具有生物相容性的压电聚合物可以帮助修复骨折的骨头

UConn工程师在6月27日的《纳米能量杂志》上报道说，使用一种既可以提供骨骼生长的支架又可以提供电刺激以推动骨骼前进的装置，可以更轻松地治愈骨折的骨头。

尽管较小的骨折通常可以自行治愈，但破裂或缺失的大块骨折更难以修复。在骨折部位施加微小的电场以模仿人体的自然电场，有助于细胞再生。但是，执行此操作的医疗设备通常很笨重，只能依靠电线或有毒电池，需要进行有创的切除手术，并且在严重伤害方面不能做很多事情。

现在，来自UConn的一组生物医学工程师开发了一种无毒聚合物支架，该支架还产生可控制的电场以促进骨骼生长。脚手架有助于身体桥接大的骨折。尽管许多科学家正在探索使用脚手架来促进骨骼生长的方法，但将其与电刺激相结合是新的。

该团队在患有颅骨骨折的小鼠中演示了该装置。

支架产生的电压很小，只有几毫伏。对于这种类型的设备，独特的是，电压是通过远程控制的超声波产生的。超声波使聚合物支架振动，然后产生电场(通过振动产生电或反之亦然的材料称为压电材料。)例如，为了帮助治疗大腿骨折，可以将聚合物支架植入到骨折的骨头上。后来，骨折的人可以自己在大腿上挥动超声波棒。骨骼愈合后，无需电池，也无需进行有创去除手术。

UConn生物医学工程师Thanh Nguyen说：“电场与您在受伤部位的身体产生的自然信号有关。我们可以按需且可逆地维持该电压。”无论使用超声波需要多长时间。Nguyen和他的同事用来建造支架的压电聚合物称为聚L-乳酸或PLLA。除无毒和压电外，PLLA随着时间的流逝逐渐在体内溶解，并随着新骨骼的生长而消失。

“压电PLLA支架产生的电场似乎将骨细胞吸引到骨折部位，并促进干细胞进化为骨细胞。这项技术可能可以与其他因素结合使用，以促进软骨等其他组织的再生，肌肉或神经。”阮小组的研究生，已发表论文的第一作者Ritopa Das说。

目前，Nguyen和他的同事正在努力使这种聚合物更有利于骨骼生长，从而使其更快地愈合大的骨折。他们还试图理解电场为何完全促进骨骼生长。骨骼本身有点压电，当骨骼受到日常生活活动的压力时会产生表面电荷。表面电荷会促使更多的骨骼生长。但是科学家们不知道这是否是因为它帮助细胞黏附在骨骼表面，或者是否使细胞本身更加活跃。

Nguyen说：“一旦了解了这种机制，我们就可以设计出更好的方法来改善组织刺激的材料和整个方法。”