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山東大學陳景帝教授團隊《Carbohyd. Polym》：用于骨修復的海鞘纖維素納米晶體增強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)支撐和保護機制，還是造血和儲存礦物質(zhì)（包括鈣和磷）的重要場所。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。因此，開發(fā)理想的人工骨材料是醫(yī)學和生物材料科學領(lǐng)域的一個重要焦點。

近日，山東大學海洋學院陳景帝教授團隊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、機械強度和骨愈合能力的理想骨水泥。本研究在以往實驗室研究的基礎(chǔ)上，以酒石酸和 CaCl₂ 作為有機/無機轉(zhuǎn)晶劑，設(shè)計并合成了一種新型的多重增強的 TCNCs/CSH 復合骨水泥（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)，也意味著更高的機械性能。同時，TCNCs的引入不僅具有明顯的補強增韌作用，而且可以刺激相關(guān)成骨細胞的粘附、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，而且實現(xiàn)了Ca²⁺的持續(xù)釋放，從而促進骨缺損修復（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，還為骨組織工程學的發(fā)展提供了一個新平臺，有望成為一種新型骨再生材料。

圖1復合骨水泥制備示意圖及其在促進骨再生過程中的應用

圖2. 復合骨水泥的宏觀照片（A）和微觀照片（B）以及斷裂面形貌（C）

圖3. 復合骨水泥的骨修復性能

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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（責任編輯：xu）

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