我國科學家成功制備可加速骨修復的植入物材料

記者近日從中國科學技術(shù)大學獲悉，該校吳征威特任研究員聯(lián)合中南大學湘雅醫(yī)學院鄧幼文教授，利用等離子體浸沒離子注入技術(shù)成功制備了含有鈷元素的鈦基骨植入物。據(jù)介紹，這類植入物具有消除感染并加速骨修復的功能，患者無需過多地攝入外源性重組蛋白或抗生素來抵抗臨床并發(fā)的細菌增殖等，為骨骼疾病提供了潛在的治療方案。相關(guān)研究成果日前發(fā)表于國際學術(shù)期刊《先進科學》。

感染性骨缺損的治療和骨骼功能的恢復是現(xiàn)代醫(yī)學領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)臨床實踐中，長期使用抗生素可能導致微生物耐藥性的增加，而生物膜引發(fā)的炎癥反應也會阻礙組織愈合過程，使骨感染治療尤為棘手。

在本次研究工作中，研究團隊將鈦植入物浸沒于等離子體環(huán)境中，再施加高壓脈沖，利用電場把等離子體中的鈷離子加速注入到鈦合金表面內(nèi)。等離子體浸沒離子注入技術(shù)可以實現(xiàn)對植入物的一步式改性，并能精確調(diào)控注入劑量。

實驗結(jié)果顯示，由此技術(shù)制備的材料成功地減輕了組織炎癥，加速了新骨骼形成，一定程度上消除了骨骼感染中的細菌和其他病原體，表現(xiàn)出了有效的生物物理適應性，能夠促進感染性骨缺損愈合與組織再生。

研究人員進一步進行了實驗分析，上述效果是因為材料中的鈷離子使巨噬細胞極化為有助于組織愈合的M2型表型，為骨骼再生營造了良好的免疫環(huán)境，促進了成骨分化，并降低了細胞內(nèi)抗酒石酸酸性磷酸酶的活性，抑制了破骨細胞活化。與此同時，該植入物可以抑制細菌生物膜的形成，具有顯著的抗菌特性。研究團隊討論了基因組學數(shù)據(jù)，為從分子機制維度進一步理解材料調(diào)控巨噬細胞極化提供了支持，論證了含鈷鈦合金材料在骨修復與免疫調(diào)節(jié)方面的治療潛力。