近日，據中科院上硅所消息，吳成鐵研究員帶領團隊提出生物質再利用的策略，制備出天然海綿骨架衍生的柔性生物活性陶瓷，成功實現了將廢棄的天然生物質轉化為具有高附加值的生物醫用材料。

相關研究成果以Naturally Derived Flexible Bioceramics: Biomass Recycling Approach and Advanced Function為題，發表在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，傳統的生物陶瓷支架存在一些問題，如高溫燒結成型、能量消耗大、本征脆性大等，這些問題限制了其在一些特殊情況下的應用，特別是在修復顱骨、眶骨等薄壁不規則骨組織時容易發生破碎，從而影響骨再生效果。

吳成鐵研究員團隊提出了使用具有多級結構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成，具有籠型網格狀宏觀結構和同心圓層狀微觀結構。這種多級結構的設計使得海綿骨架在高無機含量下（>95%）仍然能夠保持優異的柔韌性。這樣的結構設計使得生物陶瓷支架具有更好的可加工性能和力學強度，從而更適用于顱骨、眶骨等薄壁不規則骨組織的修復。團隊通過在氫氧化鈣溶液中對二氧化硅天然海綿骨架進行低溫水熱礦化處理，成功實現了在二氧化硅基體表面原位生長出水合硅酸鈣。這一過程使得生物活性層和基體之間形成了緊密結合，最終制備出了天然衍生的生物陶瓷支架。

經過活化處理后，這個生物陶瓷支架表現出卓越的體外礦化能力和長效的鈣、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有引入高分子組分的情況下，表現出比傳統生物陶瓷和生物陶瓷基復合支架更高的抗彎強度和斷裂韌性，同時具有輕質高強的力學特性，具備理想的加工性能，以滿足不同形狀薄壁骨組織的修復需求。柔性生物陶瓷支架的設計在提高材料性能的同時，也有望解決傳統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用提供了新的可能性。

參考來源：中科院網站

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