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化學所發展出用于骨折內固定的生物活性粘合劑

2020-02-27 化學研究所
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  使用粘合劑替代傳統的侵入性內固定工具(如鋼板、鋼釘)將會給骨科手術帶來革命性的突破。理想的骨粘合劑應該能夠即時固定骨折部位,同時提供適合骨細胞長入的空間和微環境,促進骨折愈合。氰基丙烯酸酯(俗稱萬能膠)是目前唯一兼具優異即時粘接強度和生物相容性的醫用膠水,但其聚合產物不可降解,無法支持新生骨組織長入穿過粘合層,從而阻礙了骨愈合,尚不能用作骨粘合劑。

  最近,在科技部、國家自然科學基金委和中國科學院的支持下,中科院化學研究所高分子物理與化學實驗室邱東課題組提出了一種生物活性玻璃復合成孔策略,助力氰基丙烯酸酯粘合劑用于骨折內固定,促進骨折愈合。生物活性玻璃具有優異的骨傳導性和骨誘導性,能夠促進骨組織的再生。但是生物活性玻璃降解速率過慢,無法及時形成多孔結構以滿足細胞長入,而且其表面豐富的羥基會加速引發氰基丙烯酸酯的聚合固化,導致手術時間窗口過短。鑒于此,該研究團隊將聚乙二醇與PSC生物活性玻璃(由邱東團隊開發首款pH中性生物活性玻璃)復合作為氰基丙烯酸酯的致孔劑,克服了以上問題。實驗結果表明,上述含生物活性致孔劑的骨粘合劑能夠在5-15分鐘內固化,以提供即時的固定,確保骨折處不發生移位。聚乙二醇在體內可快速溶解而原位形成適應細胞遷移和組織生長的多孔結構,與此同時,預包裹的PSC生物活性玻璃暴露于體液環境中,展示生物活性,進一步促進成骨相關細胞的長入、增殖和分化,支持骨折斷面的連接和愈合。該生物活性骨粘合劑具有良好的臨床轉化前景,可為臨床骨折治療提供新的思路和方法,同時,上述復合致孔策略還可用于生物活性玻璃之外的物質,以增加基體材料與功能物質的配伍性。

  相關研究工作發表在近期的《先進材料》(Advanced Materials雜志上DOI: 10.1002/adma.201907491,并選為當期的Back Cover。該工作是與化學所研究員喬燕及北京大學第三醫院教授周方合作完成。

化學所發展出用于骨折內固定的生物活性粘合劑

打印 責任編輯:葉瑞優

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