点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:可降解蚕丝螺钉 开启人体内固定新时代
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

可降解蚕丝螺钉 开启人体内固定新时代

来源:科技日报2021-07-14 09:44

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  可降解蚕丝螺钉能够利用其在人体环境中发生酶解的特性,实现人体功能修复的同时逐渐降解,并最终不在体内残留,进而避免了二次手术取出的麻烦。该螺钉是世界上首款实现人体内应用的可降解医用蚕丝骨钉,标志着人体内固定领域开启了蚕丝应用的新时代。

  坚硬的金属材料一直是骨折后内固定手术的首选,但患者伤口愈合后取出金属内固定,往往需要进行二次手术。

  不久前,由空军军医大学西京医院雷伟教授、冯亚非副教授团队和中国科学院上海微系统所陶虎研究员团队共同开发的可降解蚕丝螺钉,能够利用其在人体环境中发生酶解的特性,实现人体功能修复的同时逐渐降解,并最终不在体内残留,进而避免了二次手术取出的麻烦。该螺钉是世界上首款实现人体内应用的可降解医用蚕丝骨钉,标志着人体内固定领域开启了蚕丝应用的新时代。

  立足临床需求 研发内固定新材料

  在长期的临床应用过程中,金属材料逐渐显现出三大缺陷:一是金属内固定往往需要二次手术取出,大大增加了患者的痛苦及经济负担。二是金属的力学强度远远超过骨骼,导致应力遮挡,影响骨折愈合。此外,使用部分金属材料术后无法进行CT和磁共振拍摄;即使钛合金材料可以进行检查,也存在明显的伪影,螺钉周边模糊一团,严重影响影像观察的效果。

  如何消除应力遮挡,研发与骨骼力学匹配性更适宜的材料?如何实现材料在人体内的安全降解,远离二次手术带来的伤害?又如何避免金属材料伪影,让患者不再为术后影像检查担忧不已?这些都是摆在医学家和科学家面前的重大课题。

  针对目前金属材料的缺点,科学家与医学家进行了无数尝试,研制出了金属镁、无机羟基磷灰石和合成有机聚乳酸(PLA)等材料的可吸收螺钉。专家介绍,目前临床已经应用的“聚乳酸可吸收螺钉”由聚乳酸材料加工而成,属于合成有机材料。聚乳酸通常在植入体内12—18个月后降解为乳酸,再进一步分解成水和二氧化碳,无须二次手术取出,有效缓解了患者的痛苦和经济压力。而镁合金作为体内降解的金属材料,具有良好的力学强度和生物相容性,用其制造的内固定产品也已经进入临床试验阶段。但有报道称目前的可吸收螺钉仍存在降解速度过快、螺钉周边易发生迟发型炎症反应、降解部位无法实现骨替代长入等问题,限制了可降解材料在临床上的推广。

  随着材料科学技术的不断发展,可吸收内固定材料不断完善,作为天然有机材料的蚕丝越来越受到科学家们的关注,而蚕丝蛋白材料也被科学家们视为最有希望的生物材料之一。

  专注技术攻关 实现蚕丝化茧成“钢”

  中国是最早养蚕缫丝的国家,孕育了辉煌的蚕丝文明。现如今,蚕丝在医疗领域同样展现出巨大潜能。那么,具有良好生物特性的柔软蚕丝,能否用作坚强的骨科内固定呢?雷伟团队联合陶虎团队,历经多年技术攻关,成功突破了蚕丝临床应用的技术壁垒,研发出可降解蚕丝螺钉。

  美国食品药品监督管理局(FDA)和我国食品药品监督管理总局(CFDA)先后批准蚕丝及其提取的蛋白可用于生产创伤辅料;美国环保组织环境工作组(EWG)将蚕丝评为最优级绿色原料和产品。蚕丝更被证明是生物毒性极低、免疫原性极小的优良医用材料。

