科学家研制出“未来材料” 可促进骨骼高效融合

俄罗斯托木斯克理工大学(TPU)科学家研制出一种可使骨骼、皮肤和神经组织有效再生的新型材料。据作者介绍,该技术可使压电聚合物具有现代修复医学所要求的新特性。研究结果发表在《Applied Materials Today》杂志上。

压电效应是某些材料将机械变形转化为表面电荷的能力。人体中有许多电敏细胞和压电组织,如骨组织。TPU科学家解释称,具有压电特性的材料,由于与人体组织相似,在现代康复医学中的应用越来越普遍。

但是,具有所需性能的压电聚合物很难被水和生物介质润湿,这会阻碍细胞附着到聚合物表面以有效再生组织。据TPU科学家介绍,提高润湿性的常用方法导致压电效应显著下降。而他们开发的聚合物表面改性的方法完全没有这个缺陷。

TPU化学与生物医学技术研究所物理材料与复合材料科研中心主任罗曼·苏尔梅涅夫解释说: “人体有能力通过电刺激细胞过程来恢复骨骼组织。植入物具有压电特性,可以加速修复骨骼缺陷,例如骨折或裂缝。我们发明的用以改变植入物表面的方法——涂上特殊的有机分子薄层,不仅提高了润湿性和反应性,而且不会改变基底材料的压电性能。”

科学家研制出“未来材料” 可促进骨骼高效融合

可生物降解的3D打印压电聚合物支架

据TPU科学家介绍,通过涂覆芳香族重氮盐可以改善聚合物的特性。研究中使用了聚3-羟基丁酸酯,它是一种生物相容且可生物降解的压电材料,广泛应用于医疗实践。”

TPU化学与生物医学技术研究所副教授帕维尔·波斯特尼科夫说: “通过控制治疗的持续时间、重氮盐的含量以及将其附着在聚合物上的紫外线源的功率,可以改变接种到植入物表面的官能团的数量,从而调整其参数,以完成特定的临床任务。”

植入物表面存在压电电荷,当与人体组织接触时会形成电场,从而激活某些类型的细胞,科学家认为,这使他们能够将研制成果归入新一代“智能”医疗材料。TPU的科学家们确信,以这种方式改性的压电聚合物可以应用于骨骼、皮肤甚至神经组织的康复。 获取更多前沿科技信息访问:https://byteclicks.com

该项研究得到了俄罗斯科学基金会(18-73-10050号)以及根特大学(比利时)专家的支持。未来研究团队将继续研究新材料的特性,并基于提出的方法,开发将药物 “加载”到植入物内和表面的技术,以更有效地使受损组织再生。

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