新的生物材料可以帮助骨骼修复

新加坡南洋理工大学(NTU Singapore)的科学家们开发了一种全新的生物材料，完全由废弃的牛蛙皮肤和鱼鳞制成，可以帮助骨骼修复。

多孔生物材料含有与骨骼中主要的相同化合物，充当骨形成细胞的支架，以粘附和繁殖，导致新骨的形成。

通过实验室实验，南洋理工大学新加坡分校的研究小组发现，植入生物材料支架上的人类成骨细胞成功地附着并开始增殖——这是生长的标志。他们还发现，这种生物材料引发炎症反应的风险很低。

这种支架可以用来帮助因疾病或损伤而失去的骨组织的再生，比如创伤或癌症手术造成的颌骨缺损。它还可以帮助外科植入物(如牙科植入物)周围的骨骼生长。

科学家们认为，这种生物材料有望替代目前使用患者自身组织的标准做法，因为这种做法需要额外的手术来提取骨头。同时，这种生物材料的生产还解决了水产养殖废弃物的问题，南洋理工大学材料科学与工程学院(MSE)的助理教授Dalton Tay说，他领导了这项多学科研究。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球

每年丢弃超过2000万吨的渔业副产品，如鳍，鳞片和皮肤，如鳍，鳞片和皮肤。在新加坡，青蛙肉体和鱼类的综合消费量估计约为1亿公斤，使牛蛙皮肤和鱼鳞2个新加坡最大的水产养殖废物侧溪流。

戴道尔助理教授说:“在我们的研究中，我们采取了‘废物转化为资源’的方法，将废弃物转化为具有生物医学应用价值的高价值材料，在这个过程中关闭了废物循环。我们的实验室研究表明，我们设计的生物材料可能是一个很有前途的选择，有助于骨骼修复。这种生物材料的潜力是非常广泛的，从修复因损伤或老化造成的骨缺损，到牙科美学应用。我们的研究建立在南洋理工大学在可持续性领域的工作基础上，符合新加坡的循环经济方法，以实现零浪费国家。”

该研究的合著者、南阳环境与水研究所(NEWRI)环境化学与材料中心主任Matthew Hu Xiao教授补充说:欧洲杯足球竞彩“这些废水还可以转化为绿色化学物质和材料，用于环境修复，及时处理可以减少废水污染。”欧洲杯足球竞彩

临床副教授Goh Bee Tin，新加坡国家牙科中心的研究主任，他没有参与这项研究，说:“全国牙科中心新加坡对使用牛肉皮肤作为组织再生的天然生物材料令人兴奋。我们看到许多潜在的牙科应用范围从牙周病牙龈组织的再生，骨骼放置牙科植入物，对颚骨进行放置肿瘤手术。避免对额外骨收获手术的需求也转化为时间和成本节约，较少的患者疼痛。“

研究结果发表在网上欧洲杯足球竞彩材料科学与工程欧洲杯线上买球并将在7月的期刊第126卷中发表。

研究团队提出了生物材料伤口愈合和骨组织工程应用的专利。该团队现在进一步评估了生物材料作为牙科产品的长期安全性和疗效，根据中国 - 新加坡国际联合研究所的批准者，旨在将废弃资源技术管道更接近商业化。

把浪费变成宝藏

随着新加坡的青蛙肉体和鱼类的年度消费量估计为约1亿公斤，牛蛙皮肤和鱼鳞是新加坡最大的水产养殖废物侧溪流。NTU团队使用的渔业废物是从Khai Seng Fish Farm和Jurong Frog Farm收集的。

为了制作生物材料，团队首先从美国牛蛙的废弃皮肤，当地养殖和进口到新加坡的丢弃皮肤，队伍首先提取1型Tropocollagen（其中胶原纤维的许多分子）;和羟基磷灰石（磷酸钙化合物）来自蛇头鱼的鳞片，俗称托尾鱼。

胶原蛋白和羟基磷灰石(HA)是骨骼中发现的两种主要成分，因此赋予生物材料一种结构、成分和促进细胞附着的能力，类似于骨骼。这两种成分也使得这种生物材料更加坚硬。

科学家们从牛蛙的皮肤中去除所有杂质，然后将其混合成一种厚厚的胶原糊，用水稀释。然后从混合物中提取胶原蛋白。“使用这种方法，我们能够从青蛙皮肤中获得大约70%的胶原蛋白，达到有史以来的最高产量，从而使这种方法在商业上可行，”雅斯特教授泰泰说，他也来自NTU生物科学学院（SBS）。欧洲杯线上买球

HA是从废弃的鱼鳞中通过煅烧(一种需要高温的净化过程)来去除有机物，然后风干。

通过将HA粉末加入萃取的胶原蛋白来合成生物材料，然后浇铸成模具以产生3D多孔支架。整个过程不到两周，团队认为它既可以进一步缩短和缩放。

验证概念实验

为了评估多孔生物材料骨修复支架的生物学性能，科学家们将成骨细胞植入支架上。

在他们的实验室实验中，他们发现细胞的数量显著增加。一周后，细胞均匀分布在支架上——这表明支架可以促进适当的细胞活动，最终导致组织的形成。科学家们还发现，这种生物材料中HA的存在显著促进了骨形成。

该生物材料还测试了其引起炎症反应的倾向，这是生物材料植入体内后常见的反应。Tay副教授表示，通过实时聚合酶链反应，科学家们发现，与暴露于内毒素(一种已知能刺激免疫反应的化合物)的对照组相比，暴露于生物材料的人类免疫细胞中促炎基因的表达水平“相对温和”。

例如，生物材料中基因IL6的表达可忽略不计，并且比内毒素暴露的免疫细胞的至少50倍。这表明NTU开发的生物材料的风险触发过度的急性炎症反应是低的。

综上所述，这些发现证明了这种生物材料支架的潜力，它由废弃的牛蛙皮肤和鱼鳞合成，是一种很有前景的从废物到资源的骨移植替代材料，用于骨修复和再生。

裕廊蛙园园长温淑仪女士说:“水产养殖业是满足全球对安全和优质海产品日益增长的需求的重要途径，但我们面临的一大挑战是宝贵的水产资源的巨大浪费和下降循环。在新加坡，每年蛙肉和鱼的总消费量估计在1亿公斤左右，牛蛙皮和鱼鳞是这里最大的两种水产养殖废弃物。将多种海产废弃物整合成单一高价值产品，是水产养殖业可持续创新的领先范例。”

展望未来，研究团队希望与临床和工业伙伴在动物研究上合作，以找出人体组织在长期内对这种生物材料的反应，以及这种材料修复骨缺损和皮肤创伤的能力，同时也使整个废物转化为资源的技术管道更接近商业化。

这项多学科研究由MSE、SBS、NEWRI和南洋理工大学能源研究所进行。

来源:http://www.ntu.edu.sg.