3月8日記者獲悉，西安工程大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院樊威教授團(tuán)隊(duì)在材料領(lǐng)域相關(guān)研究取得重大成果，提出利用成本低廉的蠶絲材料做出昂貴“人造骨”，其最大亮點(diǎn)是可“量身定制”，可逐漸降解。

全蠶絲基人造骨的制備及形貌  西安工程大學(xué)供圖

據(jù)了解，金屬及合金是目前骨外科手術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的材料，相比較于陶瓷和聚合物來(lái)說(shuō)，其機(jī)械性能高和耐腐蝕性能強(qiáng)。美中不足的是，金屬與合金（~110 GPa）和人體骨（3~20 GPa）之間的彈性模量相差較大，從而會(huì)發(fā)生應(yīng)力屏蔽效應(yīng)，對(duì)骨骼結(jié)構(gòu)造成壓力，進(jìn)而導(dǎo)致金屬植入物的松動(dòng)和最終失效。此外，金屬植入物可能會(huì)引起機(jī)體免疫反應(yīng)而增加感染風(fēng)險(xiǎn)并減緩傷口愈合，而且其植入體內(nèi)后難以降解，通常需要進(jìn)行二次手術(shù)取出。

蠶絲作為一種天然的蛋白質(zhì)高分子材料，具有優(yōu)良的生物相容性、生物降解性、加工性和低廉的成本，廣泛應(yīng)用于外科縫合線、人造皮膚、肌肉、血管、骨骼等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

記者了解到，樊威教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合清華大學(xué)張瑩瑩教授團(tuán)隊(duì)針對(duì)目前骨外科手術(shù)中應(yīng)用金屬與合金（~110 GPa）人造骨和人體骨（3~20 GPa）之間的彈性模量相差較大，會(huì)發(fā)生應(yīng)力屏蔽效應(yīng)，植入體內(nèi)后難以降解，需要進(jìn)行二次手術(shù)的問(wèn)題。巧妙地利用了蠶絲（Silk Ⅱ結(jié)構(gòu)）與絲素（Silk I結(jié)構(gòu)）之間結(jié)晶度的差異，將脫膠蠶絲織物與再生絲素?zé)釅褐苽淞艘环N絲素自增強(qiáng)復(fù)合材料（SFS）。SFS通過(guò)調(diào)整增強(qiáng)體結(jié)構(gòu)與基體的比例，可以定制其力學(xué)性能和密度，以適應(yīng)人體不同部位骨植入的要求。更重要的是，SFS具有促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖和提高成骨細(xì)胞活性的能力，并且可隨著骨愈合在體內(nèi)逐漸降解，無(wú)需二次手術(shù)切除，避免了患者的二次疼痛，節(jié)省了醫(yī)療費(fèi)用。

SFS具有取代傳統(tǒng)金屬或陶瓷植入物的巨大潛力。該團(tuán)隊(duì)相關(guān)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、陜西省杰出青年科學(xué)基金、陜西省高校青年創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)與西安市中心醫(yī)院項(xiàng)目的支持。

全蠶絲基人造骨的體內(nèi)生物相容性  西安工程大學(xué)供圖

樊威教授團(tuán)隊(duì)相關(guān)研究成果近日登上頂級(jí)期刊《Advanced Materials》上發(fā)表，也是該團(tuán)隊(duì)研究成果首次登上國(guó)際頂級(jí)期刊。該論文第一作者為西安工程大學(xué)畢業(yè)碩士研究生陸琳琳，共同第一作者為西北工業(yè)大學(xué)劉旭慶教授；通訊作者為西安工程大學(xué)樊威教授，共同通訊作者為清華大學(xué)張瑩瑩教授；合作學(xué)者包括西安工程大學(xué)高級(jí)工程師魏同學(xué)、畢業(yè)碩士研究生孫巖、張海洋、蘇金輝及西安交通大學(xué)、南京林業(yè)大學(xué)等多名學(xué)者。

責(zé)任編輯：黃蕊