取自蛋殼:這種聚合物可幫助植入物跟骨頭活組織融合

2021-01-08 cnBeta

據外媒報導,俄羅斯國立科技大學複合材料中心(NUST MISIS)的科學家們正在開發一種新的生物活性聚合物-陶瓷複合材料,這種材料是從普通蛋殼中提取出來,可以用於治療顱骨損傷和其他骨科手術。由於骨頭非常普遍所以它很容易被認為是再平常不過的材料,然而事實可能並非如此。

有一個證據表明,經過一個多世紀的艱苦努力,科學家們仍無法研製出一種能像原藥一樣適用於外科手術的合成藥物。

一個簡單的例子就是由於骨折或先天性缺陷導致部分顱骨薄到危險程度以致於需要更換一部分顱骨。醫生通常的做法是用金屬、塑料或陶瓷製成的骨頭替換受損或有缺陷的部分,但這些材料都不能真正勝任這項工作。

部分問題出在機械方面,人造板可能太軟或太脆、太韌或太硬、容易隨溫度變化而改變形狀或難以塑形和很好地貼合。另一個原因是這些材料大部分都有生物惰性,也就是說,它們不會跟活組織相互作用。這是有意為之,因為外科醫生不想在人體植入可能誘發感染或組織排斥的植入物。不幸的是,這也意味著這些植入物不能真正成為身體的一部分,更像一個天然的部件。

為了克服這個問題,NUST MISIS團隊研究了一種被稱為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的合成聚合物,由於其強度和自固化特性,它通常被用作骨水泥。不幸的是,PMMA並不是最理想的,因為它屬於生物惰性物質,不過研究小組通過添加矽酸鹽生物陶瓷或從蛋殼中提取的透光石來改變這一點。

根據研究小組的說法,透輝石相對無毒、可生物降解且可以刺激附近骨組織的生長,因此植入物最終可以跟骨骼融合,而不僅僅只是粘在骨頭上。

NUST MISIS生物材料科學的iPhD學生Inna Bulygina指出:「蛋殼對健康有好處,如骨骼礦化和生長、治療骨質疏鬆症,因此可以用作骨移植。我們採用了成本效益高的方法回收生物廢棄物以改善骨病患者的生活質量。複合材料的製備則採用了蛋殼中提取的透輝石。」

該團隊通過溶劑澆鑄法生產了一種多孔複合聚甲基丙烯酸甲酯/透輝石材料,通過反覆將模具浸入聚合物溶液中形成熱塑性聚合物並留下一層薄膜。據悉,這些材料的不同樣品中被添加了25%到75%的透輝石。

博士後學生Rajan Choudhary則表示,含有50%透輝石的樣品顯示出了很好的結果--其抗壓強度增加了四倍,經過四周的體外測試,它們顯示出了在其表面沉積骨礦物質的良好能力,與此同時,這種多孔複合材料的力學性能還能跟人體海綿骨的性能保持一致。

相關研究報告已發表在《Journal of Asian Ceramic Societies》上。

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