奈米顆粒水凝膠 促生長強健新骨

奈米矽酸鹽顆粒含的正矽酸、鎂、鋰能夠促進骨頭生長。圖／Akhilesh K. Gaharwar提供

　【記者何謙綜合報導】美國德州農工大學（Texas A&M University, TAMU）3月26日研究發現，將奈米大小的顆粒埋入生物性水凝膠，可以刺激骨頭生長，並使新長出的骨頭比自然癒合的硬度高出四倍，適用各種難癒合的斷骨或缺陷。

　「奈米矽酸鹽顆粒」含有「正矽酸」、鎂、鋰，厚度僅紙張的十萬分之一。德州農工大學生物醫學工程助理教授阿克勒許·葛哈沃（Akhilesh K. Gaharwar）解釋：「凝膠注入奈米矽酸鹽顆粒後，硬度會大增，就如牙膏靜止時是一塊堅實的固體，但受到外力施壓卻能流動自如。」注射凝膠到患部後，凝膠「勁度（stiffness）」，即抵抗變形的能力，會增強三到四倍，因此能在受傷的部位停留，直到損傷的骨頭癒合，該材料便逐漸分解被自體組織取代。

　舊有治療斷骨的方法使用「生長因子（growth factors）」，為能刺激細胞分化的天然蛋白，但因為生長因子短時間內增殖大量細胞，會造成患部腫脹疼痛，甚至感染發熱。葛哈沃說：「我查找文獻想要找出替代方案，看到正矽酸和鎂、鋰等物質能促進骨頭生長，於是興起將它們都打入凝膠來治療斷骨的念頭。」

　凝膠剛打入患部時，骨生成的生物指標「鹼性磷酸酶」增加到三倍，葛哈沃說：「這意味著我們的凝膠正在『提醒』骨頭細胞分化。」團隊長期追蹤也證實骨頭主要的成份「磷酸鈣」含量達四倍之多，骨密度上升顯著。

　另外，由於凝膠具「剪切稀化（shear-thinning）」（即文前所提到的牙膏特性），可以應用3D列印客製化患者需要的關節或骨頭缺空，如此便可以針對個別手術需求，列印適當的骨頭填充物。學生查爾斯·皮克（Charles W. Peak）說：「凝膠的價格不貴，將設定在五毫升100美元（約新台幣3100元），能解決當前生長因子遇到的瓶頸，未來發展看好。」