科学家用压电材料制造骨支架,支撑骨骼之余还可协助再生

康乃狄克大学(UConn)工程师开发出一种设备,在作为骨骼生长支架的同时,也可以发出微弱电流刺激骨骼生长,使骨折处可以更快治愈。

尽管较小的骨折人体通常可以自愈,但更大范围的骨折却难以修复,科学家已知在骨折部位施加微小电流能够有效帮助细胞再生,但能够进行此操作的医疗设备通常很笨重,依赖电线或对人体有害的电池,恢复后还得手术取出器械,对于严重创伤者也无法提供太多协助。

为了找出更好的方法,康乃狄克大学生物医学工程师开发了一种无毒聚合物支架,在提供受损骨骼支撑之余,还能够产生可控电场来促进骨骼生长。尽管许多科学家都在探索利用支架促进骨骼生长的方法,但将其与电流刺激结合是崭新的想法。

《Nano Energy》的新论文中,团队在颅骨骨折的小鼠身上展示了设备的作用。通过远程控制的超音波,支架会产生只有几毫伏(mV)电压,同时超音波也会使支架振动产生电场。

骨折患者可以在植入支架后,在患处附近挥动超音波控制器协助恢复过程,由于支架并没有电池,等到骨骼愈合后,患者也不需进行额外的开刀手术去除。

用来建造支架的聚合物名为“聚L-乳酸”(PLLA),除了无毒和压电材料性质,PLLA还会随时间逐渐在体内溶解,伴随着新骨骼的生长而消失。

PLLA支架产生的电流似乎能将骨细胞吸引到骨折部位,并促进干细胞转换为骨细胞,考虑到这层独特性质,团队认为这项技术还具有许多潜力,通过与其他技术的结合,未来或许还能用来促进软骨、肌肉或神经等其他组织再生。

团队目前正试图让这种聚合物更有利于骨骼生长,同时也试图理解电场促进骨骼生长的作用原因,一旦理解这种机制,就能够找出更好的材料及方式来改善解决方案。

(首图来源:shutterstock)