近日，華東理工大學(xué)劉昌勝院士團(tuán)隊(duì)在電化學(xué)可控構(gòu)建Janus結(jié)構(gòu)骨修復(fù)材料研究中取得突破性成果，Advanced Functional Materials以“Programmable Electrofabrication of Porous Janus Films with Tunable Janus Balance for Anisotropic Cell Guidance and Tissue Regeneration”為題在線發(fā)表相關(guān)工作。
在結(jié)構(gòu)/組成上具備各向異性的生物材料，可以提供更為豐富的功能，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的需求越來越大。生理性修復(fù)和再生需要調(diào)動(dòng)周圍健康細(xì)胞的再生達(dá)到修復(fù)，最后完全恢復(fù)機(jī)體組織原有的結(jié)構(gòu)和功能。這一過程周期較長，往往被附近其它組織的快速增生和競爭性占位所干擾而失去再生的空間。在臨床口腔及頜面外科的骨缺損治療中，除了骨再生問題外，周圍由纖維細(xì)胞快速增生引起的軟組織競爭性占位問題也是臨床常見問題。研究團(tuán)隊(duì)針對此臨床問題，利用電化學(xué)手段可控構(gòu)建了一種各向異性的Janus結(jié)構(gòu)復(fù)合活性支架。通過材料表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)差異化調(diào)控細(xì)胞行為，實(shí)現(xiàn)屏蔽軟組織長入，同時(shí)誘導(dǎo)骨再生的雙重活性功能。
研究人員發(fā)現(xiàn)天然多糖殼聚糖可在電場驅(qū)動(dòng)下發(fā)生電泳遷移，并在陰極區(qū)域沉積成凝膠，同時(shí)，電解液中的鹽效應(yīng)能通過屏蔽電場影響殼聚糖的電泳速度，進(jìn)而精確調(diào)控殼聚糖凝膠的孔隙結(jié)構(gòu)；诖嗽，他們設(shè)計(jì)了無鹽—有鹽兩種電解液環(huán)境，通過簡單的兩步電化學(xué)沉積，可控制備出致密/多孔Janus結(jié)構(gòu)復(fù)合活性水凝膠支架。致密層提供纖維細(xì)胞隔離功能，多孔層高度仿生了天然骨結(jié)構(gòu)，提供促成骨微環(huán)境。該材料植入顱骨缺損處，與臨床上廣泛使用的Bio-Gide膠原基材料對比，顯著提高了缺損處的骨再生速度和骨再生質(zhì)量。
該研究在劉昌勝院士和屈雪教授共同指導(dǎo)下，由博士研究生雷淼完成，并得到了美國馬里蘭大學(xué)Gregory F. Payne教授的大力支持。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目、“111”引智計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。
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