你能想象玻璃、陶瓷等

原本又硬又脆的無機材料

能像有機材料那樣有彈性嗎？

東華科研團隊近日發(fā)表的一項研究進展

為我們揭示了這種可能。 

究竟是什么研究？快來看看

成果發(fā)表于國際知名期刊《先進功能材料》

成果發(fā)表于《先進功能材料》2019年6月刊 

這項成果出自由東華大學(xué)紡織科技創(chuàng)新中心俞建勇院士及丁彬研究員帶領(lǐng)的納米纖維研究團隊，近日他們在無機納米纖維彈性組織工程支架研究領(lǐng)域取得重要進展，相關(guān)成果以“促骨再生的自適應(yīng)、梯度可調(diào)柔性無機納米纖維3D超彈支架”(3D Superelastic Scaffolds Constructed from Flexible Inorganic Nanofibers with Self-fitting Capability and Tailorable Gradient for Bone Regeneration, 2019, 1901407)為題，發(fā)表于國際著名期刊《Advanced Functional Materials》，該論文第一作者為東華大學(xué)紡織學(xué)院博士生王利環(huán)，共同通訊作者為丁彬研究員和李曉然研究員。

無機太“硬漢”， 手術(shù)微創(chuàng)難！

無機納米纖維彈性支架促進骨缺損修復(fù)

咱們?nèi)梭w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)的骨缺損進行治療，目前仍是臨床醫(yī)學(xué)上的一大挑戰(zhàn)。

倘若我們能用一種可壓縮變小的彈性支架材料植入骨損傷患者體內(nèi)，幫助骨修復(fù)，那樣就能大大減少創(chuàng)面，植入后形狀恢復(fù)與骨斷面貼合，因此這種材料在骨修復(fù)領(lǐng)域具有獨特優(yōu)勢。

骨細(xì)胞外基質(zhì)的無機成分和納米纖維結(jié)構(gòu)是促進骨生成的關(guān)鍵因素，因此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極具潛力的骨組織工程支架材料。然而眾所周知，無機材料普遍硬而脆，極少數(shù)能夠加工成纖維，更難構(gòu)建三維纖維彈性支架。

“ 彈力寶寶”不怕難，完美變身！

柔性SiO?納米纖維及SiO? NF-CS三維纖維支架

研究團隊設(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。團隊通過溶膠-凝膠靜電紡絲法制備出了像絲綢一樣柔韌的SiO?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。團隊進一步將柔性SiO?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SiO?納米纖維-殼聚糖（SiO? NF-CS）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(>500 mm min-1)，且壓縮循環(huán)10000次仍結(jié)構(gòu)完好。

良好的回彈性使SiO? NF-CS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SiO? NF-CS支架可提高大鼠顱骨損傷修復(fù)效果。研究人員進一步通過控制不同區(qū)域SiO?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。

彈性SiO? NF-CS纖維支架促進骨再生

成果有望造福于骨損傷患者

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；同時促進骨再生，加快骨愈合進程，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。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、上海市自然科學(xué)基金、國家科技重大專項等項目的大力資助。