北航樊瑜波教授团队研发用于骨损伤修复的可注射型仿生结构材料

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近日，北京航空航天大学生物与医学工程学院、生物医学工程高精尖中心樊瑜波教授团队于生物材料顶级期刊《Biomaterials》(IF: 10.273) 在线发表了题为“Simultaneous Nano- and Microscale Structural Control of Injectable Hydrogels via the Assembly of Nanofibrous Protein Microparticles for Tissue Regeneration”的研究论文。该研究报道了一种新型仿生微纳结构可注射型水凝胶，并探索了该材料在骨修复中的应用。

我国每年因交通事故和生产安全事故所致创伤骨折、脊柱退行性疾病及骨肿瘤、骨结核等骨科疾病，造成骨缺损或功能障碍患者超过300万人。通过生物材料填充骨缺损并刺激新生骨形成已经成为了临床上治疗骨丢失的常用手段。近年来，可注射型骨修复材料成为骨修复材料领域中一个重要的新型研究方向。通过将修复材料直接注射到病患部位的微创植入方式，可以显著减轻病人的痛苦，缩短手术时间。同时，可注射型材料能原位成型来填充各种形状不规则的骨缺损，大大简化了手术操作。

然而，目前的可注射型生物材料仍然具有成骨活性不高的缺陷，在临床上的应用受到限制。该研究首次提出了将天然细胞外基质中的微纳结构引入可注射生物材料以提高其生物活性的思路，在国际上首次成功研制了具有仿胶原的纳米纤维结构和连通微孔结构的可注射水凝胶材料MANF (Microparticle Assembled Nano-Fibrous hydrogels)。研究者发现仿生的微纳结构材料可以极大地促进人骨髓间充质干细胞的成骨活性，并在动物体内实验中促进血管新生。随后研究者将MANF水凝胶注射到大鼠颅骨缺损，发现该材料可以显著提高骨的再生能力，相比对照组动物骨愈合程度提高了220%以上。此外，MANF水凝胶具有良好的生物相容性和生物降解性，有利于材料的进一步转化和临床应用。

北京航空航天大学生物与医学工程学院助理教授侯森（北航卓百博士后出站）为该论文第一作者，樊瑜波教授和美国密歇根大学Peter X. Ma教授为通讯作者。参与该项研究工作的研究人员还包括北京航空航天大学生物与医学工程学院副教授牛旭峰、助理教授李林昊、助理教授周瑾等。研究工作得到了国家自然科学基金青年基金、重大仪器研制和群体项目的支持。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961219305575

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