对于大多数骨折,骨细胞会在患者佩戴夹板固定期间自主再生。但对于复杂或严重骨折,外科医生可能需要植入生物相容性移植物或使用金属固定装置。宾夕法尼亚州立大学生物医学工程团队联合骨科医生,研发出名为CitraBoneQMg的可生物降解植入支架,该支架将镁和谷氨酰胺与柠檬酸结合,相关成果发表于《科学进展》并已申请美国专利。
第一作者胡许(Hui Xu)指出:"镁和谷氨酰胺作为人体天然存在的两种小分子物质,与柠檬酸结合后通过促进细胞内能量代谢加速骨再生。"研究显示,在传统柠檬酸基植入材料中添加这两种成分后,可同时调控AMPK和mTORC1两条关键能量代谢通路——前者加速能量消耗,后者促进能量合成,这种双向调节机制突破了常规通路此消彼长的拮抗模式。
实验通过将CitraBoneQMg植入颅骨缺损大鼠模型,12周后骨再生量较单纯柠檬酸支架提升56%,较传统骨材料提高185%。通讯作者苏岩(Su Yan)强调:"三种分子构成骨修复'配方',不仅促进骨再生,还同时实现神经再生和抗炎反应。"该支架通过局部递送高浓度营养物质,避免了口服给药吸收率低的问题。
值得注意的是,该聚合物支架具有独特的光声成像特性,可通过超声实现深层组织追踪。研究团队成员包括宾夕法尼亚州立大学生物医学工程系的Ethan Gerhard、Kothapalli教授,以及骨科与康复系主任April D. Armstrong教授。完整研究数据及资助信息详见《科学进展》期刊DOI:10.1126/sciadv.ady2862。
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