韓國(guó)科學(xué)家研制出治療骨骼破裂的新型“骨繃帶”材料

由韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院（KAIST）領(lǐng)導(dǎo)的研究小組研發(fā)了一種壓電支架，在骨再生領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展。這種支架利用羥基磷灰石（HAp）在壓力作用下產(chǎn)生電信號(hào)，模擬骨組織的自然環(huán)境，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)在促進(jìn)骨生長(zhǎng)方面取得了可喜的成果。這一進(jìn)展為生物材料設(shè)計(jì)和了解骨再生過(guò)程開(kāi)辟了新的途徑。

骨再生是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，目前促進(jìn)骨再生的方法，如移植物和應(yīng)用生長(zhǎng)因子，都面臨著費(fèi)用增加等挑戰(zhàn)。然而，隨著一種能夠促進(jìn)骨組織發(fā)育的壓電材料的問(wèn)世，這一研究取得了突破性進(jìn)展。

由材料科學(xué)與工程系（DMSE）洪（音譯，下同）教授領(lǐng)導(dǎo)的KAIST研究小組于近期宣布，利用羥基磷灰石（HAp）獨(dú)特的成骨能力，開(kāi)發(fā)出了一種生物仿生支架，可在施加壓力時(shí)產(chǎn)生電信號(hào)。這項(xiàng)研究是與韓國(guó)全南大學(xué)聚合生物系統(tǒng)工程系的金（音譯）教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)合作進(jìn)行的。

Hp是一種存在于骨骼和牙齒中的基本磷酸鈣物質(zhì)。這種具有生物相容性的礦物質(zhì)還具有防止蛀牙的作用，常用于牙膏中。

骨再生領(lǐng)域的突破

以往關(guān)于壓電支架的研究證實(shí)了壓電性在促進(jìn)骨再生和改善各種聚合物基材料的骨融合方面的作用，但在模擬最佳骨組織再生所需的復(fù)雜細(xì)胞環(huán)境方面受到限制。然而，這項(xiàng)研究提出了一種新方法，利用HAp獨(dú)特的成骨能力來(lái)開(kāi)發(fā)一種模擬活體骨組織環(huán)境的材料。

研究小組開(kāi)發(fā)了一種將HAp與聚合物薄膜融合在一起的制造工藝。通過(guò)對(duì)大鼠進(jìn)行體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，該工藝開(kāi)發(fā)出的柔性獨(dú)立支架在促進(jìn)骨再生方面具有顯著的潛力。

了解骨再生原理

研究小組還確定了其支架所依據(jù)的骨再生原理。他們利用原子力顯微鏡（AFM）分析了支架的電特性，并評(píng)估了與細(xì)胞形狀和細(xì)胞骨骼蛋白形成有關(guān)的詳細(xì)表面特性。他們還研究了壓電性和表面特性對(duì)生長(zhǎng)因子表達(dá)的影響。

洪教授說(shuō)： “ 我們開(kāi)發(fā)出了一種基于HAp的壓電復(fù)合材料，它可以像‘骨繃帶’一樣加速骨再生。”他補(bǔ)充說(shuō)：“這項(xiàng)研究不僅為生物材料的設(shè)計(jì)提出了新的方向，而且在探索壓電性和表面特性對(duì)骨再生的影響方面也具有重要意義。”（綜合整理報(bào)道）（策劃/羅媛）