山东大学陈景帝教授团队《Carbohyd. Polym》：用于骨修复的海鞘纤维素纳米晶体增强的改性硫酸钙骨水泥

2023-10-01 来源：高分子科技

骨骼在人体内的各种生理功能中发挥着举足轻重的作用，它不仅是结构支撑和保护机制，还是造血和储存矿物质（包括钙和磷）的重要场所。然而，骨缺损的治疗一直是外科领域的棘手问题。目前，处理和修复骨缺损的主流方法主要包括同种自体骨/异体骨移植、骨搬运和骨膜移植。然而，这些方法具有手术创伤大、治疗周期长、免疫排斥和失败率高等特点。因此，开发理想的人工骨材料是医学和生物材料科学领域的一个重要焦点。

近日，山东大学海洋学院陈景帝教授团队通过硫酸水解法从海鞘外被囊中提取了稳定分散的纤维素纳米晶体（Tunicate cellulose nanocrystals ,TCNCs），并将其与改性半水硫酸钙（CSH）结合，制备出具有优良的降解率、机械强度和骨愈合能力的理想骨水泥。本研究在以往实验室研究的基础上，以酒石酸和 CaCl₂ 作为有机/无机转晶剂，设计并合成了一种新型的多重增强的 TCNCs/CSH 复合骨水泥（图1）。在结晶转化剂的调控下，骨水泥晶体表现出较小的长径比(图2)，也意味着更高的机械性能。同时，TCNCs的引入不仅具有明显的补强增韧作用，而且可以刺激相关成骨细胞的粘附、增殖和分化。此外，TCNCs包裹的CSH颗粒不仅克服了骨水泥降解过快的缺点，而且实现了Ca²⁺的持续释放，从而促进骨缺损修复（图 3）。综上所述，本研究不仅为海洋资源的高值化利用提供了新思路和新方法，还为骨组织工程学的发展提供了一个新平台，有望成为一种新型骨再生材料。

图1复合骨水泥制备示意图及其在促进骨再生过程中的应用

图2. 复合骨水泥的宏观照片（A）和微观照片（B）以及断裂面形貌（C）

图3. 复合骨水泥的骨修复性能

上述成果以“Tunicate cellulose nanocrystals reinforced modified calcium sulfate bone cement with enhanced mechanical properties for bone repair”为题，在线发表于《Carbohydrate Polymers》上。文章第一作者是山东大学硕士研究生吕晓宇，通讯作者为陈景帝教授。

原文链接：https://authors.elsevier.com/c/1hommWy0-Yft9

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（责任编辑：xu）

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