理大研全新人工植骨材料可直接注入骨折處 復元快舊物料1.5倍

撰文:曾凱欣
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理工大學團隊將於由創新科技署舉辦的「創新科技嘉年華2021」中,展出最新的科研成果。團隊花四至五年時間,針對舊有人工植骨聚合物的缺點,研發出新的「光交聯納米複合仿生植骨材料」,新材料毋須如以往使用高溫定型,更能夠盛載生物活性分子,全面促進受傷的骨骼修復,復元速度比採用舊有物料快近1.5倍。

新材料模仿人體骨骼結構製成膏狀物,可以利用3D打印技術,在手術前預先製成骨支或在手術過程中直接注入傷患處,填補缺損。生物醫學工程學系副教授趙昕指,現時仍在動物實驗階段,期望未來可以獲美國食品藥品監督管理局(FDA)批准,並逐步將技術推展至臨床應用。

理工大學在今次展覽中展示七個項目,其中包括由生物醫學工程學系副教授趙昕率頜團隊研發的新人工植骨聚合物材料。(曾凱欣攝)

新研發將於創科嘉年華中展示

創新科技署將於10月23日至31日舉行「創新科技嘉年華2021」,今年的嘉年華會以「創新成就未來」為主題,透過實體及網上平台,舉行一系列展覽、 網上視像工作坊及網上講座。其中展覽邀請了近50個不同界別的團體,包括本地大學、科技企業等,展示其科創成果,展品包括各種機械人、環保技術及創新科技發明等。

理工大學亦會在今次展覽中展示七個項目,其中包括由生物醫學工程學系副教授趙昕率頜團隊研發的新人工植骨聚合物材料。

舊物料需高溫加熱定型礙骨骼復元

骨折是常見的骨科傷患,當出現嚴重碎裂時更需要植骨,現時植骨的方法有數種,其中包括使用自體移植物、合成聚合物等等。不過,趙昕指,現時的使用的植骨材料分別有不同的缺點,例如採用自體骨移植時,傷者的供骨位置可能會出現疼痛情況等。除了傳統植骨方法,使用人工植骨材料時,往往需要利用高溫加熱定型,過程有機會因此破壞生物活性分子,阻礙骨骼復元。

團隊由生物醫學工程學系副教授趙昕(圖中)帶領。(曾凱欣攝)

新材料可直接注入傷患處填補缺損

有見及此,趙昕連同她的團隊花四至五年時間,針對舊有人工植骨聚合物的缺點,研發出新的「光交聯納米複合仿生植骨材料」,新材料以在膠囊及骨釘常見的聚合物單體為基礎,模仿人體骨骼結構製成膏狀物,可以利用3D打印技術,在手術前預先製成骨支架;亦可以在手術過程中直接注入傷患處,填補缺損,再以紫外線照射膏狀物140秒,使其凝固及達一定強度。

新材料不需高溫定型 能盛載生物活性分子

團隊成員之一、生物醫學工程學系博士生裴浩彬解釋,生物活性分子有助促進骨骼修復,惟舊有的人工植骨聚合物材料需要以高溫加熱定型,加熱的可能會破壞分子,不利復元;但團隊研發的新材料由於不需高溫定型,亦不含有機溶劑,故能夠盛載生物活性分子,更全面促進受傷的骨骼修復,復元速度比採用舊有物料快近1.5倍。

裴浩彬表示,有文獻指透過負重能剌激傷患骨細胞及血管再生,骨折患者若在術後有適當的負重能夠加速骨骼復元。他指「光交聯納米複合仿生植骨材料」由於在術後已可即時達一定強度,病人無需卧床,正正有助患者透過在手術後負重,加快復元速度。

趙昕表示,現時新材料仍在動物實驗階段,期望未來可以獲美國食品藥品監督管理局授權,逐步將技術推展至臨床應用。