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深圳商报记者 袁斯茹 文/图

“人的骨头再生能力有限,缺损过多的部位需要外力牵线搭桥,才能重新长在一起。”10月31日,深圳先进院转化医学研究与发展中心(以下简称转化医学中心)赖毓霄博士接受本报记者专访时说,“将3d打印的支架放进缺损部位,可以引导骨细胞成长。我们发现金属镁是很好的促成骨材料,目前正在努力推进临床试验。”

骨头是怎样长成的?

骨头的生长,首先是新细胞形成;然后,这些细胞会产生一些特殊的有机物,成为环绕自身的基质;接着钙盐在基质里沉淀,让它们逐渐变硬,就形成了骨头。

骨头虽然坚硬,但是也有受伤的时候,例如骨折、骨肿瘤等,都会造成骨缺损,也就是在缺损两头的细胞之间出现了“鸿沟”。根据具体受伤部位的不同,“鸿沟”在3-5厘米以内的,细胞还能靠自己“跨”过去,然后慢慢重新长到一起;如果这个距离再大一点,细胞“跨”不过去了,就需要依靠一些辅助手段给它们搭座“桥”。

目前的辅助手段主要是填充。使用的填充物,有从患者自己身体里取出一些非承重部位的骨头,然后填充到缺失的部位。

“身体中可取的骨量有限,取骨还需要几次开刀,术后感染率比较高。”转化医学中心张鹏博士告诉记者,“所以3d打印骨骼的主要任务,是暂时代替缺损了的骨头。并且利用3d打印特殊制造的结构,进行牵线搭桥,引导周围骨细胞健康成长,最后用自身天然再生的骨骼代替3d打印骨骼。”

3d打印骨头,准确来说是3d打印骨修复材料,针对不同受伤部位,通过电脑程序设计好填补缺损的形状,使用具有生物活性的物质打印出填充物支架,放进缺损部位,来引导骨细胞的生长。

金属镁可打印骨支架

打印出的支架要植入人体的,因此所用材料必须无毒无害。

首先,要让骨细胞“喜欢”在这些材料提供的环境中生长,

同时要打印出内部的营养输送通道,让细胞“活”得更久;而且,还要能很好地和人体组织相融。等“桥”搭好了,3d打印支架也就功成身退,在最合适的时候慢慢降解。

赖毓霄博士说,他们发现,金属镁是很好的骨修复打印材料,并且已经在2014年取得技术专利,“我们3d打印骨修复材料团队的技术领头人是秦岭教授,成员包括张鹏博士、王新峦博士等三十余人。”

“金属镁保存方便,而且是人体第四大微量元素,用作生物打印材料,容易被人体吸收。”赖毓霄博士告诉记者,“而且骨头中本就含有镁,人体每天都需要一定的镁元素来增加肌内免疫力,所以金属镁打印出的支架也能很好地促进骨骼生长。”

计划两至三年内推向临床

通过3d打印技术,科研人员可以调控镁的浓度和分布,设计微观结构,让它最有利于骨组织再生;同时设计宏观结构,让打印出的支架和受损部位的形状、尺寸相吻合。此外,支架的降解速度也可以自己调控。

今年6月,该团队研发的“含镁可降解高分子骨修复材料”,进入了国家食品药品监督管理总局(cfda)医疗器械审评中心发布的《创新医疗器械特别审批申请审查结果公示》(2018年第7号),这也是深圳在骨科领域第二个通过cfda创新医疗器械特别审批的产品,以及深圳第一个获创新医疗器械特别审批的硬组织骨修复产品。

目前,团队在秦岭教授带领下正在申请cfda生产许可,计划在两至三年内开始量产。

“不过,由于生物支架的硬度有限,而且还会按时降解,所以建议主要还是用于一些非承重部位的填充,比如人体上肢、躯干、手指等。如果要用在下肢等承重部位,还需要一些金属内固定物的辅助等。”赖毓霄博 士告诉记者。

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