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東華大學(xué)研發(fā)成功新型無機納米纖維彈性材料

作者:宋檢 時間:2022-12-08 來源:互聯(lián)網(wǎng)

東華大學(xué)紡織科技創(chuàng)新中心俞建勇院士及丁彬研究員帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊在無機納米纖維彈性組織工程支架研究領(lǐng)域獲重要進(jìn)展,相關(guān)成果近日發(fā)表于國際**期刊《先進(jìn)功能材料》。該論文**作者為博士生王利環(huán),共同通訊作者為丁彬研究員和李曉然研究員。

 

人體的骨頭,其中約70%是由無機質(zhì)構(gòu)成,因此它也像玻璃、陶瓷等無機材料一樣,性格又硬又脆,是個“硬漢”。常規(guī)用于骨修復(fù)的自體骨或無機材料硬而脆,難以匹配并貼合不規(guī)則骨缺損區(qū)域,影響骨修復(fù)效果。因此,對于形狀不規(guī)則骨缺損,或與軟骨、肌腱、韌帶等軟組織交界區(qū)的骨缺損進(jìn)行治療,目前仍是臨床醫(yī)學(xué)上的一大挑戰(zhàn)。以無機納米纖維為主體且具有形狀恢復(fù)性能的三維支架將會成為**潛力的骨組織工程支架材料。然而,無機材料普遍硬而脆,*少數(shù)能夠加工成纖維,更難構(gòu)建三維纖維彈性支架。

 

為此,該研究團(tuán)隊設(shè)計制備了一種以柔性無機納米纖維為主體,且在體液中可形狀恢復(fù)的三維纖維彈性支架。研究人員通過溶膠-凝膠靜電紡絲法制備出了像絲綢一樣柔韌的納米纖維膜,纖維膜可以像折紙一樣折疊展開而不破損,納米纖維可以彎曲180°而不斷裂,并隊進(jìn)一步將柔性納米纖維復(fù)合殼聚糖溶液經(jīng)過均質(zhì)分散-冷凍干燥制備出具有超彈性的納米纖維-殼聚糖三維支架。

 

該支架在水環(huán)境中80%應(yīng)變循環(huán)壓縮下可完全恢復(fù)到初始高度和多孔結(jié)構(gòu),具有快速恢復(fù)率,且壓縮循環(huán)10000次仍結(jié)構(gòu)完好。良好的回彈性使納米纖維-殼聚糖纖維支架可在壓縮狀態(tài)下植入不同形狀的兔下頜骨缺損區(qū)域,吸收體液后快速恢復(fù)到初始形狀,并緊密貼合骨缺損區(qū)。同時納米纖維-殼聚糖纖維支架可提高大鼠顱骨損傷修復(fù)效果。

 

同時,研究人員進(jìn)一步通過控制不同區(qū)域納米纖維與殼聚糖的比例,構(gòu)建了從有機到無機、從柔軟到堅硬的梯度纖維支架,在軟組織與骨界面處的骨缺損修復(fù)中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。

 

專家表示,該工作將柔性無機納米纖維引入到骨組織工程支架彈性材料的開發(fā)設(shè)計中,實現(xiàn)微創(chuàng)植入,減少手術(shù)創(chuàng)面;同時促進(jìn)骨再生,加快骨愈合進(jìn)程,從而減少骨損傷患者的痛苦,為新型骨修復(fù)材料的研究和設(shè)計提供了指導(dǎo)和借鑒意義。

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