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我国科学家制备含钴钛基骨植入物:金属材料为骨修复带来新希望

2024-12-05 10:12:20 来源:新华网
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简介:中国科大吴征威特任研究员联合中南大学湘雅医学院邓幼文教授,利用等离子体浸没离子注入技术制得含钴钛基骨植入物。该植入物可加速骨修复、消除感染,减轻炎症,促进组织再生,有抗菌特性,相关成果发表于《先进科学》。
新华社合肥12月4日电,中国科学技术大学传来喜讯,该校吴征威特任研究员与中南大学湘雅医学院邓幼文教授携手合作,成功制备出一种极具潜力的金属骨植入物——含有钴元素的钛基骨植入物。这一成果为骨骼疾病的治疗带来了新的曙光。

在现代医学领域,感染性骨缺损的治疗和骨骼功能的恢复一直是棘手的难题。传统临床治疗中,长期使用抗生素是常见手段,但这一做法却带来了微生物耐药性增加的风险。而且,生物膜引发的炎症反应也会对组织愈合过程形成阻碍,使得骨感染的治疗变得更加复杂。

此次研究团队采用了等离子体浸没离子注入技术。具体操作是将钛植入物浸没在等离子体环境中,然后施加高压脉冲。借助电场的力量,等离子体中的钴离子被加速注入到钛合金的表面之内。这种技术的优势在于能够对植入物进行一步式的改性,并且可以精确地调控注入的剂量。

经过实验验证,通过这种技术制备的材料展现出了卓越的性能。它成功地减轻了组织的炎症反应,为新骨骼的形成按下了“加速键”,还在一定程度上消除了骨骼感染中的细菌和其他病原体。这表明该材料具有有效的生物物理适应性,能够在感染性骨缺损愈合与组织再生方面发挥积极的作用。

研究人员深入分析实验结果发现,材料中的钴离子发挥了关键作用。它能够使巨噬细胞极化为有助于组织愈合的M2型表型,从而为骨骼再生营造出良好的免疫环境。这一极化过程促进了成骨分化,同时降低了细胞内抗酒石酸酸性磷酸酶的活性,抑制了破骨细胞的活化。更为重要的是,该植入物还具备显著的抗菌特性,能够抑制细菌生物膜的形成。研究团队通过对基因组学数据的讨论,从分子机制的角度进一步理解了材料对巨噬细胞极化的调控作用,充分论证了含钴钛合金材料在骨修复与免疫调节方面的治疗潜力。相关研究成果已经在国际学术期刊《先进科学》上发表,这一成果有望在未来的骨骼疾病治疗中得到广泛应用。
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