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用玻璃修复骨骼的黑科技

来源:玻璃新闻 作者:尹树风转载 日期:2018年01月10日 访问次数:

 

 

新型玻璃嵌入人体

 

1999年,一名年轻男子遭遇了严重的车祸,眼眶底骨折,情况紧迫。眶底只是一块小小的骨头,厚度还不到1毫米,但却是支撑眼球的重要梁柱。如果没有眶底,眼球会向头骨里陷,这会导致眼睛难以聚焦,视网膜成像模糊。

 

这名车祸受伤的男子就是如此,不仅视力受损,连辨认色彩的色觉也出现了问题。这名病患的工作内容包含给飞机重新布线,现在他连红色电线和蓝色电线都分不清楚,难以回到工作岗位。

 

在受伤后的三年中,医生想方设法地为他重建眶底骨骼,希望可以让眼球回到原本的位置。伤者曾尝试过仿骨骼材料植入,也曾接受手术,从自体肋骨取骨,放置在眼眶相应位置,但这两种尝试都没有成功。每次手术完成几个月之后,就会出现感染,造成难以忍受的疼痛。最后,医生也束手无策了。

 

2002年,这名痛苦不堪的患者联系到英国国王学院面部修复专家伊恩·汤普森,希望可以在他这里求得一线生机。汤普森给出的解决方法是进行玻璃植入,将玻璃材料嵌入病人已经破碎的眼眶底骨。这个病人也成为世界上第一个以这种方式得到救治的病患。

 

修复骨骼的黑科技

 

用玻璃这样一种传统意义上的脆性材料来修复非常精细的眼眶底骨听起来有悖常识。但是,这里说到的玻璃可不是普通的玻璃。

 

要是把制作窗子那种玻璃拿来植入人体,它会被身体的疤痕组织包裹,在身体里难以固定,来回活动,以异物的身份遭到身体的“排挤”,最终从伤口排出,或是造成炎症感染,通过手术被带离身体。但是,这次修复手术中使用的玻璃是生物有机玻璃,主要由硅、钠、钙、鳞等元素的氧化物组成。生物玻璃的配料成分是仿生的,经过化合反应后,会生成一种Ca5(PO4)3(OH)(羟基磷酸钙),而这种成分也是人和动物的骨头的构成成分之一,比较适于骨骼修复。

 

将生物玻璃置于人体,它会逐步溶解,并释放出一些离子,这些离子能够与免疫系统对话,告诉身体细胞它们都该做些什么。生物玻璃不会被我们的身体当作外来者,它能够与人体骨骼以及软组织很好地组合,一方面替代部分骨骼的支撑功能,另一方面促进身体生成新的骨骼组织。

 

接受手术后,汤普森的病人几乎在术后直接恢复了视力、色觉以及深度知觉。之后的15年中,他一直非常健康,眼部没有出现任何问题。

 

这种生物玻璃植入技术后续一直帮助人们对抗骨病问题,车祸、事故造成的损伤不再是不可逆的了。事实上,生物玻璃比患者自体骨移植的效果更好。生物玻璃到达患处后会在溶解的过程中缓慢地释放钠离子,在患处起到杀菌的功能,这种温和的抗菌方式可以有效消除感染。

 

统计研究发现,地震灾害中超过20%的伤员从废墟中被救出之后,需进行截肢。长期压埋之后创面大面积溃烂,为了让伤者活下来,只能这样处理。而在2008年的汶川地震中,某战地医疗队的医生首次使用生物玻璃这种生物活性材料控制创面扩散,促进组织再生。当时一名伤者手臂大面积溃烂,但经过这样的治疗之后,保住了胳膊。

 

软骨修复小能手

 

生物玻璃也在不断升级进化。一种新型生物玻璃材质非常柔软,有弹性,像是墨鱼的质感。这种生物玻璃被设计用于软骨修复。

 

软骨修复一直是一道医学难题。目前,外科医生尝试以微裂缝手术这种高精尖的手术过程修复股关节和膝关节的软骨损伤。这一手术需要将受损区域下面的骨头暴露出来,刺破组织,使得干细胞从骨骼流出,通过干细胞进行骨骼修复。但这样做会造成软骨伤痕,几年后患处又会再次出现问题。

 

科学家们新研发出的这种生物玻璃可以通过3D打印制成不同的形状,将其置于软骨缝隙,细胞会接受它。这种材料保有软骨的所有自然特性。通过实验,科学家模拟人体的行走动作,关节弯曲及正常活动,认为生物玻璃可以完全承担软骨的这些功能。通过进一步的动物实验和临床实验,这一材料就能真正地为骨病患者造福。

 

这种生物玻璃还有另外一些功能,可以帮助人们治疗因腰椎肩盘突出而造成的慢性背部疼痛。目前,这类疾病的外科治疗通过椎骨置换来完成,这虽然会消除疼痛,但是身体的活动度会大受影响,毕竟不是“原装”货。生物玻璃植入能够打印并代替原来的椎间盘,活动度也不受影响。

 

小壁虎断掉的尾巴可以再生,我们人类未来会不会也有重新长出胳膊的特异功能呢?用人造材料完全实现断肢重建路途遥远,但是随着生物玻璃这样的生物有机材料不断发展应用,未来医学达成这样的治疗效果可以期待。

 
 
 

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