光交联纳米复合仿生植骨材料
支持3D打印、注射施用 全面促进骨骼愈合
骨折是最常见的骨科伤员之一。在人的一生中，平均会经历两次骨折[1]。一般骨折只需要打石膏或利用支架固定损伤部位，即会自然愈合。但若骨折出现严重碎裂的情况，则可能需要进行植骨。一般来说，天然植骨材料生物活性较高，但支撑力不足。合成植骨材料有足够强度，但较难塑形；而可注射的人工植骨聚合物材料则难以盛载生物活性分子。有见及此，生物医学工程学系副教授赵昕博士率领团队开发「光交联纳米复合仿生植骨材料」，新材料集天然和人工植骨材料的优点于一身，可谓最全面的解决方案。
传统植骨方法
植骨疗法是通过移植骨质组织填补缺损的骨体，至今已有百多年历史，一直是治疗由疾病或创伤引起的严重骨体缺损的黄金标准。收集自伤者本身或骨库的骨质组织先被磨成膏状，再以注射方式填补缺损处，作为「种子」诱导骨细胞再生。
赵博士指：「传统植骨的优点是排斥风险相对较低，但若采用自体骨移植，伤者的供骨位置可能会有疼痛或不适的情况发生。」此外，磨成膏状的骨质组织没有硬度，不能为有缺损的骨体提供支撑力，故此伤者在手术后需要较长的卧床时间，复元进度也较慢。「最近的研究发现，负重运动对于骨科手术后的愈合非常重要。若人工植骨材料可以提供足够的承托力，就能让伤员处在手术后立即有负重能力，这对骨骼细胞再生及痊愈有莫大的帮助。」
人工植骨材料
近年来，人工植骨材料广受医学界关注。赵博士指，部分人工植骨材料虽具备一定硬度，能支撑有缺损的骨体，但却不易塑造或加工至适合缺损处或手术位置的形状。至于可注射的人工植骨聚合物材料，它们虽然容易塑形，但往往要经高温加热定型，或者含有有机溶剂。由于高温和有机溶剂都会破坏生物活性分子，因此可注射人工植骨材料不能和生物活性分子融合，包括可促进骨细胞再生和新陈代谢、加快骨骼愈合的骨再生因子之类。「有见及此，我们致力研发最全面的人工植骨材料，希望能够集合天然和人工植骨材料的所有优点，同时除去它们的缺点。」
光交联纳米复合仿生植骨材料
团队开发的突破性人工植骨材料是一种以聚合物单体为基础、模仿人体骨骼结构的膏状物，可用3D打印的方式预先制成多孔支架，再裁成手术部位的形状；也可在手术过程中直接注射至伤员处，填补缺损。只需把该材料暴露在摄氏36度的紫外线下140秒，便可令它凝固和达到一定强度，这样，伤员处就可以在手术后立即负重。它还可激活细胞的讯息传导路径，刺激伤员处的骨细胞和血管再生，加速复元。另外，由于光交联纳米复合仿生植骨材料不需要高温定型，亦不含有机溶剂，因此可盛载生物活性分子，以作长效释放，更全面地促进骨骼修复。
2021年3月，光交联纳米复合仿生植骨材料于瑞士日内瓦国际发明展的2021年网上特别版中勇夺银奖殊荣。
