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取自蛋壳:这种聚合物可帮助植入物跟骨头活组织融合
发布日期:2020-08-13 11:46:00  稿源:cnBeta.COM

据外媒报道,俄罗斯国立科技大学复合材料中心(NUST MISIS)的科学家们正在开发一种新的生物活性聚合物-陶瓷复合材料,这种材料是从普通蛋壳中提取出来,可以用于治疗颅骨损伤和其他骨科手术。由于骨头非常普遍所以它很容易被认为是再平常不过的材料,然而事实可能并非如此。

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有一个证据表明,经过一个多世纪的艰苦努力,科学家们仍无法研制出一种能像原药一样适用于外科手术的合成药物。

一个简单的例子就是由于骨折或先天性缺陷导致部分颅骨薄到危险程度以致于需要更换一部分颅骨。医生通常的做法是用金属、塑料或陶瓷制成的骨头替换受损或有缺陷的部分,但这些材料都不能真正胜任这项工作。

部分问题出在机械方面,人造板可能太软或太脆、太韧或太硬、容易随温度变化而改变形状或难以塑形和很好地贴合。另一个原因是这些材料大部分都有生物惰性,也就是说,它们不会跟活组织相互作用。这是有意为之,因为外科医生不想在人体植入可能诱发感染或组织排斥的植入物。不幸的是,这也意味着这些植入物不能真正成为身体的一部分,更像一个天然的部件。

为了克服这个问题,NUST MISIS团队研究了一种被称为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的合成聚合物,由于其强度和自固化特性,它通常被用作骨水泥。不幸的是,PMMA并不是最理想的,因为它属于生物惰性物质,不过研究小组通过添加硅酸盐生物陶瓷或从蛋壳中提取的透光石来改变这一点。

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根据研究小组的说法,透辉石相对无毒、可生物降解且可以刺激附近骨组织的生长,因此植入物最终可以跟骨骼融合,而不仅仅只是粘在骨头上。

NUST MISIS生物材料科学的iPhD学生Inna Bulygina指出:“蛋壳对健康有好处,如骨骼矿化和生长、治疗骨质疏松症,因此可以用作骨移植。我们采用了成本效益高的方法回收生物废弃物以改善骨病患者的生活质量。复合材料的制备则采用了蛋壳中提取的透辉石。”

该团队通过溶剂浇铸法生产了一种多孔复合聚甲基丙烯酸甲酯/透辉石材料,通过反复将模具浸入聚合物溶液中形成热塑性聚合物并留下一层薄膜。据悉,这些材料的不同样品中被添加了25%到75%的透辉石。

博士后学生Rajan Choudhary则表示,含有50%透辉石的样品显示出了很好的结果--其抗压强度增加了四倍,经过四周的体外测试,它们显示出了在其表面沉积骨矿物质的良好能力,与此同时,这种多孔复合材料的力学性能还能跟人体海绵骨的性能保持一致。

相关研究报告已发表在《Journal of Asian Ceramic Societies》上。

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