賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院開發(fā)出一種新奇的混合納米纖維生物材料，可在整形外科手術(shù)中作為載荷支架或受傷組織補(bǔ)丁，既能為細(xì)胞提供足夠?qū)捤傻纳L(zhǎng)空間，又能指示它們按肌理排列成新組織，比以往的生物材料更靈活而適合人體功能性。相關(guān)論文在線發(fā)表于本周的美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上。

奧林匹克運(yùn)動(dòng)員、體育愛好者容易受到前十字韌帶(ACL)損傷、膝蓋半月板開裂、旋轉(zhuǎn)肌邊創(chuàng)傷、筋腱斷裂等傷痛困擾。這些組織以肌肉纖維、膠原蛋白為基礎(chǔ)，有著精細(xì)三維結(jié)構(gòu)和規(guī)則的排列，非常結(jié)實(shí)而且能承受很大的機(jī)械負(fù)荷。

許多實(shí)驗(yàn)室也一直在研究設(shè)計(jì)更好的治療措施，包括使用納米纖維支架。納米纖維支架能引導(dǎo)組織有規(guī)則地生長(zhǎng)，但在目前的整形外科手術(shù)中，普遍使用的支架纖維很不靈活，而且擠壓得太緊，細(xì)胞很不容易在上面附著生長(zhǎng)。

為此，賓夕法尼亞大學(xué)佩雷爾曼醫(yī)學(xué)院整形外科手術(shù)與生物工程教授羅伯特?莫克和布倫登?貝克開發(fā)了這種新的混合纖維支架。混合纖維直徑為納米級(jí)，由兩種高分子聚合物制成：一種是緩慢降解纖維，另一種是水溶性纖維。水溶性纖維可以被有選擇地溶解去除，以增加或減少纖維之間的空隙。混合纖維通過(guò)電紡技術(shù)織造，纖維本身可以溶解為帶電溶液，通過(guò)微噴的方式使溶液像雪一樣落在一個(gè)旋轉(zhuǎn)鼓上，就會(huì)形成精細(xì)而有彈性的微絲被收集起來(lái)。這種織物適合于醫(yī)療應(yīng)用，可以在上面添加細(xì)胞，或者作為補(bǔ)丁直接植入體內(nèi)受傷組織的部位，讓附近細(xì)胞生長(zhǎng)上來(lái)。

增加可溶解纖維的比例，會(huì)使宿主細(xì)胞在上面擴(kuò)展生長(zhǎng)的能力增強(qiáng)，最終實(shí)現(xiàn)完整一致的分布，形成真正的三維組織。即使最初植入的纖維要去掉50%以上，余下的支架仍足以支撐細(xì)胞，并利用產(chǎn)生膠原蛋白的細(xì)胞，直接形成一個(gè)高度組織化的細(xì)胞外模型，反過(guò)來(lái)這會(huì)讓生物材料更有伸展性。實(shí)驗(yàn)室生長(zhǎng)的半月板組織，幾乎能與真正的人體半月板媲美。

莫克說(shuō)：“這種微纖維有著巨大的應(yīng)用潛力，包括作為一種過(guò)渡性空間支撐材料。”以往的生物材料支架有一個(gè)常見現(xiàn)象，就是細(xì)胞只在纖維支架或襯墊的表面生長(zhǎng)，用混合纖維制作的支架克服了這一缺點(diǎn)，能形成功能性的三維組織。

研究人員還指出，該研究標(biāo)志著載荷纖維組織工程的進(jìn)步，最終在再生醫(yī)學(xué)中也會(huì)獲得廣泛應(yīng)用。目前，他們正在動(dòng)物身上測(cè)試這些新材料，將它們用于半月板修復(fù)及其他整形外科手術(shù)。