植入体有望更快与骨骼融合

0
1724
views

不少人在各种意外中受伤或因不同原因而需要装置义肢或植入人工关节,从手术至愈合往往需要半年以上,香港大学利用新技术加快骨骼与植入体融合,缩短愈合时间!

港大学李嘉诚医学院矫形及创伤外科学系团队在医用钛合金表面上,设计了一种独特蜂窝状的纳米级矩阵,能更有效地促进钛合金植入体在人体内与骨骼融合,手术后的愈合时间可从六至八个月缩短到二至四个月左右。这项发现可以应用在义肢、人工关节以及假牙移植等领域。相关研究成果已于《Science Advances》发表。

比起其他表面,细胞在90纳米表面上伸出更多丝状伪足。

需要截肢的患者通常需要通过手术来装配义肢,其中大部分器械的主要材料为钛合金。手术的其中一个目标是尽快实现骨骼与植入体的融合,但这种融合大概需时六至八个月。根据医学文献记载,宿主骨与植入材料的免疫反应在手术完成后数小时甚为剧烈。这些无可避免的免疫反应会在相连的植入材料上构成免疫组织微环境,操控著骨骼与植入物融合的成效。

愈来愈多证据显示,透过植入物的表面信号能够适当地调控免疫组织微环境,加速骨骼与植入物融合。不过,植入物表面信号如何调控免疫细胞行为的机制,至今仍未可考。

M0分化成M2

90纳米的蜂窝状结构通过Rhoa/ROCK信号通路调控M0巨噬细胞走向抗炎的M2巨噬细胞分化。

研究团队在钛合金表面设计了一系列从纳米级到微米级的蜂窝状矩阵结构,让免疫细胞在材料表面空间生长,从而观察其免疫导向分化情况。是项研究发现,由于蜂窝状的结构限制了免疫细胞的生长空间,影响到细胞内的骨架结构,M0巨噬细胞(一种未被激活的巨噬免疫细胞)为了适应这些表面矩阵,会分化成不同细胞亚型。

研究团队发现90纳米的矩阵设计可以通过Rhoa/ROCK信号通路来调控M0巨噬细胞走向M2巨噬细胞分化(一种抗炎的巨噬细胞亚型)。简单的说,尺寸90nm的纳米矩阵为巨噬细胞生长提供最小的空间,可以加强巨噬细胞在材质表面的黏附能力,从而使Rho家族的鸟苷三磷酸酶(RhoA、Rac1和CDC42)基因上调,激活RhoA/ROCK信号通路,并且调控M0巨噬细胞向M2亚型极化。这种度身订造的免疫组织微环境,有利于间充质干细胞向成骨细胞方向发展,从而实现骨骼与植入物的融合。

需要植入人工关节者受益

领导这项研究的港大医学院矫形与创伤外科学系杨伟国教授指出:「这些纳米结构可应用于义肢、人工关节甚至假牙移植,令骨骼与植入物的融合时间减少多达三分之二。在全关节置换手术中,这些结构亦适用于钴铬合金等植入物材料。视乎进一步研究和临床试验结果,这些蜂窝状结构将来有可能用于承载止痛及抗生素等药物。」

适当的免疫反应对成功植入生物材料至关重要,是项研究不啻为需要截肢及关节置换患者得到更佳复原时间带来裨益!3

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here