近日，東華大學(xué)紡織科技創(chuàng)新中心俞建勇院士及丁彬研究員帶領(lǐng)的納米纖維研究團(tuán)隊(duì)在無(wú)機(jī)納米纖維彈性組織工程支架研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果以“3D Superelastic Scaffolds Constructed from Flexible Inorganic Nanofibers with Self-fitting Capability and Tailorable Gradient for Bone Regeneration”為題，發(fā)表于《Advanced Functional Materials》。

　　對(duì)于形狀不規(guī)則骨缺損，或與軟骨、肌腱、韌帶等軟組織交界區(qū)的骨缺損治療是臨床醫(yī)學(xué)上的一大挑戰(zhàn)。常規(guī)用于骨修復(fù)的自體骨或無(wú)機(jī)材料硬而脆，難以匹配并貼合不規(guī)則骨缺損區(qū)域，影響骨修復(fù)效果。彈性支架材料可壓縮變小植入體內(nèi)，大大減少創(chuàng)面，植入后形狀恢復(fù)與骨斷面貼合，因此在骨修復(fù)領(lǐng)域具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。骨細(xì)胞外基質(zhì)的無(wú)機(jī)成分和納米纖維結(jié)構(gòu)是促進(jìn)骨生成的關(guān)鍵因素，因此以無(wú)機(jī)納米纖維為主體且具有形狀恢復(fù)性能的三維支架將會(huì)成為極具潛力的骨組織工程支架材料。然而，無(wú)機(jī)材料普遍硬而脆，極少數(shù)能夠加工成纖維，更難構(gòu)建三維纖維彈性支架。

　　     該研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)制備了一種以柔性無(wú)機(jī)納米纖維為主體，且在體液中可形狀恢復(fù)的三維纖維彈性支架。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)溶膠-凝膠靜電紡絲法制備出了像絲綢一樣柔韌的SiO2納米纖維膜，纖維膜可以折疊展開而不破損，納米纖維可以彎曲180°而不斷裂。團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步將柔性SiO2納米纖維復(fù)合殼聚糖溶液經(jīng)過(guò)均質(zhì)分散-冷凍干燥制備出具有超彈性的SiO2納米纖維-殼聚糖(SiO2 NF-CS)三維支架。

　　柔性SiO2納米纖維以及SiO2NF-CS三維纖維支架

　　該支架在水環(huán)境中80%應(yīng)變循環(huán)壓縮下可完全恢復(fù)到初始高度和多孔結(jié)構(gòu)，具有快速恢復(fù)性，且壓縮循環(huán)10000次仍結(jié)構(gòu)完好。良好的回彈性使SiO2 NF-CS纖維支架可在壓縮狀態(tài)下植入不同形狀的兔下頜骨缺損區(qū)域，吸收體液后快速恢復(fù)到初始形狀，并緊密貼合骨缺損區(qū)。同時(shí)SiO2 NF-CS支架可提高大鼠顱骨損傷修復(fù)效果。研究人員進(jìn)一步通過(guò)控制不同區(qū)域SiO2納米纖維與殼聚糖的比例，構(gòu)建了從有機(jī)到無(wú)機(jī)、從柔軟到堅(jiān)硬的梯度纖維支架，在軟組織與骨界面處的骨缺損修復(fù)中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。

　　彈性SiO2NF-CS纖維支架的體內(nèi)自適應(yīng)性及骨修復(fù)性能

　　該工作將柔性無(wú)機(jī)納米纖維引入到骨組織工程支架彈性材料的開發(fā)設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)微創(chuàng)植入，減少手術(shù)創(chuàng)面；同時(shí)促進(jìn)骨再生，加快骨愈合進(jìn)程，從而減少骨損傷患者的痛苦，為新型骨修復(fù)材料的研究和設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)和借鑒意義。