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“古老”蚕丝在中国变身高科技生物材料

2017-03-19 09:00:26  来源:新华社 【返回列表】

新华社上海3月19日电(记者 孙青)有着千年历史文化的古老“蚕丝”,除了能用于服装、面料等纺织品,还能做些什么?近期,中科院上海微系统所传感技术国家重点实验室陶虎课题组,通过从天然蚕丝提取蚕丝蛋白,研发出可降解且降解速度可控的高科技生物材料。相关成果发表在权威期刊《先进材料》上。
医疗器械“骨钉”传统上由钛合金等金属材料製成,但植入人体后异物感较强,并伴有一定的感染和免疫排斥等风险,部分患者甚至需要二次手术将它取出。陶虎团队在实验室通过从蚕茧到蚕丝、提取蚕丝蛋白溶液、固化成固体,最后用车床精密加工等五步,将蚕丝做成了“骨钉”。
“天然蚕丝蛋白具有良好的生物兼容性和可降解性。”陶虎表示,他们还能通过调整材料的内部微观结构和力学性能,控制其在人体内的降解速度,并进一步包裹药物,从而解决患者对于“异物入侵”的困扰。
据了解,可降解“蚕丝骨钉”最初源自陶虎在美国留学工作的“塔夫茨”实验室,在此基础上,他与团队艰难攻关,从纳米尺度分析蚕丝的本质,从而进一步改进了蚕丝蛋白材料此前强度和韧度难以兼得的难题,为后续应用打下了基础。
“骨钉”只是蚕丝的应用之一。记者在实验室看到了一张外形酷似“芯片”的蚕丝蛋白薄膜,在激光笔的照射下,植入其中的信息被清晰投射。据了解,这项技术名为“瞬态可溶微纳光学技术”,结合了蚕丝蛋白与光学衍射元件的特性,该技术概念由陶虎课题组率先在国际上提出,未来有望应用到生物医疗和信息保密领域。
基于该研究,陶虎课题组目前已实现了简单信息的保密与重现,并利用“开始药物释放-释放情况反馈-药量达到停止给药”模式,成功治愈了背部感染的活鼠。“未来它可以应用到手术过程中的抗生素药物贴膜中,医生只要用激光笔一照,就可以通过光学信息的变化,精準掌握抗生素类药物在病人体内的释放程度。”陶虎说。
据了解,目前,相关生物材料技术已与复旦大学附属华山医院神经外科对接并合作开发颅骨固定系统,通过医院的实验和临床需求,进一步检测和优化材料的性能。“除了可降解以及生物兼容性高,蚕丝蛋白材料的另一大优势在于成本较低,以‘骨钉’为例,一床蚕丝被就可以做成数千套‘骨钉’,未来有望进一步降低患者的看病成本。”华山医院副院长毛颖说。
记者了解到,由于硬度可调,未来蚕丝蛋白材料还可以应用于微整形、信息隐藏、食品保鲜、药物储藏等。在前期实验室研究和动物实验的基础上,该技术有望在3到5年内完成临床实验,从而服务于病人。(完)