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8月29日醫(yī)學頂級雜志《Nature Medicine》上發(fā)表了一項南京大學醫(yī)學院助理研究員張翼峰等人的研究成果，這項研究很好地解釋了鎂金屬體內(nèi)成骨效應(yīng)的機理，并首次在動物模型中用鎂金屬促進了骨質(zhì)疏松骨折的愈合，為可降解鎂金屬在骨科的臨床應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。
目前中國已經(jīng)進入老齡化社會，50歲以上人口已達3億，其中老年性骨質(zhì)疏松患者超過7000萬，這部分人群很容易發(fā)生骨質(zhì)疏松骨折。相比較年輕人的骨折，老年性骨質(zhì)疏松骨折較難愈合，而且老年人耐受手術(shù)的能力也比較差，二次手術(shù)取出骨折固定物時發(fā)生意外的危險會增加。所以尋找一種骨折內(nèi)固定材料，它要具備很好的成骨能力，可以有效促進骨質(zhì)疏松骨折愈合，并且自身能夠在體內(nèi)降解，從而避免二次手術(shù)，就成為臨床醫(yī)生和材料科學家們共同追求的目標。
現(xiàn)在，科研人員終于找到了這樣一種能夠滿足上述苛刻要求的金屬——鎂。
自上世紀初金屬鎂進入工業(yè)量產(chǎn)后，就被當時歐洲的骨科醫(yī)生嘗試用做骨折內(nèi)固定材料。當時生產(chǎn)的鎂金屬純度不高，在體內(nèi)會快速降解，造成較大的組織反應(yīng)以及材料本身的破壞。2006年以來，國際鎂金屬研究的主要科學家如北京大學工學院的鄭玉峰教授和德國柏林大學醫(yī)學院的Frank Witte教授嘗試用合金鎂來延緩鎂的快速降解。在觀察動物體內(nèi)鎂合金材料降解速度的實驗中，包括香港中文大學醫(yī)學院秦嶺教授在內(nèi)的很多課題組都發(fā)現(xiàn)鎂金屬在動物體內(nèi)有很強的成骨效應(yīng)。鎂為什么會有如此強烈的成骨效應(yīng)?——成為材料學界和骨科學界非常關(guān)注的問題。
張翼峰博士和許建坤博士發(fā)現(xiàn)鎂的成骨效應(yīng)是通過長骨最外層的骨膜實現(xiàn)的。骨膜是動物(包括人體)長骨表面的一層薄薄的纖維膜，其中分布有大量的感覺神經(jīng)纖維和干細胞。他們發(fā)現(xiàn)植入骨髓腔的鎂針降解后產(chǎn)生的鎂離子可以擴散到骨膜部位，增強骨膜組織中感覺神經(jīng)末梢突觸的可塑性，從而使神經(jīng)末梢釋放出更多的神經(jīng)遞質(zhì)CGRP(降鈣素基因相關(guān)肽)。他們進一步證實這種神經(jīng)遞質(zhì)CGRP能夠促進骨膜內(nèi)干細胞分化成骨。
張翼峰、許建坤等人的發(fā)現(xiàn)提示鎂可以用于骨質(zhì)疏松骨折的固定，并促進骨折愈合。雖然純鎂或鎂合金本身的強度可以固定動物骨折，但隨著體內(nèi)降解，其強度會在較短時間內(nèi)下降，從而難以持續(xù)固定骨折斷端。為此，研究人員設(shè)計了不銹鋼髓內(nèi)針藥物遞送支架，支架中空可加載鎂細針，支架中部與骨折線所在部位開有交替排列孔洞，可使支架內(nèi)的鎂離子釋放到骨折斷端部位。體內(nèi)實驗結(jié)果證實鎂金屬確實顯著促進大鼠骨質(zhì)疏松骨折的愈合。
這項研究很好地解釋了鎂金屬體內(nèi)成骨效應(yīng)的機理，揭示了外周感覺神經(jīng)在骨代謝中的關(guān)鍵作用，并首次在動物模型中用鎂金屬促進了骨質(zhì)疏松骨折的愈合，為可降解鎂金屬在骨科的臨床應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。文章于2016年8月29日以Article的形式在線發(fā)表于權(quán)威醫(yī)學雜志《Nature Medicine》。研究者設(shè)計的藥物加載髓內(nèi)針支架于2015年獲得第43屆“日內(nèi)瓦國際發(fā)明獎”銀獎，并申請國際專利。
目前南京大學醫(yī)學院與南京師范大學和北京大學合作，對鎂金屬降解行為進行可控設(shè)計，后續(xù)研究將克服純鎂及鎂合金短期內(nèi)快速降解的缺陷，保持鎂金屬材料在體內(nèi)形態(tài)和力學性能的完整至骨折愈合完成。
課題組有望在不久的將來設(shè)計出能夠直接用于人體的可降解鎂金屬骨折內(nèi)固定材料，促進骨質(zhì)疏松骨折愈合，避免二次手術(shù)，減輕病人痛苦和經(jīng)濟負擔。
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