上海九院，新增一项骨科组织工程材料专利公开！

2024年2月6日，上海交通大学医学院附属第九人民医院一项“掺锶硅酸钙-丝蛋白复合材料制备方法与应用”的专利首日公开。该项专利以掺锶硅酸钙‑丝蛋白复合材料为支架结构，有望成为骨缺损快速功能性修复提供更为理想的支架结构材料。

专利时间轴，来源于智慧芽

该专利源于上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔外科主任医师徐袁瑾及团队在2015年01月-2018年12月，主持的“掺锶硅酸钙/丝蛋白负载脂肪干细胞促进颌骨缺损功能重建研究”国家自然科学基金面上项目。

骨组织工程是利用生物学和工程学方法研制能修复或替代人类骨组织材料的科学领域。随着材料科学和医学、生物学研究的突破，人们对骨科组织修复提出了更高要求。于是，更具生物相容性和功能性、能够促进骨组织再生的生物基材料成为骨组织工程的研究热点。

这些材料主要分为几个大类，即基于金属改性的生物材料、生物陶瓷材料、聚合物材料和复合材料。

金属材料由于具有良好的机械性能，较早被应用到骨修复/再生中。其中钛合金则因其良好的机械性能和生物相容性而被广泛应用。北京大学第三医院刘忠军团队，采用定制式3D打印钛合金多孔内植物进行大段骨缺损的修复，实现了患者早期肢体功能恢复及远期”内植物-骨”界面的可靠融合，疗效显著提高。

陶瓷材料则拥有良好的稳定性。四川大学张兴栋院士发现并确证无生命的多孔磷酸钙陶瓷可具有生物活性物质特有的诱导骨再生的作用，提出“骨诱导性生物材料”，将磷酸钙生物陶瓷的医用陶瓷植入体内，隔段时间陶瓷就会慢慢消失，转变成人的新骨头，既无异物反应，又可实现人体的永久性康复。

而聚合物材料包括胶原蛋白、透明质酸、壳聚糖等天然聚合物材料和聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯等合成聚合我材料。四川大学张兴栋院士团队在Science Advances上报道了仿生聚醚酮酮材料诱导骨再生。

复合材料则是将无机材料和高分子材料结合。其中羟基磷灰石/壳聚糖复合材料是极具潜力的一类生物材料, 具有良好的综合力学性能和生物学性能。中国组织工程研究王菲等人采用粒子沥滤法制备出了纳米羟基磷灰石/壳聚糖/聚丙交酯的三元复合材料,研究表明其抗压强度与人松质骨抗压强度基本匹配，而且在诱导成骨分化试验中细胞碱性磷酸酶活性和钙骨素的表达也是最好。

当然，生物材料的阵地远不止骨组织工程。几年来生物材料在抗衰、组织工程等领域的热度递增。其出色的性能、多样的能力，在临床治疗和疾病研究中展现出了多元化的应用潜力。

例如，在抗衰医美赛道，美国麻省理工Robert Langer教授2017年Robert Langer在Nature Materials上报道了一种有机硅聚合物，被称为XPL的材料。在人体实验中发现，这种材料可以消除眼袋，具有很强的保湿能力，可以防御紫外线，并不怕水洗。这种材料宛如人类的“第二层皮肤”。

而在再生组织工程方向，哈佛大学David J. Mooney教授则通过水凝胶等材料模拟天然细胞外基质，以促进体内组织和器官的再生和靶向破坏。2018年，团队在PNAS上发文，通过采用3D细胞培养系统允许独立控制培养基质刚度，应力松弛和粘附配体密度，以系统地探索受RNA-seq的不同生物物理参数组合影响的转录程序。

在药物递送领域，美国佐治亚理工学院夏幼南教授设计出制备了一种新型纳米载药材料，该材料具有较好的生物相容性和温控重复性。同时在负载DOX和IR780时，体外实验和细胞实验都能很好地达到预期的效果—响应近红外光照快速释放药物，达到快速杀死肿瘤细胞的目的。

从技术研究的角度看，国内外研究生物医用材料的科研院所、团队方向选择多样，已经将生物材料运用在临床医学各个方向。相关研究持续成为国际生物医疗领域的热点和前沿。