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上海高研院等在生物医用材料研究领域取得新进展
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3D打印多功能骨支架抗肿瘤/骨修复协同一体化治疗

  近日,中国科学院上海高等研究院研究员李久盛团队与上海交通大学附属第六人民医院、深圳大学和同济大学等多家单位合作,在生物医用材料的研究中取得新进展,研究成果发表在Chemical Engineering Journal上。

  骨肿瘤是发生于骨骼或其附属组织如骨肉瘤、尤因肉瘤、骨髓瘤等原发性恶性骨肿瘤,多发生于10-30岁左右的青壮年,其恶性程度高、易转移,致残率和死亡率高居不下。尽管生物医疗手术技术、医疗器械以及各种肿瘤靶向药物不断发展更新,针对骨肿瘤的治疗却无显著突破。据调查,术后肿瘤的复发和转移是造成治疗失败的关键原因,特别是大段骨缺损的修复一直是骨科医生面临的难题。

  研究团队通过在材料表面固定功能性薄膜的方式,设计并制备出抗肿瘤/骨修复协同一体化功能材料。研究针对骨肿瘤治疗的特殊性,将具有良好光热抗肿瘤功能的纳米MoS2与优良成骨功能的硼酸盐生物活性玻璃(BG)结合,构建具有抗肿瘤/骨修复协同一体化治疗的复合材料(MPf-BG)。肿瘤切除手术后植入该支架,可在进行骨修复的同时,通过外界激光强度来控制体内局部温度,以温热灼烧剩余或复发的癌细胞,最终达到抗肿瘤和骨修复协同一体化治疗。研究发现,材料中PLGA、MoS2、BG三种材料优势互补:PLGA将MoS2固定,富集到BG支架的表面,一定程度上提高了光热转换效果;PLGA可减缓纳米MoS2的体内释放行为,在赋予材料长期抗肿瘤性能的同时显著降低了纳米MoS2的体内生物毒性;MPf涂层可有效缓解长久以来BG在降解初期产生的离子突释和生物毒性问题;基底BG比其他陶瓷、高分子、金属材料具有更好的透光性、更小的光能吸收率,进而间接提高了材料的光热抗肿瘤效果;Mo元素是人体必需的微量元素,MoS2的引入协同性地提高了材料的生物性能。

  该研究在制备抗肿瘤/骨修复多功能材料的基础上,结合生物活性玻璃优良的材料学性能与纳米材料的优异光热抗肿瘤功能,创新设计出多功能材料,可根据临床所需赋予材料的相应功能,有望在组织一体化工程领域发挥作用,也将为生物材料领域研究提供新思路和依据。

  论文第一作者为上海高研院副研究员王会和研究员曾祥琼等。该研究得到国家青年科学基金、中科院青年创新促进会项目的资助。

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