中國科學(xué)報：海鮮亦可用于骨損傷修復(fù)
發(fā)布時間:2019-11-11 | 來源：宣傳部 | 瀏覽量：
骨折是一件令人痛苦的事情，發(fā)生嚴(yán)重骨折在固定時還需要打鋼釘，這不但增加了傷者的痛苦，而且后期的取出、更換等過程也很折磨人。如果有一種可以自修復(fù)、自愈合且生物相容性好的材料，可以直接對骨折傷口進(jìn)行原位固定，那無疑是骨折患者的福音。
近日，中國石油大學(xué)（北京）新能源與材料學(xué)院研究員徐泉與中國人民解放軍總醫(yī)院、清華大學(xué)、美國北得克薩斯州大學(xué)的專家學(xué)者合作，針對貽貝開展研究，揭示了貽貝足絲角質(zhì)層內(nèi)部左旋多巴胺與鐵離子動態(tài)敖合新機理及其角質(zhì)層中鐵離子存在多種價態(tài)與梯度分布特性。這一研究成果有望為生物醫(yī)學(xué)的骨損傷修復(fù)提供新的思路，并于近日發(fā)表在《尖端科學(xué)》（Advanced Science）上。
貽貝是一般人眼中餐桌上的“海鮮美食”，是一種雙殼類軟體動物，生活在海濱巖石上，煮熟后食用或者加工成干品有很高的營養(yǎng)價值和藥用價值。貽貝身長不足10厘米，卻能附著在堅硬的巖石表面，10級風(fēng)暴也難以撼動它。
那么，小小的貽貝為什么有這么大的能量？其原因在于貽貝具有連續(xù)基質(zhì)與次微米大小顆粒夾雜的復(fù)合結(jié)構(gòu)角質(zhì)層。
該項研究首次證明，貽貝足絲角質(zhì)層內(nèi)的Fe3+和Fe2+離子隨著角質(zhì)層的深度存在梯度分布的現(xiàn)象。這種特性使得拉伸狀態(tài)下的貽貝足絲多了一層自我保護(hù)機制。拉伸中鐵離子接觸氧氣可以迅速氧化變硬抵抗拉伸形變，這種氧化過程產(chǎn)生的裂紋擴展副反應(yīng)，卻可以通過左旋多巴胺和海水的協(xié)同作用得以恢復(fù)，進(jìn)而實現(xiàn)原位的裂紋自修復(fù)。
這項發(fā)現(xiàn)為深入理解鐵離子與左旋多巴胺的動態(tài)螯合機制提供了新的證據(jù)與研究視角，并為設(shè)計制備兼具高韌性和強自修復(fù)能力的仿生足絲提供新的研究思路。該成果除了有望用于生物醫(yī)學(xué)的骨損傷修復(fù)，還可以應(yīng)用在油氣壓裂的巖石裂縫監(jiān)測與儲運管道裂紋自檢、海洋天然氣水合物開采等領(lǐng)域，比如可以通過該作用機理，設(shè)計制備具有可控黏附與高強度特性的靶向覆膜支撐劑，隨著壓裂液大幅進(jìn)入地底下，提高壓裂效率。
此項研究成果第一完成單位為中國石油大學(xué)（北京），第一作者兼通訊作者為徐泉，中國人民解放軍總醫(yī)院副主任醫(yī)師許猛為共同第一作者，清華大學(xué)教授田煜和美國北得克薩斯州大學(xué)教授夏振海為共同通訊作者。
相關(guān)論文信息：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201902043
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