港大醫學院研發新型彈性磷酸鈣「納米仿天然骨」材料,可用於骨科手術,以替代傳統的自體骨和異體骨移植。科研團隊計劃應用此技術,修復大段骨缺損,有望加快患者的康復。

港大醫學院臨床醫學學院矯形及創傷外科學系科研團隊表示,研究及實驗結果顯示,該新型彈性磷酸鈣材料,能提供足夠的力學支撐,並加快骨缺損的癒合。

帶領是次研發的港大醫學院臨床醫學學院矯形及創傷外科學系教授兼伍振民基金教授(骨科生物工程)楊偉國指出,大段骨缺損的治療通常需要進行骨移植,但自體骨(患者自身骨頭)和異體骨(他人捐贈骨頭)匱乏,且有較高併發症風險。例如自體骨可能導致供骨部位出現併發症和塌陷;異體骨則可能導致外源性感染和免疫排斥。

傳統材料容易斷裂

至於傳統的磷酸鈣骨材料,由含鈣和磷的粉劑與水劑混合,經自我固化反應後,形成堅硬的固體。香港大學深圳醫院骨科醫學中心吴隽博士解釋,磷酸鈣骨的材料與天然骨的成分最為接近,具有極高的安全性和生物相容性,且在預固化階段可以任意塑形,是目前最有前景的骨修復材料。

然而,其抗壓強度不及人體的皮質骨,且因缺乏彈性,在臨床使用上容易斷裂、骨骼亦較難適應日常活動的微小變形,可能發生塌陷而導致治療失敗,不適用於修復高負荷部位。

港大醫學院研究團隊成功研發一種新型彈性磷酸鈣「納米仿天然骨」材料,有望成為替代傳統骨移植的骨科治療方案。(港大醫學院網頁)
港大醫學院研究團隊成功研發一種新型彈性磷酸鈣「納米仿天然骨」材料,有望成為替代傳統骨移植的骨科治療方案。(港大醫學院網頁)

新材料有利骨組織再生

針對目前磷酸鈣天工骨材料的不足,港大醫學院科研團隊利用納米簇錨點技術,成功融合有機柔性材料和無機剛性材料的力學特徵,研發出一種兼具高彈性、高韌性和高強度的磷酸鈣「納米仿天然骨材料」 (Calcium Phosphate Cement,CPC)。

彈性磷酸鈣納米仿天然骨材料在吸水後,體積會增大。研究團隊利用此特性,研發出一種可自動填充骨缺損的彈性微球,有助簡化手術流程並提升治療效率。

楊偉國表示,新型納米骨材質吸水後不僅能保持最大抗壓強度,還具備現時骨材料所沒有的良好彈性,形成多孔結構,有助於細胞與材料黏合,有利骨組織再生,將讓更多病患受益,重獲正常生活的希望。

楊偉國又說,它在預固化階段可塑造成任何形狀,能精準塑形並緊密貼合缺損部位,特別適合修復形狀不規則或位置複雜的骨缺損。

望應用至牙科

港大醫學院臨床醫學學院矯形及創傷外科學系臨床教授黃德民認為,這項突破性的材料創新,將大幅簡化手術步驟,有效縮短整體手術時間;新材料在保持卓越彈性的同時,並擁有優異的強度與韌性,同時具有超卓的生物相容特性。除了能應用於複雜骨科手術中的缺損填補,更可提供穩固支撐並促進骨骼癒合,為骨科及整形外科手術提供更靈活、安全且高效的解決方案。

他相信,此材料將來可拓展至神經外科及牙科領域的應用。

相關研究成果已於《自然通訊》期刊發表。@

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