KAIST与全南大学提出骨组织再生新方法
开发提升骨再生速度的仿生支架

韩国国内研究团队开发出了有助于促进骨组织生长的压电材料。该材料像创可贴一样贴在出现裂纹的骨骼部位等处,具有加速骨再生的功能。


KAIST表示,新材料工学系Hong Seungbeom教授研究团队与全南大学融合生物系统机械工学科Kim Jangho教授研究团队合作,开发出了具备上述功能的仿生支架,并于25日对外公布。


包括KAIST在内的国内研究团队成功开发出创可贴形态的仿生支架。该支架由压电材料制成,有助于促进骨组织生长,加快骨裂等部位的再生速度。KAIST提供

包括KAIST在内的国内研究团队成功开发出创可贴形态的仿生支架。该支架由压电材料制成,有助于促进骨组织生长,加快骨裂等部位的再生速度。KAIST提供

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这种仿生支架利用羟基磷灰石(HAp)固有的成骨能力,在受压时产生电信号的结构。


羟基磷灰石是一种存在于骨骼和牙齿中的碱性磷酸钙矿物,具有良好的生物相容性和预防龋齿的特性,因此也被用于牙膏中。


此前与压电支架相关的研究主要集中于在高分子基材料中寻找压电性对促进骨再生和提高骨融合的效果,因此在模拟实现最佳骨组织再生所需的复杂细胞环境方面存在局限。


与之不同的是,本次研究结果利用羟基磷灰石固有的成骨能力,开发出可模拟生物体骨组织环境的材料,在骨组织再生方面提出了一种全新的方法,具有重要意义。


研究团队开发了将羟基磷灰石与高分子薄膜相融合的制造工艺,通过该工艺制备的支架在以实验鼠为对象的体内和体外实验中,证明了其可以加快骨再生速度的潜力。


骨再生机制及与羟基磷灰石复合的 P(VDF-TrFE) 支架制备方法示意图。KAIST 提供

骨再生机制及与羟基磷灰石复合的 P(VDF-TrFE) 支架制备方法示意图。KAIST 提供

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更重要的是,研究团队在开发支架的同时,还从多个角度揭示了支架能够对骨再生产生效果的机理背景。


研究团队通过原子力显微镜(AFM)分析考察了支架的电学特性,对细胞形态和细胞骨架蛋白形成等进行了详细的表面特性评估,并调查了压电和表面积因素对生长因子表达的影响。


KAIST新材料工学系教授Hong Seungbeom表示:“本研究团队开发的羟基磷灰石融合压电复合材料,起到了一种加速骨再生速度的‘骨创可贴’作用。本次研究不仅为生物材料设计提出了新的方向,同时也具有探索压电性和表面特性对骨再生产生影响这一层面的意义。”



此外,本次研究中,隶属于Hong Seungbeom教授研究团队的博士课程研究生Joo Soyeon和硕士Kim Soyeon作为共同第一作者参与研究;在Kim Jangho教授团队中,博士课程研究生Kwon Yonghyun担任共同第一作者,Kim Jangho教授则作为共同通讯作者作出贡献。


本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。

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