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上海高研院在生物醫用材料領域研發工作取得重要進展
文章來源:    發布時間:2020-07-15

近日,中科院上海高等研究院李久盛研究員所帶領的團隊與上海交通大學附屬第六人民醫院、深圳大學和同濟大學等多家單位合作,在生物醫用材料的研究中取得重要進展,研究成果以“Integrative treatment of anti-tumor/bone repairing by combination of MoS2 nanosheets with 3D printed bioactive borosilicate glass scaffold”爲題發表在《Chemical Engineering Journal》(IF 10.652)雜志。論文第一作者爲上海高等研究院的王會副研究員和曾祥瓊研究員等。 

骨腫瘤(Bone tumor)是發生于骨骼或其附屬組織如骨肉瘤、尤因肉瘤、骨髓瘤等原發性惡性骨腫瘤,多發生于10-30歲左右的青壯年,其惡性程度高、易轉移,致殘率和死亡率高居不下。盡管生物醫療手術技術、醫療器械以及各種腫瘤靶向藥物的不斷發展更新,然而針對骨腫瘤的治療卻無顯著突破。據調查,術後腫瘤的複發和轉移是造成治療失敗的關鍵原因,特別是大段骨缺損的修複一直是骨科醫生面臨的難題。

研究團隊通過在材料表面固定功能性薄膜的方式,設計並制備出抗腫瘤/骨修複協同一體化功能材料。本研究針對骨腫瘤治療的特殊性,將具有良好光熱抗腫瘤功能的納米MoS2與優良成骨功能的硼酸鹽生物活性玻璃(BG)結合,構建具有抗腫瘤/骨修複協同一體化治療的複合材料(MPf-BG)。腫瘤切除手術後植入該支架,可在進行骨修複的同時,通過外界激光強度來控制體內局部溫度,以溫熱灼燒剩余或複發的癌細胞,最終達到抗腫瘤和骨修複協同一體化治療。研究發現,材料中PLGAMoS2BG三種材料各種優勢互補:PLGAMoS2固定,富集到BG支架的表面,一定程度上提高了光熱轉換效果;PLGA可減緩納米MoS2的體內釋放行爲,在賦予材料長期抗腫瘤性能的同時顯著降低了納米MoS2的體內生物毒性;MPf塗層可有效緩解長久以來BG在降解初期産生的離子突釋和生物毒性問題;基底BG比其他陶瓷、高分子、金屬材料,具有更好的透光性、更小的光能吸收率,進而間接的提高了材料的光熱抗腫瘤效果;Mo元素是人體必須的微量元素,MoS2的引入協同性地提高了材料的生物性能。

該項研究在制備抗腫瘤/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,创新地设计出的多功能材料,可根据临床所需赋予材料的相应功能,这將无疑会在组织一体化工程领域发挥巨大的作用,不仅具有较高的实际临床应用价值和学术意义,还將为生物材料领域研究提供新的思路和科学依据。

該工作得到了國家青年科學基金、中科院青年創新促進會項目的資助。

1. 3D 打印多功能骨支架抗腫瘤/骨修複協同一體化治療

圖2:材料骨修复测试效果圖

圖3:测试结果圖

文章鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894720310731