新型纖維水凝膠材料有望作為軟組織替代品

　　一個由整形外科醫生和材料科學家組成的團隊在治療軟組織缺損的常見臨床問題方面取得了重大進展。他們發明了一種具有良好耐受性并可促進軟組織和血管生長的合成軟組織替代品。

　　這種新材料無需過于致密即可保持其形狀，克服了當前組織填充物要么太軟，要么不夠疏松，無法讓細胞進入并開始組織再生的困難。該項研究發表在《科學轉化醫學》中。

Two tissue defects were created at each side of the inguinal fat pat. Hydrogels of 80- and 150-Pa, and composite of 150-Pa with the same volume of 1 mL were injected into the defect, respectively.

　　約翰?霍普金斯大學醫學院整形和重建外科導師，約翰?霍普金斯科技創業公司醫學總監Sashank Reddy（醫學博士、哲學博士）說："作為整形外科醫生，我每天都會遇到因癌癥手術、受傷或其他疾病而失去皮膚、脂肪和肌肉等軟組織的患者。目前我們的選擇僅限于植入物或者從身體其他部位'借用'組織，前者可能會發生纖維化和其他問題，而后者可能導致畸形。"

　　約翰?霍普金斯大學醫學院整形和重建外科臨床操作副主席和副教授、醫學博士、工商管理碩士Justin Sacks說："大自然厭惡真空，軟組織缺損會收縮、變形并充滿疤痕。為了重建這些缺損，我們一般通過稱為脂肪移植的過程將脂肪從身體的一部分移動到另一部分。移植并不總是會成功，因為通常一半的脂肪移植會在移植后死亡，并且往往很難預測這些手術的效果如何。"

　　幾年前，Reddy和Sacks向Mao提出了以下建議：開發一種可通過創傷較小的手術替換缺失軟組織的材料。他們希望找到一種更好的方法來幫助無手術風險的患者。

　　約翰?霍普金斯大學懷廷工程學院材料科學與工程以及醫學院生物工程教授，約翰?霍普金斯大學納米生物技術研究所副總監Hai-Quan Mao哲學博士說："從工程學的角度來看，這是一個有趣的問題。通常，足夠疏松的凝膠狀材料太軟并且難以保持其形狀，而當置入軟組織缺損中能夠保持其形狀的材料通常又太致密并且細胞難以在其上生長。我們確實需要合成一種柔軟疏松而又有彈性 一 幾乎就像脂肪組織一樣的新材料。

　　他們推斷該材料應安全且耐受性良好，因此他們從由透明質酸（人體細胞外基質中天然存在的一種成分）制成的所謂水凝膠入手。此外，在美國已有超過90%的市售美容皮膚填充劑使用了透明質酸。但Mao說，水凝膠自身不能保持具有正確孔隙結構的形狀，在體內很容易變形。因此，他們在水凝膠中添加了另一種材料聚己內酯(PCL)纖維，以獲得一定的硬度。

　　發起該項目的約翰?霍普金斯大學生物醫學工程研究生Russell Martin哲學博士說："這些纖維大約是人類頭發直徑的1/100，但即使是這樣的大小，我們也必須限制使用量。如果用量太多，所得到的材料會太稠而不能通過細針注射。"

　　他們將纖維制成短片，將其混合至水凝膠中并通過化學反應，使纖維與水凝膠結合形成所謂的復合材料。

　　為了使復合材料發揮預期作用，必須匹配材料注射部位周圍組織的硬度，同時也要有足夠多的孔隙方便組織中的細胞進入。他們發現細胞不僅能夠進入復合材料，還可形成看起來像血管的網絡。

　　Reddy說："我們發現復合材料中納米纖維展開良好且形成了類似于脂肪的結構，所以這真的很令人鼓舞。"

　　Mao說："作為一名工程師，我們常常發明一些東西，然后嘗試讓人們使用。在本研究中，需求來自診所的患者和外科醫生，我們發明了該材料，現在正在努力將解決方案帶回診所，相當于繞了一圈。"

　　該團隊希望于一年內在軟組織缺損患者中測試這種復合材料。