東華大學研發成功新型無機納米纖維彈性材料

東華大學紡織科技創新中心俞建勇院士及丁彬研究員，帶領的研究團隊在無機納米纖維彈性組織工程支架研究領域獲重要進展，相關成果近日發表於國際著名期刊《先進功能材料》。該論文第一作者為博士生王利環，共同通訊作者為丁彬研究員和李曉然研究員。

人體的骨頭，其中約70%是由無機質構成，因此它也像玻璃、陶瓷等無機材料一樣，性格又硬又脆，是個「硬漢」。常規用於骨修復的自體骨或無機材料硬而脆，難以匹配並貼合不規則骨缺損區域，影響骨修復效果。因此，對於形狀不規則骨缺損，或與軟骨、肌腱、韌帶等軟組織交界區的骨缺損進行治療，目前仍是臨床醫學上的一大挑戰。以無機納米纖維為主體且具有形狀恢復性能的三維支架將會成為極具潛力的骨組織工程支架材料。然而，無機材料普遍硬而脆，極少數能夠加工成纖維，更難構建三維纖維彈性支架。

為此，該研究團隊設計製備了一種以柔性無機納米纖維為主體，且在體液中可形狀恢復的三維纖維彈性支架。研究人員通過溶膠-凝膠靜電紡絲法製備出了像絲綢一樣柔韌的納米纖維膜，纖維膜可以像摺紙一樣摺疊展開而不破損，納米纖維可以彎曲180°而不斷裂，並隊進一步將柔性納米纖維複合殼聚糖溶液經過均質分散-冷凍乾燥製備出具有超彈性的納米纖維-殼聚糖三維支架。

該支架在水環境中80%應變循環壓縮下可完全恢復到初始高度和多孔結構，具有快速恢復率，且壓縮循環10000次仍結構完好。良好的回彈性使納米纖維-殼聚糖纖維支架可在壓縮狀態下植入不同形狀的兔下頜骨缺損區域，吸收體液後快速恢復到初始形狀，並緊密貼合骨缺損區。同時納米纖維-殼聚糖纖維支架可提高大鼠顱骨損傷修復效果。

同時，研究人員進一步通過控制不同區域納米纖維與殼聚糖的比例，構建了從有機到無機、從柔軟到堅硬的梯度纖維支架，在軟組織與骨界面處的骨缺損修復中展現出巨大的應用潛力。

專家表示，該工作將柔性無機納米纖維引入到骨組織工程支架彈性材料的開發設計中，實現微創植入，減少手術創面；同時促進骨再生，加快骨癒合進程，從而減少骨損傷患者的痛苦，為新型骨修復材料的研究和設計提供了指導和借鑒意義。

（來源：《先進功能材料》 丁彬 李曉然）

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