蛋殼化身顱骨損傷手術修復材料
2020/09/24 @國際
摘要
俄羅斯國立科技大學研究團隊以蛋殼衍伸物研發出具生物活性的陶瓷聚合物，可提高植入物的強度和生物整合性，因此適合用來固定植入物和修復頭骨缺損，利用生物廢棄物製成之複合材料的生物活性受到組成比例和關鍵成分的影響，其具有潛力做為生物醫學的應用以賦予更高的價值。
示意圖
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）為一種合成聚合物，因具有自硬性和高強度的特性，所以被外科醫生當骨泥使用。然而，這種材料有生物惰性，其與生物組織間的化學和生物交互作用較弱，且難以和骨頭整合，因此，科學家正積極研究PMMA的優化，使其在生物醫學上的使用能更加廣泛，如確保能夠可靠的固定人造關節/植入物、牙齒固定器、閉合頭骨的各種損傷等。由於農業和食品業的廢棄物易造成環境問題，因此現今已有將其用於製備手術材料的概念，俄羅斯國立科技大學複合材料中心（NUST MISIS）的研究人員開發了一種具生物活性的陶瓷聚合物，其是以蛋殼衍伸物製成的生物陶瓷，可提高植入物的強度和生物整合性，因此適合用來固定植入物和修復頭骨缺損。
事實上，蛋殼有益於健康，如骨骼礦化和生長、治療骨質疏鬆症、用作移植骨，此外，骨骼形成和吸收的過程受多種因素調節，包括生長因子、蛋白質、賀爾蒙，同時，不同離子也參與骨骼再生、礦化和新陳代謝，如磷、鈣、鍶、鎂和二氧化矽，以上這些因素可協助蛋殼中透輝石（矽酸鹽生物陶瓷類別的材料）的成分引入複合物中。因此，研究團隊採用了合乎成本效益的方法來回收生物廢棄物，並在生產複合材料時，從蛋殼中獲得透輝石，研發團隊透過溶劑澆鑄法將PMMA聚合物基質加入不同比例的透輝石（25%、50%及75%），試驗結果發現50%的比例可獲得最佳多孔PMMA/透輝石複合物。【延伸閱讀】醋酸纖維素有效促成骨骼與植入醫材之連接
根據文獻表明多孔網路的存在有助於促進細胞遷移、血管形成、組織向內生長、代謝物的去除及營養物質向再生組織的輸送，該複合物孔洞不均勻且平均孔徑為0.93μm，其抗壓強度提高4倍、對細胞無毒、生物可降解性和具有刺激造骨的能力（在表面形成骨組織），經過4週體外試驗顯示磷灰石峰可良好地沉積在表面，且該機械性能穩定並與人體海綿骨的性質一致。因此，利用生物廢棄物製成之複合材料的生物活性受到組成比例和關鍵成分的影響，其具有潛力做為生物醫學的應用以賦予更高的價值。
該研究發表於「Asian Ceramic Societies」期刊。
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