新型仿生骨材料降解周期可調(diào)節(jié)
2009-06-22 來源：科學(xué)網(wǎng)
日前，在多項國家自然科學(xué)基金、天津市自然科學(xué)基金、上海納米專項等的支持下，天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授蔡舒與上海第二軍醫(yī)大學(xué)（長征醫(yī)院）合作開展的新型仿生骨生物材料技術(shù)完成實驗室階段研究。
這種新型材料制作的仿生骨，相當(dāng)于在人體中放入了一個框架，“引導(dǎo)”患者自己的骨細胞沿著框架生長，當(dāng)人體的骨細胞長成后，框架還可以在人體內(nèi)自然消解。這種具有良好生物活性和強度的生物材料，有望成為骨修復(fù)和替代的新材料。
“這是一種鈣磷基質(zhì)的多孔支架材料，主要用于骨修復(fù)。”蔡舒對《科學(xué)時報》記者說，“放入人體中的這種‘框架’的降解周期可以通過不同的材料組成設(shè)計來實現(xiàn)調(diào)節(jié)，一般在兩個月到半年之間。”
在修復(fù)或替代因外傷、病變等造成的骨組織局部缺損或壞死中，可通過植入生物材料輔助細胞和組織在其上再生。但傳統(tǒng)材料存在兩大問題：一是由于孔隙率(材料中含孔比例)較低，在骨融合過程中會形成“磚石混凝土”式的結(jié)構(gòu)，長期不能降解而形成異物；二是孔隙率較高的材料雖具有良好的生物活性，但強度較低，應(yīng)用局限于人體非承重部位。
項目組在研究過程中，發(fā)現(xiàn)了人體骨柔韌性高于普通仿生骨的主要原因。結(jié)合這一人體生長機理，在原有制備技術(shù)的基礎(chǔ)上，項目組獲得了有利于細胞生長的微結(jié)構(gòu)。通過降解試驗、細胞培養(yǎng)和體內(nèi)動物實驗等一系列驗證，新型生物材料孔隙率可達50%~90%，可配合人體不同組織的生長所需。同時，新材料還具有較高的強度。
“這種材料的生物活性、降解速率都可以滿足醫(yī)學(xué)要求，但支架較低的生物力學(xué)性能（尤其是降解過程中，隨著材料的降解，其力學(xué)性能快速失效）是制約其作為骨修復(fù)和替代材料在臨床應(yīng)用的瓶頸！辈淌嬲f，“針對這一問題，我們已開展了大量研究并取得了較大進展，但離臨床應(yīng)用還有一定距離。目前我們研究組和上海第二軍醫(yī)大學(xué)合作人員仍繼續(xù)開展相關(guān)研究，希望在支架強韌化等方面取得突破！
這種新型材料制作的仿生骨，相當(dāng)于在人體中放入了一個框架，“引導(dǎo)”患者自己的骨細胞沿著框架生長，當(dāng)人體的骨細胞長成后，框架還可以在人體內(nèi)自然消解。這種具有良好生物活性和強度的生物材料，有望成為骨修復(fù)和替代的新材料。
“這是一種鈣磷基質(zhì)的多孔支架材料，主要用于骨修復(fù)。”蔡舒對《科學(xué)時報》記者說，“放入人體中的這種‘框架’的降解周期可以通過不同的材料組成設(shè)計來實現(xiàn)調(diào)節(jié)，一般在兩個月到半年之間。”
在修復(fù)或替代因外傷、病變等造成的骨組織局部缺損或壞死中，可通過植入生物材料輔助細胞和組織在其上再生。但傳統(tǒng)材料存在兩大問題：一是由于孔隙率(材料中含孔比例)較低，在骨融合過程中會形成“磚石混凝土”式的結(jié)構(gòu)，長期不能降解而形成異物；二是孔隙率較高的材料雖具有良好的生物活性，但強度較低，應(yīng)用局限于人體非承重部位。
項目組在研究過程中，發(fā)現(xiàn)了人體骨柔韌性高于普通仿生骨的主要原因。結(jié)合這一人體生長機理，在原有制備技術(shù)的基礎(chǔ)上，項目組獲得了有利于細胞生長的微結(jié)構(gòu)。通過降解試驗、細胞培養(yǎng)和體內(nèi)動物實驗等一系列驗證，新型生物材料孔隙率可達50%~90%，可配合人體不同組織的生長所需。同時，新材料還具有較高的強度。
“這種材料的生物活性、降解速率都可以滿足醫(yī)學(xué)要求，但支架較低的生物力學(xué)性能（尤其是降解過程中，隨著材料的降解，其力學(xué)性能快速失效）是制約其作為骨修復(fù)和替代材料在臨床應(yīng)用的瓶頸！辈淌嬲f，“針對這一問題，我們已開展了大量研究并取得了較大進展，但離臨床應(yīng)用還有一定距離。目前我們研究組和上海第二軍醫(yī)大學(xué)合作人員仍繼續(xù)開展相關(guān)研究，希望在支架強韌化等方面取得突破！
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（責(zé)任編輯：chen）
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