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山東大學(xué)陳景帝教授團(tuán)隊(duì)《Carbohyd. Polym》:用于骨修復(fù)的海鞘纖維素納米晶體增強(qiáng)的改性硫酸鈣骨水泥
2023-10-01  來源:高分子科技

  骨骼在人體內(nèi)的各種生理功能中發(fā)揮著舉足輕重的作用,它不僅是結(jié)構(gòu)支撐和保護(hù)機(jī)制,還是造血和儲(chǔ)存礦物質(zhì)(包括鈣和磷)的重要場(chǎng)所。然而,骨缺損的治療一直是外科領(lǐng)域的棘手問題。目前,處理和修復(fù)骨缺損的主流方法主要包括同種自體骨/異體骨移植、骨搬運(yùn)和骨膜移植。然而,這些方法具有手術(shù)創(chuàng)傷大、治療周期長、免疫排斥和失敗率高等特點(diǎn)。因此,開發(fā)理想的人工骨材料是醫(yī)學(xué)和生物材料科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要焦點(diǎn)。


  近日,山東大學(xué)海洋學(xué)院陳景帝教授團(tuán)隊(duì)通過硫酸水解法從海鞘外被囊中提取了穩(wěn)定分散的纖維素納米晶體(Tunicate cellulose nanocrystals ,TCNCs),并將其與改性半水硫酸鈣CSH結(jié)合,制備出具有優(yōu)良的降解率、機(jī)械強(qiáng)度和骨愈合能力的理想骨水泥。本研究在以往實(shí)驗(yàn)室研究的基礎(chǔ)上,以酒石酸和 CaCl2 作為有機(jī)/無機(jī)轉(zhuǎn)晶劑,設(shè)計(jì)并合成了一種新型的多重增強(qiáng)的 TCNCs/CSH 復(fù)合骨水泥(圖1)。在結(jié)晶轉(zhuǎn)化劑的調(diào)控下,骨水泥晶體表現(xiàn)出較小的長徑比(圖2),也意味著更高的機(jī)械性能。同時(shí),TCNCs的引入不僅具有明顯的補(bǔ)強(qiáng)增韌作用,而且可以刺激相關(guān)成骨細(xì)胞的粘附、增殖和分化。此外,TCNCs包裹的CSH顆粒不僅克服了骨水泥降解過快的缺點(diǎn),而且實(shí)現(xiàn)了Ca2+的持續(xù)釋放,從而促進(jìn)骨缺損修復(fù)(圖 3)。綜上所述,本研究不僅為海洋資源的高值化利用提供了新思路和新方法,還為骨組織工程學(xué)的發(fā)展提供了一個(gè)新平臺(tái),有望成為一種新型骨再生材料。 


圖1復(fù)合骨水泥制備示意圖及其在促進(jìn)骨再生過程中的應(yīng)用 


2. 復(fù)合骨水泥的宏觀照片A)和微觀照片(B)以及斷裂面形貌(C
 

3. 復(fù)合骨水泥的骨修復(fù)性能

  上述成果以“Tunicate cellulose nanocrystals reinforced modified calcium sulfate bone cement with enhanced mechanical properties for bone repair”為題,在線發(fā)表于《Carbohydrate Polymers》上。文章第一作者是山東大學(xué)碩士研究生呂曉宇,通訊作者為陳景帝教授。


  原文鏈接:https://authors.elsevier.com/c/1hommWy0-Yft9

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