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“断骨再生”不再是梦想

我校纳米晶胶原基骨材料获国家级临床使用许可

●新闻中心记者 周襄楠 崔丽娜

纳米晶胶原基骨在犬桡骨20mm节段性骨缺损实验:
无纳米仿生骨结构材料在植入12周后骨缺损无明显改变
纳米仿生骨材料在植入12周后既有大量骨痂形成,骨皮质基本连续,新生骨组织随时间推移逐渐塑性

 人类骨缺损甚至断骨在一种新型人工纳米骨的帮助下可以生长愈合,修复如初,如今这种事情已经不再是梦想——11月26日,由我校材料系崔福斋教授课题组研制的NB系列纳米晶胶原基骨材料获得国家药品监督管理局医疗器械司批文,允许进入临床使用,这意味着这种纳米骨可以在人的身上进行植入,从而在不久的将来真正实现很多人“断骨再生”的梦想。

该骨材料具有我国和美国发明专利,这在我国生物医用材料和医疗器械领域也是极为少见的。这种骨材料与原有传统骨材料的最大区别在于修复后的骨和人体骨完全一样,不会在体内留下植入物。

 6年前,当材料系李恒德院士、崔福斋教授、冯庆铃教授带领研究生们在实验室里研究人类的骨生长过程的时候,他们没有想到多年之后,他们研制出的这种人工骨将会改变千千万万个因为骨缺损造成伤残的人的命运——而每年单单是我国因为骨肿瘤病人切除手术后需要进行骨修复的病例就有250000例左右。

 这种和骨头一样洁白的人工骨有一个形象的名字——纳米晶胶原基骨,这种由纳米尺度级别的材料构成的人工骨可以根据不同部位骨生长的需要制成不同的硬度,并且具有与骨生长相匹配的降解速率。

 骨移植术是人类几个世纪以来不断深入研究的重要课题,尤其致力于修复由于创伤、肿瘤、感染所造成的大范围的骨缺损,以恢复肢体功能。然而迄今为止,临床上对大范围骨缺损的医治仍是世界难题。目前采用自体骨移植难以满足大段骨移植的要求,异体骨移植的传播疾病和排斥反应令人担忧,骨延长术后灾难性并发症使其难以广泛应用。目前临床上也在广泛使用各种以金属、陶瓷或高分子制造的人工骨替代材料。但这些材料在生物相容性、生物活性、生物可降解性及与被植入者原有的骨的力学匹配性等方面都有各自的缺点,其中设计制造新型骨替代材料是当前的关键。

 骨是最复杂的生物矿化组织,他在微米尺度和纳米尺度的观察下的结构都是不同的,纳米骨仿照人类的骨头生成的机理,采用自组装方法

纳米晶胶原基骨材料成品

制备纳米晶羟基磷灰石/胶原复合的生物硬组织修复材料,使复合材料的微结构具有天然骨分级结构。并且具有和天然骨类似的多孔结构,人体对他完全没有排异反应的副作用,无疑是修复大段骨缺损的理想材料。

 新型纳米骨是怎样帮助人骨自行生长的呢?植入纳米骨后,就好像藤会沿着支架不断生长一样,人体的骨细胞就会慢慢爬进多孔的生物材料内部,破骨细胞一边“吃掉”纳米骨,成骨细胞一边巩固阵地,在纳米骨的内部生长起来,随着时间的推移,骨细胞在纳米骨的内部聚集得越来越多,纳米骨的材料逐渐被人体吸收,直到最后纳米骨完全被人体自身的骨细胞所代替。

 从最初在国家自然科学基金的支持下研究骨的结构和生长过程,到成为“863”“973”支持的项目完成对纳米骨的设计和制造,以材料系李恒德院士、崔福斋教授、冯庆铃教授为主要负责人的课题组目前和解放军总医院、北京军区总医院等骨科专家合作,目前已经完成了在兔子和狗身上进行的长骨,颅骨,颌骨,脊椎骨的大量修复实验,实验证明生物材料作为修复材料具有安全有效性。并达到大尺度(40毫米)的长骨缺损修复。该材料植入人体硬组织缺损处降解速率和新骨生成速率基本匹配,修复效果接近植入自体骨。

据悉,为了完善骨材料的功能,生物系的张秀芳教授等正在研制一种神奇的蛋白质——骨生长因子,这种蛋白质附和在骨材料中,能将人体骨修复的能力大大提高,即使90岁的老人也能实现骨的再生。而我校机械系颜永年教授等正在进行“大段骨快速成形制造”的研究,他的成果可以满足人体不同部位骨头形状的多样化的需要。

 “人的身上有216块骨头,我们的目标是在不久的将来实现用纳米晶胶原基骨材料修复人的整段骨头,以实现人体整块骨头再生的梦想。”崔教授说。(编辑 樊星)

(http://news.tsinghua.edu.cn)
[更新:2002-11-27]
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