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悉尼大学“黑科技"玩出新高度

马程远

2019-09-02 16:00:58

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目前，随着中国日益增加的老龄化人口及生活方式的改变，导致骨质疏松症相关骨折、骨癌和关节置换的发病率上升，涉及植入物的骨科手术有所增加。2019第七届中国髋关节外科学术大会指出，2018年中国共进行人工膝手术和人工全髋手术698,583台，就北京而言，人工膝手术量每年都在增加。

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日前，由悉尼大学主导的一个国际研究项目研发出一种新型骨移植等离子涂层，旨在减少骨移植手术并发症。

这一国际研究项目包括悉尼大学工程学院下设的航空航天、机械与机电工程学院以及物理学院、荷兰乌得勒支大学医学中心、悉尼心脏研究所以及其他三个研究合作伙伴。

这种新型骨移植等离子涂层通过增加植入物与周围骨骼融合的可能性，并减少排斥或感染，帮助改善患者的预后。

Behnam Akhavan博士

发表在《当代应用材料》的这一研究探讨了等离子涂层与人源干细胞的相互作用。这种新涂层可以增强骨骼生成细胞的功能，使植入物能够牢牢地与宿主骨骼结合。论文的主要作者、来自悉尼大学工程学院的等离子体表面工程专家 Behnam Akhavan博士表示该研究前景广阔，并已在荷兰进行了活体试验。

骨植入手术结果不甚理想

然而，由于植入物需要牢固的骨结合才算植入成功，此类手术的结果都不甚理想。尽管外科植入技术和术后护理在医学上有所改进，但仍有相当比例的骨植入手术因感染或与周围骨组织融合不良而失败。由骨植入并发症导致的修复手术，对病人和医疗系统来说风险大、侵入性强、成本高。

新型等离子涂层将金属植入物“隐藏”

“我们已经开发出一种高强度的等离子涂层，由低成本的氩气，氮气和乙炔气体混合而成，被放置在植入物上，然后应用骨信号分子促进干细胞生成骨骼，“Akhavan博士说，“这些植入物采用等离子体技术进行表面工程改造，一旦植入体内就会生长出大量产生骨骼的细胞，使它们能够牢固地附着在骨骼组织上。这项最新研究为研发新型、坚固、具有生物活性的骨植入物表面带来了巨大希望。”

即使在手术过程中被划伤，这种机械强度高的涂层也能在植入体表面停留很长时间。这种生物活性分子涂层能有效地将金属植入物“隐藏”在体内，因此它能够被身体视为一种生物结构，而不是入侵物。植入物与骨骼快速融合的过程大大降低了植入物松动和失败的几率，因此无需再进行修复手术。

包括应用物理和表面工程学者Marcela Bilek教授在内的研究团队认为，将等离子涂层应用于手术植入物中，是一种通过模仿周围组织来减轻植入问题的可行方法。

“这种涂层是完全有机的，这是一项重大进步，因为它能牢固地附着在钛植入物上，同时呈现出与人体界面紧密相连的生物信号分子，促进组织形成。”Bilek教授说。

信息披露

《自由基功能化等离子体聚合物：用于骨植入应用的稳定仿生界面》一文是悉尼大学航空航天、机械与机电工程学院、物理学院、土木工程学院、悉尼心脏研究所和荷兰乌得勒支大学医学中心的合作研究。

这项研究得到了澳大利亚研究理事会（ARC）和悉尼大学 -乌得勒支大学合作伙伴关系基金的资助。