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北京大學(xue)(xue)口腔醫學(xue)(xue)院鄧(deng)旭(xu)亮教(jiao)授課(ke)題組和(he)北京航空航天(tian)大學(xue)(xue)化學(xue)(xue)學(xue)(xue)院程群峰教(jiao)授課(ke)題組在二(er)維納米復合材料(liao)連續(xu)化制備(bei)及骨再生應用研究(jiu)領域(yu)取得(de)最新進展，相關成(cheng)果以《連續(xu)化制備(bei)的(de)高強度碳化鈦(tai)薄膜用于(yu)高效促(cu)成(cheng)骨》為題日前發表于(yu)《自然》雜志。
該工作開發了(le)(le)具有成骨(gu)(gu)微環境(jing)調控(kong)作用的(de)(de)高(gao)強度(du)自支撐MXene骨(gu)(gu)再(zai)生引導膜(mo)(mo)材料，實現了(le)(le)高(gao)效(xiao)率的(de)(de)骨(gu)(gu)再(zai)生效(xiao)果(guo)，開辟了(le)(le)MXene納(na)米(mi)復(fu)合薄膜(mo)(mo)材料在骨(gu)(gu)再(zai)生領域的(de)(de)新(xin)應用。這項研(yan)(yan)究(jiu)解(jie)決了(le)(le)實現高(gao)效(xiao)、安全促成骨(gu)(gu)的(de)(de)長(chang)期(qi)挑(tiao)戰，深入解(jie)析MXene納(na)米(mi)復(fu)合薄膜(mo)(mo)引導骨(gu)(gu)再(zai)生的(de)(de)級聯生物(wu)(wu)學過程，為其他二維納(na)米(mi)材料的(de)(de)高(gao)性(xing)能規模化組裝及生物(wu)(wu)醫學應用研(yan)(yan)究(jiu)提供了(le)(le)新(xin)思路。
發展具(ju)有骨再(zai)生(sheng)(sheng)微(wei)環境調(diao)控(kong)作(zuo)用(yong)的(de)高(gao)強度(du)自支撐新型(xing)材(cai)(cai)(cai)料(liao)，是實現高(gao)效(xiao)、安(an)全(quan)促(cu)成骨的(de)關鍵(jian)策略(lve)，具(ju)有重要的(de)臨床意義(yi)和(he)經濟價值。目前，臨床應用(yong)的(de)骨再(zai)生(sheng)(sheng)引(yin)導膜材(cai)(cai)(cai)料(liao)雖具(ju)備(bei)一定(ding)機械強度(du)，但不(bu)具(ju)備(bei)調(diao)控(kong)成骨微(wei)環境作(zuo)用(yong)，包(bao)括清(qing)除(chu)活性氧/活性氮(dan)等促(cu)炎(yan)相關分子，限制了其成骨效(xiao)果。因(yin)此，亟待(dai)開發兼(jian)具(ju)骨再(zai)生(sheng)(sheng)微(wei)環境調(diao)控(kong)作(zuo)用(yong)和(he)力(li)學自支撐的(de)新型(xing)材(cai)(cai)(cai)料(liao)。碳化鈦MXene納(na)米(mi)片具(ju)有優異的(de)力(li)學、納(na)米(mi)酶活性、光熱轉換(huan)和(he)生(sheng)(sheng)物相容性，是制備(bei)高(gao)性能納(na)米(mi)復合材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)理(li)想基元(yuan)。如何將MXene納(na)米(mi)片連續化組裝成宏(hong)觀高(gao)性能納(na)米(mi)復合材(cai)(cai)(cai)料(liao)，并深入探究其骨再(zai)生(sheng)(sheng)機制，是實現骨再(zai)生(sheng)(sheng)應用(yong)亟需解決的(de)關鍵(jian)科學問(wen)題。
為了(le)實現(xian)高(gao)性能二維(wei)(wei)納米復合(he)薄(bo)膜(mo)材料的(de)連續化制(zhi)備，該工作創新(xin)性地開發(fa)了(le)卷對卷輔助刮涂(tu)結合(he)有(you)序界面交(jiao)聯的(de)新(xin)策略。規模化制(zhi)備有(you)序交(jiao)聯的(de)MXene(S-SBM)薄(bo)膜(mo)具有(you)高(gao)拉伸(shen)強度(755 MPa)和韌性(17.4 MJ m-3),強力學自(zi)支(zhi)撐(cheng)性有(you)利(li)于(yu)維(wei)(wei)持成骨(gu)所需空間。相(xiang)比商用引導(dao)骨(gu)再生(sheng)，S-SBM薄(bo)膜(mo)具有(you)更(geng)高(gao)的(de)體(ti)內(nei)成骨(gu)效率(8周新(xin)生(sheng)骨(gu)體(ti)積分(fen)數高(gao)達(da)77.4%)，在臨(lin)床骨(gu)修復領域具有(you)重(zhong)要應用前景。
“這項開(kai)創(chuang)性研究成果，對(dui)骨再(zai)生(sheng)修復研究領域發(fa)展具(ju)有里程碑意(yi)義(yi)，其(qi)核(he)心(xin)是發(fa)展了具(ju)有成骨微環境調控(kong)作(zuo)用(yong)的高(gao)強度力學(xue)自支撐(cheng)新(xin)型材(cai)(cai)料，解析了二維納米復合材(cai)(cai)料引導骨再(zai)生(sheng)的級聯生(sheng)物學(xue)過程，解決了實現(xian)安全(quan)、高(gao)效促進骨再(zai)生(sheng)面臨的瓶(ping)頸問題，不僅為(wei)新(xin)型臨床骨再(zai)生(sheng)材(cai)(cai)料研發(fa)開(kai)辟新(xin)方向，也(ye)為(wei)其(qi)他二維納米材(cai)(cai)料的高(gao)性能(neng)規模化組裝(zhuang)及應用(yong)研究提供了新(xin)思(si)路。”鄧旭亮說。
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