如今,世界各地的科學家都在致力於研發用於修復受損骨組織的復合材料,力求使其性能最大程度匹配人體骨骼。
康德波羅的海聯邦大學“智能紡織品”聚合材料與復合材料科學教育中心研究員格奧爾吉·莫洛卡諾夫指出,與剛度遠高於骨骼的金屬不同,聚合物復合材料的力學特性與骨組織相匹配。
他介紹稱:“由這類復合材料製成的2.5D支架(基質)能夠將活性成分充分浸潤到再生骨組織中,從而賦予其額外的生物活性和再生能力。這意味著植入材料更容易被人體接受,且排異反應實現最小化。這樣一來,開發具有特定性能的復合材料就可以改善患者的生活質量。”
他表示,新型骨骼工程復合材料應結合多種成分,以彌補彼此的不足,這樣才能生產出具有所需性能的材料。
科學家解釋道:“例如,聚醚醚酮具有優異的機械性能、低吸濕性和耐熱性。這些性能會影響植入物的使用壽命、可穿戴性和再次手術的必要性。而生物活性羥基磷灰石則可以加快新骨組織的形成速度。”
康德波羅的海聯邦大學“智能紡織品”聚合材料與復合材料科學教育中心工作人員致力於獲取一種無毒復合材料,並研究隨著向聚合物基質中添加羥基磷灰石,其力學性能會發生何種變化。
為此,他們研究了在基於俄制生物相容性聚合物材料聚醚醚酮生產的聚合物基質中分別添加0.1%和1%羥基磷灰石(骨骼的主要礦物成分)的2.5D支架復合材料。這種聚合物廣泛應用於顱頜面外科手術和脊柱節段手術。
莫洛卡諾夫表示:“機械性能測試表明,添加1%濃度的羥基磷灰石會導致相對伸長率降低,但強度和細胞存活率提高。我們發現,我們研制的復合材料的力學和生物學性能可使由這些材料製成的2.5D支架輕鬆植入骨缺損部位以進行重建。”
目前,科學家仍在繼續研究他們研制的這種材料,未來他們將開展更廣泛的應用研究和體內實驗。在波羅的海聯邦大學初創工作室的投資支持下,以聚合材料與復合材料科學教育中心為基礎成立了一家初創公司,旨在向市場推廣所開發的材料。