受貽貝啟發的黏合劑可在植入物和骨頭之間建立黏合關係
如果你曾經嘗試過將貽貝從岩石上拉下來,你就會知道這需要挺大的力氣,因為它們非常善於抓住岩石。貽貝能夠在海水沖刷的海岸線上頑強生存,成功的秘訣在於一種天然黏合劑,現在這種黏合劑已經被複製到一種膠水中,可以幫助骨科植入物與骨組織保持粘連。
3D列印機將多巴胺基黏合劑應用到髖關節的三維鈦軸上圖/弗勞恩霍夫CMI
人工髖關節等植入物的問題之一是,隨著時間的推移,鈦植入物會從與其黏合的骨頭上脫落。這時就需要進行第二次手術來重新連接或更換植入物。多年來,不同的研究小組一直在尋找避免這種情況發生的方法。由貽貝啟發的膠水是最新也是最有趣的例子之一。
這種生物相容性物質由德國弗勞恩霍夫研究小組的科學家開發,可以直接用三維列印技術列印到鈦植入物的曲面上,確保植入物/骨界面的塗層均勻。
它主要由含有多巴胺的合成聚合物組成。多巴胺分子是二羥基苯丙胺酸的化學類似物(即具有相似的結構),而二羥基苯丙胺酸是貽貝產生的關鍵胺基酸,是其天然黏合劑的一部分。
這種膠水還含有礦物質顆粒、蛋白質和訊號分子等添加劑,可使患者的身體將其識別為類似骨骼的物質。因此,鄰近骨組織的細胞很容易長入其中,據說能確保牢固且持久的黏合。
此外,多巴胺還具有抗菌作用,可最大限度地降低植入部位的感染幾率。
最後,這種膠水還可以改性,只有在紫外線照射下才會硬化。這意味著外科醫生可以慢慢地對準植入物,然後在植入物完全就位後用紫外線燈將其鎖定。今後,也可以打開或關閉黏合效果,以便在必要時重新定位植體。