黏土增强水凝胶可更好促进骨愈合

科技日报纽约8月20日电 (记者冯卫东)据《自然⋅通信》最新报道,美国加州大学洛杉矶分校开发的一种新型多孔水凝胶,能诱导天然存在的干细胞的迁移,有效促进组织修复和再生。小鼠模型实验显示,这种水凝胶可更好地促进骨愈合。

水凝胶是由聚合物链接成3D网络组成的生物材料。由于这种网络吸水能力强,而且与活性组织的结构相似性,可用于将细胞输送到缺陷区域以再生缺损的组织。然而,水凝胶的小孔径限制了移植细胞的存活、扩张和新组织的形成,使其不太适合组织再生。

在生物材料领域,流行的一种材料是天然存在的矿物黏土。黏土已成为医疗产品的理想添加剂,没有任何负面影响。黏土具有分层结构,且表面带负电荷。将水凝胶插入黏土层,形成的具有更多孔结构的黏土增强水凝胶,可更好地促进骨形成。

研究人员将黏土增强水凝胶注入颅骨缺损的小鼠模型。6周后,他们发现该模型通过其自身发生的干细胞迁移和生长,显示出明显的骨愈合。

研究人员表示,这项研究将促进开发具有高孔隙度的下一代水凝胶系统,并改善目前的骨移植材料。这种纳米复合水凝胶系统将在药物输送、细胞载体和组织工程等方面具有潜在应用价值。利用水凝胶将活细胞和生物活性分子制成组合制剂,有望成为治疗人体不健康或受损区域的非侵入性优选方案。

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尽管听起来不像是能用到人体上的材料,但实际上,水凝胶具有一些与人体组织相似的性能,并具备良好的生物相容性,因此才在组织工程领域备受重视。科学家现在将其作为一种促进骨再生、骨愈合的材料,就是要让水凝胶具备一种良好的力学强度,用于替代原来的自体骨骼。这种强度、韧性和生理稳定性兼具的优势,也为未来医学界重建和再生人体关键承重组织,提供了广泛的可能性。

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