靈巧粘接骨碎片并誘導骨再生，“柔性成骨膠水”

組織匹配再生醫學研究中，“真”和“假”究竟有何區別？如何實現“真”和“假”的完美統一，從而讓植入的再生醫學材料真正“活”起來，實現“假”組織“真”功能，是骨科再生醫學材料科學家經常思考的問題。

骨折，作為運動系統最為常見的損傷之一，每年在全球范圍內危及著數千萬人的健康和生活。

近年來，高度粉碎性骨折不僅給人們帶來了難以估量的經濟負擔，也給僅使用器械的外科醫生帶來了嚴峻的挑戰。

金屬內固定器械作為手術治療此類骨折的標準方法，治療簡單的骨折時，具有較好的功效。但是，在面對粉碎嚴重、伴有較大體積、較小碎骨塊的骨折時，單純的器械固定早已無法勝任。

因此，急需一種輔助內固定器械對碎骨塊拼接的粘合劑。

針對此問題，上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院/上海市傷骨科研究所崔文國團隊設計了一種可注射、高強度粘附、在窗口時間內可逆黏附的生物膠水，這種骨膠可在降解時協同促進新骨長入，最終介導骨折愈合。

相關論文以題為《柔性骨膠協助骨折固定和愈合的一站式解決方案》，發表在AdvancedFunctional Materials上。

由上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院崔文國教授、蘇州大學附屬第一醫院陳亮、顧勇主任等擔任共同通訊作者。

該團隊設計的“柔性成骨膠水”可通過直接涂抹、注射等多種方式進行部署，提供穩定的粘接效果。同時，在有機組分中添加改進的無機組分作為活性交聯劑。

一方面，可提高原位固化后膠水的楊氏模量;另一方面，無機組分可提高膠水的基質礦化及干細胞成骨分化，以促進骨折愈合。

“柔性成骨膠水”可在降解過程中引導骨折愈合

崔文國表示，“高度粉碎性骨折治愈面臨兩個難題。”

“首先，尺寸過小的小骨塊并不適合用金屬器械固定;其次，在骨塊數量較多的情況下，依靠大量的金屬器械進行固定，存在操作難度很大、手術時間較長等問題。”

目前，臨床上主要使用氰基丙烯酸酯粘合劑，在手術中運用該粘合劑可使接觸組織或體液快速固化，實現組織粘結。

但留給手術者拼接時間較短，且一旦固化即形成剛性粘接，無法進一步調節，難以滿足拼接時反復調節定位的需求。

因此，要突破傳統骨粘合劑交聯靈活度方面的缺陷，必須尋找一種新型靈活交聯體系。

該團隊設計的“柔性成骨膠水”主要通過其高度整合的有機-無機網絡，形成生理環境下較為穩定的粘性復合體。

該類骨膠的最大亮點在于：手術中可通過直接涂抹、注射等多種方式臨床應用;有足夠的碎骨拼接操作時間窗和容錯率;可降解，且粘附強度高;生物陶瓷組分作為交聯劑，可提高基質礦化能力及降解后誘導新骨再生。

這種“柔性成骨膠水”可靈活粘附和剪切骨碎片，并在降解過程中引導骨折愈合。依靠此整合方法，在離體豬骨樣品中，無機組分的添加使其內聚性提高了4倍，黏附強度提高了近5倍。

如何實現“假”組織“真”功能，讓再生醫學材料“活”起來

崔文國課題組一直從事骨科相關再生醫學材料研究和轉化工作，他經常思考，醫學研究中的“ 真” 和“ 假” 的區別究竟在哪里？如何實現“真”和“假”的完美統一，從而讓植入的再生醫學材料能真正的“活”起來，實現“假”組織“真”功能？

其中，“真”是指人體自身的組織和器官，“假”是指進入人體的各類器材和生物類物質。

崔文國說，“目前，針對局部疾病以及特定功能的缺失， 我們構建的再生醫學膠水、細胞支架、藥物器材等可以較好緩解或者解決問題。但是，針對如此復雜的人體結構，我們面臨的挑戰不斷增加。”

譬如，骨科的再生醫學材料如何調節植入后的局部和全身免疫應激反應，如何誘導血管、神經和骨等在再生醫學材料中共生、共育等系列問題。

最后，期待實現植入材料成為細胞發育分化、生物信號傳導、生物電刺激、神經 - 體液 - 免疫調節的適應者、參與者和調控者。

即要實現“假”變“真”，讓再生醫學材料“ 活” 起來， 需要和許多領域交叉融合，該團隊希望再生醫學材料能成為一個調控網絡、優化疾病的治療過程。

崔文國表示，“該策略為構建一種遠期生物學性能的骨膠提供了新思路，對推動骨科領域的發展有重大意義。”具體表現在以下三個方面：

第一，經過強化的骨膠在自身壓縮模量及對豬的離體骨組織粘接強度顯著提高，同時也保留了可調節、可逆的黏附效果，可在活體內環境下粘合拼接形態復雜的兔橈骨粉碎性骨折。

第二，強化所帶來的高硬度，使骨膠可在體外顯著促進干細胞YAP激活入核及成骨分化。

第三，在施加于體內骨折部位后，骨膠可在有機無機協調降解的同時介導匹配性骨再生，促進骨折愈合，使局部愈合顯著優越于商品化氰基丙烯酸酯對照材料的影像學指標及生物力學強度。

持之以恒，為實現再生醫學材料在人體中“活”起來不懈努力

崔文國表示，“隨著科技快速發展以及多學科的交叉和融合，從工科材料學起步，到醫學材料初探，再到聚焦再生醫學材料，從而融合到臨床醫學，我科研經歷正好與這個過程相匹配，一直希望能為醫學的發展添磚加瓦。”

在科學研究方面，崔文國主要有以下三點體會：

第一，堅持是成就一番事業必須擁有的態度。他認為，“若想憑借自己的努力成就一番事業，必須要有持之以恒的態度。不管遇到多大的挫折或困難，既然做出了選擇，就要永不言氣。”

第二，要懂得時間的付出，任何人沒有時間的付出，一定不會有成功。“世界上沒有免費的晚宴，你把時間花在哪里，你的成就就在哪里。”

第三，批判性思維，是科研工作者必備的素質。他認為，“在執著追求科研的過程中，不僅要有‘沉下去的鉆研精神，還要學會‘抬頭思考，與周圍的人多交流、多提問，讓好奇心和快樂常在。”

然而，骨科植入型的再生醫學材料的產業化是一個漫長的過程。

未來，崔文國課題組將長期聚焦于再生醫學材料研究，希望再生醫學材料能夠在人體中“活”起來，他們將為此目標而長期努力。

與此同時，該團隊也希望再生醫學材料能得到國家多部門的關注，加快產業化，盡早應用于臨床， 造福人類。