紡織行業中,經常會將自然纖維與人造纖維混合,以生產更高級舒適的服裝面料。美國華盛頓大學的研究人員利用同樣方法,將殼聚糖與聚己內酯混合,創造出一種兼備自然材料生物特性和人工材料機械韌度的新材料,不僅可作為神經修復用的神經導管材料,在生物醫學的其他領域也具有光明的應用前景。該研究成果發表在近期《新材料》雜志網絡版上。
神經導管是外科手術中用來縫合神經的常用材料,除要求具有生物相容性外,還要能夠在溶液中保持穩定狀態,不易塌陷、斷裂。目前常用的神經導管是由膠原蛋白(一種提取自動物細胞的結構蛋白)制成,不僅昂貴,而且有可能觸發人體免疫反應,在潮濕環境中也會變得脆弱易損。
為解決這個問題,華盛頓大學的張泌琴(音譯)教授領導的研究小組研制出一種新型復合材料。他們使用靜電紡織技術,將聚己內酯和殼聚糖兩種材料制成納米纖維后編織在一起,形成與人體細胞周圍的結締組織質地相似的納米級復合纖維——殼聚糖聚酯。聚己內酯是一種常用于手術縫合線的材料,有很好的強度和柔韌性,可生物降解,但因其表面具有排水性而不適于作為神經導管材料;殼聚糖則取自于甲殼類動物(如蟹、蝦)的外殼,便宜易取,可生物降解,且具有生物相容性,不會引發人體免疫反應。其表面粗糙,適于體內細胞生長。但其遇水會膨脹,在潮濕的環境中會變得脆弱。
研究小組利用這種新型復合材料制造出直徑1.5毫米、長5至15厘米的原型神經導管,并進行了比較測試。結果表明,殼聚糖聚酯無論是在干燥還是潮濕的環境下,都表現出穩定的強度、彈性和耐壓性。在類似于人體內部的潮濕環境中,殼聚糖聚酯導管的抗拉力是乳酸-羥基乙酸共聚物制成的導管的兩倍,是膠原蛋白導管的八倍。
張泌琴教授指出,這種新型復合材料不僅可用于神經導管的制造,在醫用輔料、心臟移植、肌腱、韌帶、軟骨、肌肉修復以及其他生物醫學領域都具有廣泛的應用前景。