开发出加速骨增长的方法

By LabMedica International staff writers
Posted on 17 Jun 2009

通过利用纳米管和干细胞，工程师们设计出一种可促进骨增长的方法。这种最新的开发可促使病人更快更好的恢复，比如对于那些进行了骨科手术的病人。

最近几年，干细胞已成为研究热点。由于它们能够被转变为所选择的新生成的细胞种类，对于干细胞的研究意味着前所未有的医疗价值。一个来自加州大学圣地亚哥分校（USA; www.ucsd.edu）的生物工程师和材料学专家的小组在他们的研究中，使用了一种纳米生物技术方法，将间充质干细胞放在非常薄的氧化钛纳米管的顶部以便控制转化途径（这被称为分化），再放到成骨细胞或建骨细胞中去。间充质干细胞有别于胚胎干细胞，可从病人自身骨髓中直接提取获得。

研究人员在2009年2月《美国科学院院报》（PNAS）上的一片文章中，描述了他们的实验发现。"比如，如果由于滑雪你把膝盖或是腿摔坏了，外科医生就会把钛棒植入，这样你得有大约3个月拄着拐杖"， PNAS 文章合作作者兼Jacobs 工程学院材料科学教授Sungho Jin博士说。"不过，通过我们的研究，我们希望，外科医生可以使用带有干细胞的氧化钛纳米管，加快骨头恢复速度，病人可以在一个月内行走，而不是拄着拐杖过3个月"。

"无论是生物体内还是体外的实验，我们的数据说明，使用氧化钛纳米管处理的植入物会表现出这种优势，可减少骨头的松弛。这是骨科手术的主要问题之一，不得不对病人的踝骨或其他植入重新进行手术"， Jin博士接着说。"这种大手术的重作，尤其对于老年人，会有健康风险，带来很大的不便，从费用角度考虑也是不希望进行的"。

这是将干细胞附在氧化钛纳米管植入物上的首次研究。Jin博士和他的研究小组（包括Jacobs生物工程学院教授Shu Chien博士、Adam Engler博士，博士后Seunghan Oh以及其他的研究生和研究人员）报道了纳米管直径的精准变化可以通过引发干细胞选择性分化进入成骨（形成骨头）细胞加以控制。

根据这一突破性研究，大直径的纳米管会造成细胞在其表面增长，比那些小直径纳米管上的细胞变长很多。大直径纳米管可促进骨头生长更快更强。"最近几年已有其他的小组报道了通过使用纳米地形学引发所选的分化，不过这些研究主要是在高分子表面上完成的，而高分子并不是理想的骨科手术植入材料"， Jin博士说。

对于外科医生而言，将化学品用在干细胞植入物上来控制细胞分化是很常见的。这种分化是将干细胞转变为一种特殊类型的细胞，诸如神经细胞、心脏细胞和骨细胞。不过，将化学品引入人体有时会有不好的副作用。"我们所完成的是一种引起理想导向性分化的方法，仅仅使用纳米结构而不是采取化学品"， PNAS 领衔作者Seunghan Oh博士说。

据Shu Chien博士（加州大学圣地亚哥分校生物工程教授兼大学新的工程医学研究所IEM主任），对于工程师而言，下一步将是和骨科医生以及加州圣地亚哥分校医学院的同事一起工作，评估将这一突破性研究转变为实际临床应用的办法。这一努力将把科学家、工程师和医学专家集合在一起，提出新的医疗方法。

"我们就这一方面的研究指出一种新方法，就是通过这种方法我们能够调控干细胞分化，这对再生医学是非常重要的"， Chien博士说。"这将会产生一种真的交叉学科的方法，工程学与医学之间的，获得临床方面的新的治疗方法，使病人受益"。

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加州大学圣地亚哥分校www.ucsd.edu