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理大研發新型植骨材料,支持3D打印,還能直接注射!

日期:2021/11/2 14:31:24 閱讀:57
骨折是最常見的骨科傷患之一,據統計,每個人在一生中,平均會經歷兩次骨折*。普通的骨折只需要打石膏或利用支架固定損傷部位,即會自然愈合;但如果骨折出現嚴重碎裂的情況,則可能需要進行植骨。

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較高,但支撐力不足;合成植骨材料有足夠的強度,但較難塑形;可注射的人工植骨聚合物材料則難以承載生物活性分子。

有鑒于此,理大生物醫學工程學系副教授趙昕博士率領團隊研發了“光交聯納米復合仿生植骨材料”。這一新型材料集天然和人工植骨材料的優點于一身,可以說是目前最全面的解決方案。


趙昕博士(中)及其團隊


傳統植骨方法


植骨療法是通過移植骨質組織填補缺損的骨體,至今已有逾百年歷史,一直是治療因疾病或創傷引起的嚴重骨體缺損的黃金標準。傳統的植骨方法是收集患者自體或骨庫的骨質組織,將其先磨成膏狀,再以注射方式填補患者的骨體缺損處,作為“種子”誘導骨細胞再生。

趙昕博士介紹:“傳統植骨的優點是排斥風險相對較低,但如果采用自體骨移植,患者的供骨位置可能會有疼痛或不適的情況發生。”此外,磨成膏狀的骨質組織沒有硬度,不能為有缺損的骨體提供支撐力,因此患者在手術后需要較長的臥床時間,恢復進度也較慢。“最近的研究發現,負重運動對于骨科手術后的愈合非常重要。如果人工植骨材料可以提供足夠的承托力,就能讓傷患處在手術后立即有負重能力,這對骨骼細胞再生及痊愈有莫大的幫助。”趙博士補充道。

3D打印的光交聯納米復合仿生植骨材料


人工植骨材料


近年來,人工植骨材料受到醫學界的廣泛關注。趙博士指出,部分人工植骨材料雖然具備一定硬度,能支撐有缺損的骨體,但卻不易被塑造或加工至適合缺損處或手術位置的形狀。

至于可注射的人工植骨聚合物材料,它們雖然容易塑形,但往往要經高溫加熱定型,或者含有有機溶劑,而這些都會破壞生物活性分子,因此可注射的人工植骨材料不能和生物活性分子融合,如能促進骨細胞再生和新陳代謝、加快骨骼愈合的骨再生因子等。“為此,我們致力研發最全面的人工植骨材料,希望能夠集合天然和人工植骨材料的所有優點,同時除去它們的缺點。”趙博士說。


光交聯納米復合仿生植骨材料


趙昕博士及其團隊開發的突破性人工植骨材料是一種以聚合物單體為基礎、模仿人體骨骼結構的膏狀物,可用3D打印的方式預先制成多孔支架,再裁成手術部位的形狀;也可在手術過程中直接注射至骨折處,填補缺損。該材料只需暴露在36℃的紫外線下140秒,便可凝固并達到一定強度,如此,傷患處便能在手術后立即負重。該材料還可激活細胞的信息傳導路徑,刺激傷患處的骨細胞和血管再生、加速復原。此外,由于光交聯納米復合仿生植骨材料不需要高溫定型,也不含有機溶劑,因此可承載生物活性分子以作長效釋放、更全面地促進骨骼修復。



光交聯納米復合仿生植骨材料支持3D打印和注射施用


2021年3月,光交聯納米復合仿生植骨材料在2021年瑞士日內瓦國際發明展網上特別展覽中摘得銀獎殊榮。


*資料來源:https://www.osteo-pharma.com/bone-fracture-facts/




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