光交聯納米複合仿生植骨材料
支持3D打印、注射施用 全面促進骨骼癒合
骨折是最常見的骨科傷患之一。在人的一生中，平均會經歷兩次骨折[1]。一般骨折只需要打石膏或利用支架固定損傷部位，即會自然癒合。但若骨折出現嚴重碎裂的情況，則可能需要進行植骨。一般來說，天然植骨材料生物活性較高，但支撐力不足。合成植骨材料有足夠強度，但較難塑形；而可注射的人工植骨聚合物材料則難以盛載生物活性分子。有見及此，生物醫學工程學系副教授趙昕博士率領團隊開發「光交聯納米複合仿生植骨材料」，新材料集天然和人工植骨材料的優點於一身，可謂最全面的解決方案。
傳統植骨方法
植骨療法是通過移植骨質組織填補缺損的骨體，至今已有百多年歷史，一直是治療由疾病或創傷引起的嚴重骨體缺損的黃金標準。收集自傷者本身或骨庫的骨質組織先被磨成膏狀，再以注射方式填補缺損處，作為「種子」誘導骨細胞再生。
趙博士指：「傳統植骨的優點是排斥風險相對較低，但若採用自體骨移植，傷者的供骨位置可能會有疼痛或不適的情況發生。」此外，磨成膏狀的骨質組織沒有硬度，不能為有缺損的骨體提供支撐力，故此傷者在手術後需要較長的臥床時間，復元進度也較慢。「最近的研究發現，負重運動對於骨科手術後的癒合非常重要。若人工植骨材料可以提供足夠的承托力，就能讓傷患處在手術後立即有負重能力，這對骨骼細胞再生及痊癒有莫大的幫助。」
人工植骨材料
近年來，人工植骨材料廣受醫學界關注。趙博士指，部分人工植骨材料雖具備一定硬度，能支撐有缺損的骨體，但卻不易塑造或加工至適合缺損處或手術位置的形狀。至於可注射的人工植骨聚合物材料，它們雖然容易塑形，但往往要經高溫加熱定型，或者含有有機溶劑。由於高溫和有機溶劑都會破壞生物活性分子，因此可注射人工植骨材料不能和生物活性分子融合，包括可促進骨細胞再生和新陳代謝、加快骨骼癒合的骨再生因子之類。「有見及此，我們致力研發最全面的人工植骨材料，希望能夠集合天然和人工植骨材料的所有優點，同時除去它們的缺點。」
光交聯納米複合仿生植骨材料
團隊開發的突破性人工植骨材料是一種以聚合物單體為基礎、模仿人體骨骼結構的膏狀物，可用3D打印的方式預先製成多孔支架，再裁成手術部位的形狀；也可在手術過程中直接注射至傷患處，填補缺損。只需把該材料暴露在攝氏36度的紫外線下140秒，便可令它凝固和達到一定強度，這樣，傷患處就可以在手術後立即負重。它還可激活細胞的訊息傳導路徑，刺激傷患處的骨細胞和血管再生，加速復元。另外，由於光交聯納米複合仿生植骨材料不需要高溫定型，亦不含有機溶劑，因此可盛載生物活性分子，以作長效釋放，更全面地促進骨骼修復。
2021年3月，光交聯納米複合仿生植骨材料於瑞士日內瓦國際發明展的2021年網上特別版中勇奪銀獎殊榮。
