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近日，復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院骨科王達輝主任團隊聯(lián)合上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院-上海市傷骨科研究所崔文國教授團隊在國際著名復(fù)合材料雜志《Composites Part B: Engineering》（2022年影響因子：11.322，中科院一區(qū)）發(fā)表了題為“The high-strength and toughness Janus bionic periosteum matching bone development and growth in children”的研究論文。該論文基于兒童骨膜的特性，創(chuàng)新性的利用細菌納米纖維素（BNC）天然網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，制備了一體化的兩面異性仿生骨膜。
小兒骨骼系統(tǒng)的構(gòu)成、解剖和組織學(xué)不僅僅是成人形式的縮小版；相反，它的獨特之處在于它一直處于快速成長和變化階段。兒童骨骼外存在具有重要保護作用的骨膜，其更活躍、更厚、更結(jié)實的特點，大大降低了開放性骨折和骨折移位的機會。除了對未成熟骨骼的保護作用外，兒童骨膜還參與了大多數(shù)骨骼的膜內(nèi)化骨過程，此點與成人骨膜完全不同。因此，兒童骨膜受損及其相關(guān)疾病常會導(dǎo)致嚴重后果。為了彌補臨床上兒童骨膜相關(guān)疾病的移植材料缺失問題，研究團隊針對兒童骨膜的生理結(jié)構(gòu)和功能進行仿生，制作出一種新型的BCH Janus膜。
為了匹配兒童骨膜生物力學(xué)性能強的特點和其強大的促成骨功能，本研究，創(chuàng)造性的利用BNC天然的梯度纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，在其致密面與Col I分子鏈組裝，在疏松面將nHA原位沉積，構(gòu)建了高強高韌性具有兩面異性，同時可以匹配骨生長和發(fā)育的Janus仿生兒童骨膜，實現(xiàn)匹配兒童骨膜的保護、促成骨和促血管再生能力。
示意圖：細菌納米纖維素化學(xué)接枝膠原的化學(xué)式（A）、Janus仿生人工骨膜構(gòu)建示意圖（B）、Janus骨膜一面促進干細胞分化成骨，另一面促進血管化，從而促進骨修復(fù)的示意圖（C）。
研究結(jié)果顯示此仿生骨膜楊氏模量可達0.113GPa，拉伸能力可達29.63MPa，與哺乳動物韌帶的力學(xué)性能相當(dāng)，不僅方便后期植入（縫合或生物膠水），更能起到對骨損傷部位的保護作用。除了生物力學(xué)上要足夠優(yōu)異外，強大的成骨能力也是兒童骨膜重要的特點。通過體內(nèi)外實驗證明此仿生骨膜可以通過局部釋放VEGF、CD31、α-SMA等成血管基因的表達促進血管新生；通過膜內(nèi)成骨的方式釋放BMP2、RUNX2等生長因子促進原位骨再生。總之，這種仿生骨膜為臨床治療兒童骨膜相關(guān)疾病的再生應(yīng)用提供了一種新思路。
復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院骨科博士研究生張志強和上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院-上海市傷骨科研究所博士后包露涵為該論文共同第一作者。復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院兒外科董巋然教授、復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院骨科王達輝主任和上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院-上海市傷骨科研究崔文國教授為共同通訊作者。
全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2023.110642
復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院骨科建科已有60余年歷史，是全國知名兒童骨科診療中心之一，近年來每年收治來自全國各地的患兒約3500人次，疾病譜涉及所有兒童骨科常見及疑難、罕見疾病。骨科團隊現(xiàn)已發(fā)展成為以兒童脊柱外科、肢體矯形為創(chuàng)新特色的醫(yī)療團隊，擁有16人，其中博士學(xué)位14人，博后1人，碩士學(xué)位3人，碩士研究生導(dǎo)師3人，團隊重視骨科亞專業(yè)建設(shè)，開設(shè)有脊柱、髖關(guān)節(jié)、手外科、運動關(guān)節(jié)、骨與軟組織腫瘤、足踝外科、肢體不等長、腦癱及急慢性骨髓炎等十余種?？茖２￠T診，實行多學(xué)科MDT診療模式，推行兒童創(chuàng)傷微創(chuàng)診療理念?？剖易越埔詠沓袚?dān)及參與各級科研項目20余項，其中國家自然科學(xué)基金項目3項，科技部重點項目（骨干）2項，上海市科委項目4項，上海申康課題1項，復(fù)旦大學(xué)及兒科醫(yī)院項目8項，累計科研經(jīng)費達500萬，有專業(yè)的實驗平臺，常年招收研究生。在脊柱、肢體畸形、髖關(guān)節(jié)、骨惡性腫瘤及骨折創(chuàng)傷臨床和基礎(chǔ)科研上有較深入的研究，近5年發(fā)表論文100余篇，其中SCI論文近40篇，IF總分>100分，兒童X/O型腿、兒童脊柱健身操科普分別獲得國家、上海優(yōu)秀獎。
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