科學家開發可提供電刺激的支架材料有望被用於治愈斷裂的骨頭
據外媒報導,我們已經聽說過具有類似腳手架的微結構的植入材料,通過給骨細胞提供一個遷移的地方來幫助癒合斷裂的骨頭。不過,一種新的材料可能效果更好,它還能提供電刺激。科學家們之前已經成功利用植入物來模擬人體自身的電場,刺激骨細胞進行繁殖。但不幸的是,這些設備往往很笨重,需要一個集成(可能有毒)的電池或硬接線的外部電源。此外,一旦斷裂的骨頭癒合,就必須通過手術移除植入物。
在生物醫學工程師Thanh Nguyen的帶領下,康涅狄格大學的科學家們卻開發出了一種可提供電刺激的支架材料,而且這種材料永遠不用取出來。它是由一種無毒的壓電聚合物的納米纖維製成的,這種聚合物被稱為聚L-乳酸或PLLA–壓電材料在施加機械應力後會產生電荷。
其想法是,在骨折部位植入該材料後,醫生甚至患者會定期使用外部手持設備向其發送超聲波脈衝。這些脈衝會使腳手架產生振動,這些振動產生的應力又會使它產生一個微弱但有治療作用的電場。當人體受刺激的骨細胞在支架內繼續繁殖時,它將逐漸無害地溶解。最終,該材料將完全被自然骨所取代,因此不需要移除任何東西。
在目前進行的測試中,這種材料已經被用來促進小鼠頭骨骨折的癒合。科學家們現在正致力於讓這種支架更有利於骨骼生長,並更好地了解電場究竟是如何刺激骨細胞繁殖的。最終,人們希望這項技術還能幫助其他類型的組織,如肌肉、神經或軟骨的再生長。
有關該研究的論文近日發表在《納米能源》雜誌上。