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美開(kāi)發(fā)出混合納米纖維生物材料

發(fā)布時(shí)間:2012/9/7 17:34:26

賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院開(kāi)發(fā)出一種新奇的混合納米纖維生物材料,可在整形外科手術(shù)中作為載荷支架或受傷組織補(bǔ)丁,既能為細(xì)胞提供足夠?qū)捤傻纳L(zhǎng)空間,又能指示它們按肌理排列成新組織,比以往的生物材料更靈活而適合人體功能性。相關(guān)論文在線(xiàn)發(fā)表于本周的美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上。

奧林匹克運(yùn)動(dòng)員、體育愛(ài)好者容易受到前十字韌帶(ACL)損傷、膝蓋半月板開(kāi)裂、旋轉(zhuǎn)肌邊創(chuàng)傷、筋腱斷裂等傷痛困擾。這些組織以肌肉纖維、膠原蛋白為基礎(chǔ),有著精細(xì)三維結(jié)構(gòu)和規(guī)則的排列,非常結(jié)實(shí)而且能承受很大的機(jī)械負(fù)荷。

許多實(shí)驗(yàn)室也一直在研究設(shè)計(jì)更好的治療措施,包括使用納米纖維支架。納米纖維支架能引導(dǎo)組織有規(guī)則地生長(zhǎng),但在目前的整形外科手術(shù)中,普遍使用的支架纖維很不靈活,而且擠壓得太緊,細(xì)胞很不容易在上面附著生長(zhǎng)。

為此,賓夕法尼亞大學(xué)佩雷爾曼醫(yī)學(xué)院整形外科手術(shù)與生物工程教授羅伯特?莫克和布倫登?貝克開(kāi)發(fā)了這種新的混合纖維支架?;旌侠w維直徑為納米級(jí),由兩種高分子聚合物制成:一種是緩慢降解纖維,另一種是水溶性纖維。水溶性纖維可以被有選擇地溶解去除,以增加或減少纖維之間的空隙?;旌侠w維通過(guò)電紡技術(shù)織造,纖維本身可以溶解為帶電溶液,通過(guò)微噴的方式使溶液像雪一樣落在一個(gè)旋轉(zhuǎn)鼓上,就會(huì)形成精細(xì)而有彈性的微絲被收集起來(lái)。這種織物適合于醫(yī)療應(yīng)用,可以在上面添加細(xì)胞,或者作為補(bǔ)丁直接植入體內(nèi)受傷組織的部位,讓附近細(xì)胞生長(zhǎng)上來(lái)。

增加可溶解纖維的比例,會(huì)使宿主細(xì)胞在上面擴(kuò)展生長(zhǎng)的能力增強(qiáng),最終實(shí)現(xiàn)完整一致的分布,形成真正的三維組織。即使最初植入的纖維要去掉50%以上,余下的支架仍足以支撐細(xì)胞,并利用產(chǎn)生膠原蛋白的細(xì)胞,直接形成一個(gè)高度組織化的細(xì)胞外模型,反過(guò)來(lái)這會(huì)讓生物材料更有伸展性。實(shí)驗(yàn)室生長(zhǎng)的半月板組織,幾乎能與真正的人體半月板媲美。

莫克說(shuō):“這種微纖維有著巨大的應(yīng)用潛力,包括作為一種過(guò)渡性空間支撐材料。”以往的生物材料支架有一個(gè)常見(jiàn)現(xiàn)象,就是細(xì)胞只在纖維支架或襯墊的表面生長(zhǎng),用混合纖維制作的支架克服了這一缺點(diǎn),能形成功能性的三維組織。

研究人員還指出,該研究標(biāo)志著載荷纖維組織工程的進(jìn)步,最終在再生醫(yī)學(xué)中也會(huì)獲得廣泛應(yīng)用。目前,他們正在動(dòng)物身上測(cè)試這些新材料,將它們用于半月板修復(fù)及其他整形外科手術(shù)。

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