近日，來自瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院生物力學(xué)研究所的研究顯示，通過一種研究團隊開發(fā)的SiN-GC冷凍凝膠系統(tǒng)，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(fā)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(yè)應(yīng)用的角色出現(xiàn)，近年來也被視為一種有前途的生物陶瓷獲得骨科植入應(yīng)用的開發(fā)。但是由于缺乏氮化硅的生物效應(yīng)數(shù)據(jù)，因此未能在醫(yī)學(xué)領(lǐng)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(fā)了一種氮化硅增強的明膠/殼聚糖冷凍凝膠系統(tǒng)（SiN-GC），目的是生產(chǎn)具有抗生物膜和成骨特性的仿生支架。在該支架系統(tǒng)中，GC成分為細胞提供了親水性和大孔環(huán)境，而SiN成分不僅提供了抗菌性能和骨傳導(dǎo)性，還增加了支架的機械剛度，為缺損區(qū)域和更好的成骨環(huán)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(dǎo)的冷凍凝膠過程，通過明膠和殼聚糖之間的交聯(lián)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(tài)和循環(huán)加載條件下的抗菌作用、細胞反應(yīng)、礦化和成骨等生物學(xué)特性。

研究人員還開發(fā)了一種生物反應(yīng)器，用于在循環(huán)壓縮載荷下培養(yǎng)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(jié)果表明氮化硅作為生物材料系統(tǒng)組分具有進一步開發(fā)用于骨組織工程應(yīng)用的廣闊潛力。

編譯 YUXI

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