于光交联纳米复合仿生植骨材料不需要高温定型,也不含有机溶剂,因此可承载生物活性分子以作长效释放、更全面地促进骨骼修复。



光交联纳米复合仿生植骨材料支持3D打印和注射施用


2021年3月,光交联纳米复合仿生植骨材料在2021年瑞士日内瓦国际发明展网上特别展览中摘得银奖殊荣。


*资料来源:https://www.osteo-pharma.com/bone-fracture-facts/