Advanced Functional Materials:新型仿生骨粘合剂用于骨折、骨缺损疾病的体内固定和再生修复

骨骼是人体内最坚硬的组织,也是人体内最重要的器官之一。健康的骨骼对于维持人们的生命和生活是非常重要的。然而,随着年龄和意外的增加,骨折、骨缺损的高发病率和高致残性已成为临床骨科的常见问题,也是极其严重的社会问题。快速重建结构完整性和再生愈合能力,是治愈骨折骨缺损的理想手段。骨粘合剂能够完美契合骨缺损形态、粘接破损组织并形成稳定的支撑,已成为骨修复治疗的研究热点。PMMA和磷酸钙骨水泥是目前临床常用的骨粘合剂产品,但其在体内生物安全性、湿态粘附固定性、促骨再生能力等方面存在不可避免的难题。因此,设计开发新型的骨粘合剂来实现体内生理环境下快速稳定的粘接固定和再生修复,有望为骨折骨缺损疾病提供新的治疗手段。

近期,福州大学白树猛副教授、宋继彬教授和杨黄浩教授研究团队报道了一种基于蚕丝蛋白高分子的新型仿生骨粘合剂用于骨疾病的治疗。他们受天然骨组织结构和功能的启发,模拟骨组织中非胶原蛋白和多糖类“胶分子”在高机械强度和抗断裂性能中的关键作用,选择单宁酸作为“胶分子”,与丝蛋白和羟基磷灰石进行多级共组装,制备出了满足体内湿态粘附需求的骨粘合剂。该体系借助单宁酸与丝蛋白间的交联作用以及单宁酸与羟基磷灰石间的金属螯合作用,具有与天然骨组织相类似的动态能量耗散机制,呈现出优异的机械韧性和抗断裂性能,能够实现体内生理环境下对骨折部位的超强粘接固定,并促进骨缺损部位的再生修复。该粘合剂具有良好的稳定性,在湿态生理环境下不会发生溃散和放热现象,避免了对机体周围正常组织的二次损伤,一定程度上克服了现有临床骨水泥产品存在的不足。作者认为这项工作可以为骨再生修复材料的研究开拓新的思路,具有潜在的临床应用前景,相关成果正在与医院单位合作开展临床转化。

相关工作以“Bioinspired Mineral-Organic Bone Adhesives for Stable Fracture Fixation and Accelerated Bone Regeneration”为题发表在Advanced Functional Materials(DOI:10.1002/adfm.201908381)杂志上。