2010年8月19日
研究人员开发了一种改进的涂层技术，可以加强钛关节置换植入物与患者自身骨骼之间的连接。通过操纵人体自身细胞用来促进生长的信号而形成的更牢固的连接可以使植入物持续更长时间。
植入物表面涂有“花束”状的蛋白质簇，这种蛋白质簇模仿人体自身的细胞粘附物质纤维连接蛋白，与周围的骨骼接触的几率比涂有蛋白质对或单个链的植入物高50%。该簇涂层植入物的固定安全性是裸钛植入物的两倍多，裸钛是目前连接关节的方式。
佐治亚理工学院的研究表明，在钛关节置换植入物上涂上一层生物材料簇可以加强植入物与患者自身骨骼之间的连接。
研究人员相信，这种受生物启发的材料可以改善植入物周围的骨骼生长，并加强植入物与骨骼的附着和整合。这项工作还首次表明，呈现纳米级聚集在一起的生物序列的生物材料增强了细胞粘附信号。这些增强的信号导致人类干细胞中更高水平的骨细胞分化，并促进生物材料植入物更好地整合到骨中。欧洲杯足球竞彩
安德烈斯·加西亚（Andrés García）说：“通过将工程化的纤维连接蛋白片段聚集在一起，我们能够产生一个放大的信号来吸引整合素，整合素是附着在纤维连接蛋白上的受体，可以引导和增强植入物周围的骨形成。”，乔治亚理工大学伍德拉夫机械工程学院和佩蒂生物工程与生物科学研究所教授。欧洲杯线上买球
8月18日出版的《科学转化医学》杂志报道了这种新涂层的细节。该研究得到了美国国立卫生研究院、关节炎基金会和亚特兰大临床和转化科学研究所的支持。欧洲杯线上买球
全膝关节和髋关节置换通常持续约15年，直到组件磨损或松动。对许多年轻患者来说，这意味着要进行第二次手术来替换第一个人工关节。2004年，在美国进行的712,000例髋关节和膝关节置换手术中，大约40%的患者年龄在45-64岁之间，因此提高钛关节的寿命和建立与骨骼更好的连接变得极其重要。
在这项研究中，佐治亚理工大学化学和生物化学学院教授大卫·科勒德和他的学生在临床级钛表面涂上了一层高密度的聚合物链——类似于牙刷上的刷毛。然后，Garc Ia和Tim Petrie——以前是佐治亚理工大学的研究生，现在是华盛顿大学的博士后研究员——修改了聚合物以产生三或五个自组装系绳的工程化纤维连接蛋白簇，其包含整合素结合的精氨酸甘氨酸天冬氨酸（RGD）序列。
为了评估涂层钛在体内的骨愈合性能，研究人员在大鼠胫骨上钻孔两毫米的圆形孔，并将微小的临床级钛圆柱体压入孔中。研究小组测试的涂层包括单独的链，对，三链簇和五链簇的工程纤维连接蛋白。
“为了研究这些表面促进骨生长的功能，我们量化了骨整合，或者是种植体周围的骨生长和种植体与骨附着的强度，”García解释说，她也是佐治亚理工学院伍德拉夫学院的研究员。
四周后对骨-植入物界面的分析显示，与单股涂层的植入物相比，骨与涂层有三股或五股栓系簇的植入物之间的接触量增加了50%。实验还显示，与目前的临床标准（未涂层钛）相比，三股和五股簇的接触增加了75%。
研究人员还通过测量将植入物拉出骨骼所需的力来测试植入物的固定。与单股和双股涂层相比，用三股和五股栓系的工程化纤维连接蛋白片段簇包被的植入物显示出高250%的机械固定，与未改性的聚合物涂层相比提高了400%。与未涂覆的钛相比，三簇和五簇涂层的拉拔强度也表现出两倍的增强。
资料来源：http://www.gatech.edu/