我国科学家攻克组织工程骨血管化难题

2011-9-16 09:26 来源: 科学时报
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经过近10年的研究和探索,在中国工程院院士王正国的带领下,第三军大学大坪医院、野战外科研究所副研究员张波等人研制出了具有组织相容性、无免疫源性和可降解,具备增强血液灌注和促血管化的骨组织工程支架材料——肝素/壳聚糖/脱细胞骨基质仿生支架材料,攻克了异种脱骨基质跨种属应用的大动物实验。该项研究成果的论文发表在美国《组织工程》杂志上,预计不久将有望应用于临床对人体骨缺损修复。

  据了解,骨缺损修复一直是骨科医学的难题,而自然灾害、突发事故及战争等导致需植骨修复的人数呈上升趋势。应用组织工程技术构建的组织工程骨作为骨缺损修复的发展方向,虽临床初步应用效果确切,但因组织工程骨的血管化等问题成为世界关注的瓶颈,制约了临床大规模应用。研制新一代有特定结构和功能的仿生“智能”基质材料,成为当今组织工程学和生物材料学研究领域的前沿课题。

  2002年,课题组开始异种骨基质的研究。他们采用牛骨经生化、理化处理去抗原、去细胞,经生物安全性检测达标后,将该骨基质材料应用于猪尺骨缺损修复,实验表明,3个月内骨基质全部降解,缺损修复效果良好。

  2009年,团队受到水蛭抗血凝及负压吸血的启发,模拟其原理解决组织工程骨植入区血液循环障碍等难题。

  实验结果显示,构建的肝素/壳聚糖/脱细胞骨基质仿生支架材料在超微结构上骨小梁结构无变化,而材料表面变平滑更利于种子细胞黏附;材料表面的分子结构检测证实肝素成功复合到材料表面,且体外肝素缓释检测表明一周内肝素可以有效释放,抗凝效果明显延长。动物实验结果证实肝素/壳聚糖/脱细胞骨基质仿生支架材料可以有效促进血液灌注。

  课题组通过肝素/壳聚糖自组装表面改性后脱细胞骨基质材料,解决了植入材料被血凝块包围,以及移植物的氧和营养物质灌注障碍等瓶颈问题,为临床大块骨缺损修复提供了技术支持;同时也为进一步采用仿生学方法模拟水蛭疗法在断指再植、皮瓣移植及肢体循环障碍等领域促进微循环血液流动,改善组织血液循环提供了理论依据,经过临床试验后便可普遍推广应用。