科學家用壓電材料製造骨支架,支撐骨骼之餘還可協助再生

作者 | 發布日期 2020 年 07 月 06 日 12:58 | 分類 生物科技 , 醫療科技 Telegram share ! follow us in feedly


康乃狄克大學(UConn)工程師開發出一種設備,在做為骨骼生長支架的同時,也可以發出微弱電流刺激骨骼生長,使骨折處可以更快治癒。

儘管較小的骨折人體通常可以自癒,但更大範圍的骨折卻難以修復,科學家已知在骨折部位施加微小電流能夠有效幫助細胞再生,但能夠進行此操作的醫療設備通常很笨重,仰賴電線或對人體有害的電池,恢復後還得手術取出器械,對於嚴重創傷者也無法提供太多協助。

為了找出更好的方法,康乃狄克大學生物醫學工程師開發了一種無毒聚合物支架,在提供受損骨骼支撐之餘,還能夠產生可控電場來促進骨骼生長。儘管許多科學家都在探索利用支架促進骨骼生長的方法,但將其與電流刺激結合是嶄新的想法。

《Nano Energy》的新論文中,團隊在顱骨骨折的小鼠身上展示了裝置的作用。透過遠程控制的超音波,支架會產生只有幾毫伏(mV)電壓,同時超音波也會使支架振動產生電場。

骨折患者可以在植入支架後,在患處附近揮動超音波控制器協助恢復過程,由於支架並沒有電池,等到骨骼癒合後,患者也不需進行額外的開刀手術去除。

用來建造支架的聚合物名為「聚 L-乳酸」(PLLA),除了無毒和壓電材料性質,PLLA 還會隨時間逐漸在體內溶解,伴隨著新骨骼的生長而消失。

PLLA 支架產生的電流似乎能將骨細胞吸引到骨折部位,並促進幹細胞轉換為骨細胞,考量到這層獨特性質,團隊認為這項技術還具有許多潛力,透過與其他技術的結合,未來或許還能用來促進軟骨、肌肉或神經等其他組織再生。

團隊目前正試圖讓這種聚合物更有利於骨骼生長,同時也試圖理解電場促進骨骼生長的作用原因,一旦理解這種機制,就能夠找出更好的材料及方式來改善解決方案。

(首圖來源:shutterstock)