近日，來自瑞士蘇黎世聯邦理工學院生物力學研究所的研究顯示，通過一種研究團隊開發的SiN-GC冷凍凝膠系統，不僅驗證其可作為骨組織工程的新方法，而且證實氮化硅作為一種生物陶瓷，擁有巨大潛力。

該研究發表于生物材料，論文地址：doi: 10.3389/fbioe.2021.794586

氮化硅再過去常以工業應用的角色出現，近年來也被視為一種有前途的生物陶瓷獲得骨科植入應用的開發。但是由于缺乏氮化硅的生物效應數據，因此未能在醫學領域受到足夠重視。本次研究通過將氮化硅微粒加載到明膠/殼聚糖冷凍凝膠（GC）中開發了一種氮化硅增強的明膠/殼聚糖冷凍凝膠系統（SiN-GC），目的是生產具有抗生物膜和成骨特性的仿生支架。在該支架系統中，GC成分為細胞提供了親水性和大孔環境，而SiN成分不僅提供了抗菌性能和骨傳導性，還增加了支架的機械剛度，為缺損區域和更好的成骨環境提供了增強的機械支撐。

氮化硅增強冷凍凝膠 (SiN-GC) 的示意圖

如圖所示。首先，通過戊二醛介導的冷凍凝膠過程，通過明膠和殼聚糖之間的交聯合成明膠/殼聚糖冷凍凝膠（GC），并使用氮化硅（SiN）增強GC以制備SiN-GC。研究人員在分析了SiN-GC的特性和生物活性后，進行了體外實驗，研究了靜態和循環加載條件下的抗菌作用、細胞反應、礦化和成骨等生物學特性。

研究人員還開發了一種生物反應器，用于在循環壓縮載荷下培養載有細胞的支架以模擬生理條件，并能夠證明 SiN-GC 改善了礦化和成骨，結果表明氮化硅作為生物材料系統組分具有進一步開發用于骨組織工程應用的廣闊潛力。

編譯 YUXI

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