骨質疏鬆治療新思路！可注射水凝膠實現軟骨修復

骨質疏鬆是常見的疾病，特別是對於中老年群體。據報道，全球約5%的人因骨性關節炎造成嚴重的痛苦，給患者和社會帶來嚴重的壓力和負擔。

資料顯示，僅2016年，中國膝骨關節炎的患病率已達8。1%，約1。1億的患者。

此外，暴力擠壓或撕裂以及長期大運動量、高負荷運動均可對骨關節造成慢性磨損。關節疾病週期可長達幾十年並逐漸惡化，

致殘率可達53%。

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水凝膠的形成及用途

水凝膠（Hydrogel）是一類極為親水的三維網路結構凝膠，水凝膠中的水含量可低到百分之幾，也可高達99%，凝膠的聚集態既非完全的固體，也非完全的液體。

水凝膠可以溶脹和保有大量的水，水的吸收量與交聯度密切相關。交聯度越高，吸水量越低。

這一特與人體的軟組織很相像。

水凝膠是水溶性或親水性的高分子透過一定的化學交聯或物理交聯形成的。這些高分子按其來源可分為天然和合成兩大類。

“水凝膠”一詞在文獻中首次出現是在1894年。最初，對水凝膠的研究主要集中在這種相對簡單的化學交聯聚合物網路上，應用於眼科和藥物輸送。

伴隨著新千年的到來，水凝膠也進入了一個新時代，其機械效能得到了突破性的改進。這一成功導致了水凝膠的許多跨學科研究。

如今，可以透過具有耗能結構的各種化學方法來製造比肌肉和軟骨更強韌的水凝膠。目前已開發出各種能夠響應諸如pH，溫度以及電場和磁場的環境條件變化的水凝膠。

此外，水凝膠還實現了其他功能，如自愈，多重刺激反應，粘附，超溼潤性等。

強韌水凝膠的創新發展極大地擴充套件了該材料在各種領域的潛在應用

，包括軟體機器人，人造器官，再生醫學等。

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可注射水凝膠用於骨質疏鬆症的骨再生

目前臨床上常用的醫用透明質酸注射液在關節腔內降解速度過快，需要多次反覆注射，而且不具備骨-軟骨修復的作用。因此，開發一類降解速率適中，且具有骨-軟骨修復能力的可注射材料具有重大意義。

對於許多骨質疏鬆患者來說，目前雖有許多關於多層骨軟骨重建或再生的替代材料，

但具有符合骨軟骨組織複雜的生理結構、作用力以及介面相互作用的材料卻很少。

組織工程與再生醫學技術的發展，為解決上述難題提供了全新的策略：軟骨組織工程，即透過結合自體軟骨細胞和三維支架材料進行關節軟骨缺損修復的先進技術。

水凝膠材料是目前研究較多的生物材料，由於對低分子物質具有很好的透過性，

水凝膠的三維空間結構以為細胞生長提供獲取營養、氣體交換和廢物排洩的場所，也可作為新的具有形態和功能的組織、器官的物質基礎。

近期，上交大生物醫學工程學院林秋寧研究員、上交大附屬第九人民醫院周廣東研究員聯合設計了一種超快、高強、強粘的雜化光交聯（Hybrid Photo-Crosslinking）水凝膠技術。

該技術能夠滿足關節鏡手術實施軟骨缺損修復的苛刻要求，即在水壓環境下實現光固化操作。

透過構建水凝膠支架材料負載自體軟骨細胞，該團隊成功實現了大動物（豬）負重區關節軟骨缺損修復。

該類凝膠技術具有超快的交聯速度（凝結快）、較高的力學效能、優異的組織粘附能力、凝膠-軟骨介面強度和縱向拉伸力。

應用雜化光交聯水凝膠包裹自體軟骨細胞的技術，集合了可控快速交聯、優異機械效能以及可組織粘附的特性，成功實現了在體關節鏡手術下豬關節負重區的軟骨缺損修復。

微創手術盛行的趨勢下，可注射水凝膠有望拓展成為軟骨缺損治療的新策略。

參考文獻：

［1］ 中老年人群骨關節炎的流行病學特徵［J］。 李寧華。 中國臨床康復。 2005（38）

［2］https：//onlinelibrary。wiley。com/doi/10。1002/adfm。202105383

［3］ doi。org/10。1016/j。biomaterials。2021。120895

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編輯：蓋德化工網