新型水凝胶材料可用于关节修补

南国知心

    日前，中科院宁波材料技术与工程研究所生物医用高分子材料团队成功研制出一种新型水凝胶材料，该材料可能在关节修补方面具有重要的应用价值。相关研究成果近日发表在英国皇家化学会旗下的《软物质》杂志上。
    据了解，天然关节软骨组织是典型的高分子水凝胶结构，并且沿轴向呈多层次有序分布，具有极高的润滑特性和抗压性能。随着关节疾病与组织损伤日益成为威胁人类健康的顽固性疾病之一，采用人工材料实现相关组织缺损的填充、置换、再生，已成为当今世界多学科交叉的前沿课题，具有非常广泛的应用前景。
    然而，目前人工材料在设计与合成、结构操控、生物活性与生物功能的实现与调控等方面存在诸多难题。例如，目前合成的高分子水凝胶虽具备高含水量和生物活性，但其力学性能较差，无法承受人体负荷；而双网络水凝胶体系是一类耐压缩的新型水凝胶材料，其压缩强度高达17兆帕，压缩破坏应变可达90%。但该材料仍须进一步提高其耐压强度和抗应变、抗蠕变特性。
    中科院宁波材料技术与工程所生物医用高分子材料团队通过发展双网络水凝胶思想，对刚性的第一网络进行纳米复合，引入刚性的纳米粒子，形成由柔性交联点与刚性交联点共同构成的第一网络，再与第二网络结合，得到一种新型水凝胶材料。经测试，该材料压缩强度已提高到70兆帕以上，且能够在压缩形变高达98%的情况下仍不被破坏。
    业内专家认为，该研究为设计与构建具有仿生结构与细胞行为调节功能的高分子水凝胶组织工程支架体系提供了新思路。
    该研究得到国家自然科学基金、宁波市自然科学基金、宁波材料所所长基金前瞻性项目等资金的支持。
        

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