  既往观点认为,可吸收螺钉的机械性能弱是限制其应用的主要原因。因此,如何让蚕丝由“柔软”变“坚硬”是首先要解决的难题。陶虎介绍,可降解蚕丝螺钉是从溶解后的蚕丝中提取蚕丝蛋白作为原始材料,通过一系列生物制造技术制成的,这是一种区别于蚕丝纺织品的新科技材料,其制作工艺采用的也是一种新技术路线。其中,蚕丝蛋白的分子量和结晶水平是影响骨钉力学性能和降解特性的核心因素。经过无数次试验的失败和坚持不懈的调试,科研人员终于实现了硬度与降解性的平衡,达到了体内螺钉固定的要求。

  当可降解蚕丝螺钉植入人体后,又需要它适时由“有形”变“无踪”。冯亚非介绍,螺钉植入体内初期降解速度极为缓慢,以保证骨折坚强固定的需求;植入1年后螺钉逐渐酶解,降解产物为氨基酸和多肽,可完全被人体吸收,没有任何毒副作用。临床前研究证实,可降解蚕丝螺钉在人体内3年的降解率超过80%。研究表明,该螺钉性能合理,降解时间与弹性模量设计合理,可有效减少并发症的发生。

  应用前景广阔 未来将惠及更多患者

  今年5月,患者张强(化名)不慎扭伤,造成左股骨远端骨折。由于骨折部位靠近关节面,使用金属螺钉固定时应力过大,会影响骨折愈合;1年后还需要手术将金属螺钉取出,可能造成二次创伤。患者入院之后,团队经过详细探讨病情、细致阅片后认为,该患者符合可降解蚕丝螺钉固定的适应证。术中团队对该患者使用可降解蚕丝螺钉固定骨折块,术后的CT片中没有任何伪影,可以清晰地看到骨折块已经完全复位,并且解除了患者二次手术取出螺钉的负担和困扰。

  据悉,这已经是第5例在西京医院使用可降解蚕丝螺钉的患者了。早在今年3月,一名髋臼及股骨头骨折的患者就在西京医院骨科接受了蚕丝螺钉固定手术,成功实现了世界首例可降解蚕丝螺钉的人体内应用。患者术后3个月复查时,已可以下地行走,无需借助护具保护。术后复查显示,骨折已完全愈合,螺钉植入部位未发现明显的免疫排斥反应,体现出良好的生物相容性。

  技术查新显示,国际尚无蚕丝蛋白材料在人体骨科应用的临床实例。该项目现已正式通过西京医院学术委员会和科研伦理委员会审批,进入临床试验阶段。

  “可降解蚕丝材料的研发和临床应用,解决了金属内固定的三大缺陷。”在雷伟看来,蚕丝材料所展现出的优良力学性能、生物学性能和降解性能,必将为骨科植入物市场带来新的解决方案和发展动力。未来或将拓展应用于脊柱外科、神经外科、口腔医学等诸多领域,惠及更多患者。(史俊斌 相 庚

