近日，據(jù)中科院上硅所消息，吳成鐵研究員帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)提出生物質(zhì)再利用的策略，制備出天然海綿骨架衍生的柔性生物活性陶瓷，成功實(shí)現(xiàn)了將廢棄的天然生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為具有高附加值的生物醫(yī)用材料。

相關(guān)研究成果以Naturally Derived Flexible Bioceramics: Biomass Recycling Approach and Advanced Function為題，發(fā)表在Matter上。

天然衍生的柔性生物陶瓷支架的制備示意圖

基于優(yōu)異的生物相容性和成骨活性，生物活性陶瓷廣泛用于骨組織工程中。但是，傳統(tǒng)的生物陶瓷支架存在一些問(wèn)題，如高溫?zé)Y(jié)成型、能量消耗大、本征脆性大等，這些問(wèn)題限制了其在一些特殊情況下的應(yīng)用，特別是在修復(fù)顱骨、眶骨等薄壁不規(guī)則骨組織時(shí)容易發(fā)生破碎，從而影響骨再生效果。

吳成鐵研究員團(tuán)隊(duì)提出了使用具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的海綿骨架作為柔性生物陶瓷支架的方案。這種海綿骨架由二氧化硅骨針纖維構(gòu)成，具有籠型網(wǎng)格狀宏觀結(jié)構(gòu)和同心圓層狀微觀結(jié)構(gòu)。這種多級(jí)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使得海綿骨架在高無(wú)機(jī)含量下（>95%）仍然能夠保持優(yōu)異的柔韌性。這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得生物陶瓷支架具有更好的可加工性能和力學(xué)強(qiáng)度，從而更適用于顱骨、眶骨等薄壁不規(guī)則骨組織的修復(fù)。團(tuán)隊(duì)通過(guò)在氫氧化鈣溶液中對(duì)二氧化硅天然海綿骨架進(jìn)行低溫水熱礦化處理，成功實(shí)現(xiàn)了在二氧化硅基體表面原位生長(zhǎng)出水合硅酸鈣。這一過(guò)程使得生物活性層和基體之間形成了緊密結(jié)合，最終制備出了天然衍生的生物陶瓷支架。

經(jīng)過(guò)活化處理后，這個(gè)生物陶瓷支架表現(xiàn)出卓越的體外礦化能力和長(zhǎng)效的鈣、硅離子釋放能力。更為重要的是，天然衍生的生物陶瓷支架在沒(méi)有引入高分子組分的情況下，表現(xiàn)出比傳統(tǒng)生物陶瓷和生物陶瓷基復(fù)合支架更高的抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性，同時(shí)具有輕質(zhì)高強(qiáng)的力學(xué)特性，具備理想的加工性能，以滿足不同形狀薄壁骨組織的修復(fù)需求。柔性生物陶瓷支架的設(shè)計(jì)在提高材料性能的同時(shí)，也有望解決傳統(tǒng)生物陶瓷支架在特殊情況下的局限性，為更廣泛的骨組織工程應(yīng)用提供了新的可能性。

參考來(lái)源：中科院網(wǎng)站

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