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圖片:gettyimages 蠶絲蛋白做骨釘蠶絲蛋白做骨釘圖片:gettyimages美國研究者發現金屬螺釘的替代品 可被人體吸收美國塔夫茨大學的生物材料研究團隊,正在實驗室裡用蠶絲蛋白造“骨釘”。這種新型“骨釘”比傳統上固定斷骨的金屬“鋼釘”要更少副作用,能在體內降解。不單是骨修復材料,蠶絲還可以用來制造人造韌帶、血管、甚至是外周神經,輔助損傷修復。目前,蠶絲蛋白材料被科學傢們視為最有希望的生物材料之一,具備相當的研究熱度。在塔夫茨大學的生物材料實驗室裡,歷來有不少來自絲綢古國—中國的博士、博士後在實驗室裡從事研究工作。記者采訪到曾經在該實驗室工作多年的李實(化名)博士。他為大傢解讀科學傢們正在用古老的蠶絲做的新鮮事。采寫及圖片(除署名外):本報記者 李文實習生 李珣蠶絲骨釘可被人體吸收在骨外科手術後固定骨頭的金屬螺釘,會增加感染和骨壓式骨折的風險。近日,據《每日電訊報》報道,美國塔夫茨大學的研究者已經開發出這種金屬螺釘的替代品。有趣的是,這種螺釘其實是用蠶絲做的。它經過一段時間後可以被人體吸收。塔夫茨大學的研究者發現金屬制品會增加感染的風險並減緩傷口的愈合。這些金屬制品也很堅硬,對骨骼結構造成壓力。用蠶絲蛋白為基質材料的敷料、韌帶等,已經開始進入臨床實驗。研究者在嘗試用蠶絲中提取的絲蛋白來制造用於骨骼修復的夾板和螺釘。實驗室研究人員將制造出來的28枚螺釘裝入瞭6隻小白鼠體內,經過八周的觀察,骨修復效果良好,沒有發生排斥等並發癥問題,可以在體內逐漸溶解。在X光下,絲蛋白螺釘也不會被看到。不會像鋼釘一樣,影響醫生們判斷骨折後康復的情況。科學傢表示,本來最初的研究目標是用這些絲蛋白來治療和修復面部傷口,但是結果卻發現,材料具備治療各種不同類型骨折的潛能。來自哈佛大學醫學院的項目合夥人薩繆爾·林博士表示,“不同於金屬,絲蛋白合成物同骨骼構成更相似。絲蛋白材料特別穩定,它們在非常高的溫度下仍能保持結構的穩定性並能抵擋其餘極端狀況,並且它們很容易被殺菌消毒。”塔夫茨大學的生物材料實驗室的戴維·卡普倫教授補充說:“蠶絲的另一個巨大的優勢在於它可以穩定並釋放生物活性成分,因此絲蛋白制備的板材和螺絲帽可以釋放生物活性成分以防感染,增強骨骼再生能力以及提供其他治療法來促進愈合。”匹配骨自然硬度記者采訪到曾經在塔夫茨大學該實驗室工作多年的李實(化名)博士。李實告訴記者:“目前,絲蛋白材料造螺釘等骨修復材料,還處在實驗室階段,離實際應用還有距離。不過,比較來看,絲蛋白材料具有較好前景和希望。因為傳統固定斷骨的金屬材料通常都不會降解,而且同骨骼相比,金屬螺釘力學強度較大,時間長瞭會造成骨骼受力上的差異,造成其他地方骨骼的骨質疏松。有些也會引起異物反應。後來,也出現瞭PLA、PLGA等合成生物高分子材料,這類材料不像金屬骨釘,可以被人體逐漸吸收,骨頭長好瞭也就消失瞭。但是研究者發現,PLA、PLGA材料降解會形成些酸性產物,給人體組織帶來負面影響。理論上,蠶絲蛋白材料可以跟自然的骨硬度匹配到最好,不會太硬,降解之後,基本上是氨基酸和多肽,對人體也無害。所以,它的未來應用前景更有希望。”李實指出,造一個蠶絲骨釘需要用的材料很少,一枚骨釘的重量也很輕,可能不到1克。不要被炒作蠶絲蛋白的虛假廣告忽悠目前,蠶絲蛋白材料的研究范圍非常廣,例如用於整容方向的臨床研究,比如做人造皮膚和敷料以及一些補片、墊片。李實指出,還有:“絲造的韌帶,已經有展開臨床研究。其他用蠶絲造的骨骼、血管、外周神經導管,還都在實驗室裡進行。蠶絲的普適性很好,有可能在未來具有比膠原、生物合成高分子材料等更好的適用性前景。”但大傢別被市面上的一些借蠶絲蛋白概念炒作的虛假廣告給忽悠瞭,目前這一材料很多還停留在實驗室階段,離臨床研究都還有距離,更不要談廣泛的應用和生產瞭。“生產和實驗研究是兩個方向的東西。生產、變成好賣的商品不需要太高技術,工藝越簡單越好。但基礎的科學研究則講究相對復雜精密的控制。”談及我國在這個領域的科研現狀,李實告訴記者,在這方面中國並不算領先。“國內隻有幾個機構在做這方面的工作,主要集中在江浙一帶。國內的技術現狀和美國、歐洲比,可能國內關於絲蛋白本身的研究不錯,但是美國的協同性更好。比如,想將絲蛋白跟光電領域結合來做,在美國就能很迅速地進行跨領域的合作研究。”李實說,“離應用的距離遠近,不應該阻礙技術的及時跟進。就好比進口柯達膠卷進軍中國,最後沒有扳倒國產樂凱膠卷,這樣的一個結果就是,我們還可以用20塊人民幣買到一卷質量不錯的膠卷。但是,在俄羅斯,所有的國產膠卷品牌都被扳倒瞭,俄羅斯人民用一卷膠卷要花20美元。在蠶絲蛋白上的問題也是一樣的。如果有一天,我們需要靠進口蠶絲蛋白材料,別人為自己的專利定價1千萬元1噸,我們買還是不賣呢?科研的價值,不在於眼前的實用,而在於前瞻性的戰略意義。”改變蠶絲的晶體結構,可以硬過鋼筋“蠶絲看起來很軟,其實可以很硬。通過控制它的晶體結構,我們可以控制和改變他的硬度。蠶絲蛋白材料可以柔軟度很高,也可以比鋼筋還硬。”李實說,“有些研究者用改變基因的方式,從牛奶、植物中形成絲蛋白分子,但是難以形成蠶絲的完美結構和優異力學性能。天然蠶絲的分級組裝結構非常精細,是人工難以復制的。”相比之下,在自然界唯一能與蠶絲媲美的,是蜘蛛絲。李實說:“蜘蛛絲比蠶絲的硬度更高,韌性也更高,所以,有實驗室曾用蜘蛛絲蛋白材料來制造防彈衣。但是蜘蛛有一個缺點,它的領土意識很強,在一個領地裡不會容下兩隻蜘蛛。因此,蜘蛛很難大規模養殖。但是,蠶絲卻可以養殖,可以大量生產,也可以再生。”不過,李實也指出,絲蛋白骨釘的保存可能還是一個問題。“同天然蠶絲不同,目前制備的絲蛋白生物材料幹態下韌性還需要提高。”李實說,“所以,如果讓骨釘同時保持強度和韌性,可能其中還需要加入其他的東西。理論上是可以做到的。”

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新聞來源http://news.hexun.com/2014-03-22/163274907.html

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