科學家研制出“未來材料” 可促進骨骼高效融合

據作者介紹，該技術可使壓電聚合物具有現代修復醫學所要求的新特性。研究結果發表在《Applied Materials Today》雜誌上。

壓電效應是某些材料將機械變形轉化為表面電荷的能力。人體中有許多電敏細胞和壓電組織，如骨組織。TPU科學家解釋稱，具有壓電特性的材料，由於與人體組織相似，在現代康復醫學中的應用越來越普遍。

但是，具有所需性能的壓電聚合物很難被水和生物介質潤濕，這會阻礙細胞附著到聚合物表面以有效再生組織。據TPU科學家介紹，提高潤濕性的常用方法導致壓電效應顯著下降。而他們開發的聚合物表面改性的方法完全沒有這個缺陷。

TPU化學與生物醫學技術研究所物理材料與復合材料科研中心主任羅曼·蘇爾梅涅夫解釋說： “人體有能力通過電刺激細胞過程來恢復骨骼組織。植入物具有壓電特性，可以加速修復骨骼缺陷，例如骨折或裂縫。我們發明的用以改變植入物表面的方法——塗上特殊的有機分子薄層，不僅提高了潤濕性和反應性，而且不會改變基底材料的壓電性能。”

據TPU科學家介紹，通過塗覆芳香族重氮鹽可以改善聚合物的特性。研究中使用了聚3-羥基丁酸酯，它是一種生物相容且可生物降解的壓電材料，廣泛應用於醫療實踐。”

TPU化學與生物醫學技術研究所副教授帕維爾·波斯特尼科夫說： “通過控制治療的持續時間、重氮鹽的含量以及將其附著在聚合物上的紫外線源的功率，可以改變接種到植入物表面的官能團的數量，從而調整其參數，以完成特定的臨床任務。”

植入物表面存在壓電電荷，當與人體組織接觸時會形成電場，從而激活某些類型的細胞，科學家認為，這使他們能夠將研製成果歸入新一代“智能”醫療材料。TPU的科學家們確信，以這種方式改性的壓電聚合物可以應用於骨骼、皮膚甚至神經組織的康復。

該項研究得到了俄羅斯科學基金會（18-73-10050號）以及根特大學（比利時）專家的支持。未來研究團隊將繼續研究新材料的特性，並基於提出的方法，開發將藥物 “加載”到植入物內和表面的技術，以更有效地使受損組織再生。