具有骨诱导性和压电可塑性的纳米复合骨移植材料

《ACS Nano》：Osteoinductive and Piezoelectrically Malleable Nanocomposite Bone Graft

修复下颌骨缺陷的新型生物复合材料 osteoplasticine 由聚乳酸和聚己内酯立体复合网络构成，兼具热塑性和压电效应。该材料均匀分散羟基磷灰石（骨形成）和铌酸钾钠（骨分化）纳米颗粒，经机械或超声刺激后激活局部肾素-血管紧张素-醛固酮系统，促进骨再生，形成约55微米的骨再生结节，在骨和非骨植入位点均实现豹斑状骨化模式。

　　

由于传统移植材料的适应性和再生能力有限，修复颌骨缺陷仍然是一个临床难题。在这项研究中，我们设计了一种用于颌骨修复的骨诱导和压电复合材料，这种材料具有类似塑料的质地，被称为“骨塑剂”（osteoplasticine）。该材料由聚(l/d)-乳酸和聚(ε-己内酯)网络构成的立体复合物组成，具有热塑性，并能够使两种功能性陶瓷纳米颗粒均匀分散。纳米级的羟基磷灰石颗粒具有成骨能力，而纳米级的铌酸钠钾颗粒在机械加载或超声刺激下通过压电效应促进成骨分化和代谢活动。我们合成的骨塑剂在加热到生理温度以上时表现出良好的可塑性，并在使用过程中能够产生可测量的电信号。在骨塑剂组中，无论是骨植入部位还是非骨植入部位都观察到了豹纹状骨形成现象。在材料的中心区域发现了大量的骨再生结节（约55微米）。局部肾素-血管紧张素-醛固酮系统参与了这一过程。这项研究提出了一种可塑且具有压电响应性的骨移植材料，未来有望与非侵入性刺激策略结合，用于修复复杂的颌面骨缺陷。