美開發(fā)出混合納米纖維生物材料
據(jù)物理學家組織網(wǎng)2012年8月6日報道,最近,賓夕法尼亞大學醫(yī)學院開發(fā)出一種新奇的混合納米纖維生物材料,可在整形外科手術中作為載荷支架或受傷組織補丁,既能為細胞提供足夠?qū)捤傻纳L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于人體。相關論文在線發(fā)表于美國《國家科學院學報》上。
奧林匹克運動員、體育愛好者容易受到前十字韌帶(ACL)損傷、膝蓋半月板開裂、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,有著精細三維結(jié)構(gòu)和規(guī)則的排列,非常結(jié)實而且能承受很大的機械負荷。
許多實驗室也一直在研究設計更好的治療措施,包括使用納米纖維支架。納米纖維支架能引導組織有規(guī)則地生長,但在目前的整形外科手術中,普遍使用的支架纖維很不靈活,而且擠壓得太緊,細胞不容易在上面附著生長。
為此,賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫(yī)學院整形外科手術與生物工程教授羅伯特·莫克和布倫登·貝克開發(fā)了這種新的混合纖維支架?;旌侠w維直徑為納米級,由緩慢降解纖維和水溶性纖維2種高分子聚合物制成。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維通過電紡技術織造,纖維本身可以溶解為帶電溶液,通過微噴的方式使溶液像雪一樣落在一個旋轉(zhuǎn)鼓上,形成精細而有彈性的微絲被收集起來。這種織物適合于醫(yī)療應用,可以在上面添加細胞,或者作為補丁直接植入體內(nèi)受傷組織的部位便于附近細胞生長。
增加可溶解纖維的比例,會使宿主細胞擴展生長的能力增強,最終實現(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胞,并利用產(chǎn)生膠原蛋白的細胞,直接形成一個高度組織化的細胞外模型,反過來這會讓生物材料更有伸展性。實驗室生長的半月板組織,幾乎能與真正的人體半月板媲美。
莫克說:“這種微纖維有著巨大的應用潛力,如作為一種過渡性空間支撐材料?!币酝纳锊牧现Ъ苡幸粋€常見現(xiàn)象,就是細胞只在纖維支架或襯墊的表面生長,用混合纖維制作的支架克服了這一缺點,能形成功能性的三維組織。
研究人員還指出,該研究標志著載荷纖維組織工程的進步,最終在再生醫(yī)學中也會獲得廣泛應用。目前,他們正在動物身上測試這些新材料,將它們用于半月板修復及其他整形外科手術。
(來源:科技日報)