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 彭丽媛会见德国伯乐中文合唱团师生代表

  • 明前茶飘香

独家策划

推荐阅读
见证大国底气从“核”来
2024-03-29 14:15
人工智能可以取代人力勾绘农作物地块,快速完成耕地识别,工作效率相比人工作业提升数十倍。在他看来,我国在星上智能处理和地面遥感AI大模型技术上同步发力,推进人工智能遥感技术发展,太空中的卫星将变得越来越“聪明”。
2024-03-29 09:36
3月27日发表于《自然》的一项分析预测,融化的冰盖正在减缓地球的自转速度,以至于下一个闰秒将被推迟3年。论文作者之一、美国斯克里普斯海洋研究所地球物理学家Duncan Agnew说:“融冰足以使海平面上升,以至于我们可以看到地球自转速度受到了影响。
2024-03-29 09:33
3月28日,小米汽车的价格“谜底”揭开,小米SU7提供九种颜色可供选择,售价21.59万起
2024-03-29 17:17
胡新立表示,研究团队将进一步探讨生理性乳酸水平变化对机体代谢的意义,以及恶病质中骨骼肌萎缩与乳酸的直接关系。
2024-03-29 09:31
近日,日本小林制药保健品事件持续发酵。小林制药此前表示,该公司的红曲原料中可能含有导致消费者出现肾功能不良状态的非预期成分。小林制药出产的红曲原料除用于自家生产保健品外,还出售给其他公司,用于酿酒及食品制造等。
2024-03-29 09:22
朱雀三号可重复使用垂直起降回收验证火箭在酒泉卫星发射中心圆满完成试验任务。2023年12月,蓝箭航天朱雀二号遥三液氧甲烷运载火箭在酒泉发射中心圆满完成发射任务,将三颗商业卫星顺利送入预定轨道。
2024-03-29 09:30
记者28日从南京大学获悉,由该校物理学院杜灵杰教授领衔的国际团队利用极端条件下的偏振光散射技术,在砷化镓量子阱中对分数量子霍尔效应的集体激发进行了测量,在世界上首次观察到引力子激发,即引力子在凝聚态物质中的新奇准粒子。
2024-03-29 08:38
世界卫生组织27日发布新闻公报说,已启用“冠状病毒网络”(CoViNet),以促进和协调全球的专业知识和能力,及早准确地检测、监测和评估新冠病毒、中东呼吸综合征冠状病毒和其他可能新出现的冠状病毒。
2024-03-29 08:38
万兆元年,谁来领航?是更智慧AI,是更领先的Advance,是刷新极限的速度,还是升级多维的体验?中国移动5G-A商用发布会,重新定义数智新时代,邀您共同见证!3月28日15:00-16:00
2024-03-28 12:36
作为中国大科学装置之一,高能同步辐射光源是由中国科学院、北京市共建的怀柔科学城大科学装置集群的核心装置。
2024-03-28 09:54
2022年8月15日,国际天文学联合会小天体命名工作组发布公告,将国际永久编号为192353号的小行星命名为“王大中星”。围绕大学的根本任务是育才造士这一核心要义,王大中归纳并紧抓建设一流大学的三大要素:大师、大楼和大学精神。
2024-03-28 09:34
坎潘特强调,最新观测表明,精确的星震学技术可用于探测表面温度低至4200℃(比太阳表面低约1000℃)的矮星,为天体物理观测开辟了一个新领域。这一最新结果表明,星震学技术有望详细表征这些恒星及其宜居行星的细节,而精确确定附近冷矮星的年龄对于阐释系外行星上发现的生物特征可能至关重要。
2024-03-28 09:33
记者从自然资源部3月27日召开的例行新闻发布会上获悉:今年是极地考察40周年,自然资源部将开展一系列活动纪念这一重要时间节点。7月北极黄河站建站20周年时,在黄河站举办招待会、研讨会等相关活动,中国第四十一次南极考察期间将在长城站、中山站举行招待会、研讨会等相关活动,“雪龙”号、“雪龙2”号船停靠外港时举行公众开放日活动。
2024-03-28 09:32
联合国教科文组织执行局27日批准18处地质公园列入世界地质公园网络名录,其中包括中国的6个地质公园,分别是长白山世界地质公园、恩施大峡谷-腾龙洞世界地质公园、临夏世界地质公园、龙岩世界地质公园、武功山世界地质公园、兴义世界地质公园。
2024-03-28 09:31
据介绍,除了服务于中国探月工程四期,后续鹊桥二号中继星还可为国内外月球探测提供中继通信支持。
2024-03-28 09:25
涂白防虫、修剪树枝、引水灌溉……每当春天到来,在祖国西北边陲新疆托里县老风口,生态造林工作就紧锣密鼓地开始了。
2024-03-27 10:22
今年我国纪念“世界水日”“中国水周”的活动主题为“精打细算用好水资源,从严从细管好水资源”。
2024-03-27 10:21
在齐齐哈尔市甘南县宝山乡巨宏村,村民苑忠国正在准备春耕,多年来通过参与县里的培训,春耕物资的采购对他来说已是轻车熟路。
2024-03-27 10:20
在开展调查监测,评估新污染物环境风险状况方面,《行动方案》提出建立化学物质环境信息调查制度、建立新污染物环境调查监测制度、建立化学物质环境风险评估制度、动态发布重点管控新污染物清单等具体措施。
2024-03-27 10:18
加载更多